Wraz ze stałym postępem budowy projektu transmisji UHV AC / DC, wyniki badań technologii transmisji i transformacji mocy UHV są coraz bardziej obfite, co zapewnia silne wsparcie naukowe i technologiczne dla budowy wiodącego międzynarodowego przedsiębiorstwa internetowego energetycznego o chińskich cechach.Wraz z szybkim rozwojem sieci elektroenergetycznej problem prądu zwarciowego stał się stopniowo istotnym czynnikiem ograniczającym wzrost obciążenia sieci i rozwój sieci elektroenergetycznej.
Zdolność wyłączania wyłącznika wysokiego napięcia dużej mocy bezpośrednio decyduje o bezpieczeństwie i niezawodności długotrwałej eksploatacji linii przesyłowych energii.Od 2016 roku, w oparciu o szereg projektów naukowo-technologicznych State Grid Co., Ltd., Global Energy Internet Research Institute Co., Ltd. oraz PingGao Group Co., Ltd. z powodzeniem opracowały nowy wysokowydajny styk elektryczny modyfikowany grafenem produkty po pięciu latach badań naukowych.Ma to ogromne znaczenie dla rozwiązania problemu zwarć przekraczających normę oraz zapewnienia bezpiecznej i stabilnej pracy hybrydowej sieci energetycznej AC/DC UHV
Badania nad ulepszaniem materiałów wyłączników w celu spełnienia kluczowych wymagań
Według odpowiednich statystyk, w szczytowym okresie poboru mocy latem 2020 r., maksymalny prąd zwarciowy niektórych podstacji w obszarach działania sieci państwowej i sieci energetycznej China Southern Power Grid osiągnie, a nawet przekroczy 63 Ka.Według statystyk State Grid Corporation of China, w ostatnich latach, wśród awarii urządzeń podstacji UHV o napięciu 330 kV i wyższym w obszarze działalności firmy, w zależności od rodzaju sprzętu, awarie spowodowane przez rozdzielnice w izolacji gazowej w metalowej obudowie ( GIS) i hybrydowe urządzenia dystrybucyjne (HGIS) stanowią około 27,5%, wyłączniki stanowią 16,5%, transformatory i przekładniki prądowe stanowią 13,8%, urządzenia wtórne i szyny stanowią 8,3%, dławik stanowił 4,6%, ograniczniki stanowiły 3,7 %, odłącznik i piorunochron stanowiły 1,8%.Można zauważyć, że GIS, wyłącznik automatyczny, transformator i przekładnik prądowy są głównymi urządzeniami powodującymi wyzwalanie zwarciowe, stanowiąc 71,6% całkowitego wyłączenia.
Analiza przyczyn uszkodzeń pokazuje, że problemy z jakością styku, przepustów i innych części oraz zły proces instalacji są głównymi czynnikami prowadzącymi do uszkodzenia wyłącznika.Podczas wielokrotnej pracy wyłącznika SF6 erozja prądu rozruchowego kilkakrotnie wyższa niż prąd znamionowy oraz zużycie mechaniczne między ruchomymi i statycznymi stykami łuku spowoduje odkształcenie styku i wytworzenie oparów metalu, które uszkodzą właściwości izolacyjne komora gaszenia łuku.
W okresie czternastego planu pięcioletniego prowincja Qinghai planuje zwiększyć moc dwóch podstacji 500 kV w celu zwiększenia obciążenia prądem zwarciowym z istniejących 63 kA do 80 kA.Jeśli materiał wyłącznika zostanie zmodernizowany, pojemność podstacji można bezpośrednio zwiększyć, a ogromny koszt rozbudowy podstacji można zaoszczędzić.Czasy wyłączania wyłącznika wysokiego napięcia i dużej pojemności są głównie kontrolowane przez żywotność styków elektrycznych w wyłączniku.Obecnie rozwój styków elektrycznych do wyłączników wysokiego napięcia w Chinach opiera się głównie na technicznej drodze materiałów ze stopu miedzi i wolframu.Domowe produkty styków elektrycznych ze stopu miedzi i wolframu nie mogą spełniać wymagań zastosowań inżynieryjnych o ultrawysokich i ultrawysokich napięciach pod względem odporności na ablację łuku oraz odporności na tarcie i zużycie.Gdy zostaną użyte poza okresem użytkowania, są podatne na powtórną penetrację, co bezpośrednio zagraża właściwościom izolacyjnym urządzeń elektroenergetycznych i powoduje duże, ukryte zagrożenie dla bezpiecznej pracy sieci elektroenergetycznej.Stosowane produkty styków elektrycznych ze stopu miedzi z wolframem mają niską elastyczność i wydłużenie, łatwo ulegają uszkodzeniu i pękaniu w trakcie działania, a także nie są odporne na ablację.Podczas procesu ablacji łuku miedź łatwo się gromadzi i narasta, co prowadzi do pękania styków.Dlatego ogromne znaczenie ma skuteczna poprawa kluczowych wskaźników wydajności materiałów styków elektrycznych, takich jak odporność na zużycie, przewodność, ochrona przed spawaniem, erozja łukowa, w celu zmniejszenia awaryjności wyłącznika i utrzymania bezpiecznej i stabilnej pracy zasilania krata.
