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标志性成果

近几年重点实验室紧紧围绕气体绝缘金属封闭开关设备技术方向、变压器及特种变压器方向和输配电装备状态监测与电工理论方向开展了一列的创新性的研究工作,尤其是在气体绝缘金属封闭开关设备技术方面开发的产品XGN55-275XGN80-405气体绝缘开关设备为生产企业产生了十几亿元的经济效益,而研制的卷铁芯变压器已经突破了一系列关键技术问题,核心技术达到国际先进水平。

标志性成果一:XGN55-27.5气体绝缘开关设备

1)产品概述

牵引变电系统担负着向高速列车提供电能的重任,是列车安全可靠、高效运行的关键系统之一。该产品是自主研发的集三工位隔离开关、大电流专用断路器、电流互感器等核心部件于一体的275kV、额定电流达3150A的气体绝缘开关设备(GIS),是高速铁路牵引变电系统关键装备。该产品打破了国外技术垄断,可替代进口产品,解决了我国350km/h以上高速铁路牵引变电系统国产化瓶颈问题,对提高我国轨道交通专用开关设备制造技术、提升在此领域的核心竞争力,降低我国高速铁路建设及运营、维护成本均具有十分重要的意义。

该产品于2009年获得国家科技支撑计划立项资助。 已获授权专利6项,其中发明专利2项,实用新型4项,并制定国家标准1项(电气化铁路275kV2×275kV交流金属封闭开关设备和控制设备GB/T 28428-2012)。 “电气化铁道用275kV气体绝缘开关柜(GIS)的研制”项目获中国铁道学会科学技术奖一等奖、中国铁路工程总公司科学技术奖特等奖、中国施工企业管理协会科学技术创新成果一等奖。

2)主要突破和创新点

    1)应用计算机仿真技术进行发热抑制、耐热和散热等温度控制技术在内的大电流GIS载流技术研究,使产品额定电流达3150A,且运行可靠,为国际领先。

    2)研究高电压、小空间电场分布绝缘技术,产品绝缘水平零表压达到95KV/5min,绝缘性能达到国际领先水平。

    3)开发了低泄漏密封封装技术,SF6年漏率<01%,低于国家标准(<05%/年)。

    4)研究了操动机构与真空灭弧室机械特性的匹配,提高真空断路器寿命及可靠性,机械寿命达到20000次。

    5)研发了GIS柜间的母线连接技术,短时耐受电流315KA/4s,绝缘对地1分钟110KV,结构简单、安装方便。

3)成果转化及社会经济效益

该产品已完成样机试制和沪宁城际客运专线的试运行,通过了西高所的全部型式试验及铁道部组织的技术审查和江苏省经贸委组织铁道部专家评审的投产鉴定,现已形成年产高速铁路牵引变电系统大容量气体绝缘开关设备3000套的产能。京沪高铁试验段亦采用了本项目产品,并通过最高运行时速4861公里的考核,已获得高铁市场的认可,在合蚌、津秦、向莆、杭甬、成绵乐、厦深、兰新一线改造、兰新二线、杭长、合福、成昆、贵广等铁路客运专线运用,该产品已占高铁市场60%份额。 评估期累计实现销售6亿元,税收4800万元,净利润6734万元。

根据《中长期铁路网规划(2008年调整)》,到2020年,中国铁路营业里程将达到12万公里以上,其中新建高速铁路将达到16万公里以上,加上其他新建铁路和既有线提速线路,我国铁路快速客运网将达到5万公里以上。按新建、改造的铁路线建设规划,每年需用GIS量约为8000台。 因此,该产品在为企业创造经济效益的同时,也将为国家高铁牵引技术发展作出新的贡献。

 

 

标志性成果二:S13系列立体三角形卷铁芯变压器

1)产品概述

节能型变压器的核心技术是卷铁心技术。卷铁心是由若干根一定形状的硅钢片带料连续卷制成,整个磁路中无空气隙,卷绕紧密,硅钢带的高导磁方向与磁路方向完全一致,料带连续绕制无接缝,磁阻小、损耗低。 整个铁心经高温退火工艺处理后可消除应力、恢复磁畴取向。而相比叠片式铁心,其角重较小,节约材料。

当前,我国的卷铁心变压器技术已处于世界领先地位,已能批量生产35kV6300kVA以下的变压器,但110kV级以上较大型卷铁心变压器的技术,由于制造工艺和生产设备的难度较大,目前尚处于空白。该产品项目现已完成Φ≤350mm直径卷铁心变压器的设计开发和工程运用,下一步将卷铁心的直径由现在的Φ350mm提高到Φ700mm以上,并克服以往卷铁心只能绕制圆筒式绕组的局限,这将开创卷铁心绕制饼式绕组的先河,达到国际领先水平。

2)主要突破和创新点

1)立体三角形卷铁芯变压器突破了传统的平面式结构,采用三相对称立体式结构,产品三相铁芯磁路完全对称。

2)空载损耗比其他厂家同规格产品或铁道总公司的技术要求下降30%,空载电流下降60%,噪音水平下降710dB

3)硅钢片套裁利用率高,心柱截面利用率高,可节约材料15%左右。

4)国际首创适用于电气化铁路的直径达700mm以上的卷铁心变压器,相比现有装备,变压器的过负荷能力和抗突发短路能力提高20%以上。

3)成果转化及社会经济效益

用于电网配电系统的S13-MRL系列立体三角形卷铁芯变压器已纳入国家能效电厂选用的第一批节能产品;国家资源节约和环境保护中央预算投资项目;国家经贸委、原国电公司先后发文推广这一节能产品。用于电气化高速铁路低损耗、节能型牵引变压器2013年得到中国铁路总公司的科技立项,目前正在样机试制。

节能型卷铁心变压器由于损耗低、噪音小、安全环保,推广应用后将为电力运行节约大量电能,具有广阔的市场前景。以京沪高铁为例,一年可节约电费2000万元。 按目前我国已投运电气化48万公里、每50公里一个50MVA变电所空载损耗下降30kW计算,每年可节能25200万度。 如推广到自耦变压器、配电变压器等产品,节能效果将更加显著。因此,在铁路建设和运行中采用节能型铁道用变压器将可大大降低铁路运行的能耗,必将产生可观的社会经济效益。


 

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