1、公司科學技術項目可行性研究報告項目名稱：戶外高壓隔離開關抱夾發熱治理技術研究申請單位：起止時間：2016年 1 月 至 2017 年 12 月項目負責人：通信地址：郵政編碼：聯系電話：傳 真：申請日期：年 月 目的和意義高壓隔離開關主要用來將高壓配電裝置中需要停電的部分與帶電部分進行電氣隔離的電氣設備，以保證檢修工作的安全。在電力系統中隔離開關是輸變電系統中的重要元件，使用量最大、應用最廣，其安裝質量和運行維護質量將直接關系到電力系統的安全運行。保證隔離開關良好的運行狀態，進行合理的檢修維護管理已成為隔離開關安全運行的重要保證。但是隔離開關導電連接處普遍過熱故障頻發，尤其是戶外高壓隔離開關發生

2、頻率更高，成為電力系統的一個頑疾。據國網運檢部統計，截止2012年底，國網公司110（66）kV以上等級在運隔離開關共發生缺陷5310次，服役5年的設備占多數，統計表明，目前高壓隔離開關工作電流一般僅為其額定負載電流的60%，超過70就可能發生過熱，而異常發熱占總缺陷的35%，70%以上的動靜觸頭存在污染和腐蝕現象，過熱缺陷次數始終居各類缺陷之首，嚴重制約著電網的安全穩定運行。同樣,中國許多地區風沙和灰塵影響大,使戶外隔離開關接觸面產生污垢和氧化層,導致接觸不良,接觸電阻增大,如：GW16-252型單柱垂直斷口隔離開關在運行一年發現在拐臂滾輪處有過熱(最高達315)現象，后經過采取分流及密封等

3、治理，基本消除了嚴重威脅設備安全的發熱故障 ADDIN EN.CITE 朱勇2008258812588258817朱勇王雁飛馬慶君內蒙古超高壓供電局,內蒙古超高壓供電局,內蒙古超高壓供電局 內蒙古呼和浩特010080,內蒙古呼和浩特010080,內蒙古呼和浩特010080GW16-252隔離開關拐臂發熱原因分析及處理方案中國電力教育中國電力教育166-167S1隔離開關拐臂滾輪分析處理20081007-007911-3776/G4Cnki HYPERLINK l _ENREF_1 o 朱勇, 2008 #2588 1。又如，渾源站串補隔離開關投運于2010年12月，共計20組，型號為GW17A

4、-550D型和GW17A-550(D1D2W)，自2010年12月底投運以來，經紅外測溫發現30多處過熱缺陷。圖 SEQ 圖 * ARABIC 1 50311隔離開關B相紅外溫度圖2013年1月，500kV文山變電站值班員進行設備紅外測溫巡視時發現井文回線50311隔離開關B、C相靜觸頭部位溫度異常（A相：21 ，B相：163 ，C相： 104 ）。經過現場檢查，井文回線50311隔離開關紅外溫度圖如圖 1所示，B、C相靜觸頭導電桿與鋼芯鋁絞線抱夾處溫度異常升高。如圖 2所示。檢修人員發現抱夾凹槽及鋼芯鋁絞線上內有較多泥土，各接觸面均毛刺較多，粗糙不光滑，抱夾與鋼芯鋁絞線接觸面銹蝕尤為嚴重。部

5、分接觸面已經氧化并有電流灼傷痕跡，一些螺絲彈墊已銹蝕失效。(a)(b)圖 SEQ 圖 * ARABIC 2戶外高壓隔離開關發熱故障現場圖（a）隔離開關靜觸頭發熱位置；（b）抱夾與鋁絞線電線損傷實物圖上述事例說明，戶外隔離開關觸指搭接處、抱夾搭接處仍然存在的發熱缺陷是一種先天性設計與環境因素共同作用的系統性缺陷，頻繁的發生的發熱缺陷對對電網的安全運行造成巨大威脅。隨著電網輸變電設備數量增加，用電負荷的持續增長，隔離開關發熱問題日益凸顯，而供電可靠性的不斷提升及“狀態檢修管理”的實施推廣，給停電消缺帶來巨大困難。因此解決隔離開關的先天設計缺陷，大幅度提升器可靠性成為當務之急，不僅對供電安全具有重要

6、意義，而且對降線損和節能也具有明顯作用。戶外隔離開關松動及發熱缺陷具有非常大的普遍性，電壓分布從500kV超高壓到配網35kV，發熱產品遍布各個制造廠家。本課題如果能夠順利實施，其技術成果具有非常強的現實需求性及普遍適用性，可應用于所有隔離開關，有助于其大幅度提升服役可靠性，增強電網供電安全。因此推廣意義重大，應用前景非常廣闊。國內外研究水平綜述目前，國內電力系統的電網運檢單位從檢修管理和運行維護層面發，通過檢修周期管理、檢修工藝管理及日常巡等手段，保證老舊設備的平穩、可靠運行，大幅度降低隔離開關的異常發熱故障率，提升其運行可靠性。電力工程師對此開展了成因分析，主要原因歸結為：電接觸材料問題、