Chen Xin, dyrektor Instytutu Materiałów Academia Sinica, powiedział: „obecnie, gdy prąd zwarciowy sieci energetycznej przekracza zdolność wyłączania wyłącznika, prąd zwarciowy przekracza normę, co poważnie wpływa na niezawodność działania sieci energetycznej oraz stawia wyższe wymagania dotyczące zdolności wyłączania wyłącznika i rezystancji ablacyjnej zestyku.Po wielokrotnym wyłączeniu styków w pracy przy pełnej mocy następuje poważne uszkodzenie łuku, dlatego konieczne jest przeprowadzenie kompleksowej konserwacji, która jest daleka od spełnienia wymagań bezobsługowych rzeczywistego cyklu życia wyłączników SF6.” Powiedział, że erozja styku wynika głównie z dwóch aspektów: jednym jest ablacja łuk przed przebiciem przed zamknięciem, a drugi to zużycie mechaniczne po zmiękczeniu materiału styku łuku po ablacji.Konieczne jest zaproponowanie nowej drogi technicznej, aby skutecznie poprawić kluczowe wskaźniki wydajności materiałów styków elektrycznych”. Technologia musi być stale optymalizowana i unowocześniana.Powinniśmy mocno uchwycić inicjatywę w swoje ręce.- powiedział Chen Xin.
W obliczu pilnej potrzeby krajowego sprzętu do przesyłu i transformacji energii do modernizacji materiałów styków elektrycznych podstawowych elementów wyłącznika wysokiego napięcia, od 2016 r. Instytut nowych materiałów elektrycznych Wspólnego Instytutu Badawczego, Instytut Europejski, wspólna grupa Pinggao i inne jednostki wspólnie prowadziły badania techniczne nad nowymi materiałami styków elektrycznych na bazie miedzi modyfikowanej grafenem oraz prowadziły współpracę międzynarodową, opierając się na Instytucie Europejskim i Uniwersytecie w Manchesterze w Wielkiej Brytanii.Pomóż poprawić działanie wyłącznika wysokiego napięcia.
Zespół pracuje razem, aby rozwiązać szereg problemów technicznych
Synergiczna poprawa odporności na ablację łuku oraz odporności na tarcie i zużycie jest kluczem do masowej produkcji wysokowydajnych styków elektrycznych.Badania nad materiałami styków elektrycznych wysokiego napięcia w obcych krajach rozpoczęły się wcześniej, a technologia jest stosunkowo dojrzała, ale podstawowa technologia jest zablokowana dla naszego kraju.Opierając się na szeregu projektów naukowych i technologicznych firmy, zespół projektowy, we współpracy z zagranicznymi jednostkami badawczo-rozwojowymi, weryfikacją testów grup przemysłowych i demonstracją zastosowań prowincjonalnych przedsiębiorstw energetycznych, powołał młody zespół naukowo-technologiczny z „80 kręgosłup jako główny korpus.
Kluczowi członkowie zespołu zakorzenili się na linii frontu B+R na etapie B+R mechanizmu i procesu przygotowania materiału;Na etapie produkcji próbnej firma stacjonowała u producenta w celu rozwiązania problemów technicznych na miejscu, a ostatecznie przełamała trudność równowagi między właściwościami materiału, składem, strukturą organizacyjną i procesem przygotowania, dokonując przełomu w kluczowej technologii poprawy wydajności materiału;Na etapie badania typu przebywałem w stacji testowej wysokiego napięcia grupy Pinggao, wielokrotnie omawiałem z centrum technologicznym grupy Pinggao i zespołem badawczo-rozwojowym stacji wysokiego napięcia, wielokrotnie debugowałem i w końcu osiągnąłem skok jakościowy w zakresie zdolności Żywotność elektryczna wyłącznika wysokoprądowego.
