2035年我国总用电量预计将达到12.6万亿度，为目前的1.4倍，但人均用电量也仅为2023年美国人均用电量的70%左右，因此，未来的发展空间巨大。百万千瓦大型发电机组在发电效率和经济效益方面优势显著，所以近年来新增的核电、水电、火电等主力机组的单机容量均已达到百万千瓦以上。
发电机断路器（GCB）是保障发电机组安全可靠运行的核心装备，在系统中负责切除故障，保障发电机组安全运行，同时可以大幅降低发电厂系统的投资和运行成本。然而，在本项目实施前，百万千瓦级大容量GCB的关键技术一直被大型跨国企业日立能源（原ABB公司）的基于SF6灭弧原理的发电机断路器所垄断。
例如，对于我国第三代自主知识产权的150万千瓦核电机组“国和一号”，在整个发电站系统中，发电机断路器是其中唯一一项尚未实现国产化的核心装备；另外，我国在巴基斯坦承建的卡拉奇核电站项目在实施过程中，也因受制于ABB公司（日立能源）禁售，导致我国在巴基斯坦承建的卡拉奇核电无法按原设计正常使用，为我国大型核电整体出口制造了障碍。我国目前正在运行的“华龙一号”、“CAP1000”核电系统、白鹤滩水电等大型电站，也面临着将来进口产品维护成本高、反应不及时，甚至拒绝维修维护等重大风险。因此，开展百万千瓦发电机断路器关键技术攻关难度很高，但意义重大，是实现我国核电、水电科技自立自强的必由之路。
10月26日，由中国机械工业联合会组织的国家级科技成果“环保型发电机快速断路器关键技术研究”及新产品“ZHN□-31.5 210kA环保型发电机快速断路器成套装置”鉴定会在西安顺利召开。鉴定委员会由中国工程院舒印彪院士担任主任委员，程时杰院士、饶宏院士、王秋良院士担任副主任委员，委员会成员包括国家重点研发计划项目责任专家及多位来自国家能源局、中国电力科学研究院、清华大学等单位的权威专家。西安交通大学别朝红常务副校长和西电集团谢庆峰副总经理出席会议并代表研制单位致辞。
鉴定会现场
鉴定会上，专家组仔细审阅了项目资料，认真听取了项目组的技术汇报。经深入讨论，鉴定委员会一致对“环保型发电机快速断路器关键技术研究”科技成果、“ZHN□-31.5 210kA环保型发电机快速断路器成套装置”新产品的创新性和先进性给予了高度评价，一致同意科技成果和新产品技术通过鉴定，“处于国际领先水平”。
该科技成果由西安交通大学、西安高压电器研究院股份有限公司与西安西电开关电气有限公司联合研发。项目团队面向百万千瓦级发电机组的短路故障电流开断需求，创新提出了基于电弧能量主动控制与真空多断口并联相结合的发电机断路器新型开断原理和拓扑结构，解决了真空多断口并联均流和同步开断、超大额定电流温升控制等难题，突破了传统六氟化硫断路器开断容量难以持续提升、灭弧介质不环保等瓶颈，成功研制出世界首台环保型发电机快速断路器。
所开发的ZHN□-31.5环保型发电机快速断路器，额定电压31.5kV，额定电流40kA，额定短路开断电流210kA，开断时间小于40ms，满足了大型核电、水电主力机组对快速、可靠开断的应用需求。该断路器具有通流能力强、开断电流大、故障切除速度快、环境友好等特点，标志着我国在大容量发电机主力机组用断路器技术领域实现了跨越式发展和自主知识产权。作为又一项大国重器，为我国大型核电、水电建设发展保驾护航。
ZHN□-31.5环保型发电机
快速断路器成套装置温升试验现场
ZHN□-31.5环保型发电机
快速断路器成套装置绝缘试验现场
ZHN□-31.5环保型发电机快速断路器
成套装置大容量开断试验现场
该项科技成果不仅对大型核电、水电领域的关键电力装备国产化非常重要，通过另辟蹊径的技术路线，解决了“卡脖子”问题，标志着我国占领了环保型大容量发电机断路器关键理论与技术的制高点。同时，该技术还将形成系列化产品，丰富整个发电机断路器市场的产品类型，在近年来发展非常迅速的抽水蓄能电站等大电流开断应用领域进行应用推广。此外，伴随着全球环境保护观念的持续深入以及我国“双碳”战略的深入实施，百万千瓦及以上容量的大型核电、水电机组将会持续增加，本项目将为促近我国大型核电、水电等领域的技术整体出口国外市场提供重要支撑，应用和发展前景广阔，将产生巨大的经济效益。
西安交通大学电力开关技术及装备研究团队由荣命哲教授领衔，团队一直面向国家重大需求和国民经济主战场，以解决卡脖子问题和重大工程难题为目标，以产教融合为路径，在硝烟和炮声中锤炼队伍，培育人才，创新技术。创办了西安交通大学第一个实体化运行的产教深度融合研究院。通过产学研用一体贯通，团队在电力开关装备设计方法、开断技术和智能运维领域取得了一系列国家级创新成果。在交流开断技术方面，开创了电流零点和电弧能量主动调控的开断新方向，不仅满足了风能太阳能发电并网之急需，也解决了核电水电工程的卡脖子难题；在直流开断技术方面，率先开展大容量直流开断技术的研究，开创了利用电弧能量实现直流故障电流开断的新方向，解决了XX电力系统和城市直流电网建设的一大瓶颈，推动我国占领了直流开断技术的国际制高点；在数字化设计方面，从放电等离子体基础数据库建立到数字化设计软件开发，创立了开关电器计算学理论方法体系，实现了电力开关装备从经验设计到数字化设计的变革。
荣命哲教授带领团队，坚持电力装备中国制造为使命，坚持传承弘扬西迁精神，坚持传承弘扬科学家精神，坚持产学研用相结合，几十年如一日不忘初心，研究成果先后获国家技术发明二等奖1项、国家科技进步二等奖3项、国家自然科学四等奖1项、教育部和陕西省科学技术一等奖3项。
荣命哲教授领衔的电力开关技术
及装备研究团队核心成员