7、環境腐蝕、電偶腐蝕、機構老化及維護不到位等方面，嘗試解決方法有：更換新型隔離開關或觸頭，提升接觸材料質量、改進電接觸設計、二硫化鉬替代工業凡士林及導電膏防護，加強巡檢等措施。盡管采取了上述措施，設備的電接觸發熱缺陷仍未得到明顯控制。例如在渾源站串補隔離開關靜觸頭連接處發熱的原因歸結為該類產品出廠時動觸片和靜觸桿表面涂抹了一層凡士林，起保護和潤滑作用。長期運行其表面形成了一層臟污層，造成連接處接觸不良，且回路電阻值偏大。實際上，其他隔離開關即使沒有凡士林或者使用其他材料，接觸發熱等缺陷仍然會出現。文山站的做法是將導電桿、鋼芯鋁絞線及抱夾的接觸面分別進行拋光處理。處理流程:用砂紙去除接觸面氧化銹蝕

8、部分，嚴重不平的地方和毛刺用銼刀挫平，使表面不粗糙，用手觸摸光滑無毛刺。如圖6、圖7所示。用沾有酒精的白布將各接觸面的擦拭干凈，立即在接觸面涂抹0.050.1mm厚的導電膏，并輕輕抹平，完成對接觸面的防氧化處理；用抱夾重新將鋼芯鋁絞線與導電桿固定，并擰緊隔離開關靜觸頭上其他螺絲，緊固力矩標準為80NM；更換已經銹蝕失效的彈墊。上述改進方法及操作了流程達到非常精細的程度，即使如此或者更換新型隔離開關或觸頭抱夾，并沒有改變原開關的設計缺陷，日后還會反復出現發熱故障，而使用二硫化鉬、凡士林及導電膏，均是一種嘗試性、臨時措施，沒有任何相關標準及規程可依據，在實踐中效果也不佳，難以推廣。盡管電力復合脂有

9、國網企業標準，但是其主要應用于固定電連接，其應用工況與隔離開關工況差別巨大，需要跟蹤實驗或改進。因此，徹底解決隔離開關靜觸指發熱缺陷，需要對隔離開關及相關結構件進行綜合優化及治理，形成一套綜合解決方案。項目的理論和實踐依據國外的研究偏向于導電接觸的理論及實驗研究，側重點考察單或多因素對電接觸的劣化應用，新材料的應用研究。具體有:3.1電接觸理論研究Holm ADDIN EN.CITE Holm201023562235623566Holm, R.Holm, E.Williamson, J.B.P.Electric Contacts: Theory and Application2010Sprin

10、ger9783642057083.hk/books?id=jt6ocQAACAAJ HYPERLINK l _ENREF_2 o Holm, 2010 #2356 2最早提出收縮電流及真實有效接觸面的概念及理論。當兩個金屬面接觸時，由于表面微觀均為凸凹結構，當兩個金屬面接觸時，凸起部分首先接觸，形成接觸點，隨著壓力的增加接觸點的自然氧化膜破碎同時形成導流點即“a-spots” ADDIN EN.CITE Lau2009248032480248017Lau, Y. Y.Tang, WilkinA higher dimensional theory of electrical contact re

11、sistanceJournal of Applied PhysicsJournal of applied physics124902-101051220090021-8979 HYPERLINK l _ENREF_3 o Lau, 2009 #2480 3，如 REF _Ref384128987 h * MERGEFORMAT 圖 3所示。這時由于電流受到約束而形成的電阻稱之為“收縮電阻”，它與金屬電導率及硬度等基本特性相關。對兩金屬單個“a-spot”接觸點來說，可以表達如下： (1)式(1)中：是接觸金屬電阻率，a是金屬-金屬接觸面積的半徑，因為金屬表面不清潔，電流通會受到氧化物、硫化物薄

12、膜或其它粘附在金屬表面的有機物影響。因此總的連接電阻由收縮電阻(Rc) 及薄膜電阻(Rf)組成：， (2)式(2)中: 是單位面積膜電阻，在多數實際應用中，由于膜被接觸點破碎掉，故膜電阻對整體電阻貢獻不大，可忽略不計。Rm Conductor resistance 導體電阻Rc Constriction resistance 收縮電阻2a Diameter of a-spot 接觸點直徑圖 SEQ 圖 * ARABIC 3金屬電連接真實接觸面與收縮電流示意圖3.2電偶腐蝕輸變電設備電連接的異金屬電接觸非常普遍，因為電網中常見的是銅-鋁搭接，在大氣降水及腐蝕物質的作用下，特別容易形成電偶對，加速

