至暗时刻掘金“高压触头”，峰回路转圆梦“电网柱石”

【中制导读】

电触头，这个看似不起眼的零部件，却是保障高压电路接通或断开的核心部件。在河南，有一家民营企业——河南科丰新材料有限公司，三十年如一日的坚持研发，专注高压电触头领域，肩负着国家电网的护卫重任。

从一家名不见经传的城镇小企业，到国家级专精特新“小巨人”，这家民营企业何以能一路不断成长、“蝶变”？从“无路可行”到“开辟新路”，从“被迫追赶”到“领跑行业”，科丰的创新活力从哪里来？中制智库邀您一同关注。

从钻木取火到电气时代，每次能源升级都是文明发展的重要里程碑。电力系统被视为社会能源供给的命脉，其关键装备——高压开关的运行可靠性直接关系到供电的安全程度，而电触头作为高压开关的核心部件，需在极端条件下保持其卓越的性能与功效，因此，高压触头在材质、结构和制造工艺上要求极高。

河南科丰新材料有限公司（以下简称“河南科丰”）是国内知名的电触头生产企业，30年来致力于解决电力行业持续发展的羁绊问题，通过自主创新、持续改进，先后破解了多道技术难题，成功攻克了多项科技难关，实现了高压触头在性能和质量上质的飞跃，在国家电网重点工程应用后运行效果显著。

河南科丰新材料有限公司

河南科丰的成功离不开创始人张国顺的执着追求。这位从外行成长为内行专家的民营企业家，凭借敢于创新和不屈不挠的敬业精神，带领河南科丰一步步地走向了高压触头行业的巅峰。如今，河南科丰已被认定为国家级专精特新“小巨人”企业，其产品质量亦赢得了电力行业的高度认可和信赖。

让我们一同见证这个充满传奇色彩的民营科技企业——河南科丰，探寻它引领中国电触头事业发展的non-stop征程。

从“没有路”到“蹚出路”

在中国960多万平方公里的土地上，输电网络如同“毛细血管”一样纵横交错、四通八达，为社会经济和民生的运行与发展提供着源源不断的动力来源。从高压到超高压，从超高压到特高压，中国电网的输变电技术水平日新月异，实现了从引进到追赶，再从引领到输出的巨大转变。在这一铭记史册的跨越中，高压电触头，作为电力装备的关键零部件，它的创新与发展，印证了中国电力行业百年来从世界落后到全球领先的辉煌历史。

高压开关是发电、输变电行业的重要设备，也是结构最复杂、技术含量最高、安全比重最大的关键电力设备。早在20世纪50年代，为满足开关电器行业的发展需求，中国开始重视电触头的制造，直到70年代，随着改革开放的深入，中国积极引进西方先进技术和电力开关装备，逐步开展铜基合金和银基合金电触头的配套研发。然而，核心技术仍被国外跨国公司垄断，中国电力设备的核心部件长期依赖进口，这种局面直到90年代才开始改变。

1993年，河南科丰在郑州悄然诞生，创始团队不到10人，从事电力装备的相关研究。这家企业的创立离不开创始人张国顺的追求与热情，彼时30岁的张国顺在银行工作，负责金融贷款业务，与工业企业的频繁接触使他敏锐地察觉到电力行业的巨大潜力。一次机缘巧合，遇上了正为贷款奔波的某材料研究所主任，两人一拍即合，共同成立公司，张国顺投入资金，主任提供技术，从生产中压真空电触头起步。

张国顺  河南科丰新材料有限公司执行董事兼总经理

河南科丰在初创期经历了技术缺失和市场缩减的双重挑战。1995年1月1日生效的《与贸易有关的知识产权协议》（TRIPS）在事实上将知识产权保护问题在国际上扩展到包含贸易、投资、技术转移等广泛的经济领域。随着政策的调整和科研机构对知识产权的重视，负责技术的研究人员全部撤出河南科丰。

在河南科丰面临全面“瘫痪”的艰难时刻，转机出现了。彼时，合肥开关厂斥资近2000万人民币从德国引进了3WE断路器的生产工艺包，但卡在电触头的核心工艺上，急需技术攻关。张国顺临危受命，凭借他的观察力和实践派精神，针对大气中无法避免的铸造缺陷问题，张国顺采用了真空铸造，巧妙地利用石蜡模具的精密铸造方法，成功解决了真空环境下批量生产的难题。河南科丰不仅攻克了技术难题，还大幅提升了产量和质量，不到2年的时间，合肥开关厂的3WE断路器狂卖3000台，超过过去7年的6倍。