Dzięki ciągłym wysiłkom zespół badawczy z powodzeniem uzyskał system formułowania wysokowydajnych, wzmocnionych grafenem kompozytowych materiałów styków elektrycznych na bazie miedzi, przełamany kluczowymi technologiami grafenowych materiałów do styków elektrycznych, kierunkowego projektowania i spiekania spiekania, infiltracji, zintegrowanego formowania i zrealizował przemysłowe przygotowanie wielomodelowych materiałów styków elektrycznych modyfikowanych grafenem.Po raz pierwszy zespół opracował styki elektryczne ze stopu miedzi i wolframu zmodyfikowane grafenem dla wyłącznika z sześciofluorkiem siarki o napięciu 252 kV i wyższym.Kluczowe wskaźniki wydajności, takie jak przewodność i wytrzymałość na zginanie, są lepsze niż w przypadku produktów aktywnych, znacznie poprawiając żywotność elektryczną aktywnego wyłącznika wysokiego napięcia, wypełniając lukę techniczną w dziedzinie materiałów styków elektrycznych wysokonapięciowych modyfikowanych grafenem Poprawia to samodzielny poziom badań i rozwoju firmy w zakresie styków elektrycznych wyłączników wysokoprądowych i dużej pojemności oraz pomaga zapewnić bezpieczną i niezawodną pracę systemu elektroenergetycznego.
Wyniki projektu wspierają niezależne projektowanie i lokalizację zastosowania wyłącznika
Od 29 do 31 października 2020 r., zgodnie z optymalnym schematem weryfikacji opracowanym przez wspólny instytut badawczy i grupę Pinggao po wielu dyskusjach, nowy wyłącznik typu 252kV / 63kA SF6 z otwartą kolumną grupy Pinggao w oparciu o styk elektryczny z powodzeniem osiągnął 20-krotny sukces jednorazowo pełnej zdolności wyłączania.Zhong Jianying, główny inżynier grupy Pinggao, powiedział: „zgodnie z opiniami grupy ekspertów ds. akceptacji projektu, ogólna technologia projektu osiągnęła międzynarodowy poziom zaawansowany, a główne wskaźniki techniczne osiągnęły wiodący poziom międzynarodowy. Tylko przez dokonując przełomów w podstawowych technologiach, możemy lepiej pomóc przedsiębiorstwom kontrolować koszty i zapewnić dostawy kluczowych materiałów. W przyszłości powinniśmy nadal wzmacniać badania w zakresie inżynierii systemów i promować transformację przemysłową osiągnięć naukowo-badawczych.”
Osiągnięcie to silnie wspiera niezależne projektowanie, rozwój i krajowe zastosowanie porcelanowego wyłącznika wsporczego 252kV o znamionowym prądzie zwarciowym zwarciowym 63kA i prądzie znamionowym 6300A w grupie Pinggao.Wyłącznik typu słupowego 252kV / 63kA ma duże zapotrzebowanie na rynku i szeroki obszar zasięgu.Pomyślny rozwój tego typu wyłącznika odgrywa ważną rolę w dalszym rozwoju krajowych i zagranicznych rynków wyłączników krajowych, co sprzyja poprawie siły badawczo-rozwojowej i poziomu technicznego firmy w zakresie wysokiej klasy aparatury łączeniowej i przynosi dobre korzyści społeczne i gospodarcze.
Zapotrzebowanie rynku na styki elektryczne wysokiego napięcia w Chinach wynosi około 300000 zestawów rocznie, a całkowita roczna sprzedaż na rynku jest bliska 1,5 miliarda juanów.Nowe materiały styków elektrycznych wysokiego napięcia mają szerokie perspektywy rynkowe w przyszłym rozwoju sieci energetycznej.Obecnie osiągnięcia projektu osiągnęły cel współpracy i transformacji z Pinggao, Xikai, taikai i innymi przedsiębiorstwami zajmującymi się przełącznikami wysokiego napięcia, kładąc podwaliny pod późniejsze zastosowanie demonstracyjne i promocję na dużą skalę w dziedzinie ultra-wysokiego napięcia i ultra- przesył i transformacja mocy wysokiego napięcia.Zespół projektowy będzie nadal koncentrować się na pograniczu nauki i technologii w dziedzinie energii i energetyki, stale wzmacniać innowacyjność i praktykę oraz nadal promować niezależne badania i rozwój oraz zastosowanie lokalizacyjne materiałów rdzeniowych w wysokiej klasy sprzęcie elektrycznym.
Czas publikacji: 08-07-2021