13、陽極金屬的腐蝕劣化。這種電偶腐蝕一方面會減少電連接的接觸面積，另一方面，嚴重的腐蝕也會造成機械失效。實際環境及工況中，化學腐蝕及電偶腐蝕兩種機制同時起作用，其中影響因素眾多，主要由大氣中的潮濕因素及電解質引起。如Timsit ADDIN EN.CITE Timsit1988193419319310Timsit, R. S.Electrical instabilities in stationary contacts: Al/Al and Al/brass junctionsElectrical Contacts, 1988., Proceedings of the Thirty Fourth

14、Meeting of the IEEE Holm Conference onElectrical Contacts, 1988., Proceedings of the Thirty Fourth Meeting of the IEEE Holm Conference on151-165AluminumArtificial intelligenceContactsCreepDegradationIntermetallicOxidationSurface cleaningSurface contaminationTemperaturealuminiumbrasselectrical contac

15、tsAl-Al contactsAl-CuZn contactsO/sub 2/ atmospherecarbonaceous materialcontaminant-induced degenerationelectrical instabilities surface contaminantsgrowth of intermetallic compoundsjunction recoverylong exposurestationary contactsstationary point junctionsultrahigh vacuum198826-29 Sept. 10.1109/HOL

16、M.1988.16111 HYPERLINK l _ENREF_4 o Timsit, 1988 #193 4發現表面污穢對電接觸也會產生劣化作用，表面清潔的鋁-黃銅在氧氣環境中性能穩定，當溫度超過150，幾個小時界面就會出現金屬間化合物。因此，我國建筑電氣工程質量驗收規范GB50303-2011規定異質金屬搭接須進行搪瓷處理，但近年來，國內外的標準規范要求 ADDIN EN.CITE 中華人民共和國建設部2006135, 6131358中華人民共和國建設部750V架空送電線路施工及驗收規范272006中國計劃出版社IEEE200414141458IEEEIEEE guide to the i

17、nstallation of overhead transmission line conductor532004NY, USA HYPERLINK l _ENREF_5 o 中華人民共和國建設部, 2006 #13 5, HYPERLINK l _ENREF_6 o IEEE, 2004 #14 6，電氣設備電接觸部位涂覆電力復合脂 ADDIN EN.CITE 國家電網公司2011245072450245058國家電網公司電力復合脂技術條件Q/GDW 634-20112011北京中國電力出版社 HYPERLINK l _ENREF_7 o 國家電網公司, 2011 #2450 7，不僅可以起

18、到防止電偶腐蝕，還可以阻止化學腐蝕以及降低微動磨損的多重作用 ADDIN EN.CITE ADDIN EN.CITE.DATA HYPERLINK l _ENREF_8 o 李星偉, 2011 #793 8-10。3.3電損傷（腐蝕）電損傷也稱電腐蝕，主要由金屬表面電子大規模遷移引起材料劣化，電子遷移指在電流密度較大時（大于104A/cm2），大量原子發生位移及其累積效應引起的材料損傷現象 ADDIN EN.CITE Tu2007249111249124915Tu, King-NingFundamentals of ElectromigrationSolder Joint Technology

19、Springer Series in Materials ScienceSolder Joint Technology211-243117820072007/01/01Springer New York978-0-387-38890-8/10.1007/978-0-387-38892-2_810.1007/978-0-387-38892-2_8 HYPERLINK l _ENREF_11 o Tu, 2007 #2491 11。Runde等 ADDIN EN.CITE Runde19892487122487248710Runde, MHodne, ETotdal, BCurrent-induc

20、ed aging of contact spotsElectrical Contacts, 1989., Proceedings of the Thirty Fifth Meeting of the IEEE Holm Conference on213-2201989IEEE HYPERLINK l _ENREF_12 o Runde, 1989 #2487 12的研究表明，在直流電作用下，電子遷移是鋁材質電接觸部位退化的根本原因。Lee等 ADDIN EN.CITE Lee19952495132495249517Lee, K. L.Hu, C. K.Tu, K. N.Lee, KlIbm C

21、orp,Thomas J Watson Res Ctr,Div Res,Yorktown Hts,Ny 10598, USAIbm Corp,Thomas J Watson Res Ctr,Div Res,Yorktown Hts,Ny 10598, USAUniv Calif Los Angeles,Dept Mat Sci & Engn,Los Angeles,Ca 90095In-Situ Scanning Electron-Microscope Comparison Studies on Electromigration of Cu and Cu(Sn) Alloys for Adva