就在张国顺以为局面即将彻底打开时，1996年，合肥开关厂遭遇煤炭行业寒冬而宣告破产，给河南科丰带来了新的市场危机。在合肥开关厂倒闭失去重要客户后，张国顺心情沉重，痛感迷茫。此时，河南科丰只能依赖成立早期在中压真空电触头领域的市场基础，而这些订单也只能勉强维持生计。然而，祸不单行，1997年，国内另一家企业在中压真空电触头技术上取得了突破，价格急剧下跌60%。河南科丰不仅失去了合肥开关厂的低压市场，而且连中压市场也面临着生死存亡。

面对这种雪上加霜的局面，张国顺决定迎难而上，把目光投向技术门槛更高的高压领域，他注意到了一种特别的材料——钨铜复合材料。由于钨具有高熔点、高密度、低膨胀系数的特性和铜具有很好的导热、导电性能，使得钨铜复合材料电触头具有良好的耐电弧侵蚀、抗熔焊和高强度等优点，这些优点使得钨铜复合材料自20世纪30年代出现以来就被广泛应用到电力、电子、机械和冶金等领域，并在很长一段时间内被视为各类高压电器开关电触头的理想材料。

在依赖进口的中国电力设备行业，铜钨触头长期是痛点。直至1970年国产铜钨触头面世，但技术成熟度低，问题频出。“直到2000年，还时常有触头掉地上后，铜钨合金部分和铜尾部分直接断裂的情况发生。”张国顺告诉我们。河南科丰洞悉这一机会，集中研发力量、攻坚技术难关，终于探索并掌握铜钨弧触头制造的核心技术，填补了国内空白，实现了规模生产。从而，为电网的安全稳定运行做到了保驾护航。

河南科丰铜钨弧触头产品

随着我国新型电网的构建和发展，对钨铜复合材料质量和性能的要求也与日俱增。为满足这些新的挑战，钨铜复合材料的制备工艺也需要进一步优化和提高。1998年，河南科丰着手研究和开发真空烧结/熔渗工艺，该工艺所生产的高压触头产品不仅机械性能和电热性能卓越，在抗烧蚀能力、结合强度、夹紧力等方面也有了大幅提升。

凭借钨铜复合材料的配方和制备工艺的持续优化，河南科丰稳居国内高压电触头产业的优势地位。2016年河南科丰被河南省科学技术厅批准建设河南省超高压开关触头及总成工程技术研究中心，对铜钨合金触头在超特高压开关应用领域开展研究，致力于新材料、新技术、新工艺、新产品等方面的探索与开发，在高电压、大容量断路器用高端新型电触头等创新领域处于国际领先地位。

河南省超高压开关触头及总成工程技术研究中心

截至目前，河南科丰已获得授权发明专利3项、已受理待审核发明专利9项、已授权实用新型专利30项；经权威部门评定具有自主知识产权的核心技术已达到国际领先水平的2项、国际先进水平的2项、国内领先水平的2项。

张国顺，这位电力装备行业的跨界实干家，用他的实际行动诠释了一个残酷而美好的事实：无论多么艰难险阻，只要怀揣坚定的信念，并付诸不懈的努力，就能在技术和市场的双重挤压中找到出路，开创一片新的天地。

从“跟随跑”到“领头跑”

在宁夏石嘴山这座被誉为“塞上煤城”的国家重要煤炭工业城市里，有一座电站因国内首台220千伏石墨烯触头断路器的成功挂网运行而被铭记在中国电力电网发展的历史中。而这台断路器中的石墨烯弧触头，正是由河南科丰生产的。

石嘴山变电站

随着新型电力系统的逐步构建，风能、太阳能等大规模清洁能源接入电网，对高压断路器的性能提出了更高要求。高压开关作为输变电系统中发挥最重要的控制和保护作用的电力设备，将面临更加严峻的考验。

