《河南日报》2026年3月23日第3版

破局六氟化硫替代困局

河南科研团队点亮电网绿色未来

河南日报记者樊雪婧

开灯关灯，需要开关。电网发电、输电、配电，也离不开“开关”。

“作为电网全环节中唯一能主动动作的设备，电力开关既管电能分配，又能在短路时切断超大电流，我们管它叫电力系统‘咽喉要道’和能源供应‘安全卫士’。”3月19日，郑州大学河南省输配电装备与电气绝缘工程技术研究中心里，多种高压电力开关及其核心零部件一字排开，展示在橱窗中。郑州大学电气与信息工程学院教授程显指着这些开关告诉记者，相比家用简易开关，高压开关要应对数千安培到几十千安培的电流，灭弧和绝缘是核心技术难题。

长期以来，六氟化硫因优异的灭弧和绝缘性能成为高压开关的主流介质，但其温室效应潜力值是二氧化碳的24000余倍，微量排放也会对全球气候产生长期影响。“欧盟2026年开始禁用24千伏及以下六氟化硫开关设备，计划2032年全面禁止六氟化硫开关设备使用，我国‘双碳’目标也在不断推进，这让高压开关的环保替代迫在眉睫，这是时代要求，也是我们科研人的责任。”程显说。

这是一道摆在全球科研人员面前，持续二十余年的技术难题。

此前行业探索的两条路线均屡屡遇阻。“找替代气体，要么灭弧时产生有毒物质，要么液化温度太高低温下就成了液体，要么灭弧能力不足，难以实现灭弧环保替代；真空开关虽环保，但绝缘性能随间隙增加会饱和，110千伏以上的高电压等级就难以适用，252千伏及以上更是行业空白。”他坦言，也正因如此，高电压等级环保开关技术长期被ABB、西门子等国际企业垄断，126千伏以上的高压开关市场曾被国外产品占据八成以上。

自2013年起，程显便带领团队聚焦这一难题，走出了一条“串联真空灭弧+环保气体绝缘”的创新之路。“真空灭弧单元串联并非简单连在一起，最大的难点就是均压问题。”程显解释，多个灭弧单元串联后，若不能均匀承担电压，一个单元击穿，其余的会接连失效，整个设备就无法工作。“我们首创了自均压真空灭弧室设计，通过优化电场分布，让灭弧室每个瓷壳组件及灭弧室单元间都能均匀分压，彻底打破了真空开关在高电压等级的应用限制。”

除了均压难题，设备的紧凑性和可靠性也是团队攻关的重点。变电站的土地寸土寸金，传统空气绝缘设备需要几米的安全间距，环保改造时也不能让设备体积大幅增加。团队攻关实现了设备的紧凑集成设计，适配现有变电站安装条件，大幅降低电网环保升级的成本。而在可靠性上，团队更是填补了行业技术空白，“我们研发了高真空度在线监测技术，真空灭弧室的真空度如果泄漏，开断时不仅断不开，还会引发爆炸，这个监测单元能实时把控风险；同时环保气体成分检测技术，通过分析气体分解产物的成分和比例，能精准判断是尖端放电还是沿面放电等缺陷，从源头发现绝缘缺陷。”

这项获得河南省科学技术奖一等奖的“紧凑自均压真空灭弧型环保GIS关键技术及应用”成果，破解行业“卡脖子”难题，打破ABB、西门子等国际巨头技术垄断，实现多项关键指标跨越式提升：产品电压等级提升近一倍，通流能力提升27%，均压指标提升40%以上，实现真空度在线监测从无到有的突破，处于国际领先水平。

“科研成果不能锁在实验室里，落地应用才能体现价值。”十余年的科研攻坚中，程显团队始终瞄准着产业发展、企业生产中遇到的真实困境，联合企业开展深度产学研合作，使得科研成果快速从实验室走向生产线。如今，这项技术已形成12千伏到126千伏全系列环保GIS开关装备，相关产品产值超40亿元，入选国家发展改革委绿色推广目录和国家能源局首台套重大技术装备。

“从国家特高压工程到城市变电站，再到欧盟及沙特、柬埔寨等共建‘一带一路’国家，河南造的环保开关已经走向了世界。”程显满是自豪，产品已累计减少六氟化硫使用量462吨，折合二氧化碳当量约1164万吨，相当于600万吨煤的碳排放。

但程显团队的科研脚步，从未停下，他心里还装着一个更大的梦想。

“特高压电网建设正加速推进，对高电压等级环保开关的需求日益迫切。我们正全力攻关550千伏及以上电压等级环保GIS用真空灭弧室自均压技术及其串联协同开断研究，这是全球电力行业的新制高点，我们要争分夺秒，率先实现突破。”程显表示，团队的最终目标，是实现电力行业全电压等级的绿色替代，破解电力开关装备环保替代世界级行业难题。

从打破国际垄断到实现国产化替代，从技术攻关到产业化落地，团队十余载深耕，不仅为电力开关绿色转型破解了介质替代难题，更让河南成为我国高压环保开关技术的创新高地。作为河南电力装备产业链的关键突破成果，这项技术也为河南打造全国重要的先进制造业基地注入了强劲动力。随着这一技术在特高压、新能源电站、城市电网等领域的广泛应用，未来，河南造的高端电力装备将在我国构建新型电力系统、推动能源革命的进程中，绽放出更多光彩。

媒体链接：

https://m.topnews.cn/hnrbnews/145CD4E144B84B73

https://dzb.henandaily.cn/html5/2026-03/23/content_12_1785498.htm?curr=

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