22、nced Chip InterconnectsJournal of Applied PhysicsJ Appl PhysJournal of applied physics4428-4437787thin-filmsactivation-energyaluminum filmscopperkinetics1995Oct 10021-8979WOS:A1995RW89200019:/WOS:A1995RW89200019Doi 10.1063/1.359851English HYPERLINK l _ENREF_13 o Lee, 1995 #2495 13通過原位觀察，在400發現陰極銅在電流

23、密度為2.1 106 A/cm2時，它的電致材料漂移速度可達 2 m/hr，見 REF _Ref384129430 h * MERGEFORMAT 圖 4。Arostein等 ADDIN EN.CITE Aronstein20052488142488248817Aronstein, JesseHare, Thomas KAc and dc electromigration failure of aluminum contact junctionsComponents and Packaging Technologies, IEEE Transactions onComponents and P

24、ackaging Technologies, IEEE Transactions on701-70928420051521-3331 HYPERLINK l _ENREF_14 o Aronstein, 2005 #2488 14研究表明交流同直流一樣，也會引起電損傷腐蝕。實際上，電力系統中電接觸元件的服役工況極為復雜，所處環境既不密封也不靜止，容易受到腐蝕及微動等因素的影響，加速其失效進程。圖 SEQ 圖 * ARABIC 4銅電子遷移損耗各階段的SEM圖（2.1 X 106 A/cm2 at 400 ）3.4氧化腐蝕電網中的架空線路電連接件材料絕大多數是鋁合金，而各種電氣設備一般采用銅合金

25、或銅鍍銀、銅鍍錫進行連接。周所周知，鋁容易被氧化，其表面在很短時間內就會形成10nm30nm的氧化層，并阻止其進一步氧化，通常也不認為這個過程是其主要劣化因素。然而當鋁接觸到富氧環境時候，就會形成氧化鋁Al2O3雙重膜，堅硬、易碎、附著力強及高電阻1024 cm ADDIN EN.CITE Takahashi20102451152451245117Takahashi, HideakiSakairi, MasatoshiKikuchi, TatsuyaAnodic Oxide Films on Aluminum: Their Significance for Corrosion Protecti

26、on and Micro-and Nano-TechnologiesProgress in Corrosion Science and Engineering IProgress in Corrosion Science and Engineering I59-1742010 HYPERLINK l _ENREF_15 o Takahashi, 2010 #2451 15，這種情況下，只有氧化膜磨碎，才能形成導電通道。銅在干燥空氣中穩定，但在潮濕空氣中，表面會生成一層銅綠（堿式碳酸銅，Cu2(OH)2CO3），保護內層的銅不再被氧化。但銅容易被鹵素、互鹵化物、硫、硒腐蝕，硫化橡膠可以使銅變黑

27、ADDIN EN.CITE 2452162452245212銅2013年2月15日/wiki/%E9%93%9C HYPERLINK l _ENREF_16 o , #2452 16，同樣銀對硫化物也非常銀敏感，既使非常低濃度硫化氫的存在也會導致銀嚴重腐蝕，隔離開關的鍍銀電接觸就非常可能受到破壞。3.5微動損傷輸變電設備中普遍存在各種振動，不僅會引起磨損、腐蝕還會引起疲勞，其破壞機理較為復雜 ADDIN EN.CITE 2458172458245812Frettingon 20 January 201320 January 2013/wiki/Fretting HYPERLINK l _ENR

28、EF_17 o , #2458 17。運行的電氣設備受電動力的影響總是存在一定頻率的振動 ADDIN EN.CITE 周建平20122470182470247017周建平林愛弟吳勁暉王澤波黃海浙江省電力公司;浙江大學儀器科學與工程學系;電力變壓器振動監測的測點位置選擇電子測量與儀器學報電子測量與儀器學報1100-72612振動測點選擇繞組電力變壓器20121000-710511-2488/TNCnki HYPERLINK l _ENREF_18 o 周建平, 2012 #2470 18。架空線路中電連接經常受到風引起的微振，另外，絕緣子端部的電暈噪聲就是局部微動的表現，并通過引流板等傳遞到電接

29、觸面 ADDIN EN.CITE 梅麗佳2006246519, 202465246517梅麗佳架空線路導線振動的危害及防振江西電力江西電力30-312962006弟澤龍201224722472247217弟澤龍吳九匯西安交通大學機械工程學院;西安交通大學機械工程學院;高壓交流輸電線路電暈可聽噪聲機理及理論模型研究西安交通大學學報西安交通大學學報468電暈可聽噪聲Drude 模型二倍工頻分量Kirchhoff 公式20120253-987X61-1069/TCnki HYPERLINK l _ENREF_19 o 梅麗佳, 2006 #2465 19, HYPERLINK l _ENREF_20