据统计，2020年夏季用电高峰期间，国家电网和南方电网部分变电站的最大短路电流已达到甚至超过63千安。国家电网数据显示，近年来330千伏及以上超、特高压变电设备故障中，由气体绝缘金属封闭开关（GIS）、断路器、变压器和电流互感器等引起的故障共占71.6%，成为主要跳闸设备。分析表明，触头、套管等零部件质量问题和安装工艺不良是导致断路器故障的主要因素。此外，青海省计划在“十四五”期间将两个500千伏变电站的短路电流负荷从63千安提升至80千安，通过断路器升级，可以直接提升变电站容量，节省巨额扩建成本。高压大容量断路器的开断效力主要受制于断路器中的电触头性能，必须提出新的技术路线，才能有效提高电触头材料的关键性能指标。

抗电弧烧蚀性能和耐摩擦磨损性能的协同提高是批量化制备高性能电触头的关键所在。国外研究高压电触头材料起步较早，技术比较成熟，但核心技术对我国实施封锁。2016年，国家电网公司立项、国网智能电网研究院承担研发高性能石墨烯触头，并找到了石墨烯的诞生地——英国曼彻斯特大学。然而，经过两年的研发，曼彻斯特大学只制作出了实验室的材料样块，离触头样品还有很大差距。国网智能电网研究院又找到了平高集团，但平高也无法制造出石墨烯弧触头。最后，经平高推荐，国网智能电网研究院的丁一博士团队找到了河南科丰。

面对国家输变电装备对高压断路器核心部件电触头材料升级的迫切需求，河南科丰仅仅4个月就成功制造出了石墨烯弧触头的样品。经过测试，相较普通铜钨弧触头，石墨烯弧触头的硬度提高了14%，电导率提高了33%以上，抗拉强度提高了30%以上，触头烧蚀量降低了近40%。

河南科丰石墨烯铜钨触头

2022年6月24日，这款由国网联研院、中国电科院、国网宁夏电力、平高集团、河南科丰、英国曼彻斯特大学等产学研用单位历时5年研制出来的石墨烯改性电触头断路器，在石嘴山电网220千伏步桥变电站首次挂网运行，标志着断路器电触头材料的一次重大升级，填补了石墨烯改性高压开关电触头材料领域的技术空白，实现了高压大电流断路器在电寿命和开断能力上的巨大飞跃。同时，对降低断路器故障率、维护电网安全稳定运行，进一步支撑电力行业超、特高压断路器技术升级具有重要意义。项目验收专家组表示，“项目整体技术达到国际先进水平，主要技术指标达到国际领先水平。”

河南科丰生产的新型石墨烯改性钨基合金电触头，一次性通过了252kV/63kA满容量20次电寿命试验，属于世界首次；一次性通过了420kV/63kA、550kV/63kA满容量22次电寿命试验，同属世界首次；一次性通过了世界首台550kV/80kA满容量20次电寿命试验，破解了80kA短路电流开断、216kA峰值电流开合等世界难题。可以说在技术成果上河南科丰取得了诸多喜人的“突破性”成绩，有力诠释了河南科丰在国际尖端断路器技术上的自主研发与国产化应用的地位和优势。

一路走来，河南科丰不断突破技术瓶颈，大胆创新，采用真空烧结、精密锻造、特种焊接、热处理、机械加工等生产方式，制备各种性能优越的铜钨合金整体弧触头、铜铬合金真空弧触头、铜铬合金自力型触头等产品，其中铜钨合金产品得到了国内重要开关厂家的高度认可和接受，在平高电气的市场占有率40%以上，在思源电气的市场占有率50%以上，在特变电工的市场占有率70%以上，在山东泰开的市场占有率20%以上。

为支撑技术研发，河南科丰将联合国网智能电网研究院、桂林电器科学研究院、北京科技大学、河南平高电气股份有限公司等单位，建立电工合金材料新技术研发及应用平台。同时，还将与全国电工合金标准化技术委员会合作，建设新型高压开关电触头标准化推广工作站。未来，河南科丰将与多方合作，建立高压开关电触头仿真型检验检测中心，提升核心竞争力。

三十而立，对企业而言，亦是风华正当时。如今，河南科丰已是国家高新技术企业和国家级专精特新“小巨人”企业，资产总额超2亿元，年生产各类触头100余万件，年营收逾亿元。在行业内，它也是完全无运行质量问题记录的电触头品牌，树立了30年良好的企业形象。