30、 o 弟澤龍, 2012 #2472 20。因此微動誘因具有運行工況及環境因素的雙重誘因，危害較大。許多實驗亦表明 ADDIN EN.CITE Antler1999250421, 222504250417Antler, MortonContact fretting of electronic connectorsIEICE transactions on electronicsIeice Transactions on ElectronicsIeice T Electron3-1282119990916-8516Braunovic198925052505250517Braunovic, MIL

31、ENKOFretting damage in tin-plated aluminum and copper connectorsComponents, Hybrids, and Manufacturing Technology, IEEE Transactions onComponents, Hybrids, and Manufacturing Technology, IEEE Transactions on215-22312219890148-6411 HYPERLINK l _ENREF_21 o Antler, 1999 #2504 21, HYPERLINK l _ENREF_22 o

32、 Braunovic, 1989 #2505 22，無論是什么類型的接觸材料，微動對其電接觸性能均具有較強的劣化作用。Young等 ADDIN EN.CITE Park20082043232043204317Park, Y. W.Narayanan, T. S. N. S.Lee, K. Y.Lee, KYYonsei Univ, Sch Mech Engn, Stress Anal & Failure Design Lab, Seoul 120749, South KoreaYonsei Univ, Sch Mech Engn, Stress Anal & Failure Design La

33、b, Seoul 120749, South KoreaMadras Ctr, Natl Met Lab, Madras 600113, Tamil Nadu, IndiaFretting corrosion of tin-plated contactsTribology InternationalTribol IntTribol IntTribology InternationalTribol Int616-628417frettingoxidationsurface analysislubricationfretting corrosion mapswear-mechanism mapsp

34、articulate erosion-corrosioncopper alloy contactsaqueous slurriespure metalsconstructiontemperaturebehaviorresistanceviews2008Jul0301-679XWOS:000255496200005:/WOS:000255496200005English HYPERLINK l _ENREF_23 o Park, 2008 #2043 23深入研究了鍍錫涂層在不同條件下的微動損傷過程，見 REF _Ref384129451 h * MERGEFORMAT 圖 5，實驗表明溫度、頻

35、率、振幅、電流均對微動損傷產生影響。Luo等 ADDIN EN.CITE Luo20002503242503250310Luo, Guo-PingXu, Liang-JunZhang, Ji-GaoCombination effect of fretting and corrosion on Bolt-type power connectorsElectrical Contacts, 2000. Proceedings of the Forty-Sixth IEEE Holm Conference on60-662000IEEE0780359607 HYPERLINK l _ENREF_24

36、o Luo, 2000 #2503 24研究發現腐蝕與微動聯合作用不僅降低電連接結合力，還會使電接觸材料產生裂紋，而灰塵則趁機進入到電接觸面，產生更為嚴重的腐蝕。圖 SEQ 圖 * ARABIC 5 銅鍍錫合金接觸電阻隨微動周期變化趨勢圖(頻率: 10 Hz; 振幅: 90 m; 溫度: 27 C; 濕度: 45% RH; 垂直負載: 0.5 N ;電流負載: 0.1 A.)項目研究內容和實施方案1、項目內容（1）研究高壓隔離開關靜觸指松動、過熱缺陷的誘因、機理及規律等a. 高壓開關導電連接處失效特征分析；b. 開關電接觸材料因素、接觸要素等分析；c. 地域環境因素、運行工況條件關鍵影響分析，

37、闡明協同作用機理及劣化過程規律。（2）隔離開關靜觸指抱夾等導電連接結構優化設計研究a. 高壓隔離開關靜觸指相關結構件類型及力學性能模擬分析；b. 導電接觸面實際接觸面計算及導電接觸優化設計；c. 接觸面的緊固力與導電性能關聯性研究，緊固力源設計及可靠性研究。（3）導電接觸面防護材料應用技術研究a. 防腐蝕、防發熱導電接觸面防護材料在靜觸指及附屬結構導電處適用性研究，包括：試驗方法、技術條件的參數界定;b. 地區防護材料應用可靠性評價體系研究。2、研究方法本項目將采用理論研究、實驗及現場考核相結合的方法，以導電接觸性能可靠性為主線，以材料技術、結構優化及接觸防護技術研究為基礎研究對象，綜合考慮環

38、境因素及運行工況因素的協同效應，探索隔離開關電連接運行及失效的真實過程，并提出相關對策。在理論研究方面，以現有電接觸理論為基礎，在全面分析并獲得開關接觸材料成分及物性的基礎上，借助電學、物理化學、傳熱傳質學等理論及有限元模擬技術，從簡單到復雜構建隔離開關的電接觸模型。另外，還要從理論上研究大電流對基礎脂及復合粒子產生劣化的可能過程及機理，探討微動對含電力脂電接觸可能產生的破壞可能性，初步分析電接觸總體電阻升高關鍵影響因素及其協同作用形式等，為具體實驗方案提供關鍵條件及參數范圍。在實驗研究方面，采取由簡單到復雜，由單一到綜合，注重實驗方案與理論研究相結合的方法，并且兩種結果互為驗證。在此原則下，

39、系統研究環境因素、運行工況因素、電接觸件材料、電力脂材料等對接觸性能的影響及規律，特別注意正交水平設計，提高效率。在現場考核方面，在發熱事故頻發電連接處，進行全面實驗，利用監測設備，收集綜合數據。在設備周期大檢修時，線下全面考核電接觸服役情況。3、關鍵技術若干試驗設備及測試儀器協同工作控制技術，模擬環境參數精確調節及控制技術，對研究數據準確性及可靠性極其重要，影響到后續的隔離開關發熱機理及規律研究，因此是本項目的關鍵技術；另外，本項目研究影響因素多，試驗量大，優化高效的正交實驗設計技術、快速數據分析及數值模擬技術，對試驗研究的順利實施也具有重要的意義。4、技術路線（1）本課題工作主要在模擬環境

40、實驗平臺進行，部分特殊條件加裝局部專用裝置或在特定設備中進行。模擬環境室可按實際情況增減設備，試驗箱中環境溫度可以控制在-2050，并輔助光輻射升溫裝置，模擬電連接附件受陽光輻射的升溫過程。模擬降水或鹽霧的小水滴，13級的風。試樣一般按照行標制作，部分試樣同比例縮小制造；在試樣的下方安裝微動發生器，通過剛性連桿與試樣相連，微動參數按照采集數據設置。實驗電源可提供高達3000A的直流電流或1000A的交流電流，通過在線高靈敏測試儀監控電連接試樣的壓降及電流通量，間接計算接觸電阻變化。線下再采用高精度電阻測試儀電接觸電阻變化，并互相驗證。實驗系統示意圖，如 REF _Ref384112047 h

41、* MERGEFORMAT 圖 6所示。圖 SEQ 圖 * ARABIC 6導電連接試樣綜合工況試驗裝置系統示意圖（3）實驗材料。研究內容中如無特別聲明，實驗時將選鋁或銅；電力脂滿足企標Q/GDW 634-2011。（4）電接觸及材料性能分析。主要是利用表面張力、粗糙度儀、硬度測試儀、雙橋電阻測試儀、掃描電鏡、能譜、XRD等設備，研究其氧化腐蝕、電偶腐蝕、電腐蝕等損傷特征及對接觸電阻的影響。預期目標和成果形式1、高壓隔離開關松動與發熱故障綜合解決技術方案一套，具體包括:（1）新型防發熱隔離開關靜觸指及其改進附屬結構1套；（2）新型防發熱電接觸保護材料施工導則一份；高壓隔離開關發熱故障率降低60

42、以上；2、在變電站進行考核應用；3、發表論文2篇，申請專利1項。 項目承擔單位的條件1、項目負責人王國剛，男，1975-，高級工程師，工學博士。2007年畢業于北京科技大學，獲材料學博士學位。2007年畢業后就職于國網北京電力建設研究院，因國網組織結構調整，先后隸屬于中國電力科學研究院、國網電力科學研究院（南瑞集團）。目前供職于南瑞集團北京國電富通科技發展有限責任公司工作，任技術開發中心副經理，主要研究方向為絕緣材料與電接觸技術。攻讀博士期間，曾作為骨干參與完成過國家“863”計劃、教育部重大科技計劃、國家自然基金等多項科研項目。工作后，先后從事研發工作、項目研發負責人、項目研發經理、主持事業

43、部工作。承擔過10余項國家、省市及公司項目，其中防污閃涂料及電力脂已經部分產品化。主持的項目：“硅橡膠潤濕特性導致其表面自然積污加速行為的機理研究”（51007083）（2011.012013.12）國家自然科學基金項目；“防污閃功能涂料開發及工藝研究”（Z080103024208160）（2008.112010.06）北京市科委項目；國家電網公司科技項目：“輸變電設備雜化復合功能材料開發及其特性試驗技術研究”（20142016）“霧霾條件下輸變電設備外絕緣特性及配置原則深化研究”之子課題1“霧霾發生特征及發生裝置研究”“有機-無機雜化納米復合防污閃涂料的研究和開發”(AKZ3070717）（

44、2007.22009.10）；“輸電線路導、地線防冰凍材料”（AKZ3080760）（2008.042009.06）；“輸變電工程防腐新材料”之課題5“長效復合電力脂開發及應用”（FT71-09-002）(2009.012010.06)；低溫環境下室溫硫化硅橡膠固化技術研究（FT71-10-003）（2010.012011.12）中國電機工程學會青年創新基金；“超疏（親）水處理表面對凍雨環境下輸電導線覆冰行為的影響”（FT71-09-001）（2009.072010.12）中國電力科學研究院院士基金項目；“可并網大容量儲能轉換系統開發”（FT-KJCX-14-2010）（2010.012010