从“引进来”到“走出去”

目前，中国已成为世界上最大的电触头材料生产国和消费国。根据《2023—2028年中国电触头行业市场深度调研及发展前景预测报告》显示，2022年，全球电触头和触头材料市场规模约为262亿元，其中，中国市场份额占比为35%。预计到2028年，全球电触头和触头材料市场规模将达到312亿元，2022—2028年复合年均增长率为2.95%。

河南科丰作为这一行业中的佼佼者，通过不断地技术创新和市场开拓，不仅掌握了制造高端电触头的技术，还成功地在国际市场上占据了一席之地。河南平高电气股份有限公司表示，“平高采用河南科丰生产的高压电弧触头产品，大批量出口在意大利、西班牙等国家的72.5千伏、145千伏HGIS产品上，产品质量稳定可靠、性能优良。科丰作为一个优质的供应商，为高压开关设备提供了可靠的部件支持，有力地推动了电网的发展。”

30年来，河南科丰如何做到零质量问题，他们有自己的“独门秘籍”——全检制度。每天，河南科丰都需要进行大量实验，不断优化和提高生产工艺，以解决每个细节问题，确保每件产品都无懈可击。在生产过程中，河南科丰对触头的电性能、机械性能和探伤进行全面检测，出厂前则对尺寸和外观做全检。河南科丰的全检制度不是市场策略，而是出于高度的责任感，目的是生产出完全没有问题的产品，以满足电网对绝对安全的电网需求。

河南科丰在高压开关触头细分行业已具备一定的规模与竞争力，河南科丰新材料有限公司董事长张国顺表示，“未来五年内，国内高压开关市场将呈现快速发展势头。”据不完全统计，我国高压开关每年产值不低于1000亿元，若按电触头占高压开关总价值的5%计算，年高压开关电触头的需求量就高达50亿元，若将现有电网中的老旧电站进行更新改造，那么高压电触头的需求量将有望突破500亿元。河南科丰的高性能新型高压电触头材料在未来电网发展中具有广阔的市场前景。

今后，河南科丰将践行国内超特高压开关电触头新材料、新工艺、新产品引领者的职责，将进行陶瓷型铜钨合金触头与陶瓷型铜铬合金真空触头的相关研究、试验，若通过验证并推广，将对电网优化及环保升级意义重大。

河南科丰陶瓷型铜钨触头

未来，河南科丰不仅在高压领域继续引领技术创新，还将拓展至低压电控和新能源汽车领域，开发全新合金材料，优化产品结构，提升高附加值产品的比例，以实现业务高效增长。利用在粉末冶金创新领域的优势，河南科丰计划开发新的银基石墨、铜基石墨、银基铜和铜氧化铝等材料，填补电触头材料应用领域技术空白，实现高性能电接触材料的进口替代，获得经济和社会效益的双丰收。

铜钨弧触头、石墨烯触头、高压开关真空断路器，不同的产品，代表着河南科丰的过去、现在和未来，也浓缩着张国顺30年的奋斗历程。25000 步，是张国顺每天在车间行走的平均步数，每一步，都见证着他为实现中国高压开关实现应用真空断路器的梦想和追求所做出的努力。

新望点评：

中国电力装备行业在全球范围内处于领先地位，尤其是在特高压和高压输变电装备方面。这一领先地位的背后，离不开基础零部件和关键零部件的支撑。中制智库理事长兼研究院院长新望表示：“科丰的产品，例如高压开关触头，就是这一领域的关键零部件。德国人将这种精密生产称为‘极端制造’，其核心之一在于将产品检测环节融入生产过程中，实现100%全面检验，而不是依赖抽检。这一创新做法保障了产品质量，克服了中国制造业过去的短板。”

“产品专用、市场专业、企业专注、企业家是专家”是企业成长为隐形冠军的必要条件。

企业家如何成为专家？如何从外行转变为内行？河南科丰的创始人张国顺的“结果导向”为我们提供了重要启示。新望院长发现，“不同于其他企业家，张总是先确定目标，再寻找方法、工艺路径、材料和设备，追求产品的卓越和极致，从而成为行业专家，而不仅仅从理论出发。这种方法论极具特色”。