45、.06）中國電科院項目國家電網公司企業標準“電力復合脂技術條件”(QFT91-10-001) (2010.012010.12)，標準號：Q/GDW 634-2011。作為骨干參與項目有：國家重點基礎研究發展規劃項目（973項目）“宏觀納米結構、納米復合材料性能及其應用研究”（編號：2006CB932304）（3）論文及專利：曾經在J of Univ. of Sci. and Tech. Beijing、材料熱處理學報、北京科技大學學報、中國電機工程學報等刊物或會議發表學術論文30余篇，1篇論文被SCI檢索，8篇被EI檢索，申請國家發明專利5項，已授權3項，參與編撰電力專著1部。（4）獲獎情況2

46、012年“北京市優秀青年工程師”稱號；“有機-無機雜化納米復合防污閃涂料的研究和開發” 2010年獲中國電力科學研究院科學進步獎，一等獎；“輸電線路導、地線防冰凍材料”2011年獲中國電力科學研究院科學進步獎，二等獎；“輸變電工程防腐新材料”，2013年國家電網公司科技進步獎三等獎。2、項目組成員3、實驗室條件電力化工實驗室坐落于良鄉實驗基地，承擔國家電網公司和電力系統相關的技術支撐工作。在國家電網和院科技項目的支持下，良鄉實驗基地建設了一個綜合實驗基地，包含了導線研究室、機械設計實驗室和電力化工實驗室等實驗室。其中的電力化工實驗室配備了實驗常用的各種儀器和設備，具有大、中電流發生器、微振發生

47、器，以及數據采集系統和高速顯微攝影系統等關鍵儀器設備。在國家電網公司以及自然科學基金等專項資金的支持下，本實驗室具有較為完善的測試設備及儀器，如介電常數測試儀、精密回路電阻測試儀等實驗設備和檢測儀器，基本具備了電力復合脂服役性能測試相關的全部設備、儀器，為開展本項目研究奠定了較好的實驗條件和檢測條件。項目開展需要的最主要的大電流發生器以及試驗箱將在系統內中國電力科學研究院導線室進行，該導線室與申請單位同處于國家電網良鄉實驗基地，原來同屬一個單位，有過多年的合作經驗，實驗條件完善。4、理論研究水平電力電接觸實驗室承擔了國家電網公司多項相關研究工作，累積了大量的理論知識及實驗經驗。特別是在絕緣材料

48、及電連接失效等方面，申請者致力于高效電力復合脂的研究及開發，專注于工作原理及相關理論的思考，熟悉電力復合脂的成分組成以及服役環境情況，收集了大量的電接觸失效及電力復合脂服役案例，并作初步分析。申請者主持編制了國家電網公司的企業標準電力復合脂技術條件，Q/GDW-2011，并向中國電力行業聯合會標準化中心提出了對行業標準電力復合脂技術條件，DL/T 373-2010的修改建議。項目組與國內外重要的相關研究機構保持密切的學術聯系，如：國外的加拿大卑詩省Powerlab實驗室。國內與中國科學院過程工程研究所、西安交通大學電力電子研究所、重慶大學輸配電裝備及系統安全與新技術國家重點實驗室等，這些交流為

49、本項目的順利開展奠定良好技術基礎。此外，本項目是在我單位先后開展有機-無機雜化防污閃涂料長效復合電力脂開發及應用等多項課題。項目組成員總共發表相關論文40余篇，申請專利10余項，制定標準1項，特別是國家自然基金的獲批，充分說明本團隊具有良好的理論基礎，并達到一定水平，完全有能力完成本項目理論研究工作。項目的進度安排序號時間段內 容2016年1月2016年3月查閱相關資料，現場調研;制定研究方案，實施路線;確定項目依托工程；2016年4月2016年6月（1）試驗平臺完善，制備相關工具，相關試驗設計；（2）接觸失效理論研究；（3）現有開關靜觸指及附件的失效特征研究2016年7月2016年9月開關電

50、接觸材料因素、接觸要素等分析；地域環境因素、運行工況條件關鍵影響分析，闡明協同作用機理及劣化過程規律；撰寫論文一篇；2016年10月2016年12月高壓隔離開關靜觸指相關結構件類型及力學性能靜、動態分析；鋼芯鋁絞線導電接觸面實際接觸面計算及導電接觸優化設計；鋼芯鋁絞線電接觸面的緊固力與導電性能關聯性研究;申請專利1項；2017年1月2017年3月新型抱夾等導電接觸結構優化設計及原型加工工藝研究;防腐蝕、防發熱導電接觸面防護材料在靜觸指及附屬結構導電處適用性研究，包括：試驗方法、技術條件的參數界定;地區防護材料應用可靠性評價體系研究。發表論文1篇2017年4月2017年6月（1）既有隔離開關靜觸

51、指發熱部位快速拆卸工藝研究；（2）新型部件的快速安裝及防護材料的應用研究；（3）相關施工配套工具的優選或開發等2017年7月2017年9月新型戶外隔離開關導電接觸結構現場應用考核；防腐蝕、防發熱材料現場考核；現場監測與評價系統研究；2017年10月2017年12月總結，撰寫技術報告；提交防護材料應用導則；項目結題驗收；八、項目經費預算 單位：萬元科目名稱預算金額甲方撥款乙方自籌備 注（一）直接費1.人工費(1)專職研究人員費(2)臨時性研究人員費2.設備使用費(1)現有儀器設備使用費附件1(2)現有軟件使用費附件23.業務費(1)材料費附件3(2)資料費(3)印刷出版費(4)專利與知識產權事務

52、費(5)會議費(6)差旅費(7)培訓費4.場地使用費(1)場地物業費(2)場地使用租金5.專家咨詢費（二）間接費（三）外委支出1.外委研究支出附件42.儀器設備租賃費3.外協測試試驗與加工費附件5（四）稅金合 計85850九、申請單位領導審查意見單位領導（簽字） 單位（公章） 年 月 日附件1 儀器、設備使用預算明細表（單價5萬元以上） 單位：萬元序號設備名稱設備型號單價(萬元/臺件)數量（臺件）總價生產國別與地區隸屬單位設備狀況及主要性能指標購置時間使用費計取單價1電連接綜合試驗平臺ET-180180中國中電明德良好20137/年累計7/年附件2 軟件使用預算明細表 （單價2萬元以上） 單位

53、：萬元序號軟件名稱軟件型號單價(萬元/套)數量（套）總價生產國別與地區隸屬單位軟件主要技術性能指標購置時間使用費計取單價1累計0附件3 材料費預算明細表（總價5萬元以上的材料） 單位：萬元序號材料名稱規格或型號計量單位單 價（萬元/單位數量）材料費用經費列支1銅材料定制噸78撥款2鍍銀銅材料定制噸1212撥款3總價5萬元以上材料合計撥款其他材料撥款累 計撥款注：表中應包括：材料原價、供銷部門手續費、包裝費、運雜費、采購及保管費等內容。附件4 外委研究支出預算明細表 單位：萬元序號協作研究任務名稱協作研究任務內容協作研究任務承擔單位經費列支1戶外高壓隔離開關靜觸指缺陷機理分析 既有戶外隔離開關服

54、役環境及運行工況分析；隔離開關靜觸指發熱機理模擬研究；靜觸指可靠性試驗技術研究相關研究單位累 計附件5 外協測試試驗與加工費預算明細表（量大或價高的外協測試試驗與加工項目） 單位：萬元序號外協測試試驗與加工的內容外協測試化驗與加工單位計量單位單價（萬元/單位數量）外協測試化驗與加工費用經費列支1模擬環境下靜觸指可靠性試驗北京中電明德電力技術有限公司等批次618撥款2試驗抱夾模具設計及加工相關單位批次315撥款其他外協測試化驗與加工項目累 計 參考文獻 ADDIN EN.REFLIST 1朱勇, 王雁飛, 馬慶君. GW16-252隔離開關拐臂發熱原因分析及處理方案 J. 中國電力教育, 200

55、8, S1): 166-167.2HOLM R, HOLM E, WILLIAMSON J B P. Electric Contacts: Theory and Application M. Springer, 2010.3LAU Y Y, TANG W. A higher dimensional theory of electrical contact resistance J. Journal of Applied Physics, 2009, 105(12): 124902-124910.4TIMSIT R S. Electrical instabilities in stationar

56、y contacts: Al/Al and Al/brass junctions; proceedings of the Electrical Contacts, 1988, Proceedings of the Thirty Fourth Meeting of the IEEE Holm Conference on, F 26-29 Sept. , 1988 C.5中華人民共和國建設部. 750V架空送電線路施工及驗收規范 M. 中國計劃出版社. 2006: 27.6IEEE. IEEE guide to the installation of overhead transmission line conductor M. NY, USA. 2004.7國家電網公司. 電力復合脂技術條件 M. 北京; 中國電力出版社. 2011.8李星偉, 王國剛, 強春媚. 電力復合脂對金屬導體連接耐腐蝕性能的試驗研究 J. 電力建設, 2011, 32(08): 99-102.9NARAYANAN T S N S, PARK Y W, LEE K Y. Fretting corrosion of lubricated tin-plated contacts J. Industrial Lubrication and Tribology, 2008, 60(5): 233-241.1