Odată cu progresul constant al construcției proiectelor de transmisie UHV AC / DC, rezultatele cercetării tehnologiei de transmisie și transformare a energiei UHV sunt din ce în ce mai abundente, ceea ce oferă un sprijin științific și tehnologic puternic pentru construirea unei întreprinderi lider internaționale de internet energetic, cu caracteristici chineze.Odată cu dezvoltarea rapidă a rețelei electrice, problema curentului de scurtcircuit a devenit treptat un factor proeminent care limitează creșterea sarcinii rețelei electrice și dezvoltarea rețelei electrice.
Capacitatea de rupere a întreruptorului de înaltă tensiune de mare putere determină în mod direct siguranța și fiabilitatea serviciului pe termen lung a liniilor de transport de energie.Din 2016, bazându-se pe o serie de proiecte științifice și tehnologice ale State Grid Co., Ltd., Global Energy Internet Research Institute Co., Ltd. și PingGao Group Co., Ltd. au dezvoltat cu succes noi contacte electrice modificate cu grafen de înaltă performanță produse după cinci ani de cercetare științifică.Acest lucru este de mare importanță pentru a rezolva problema scurtcircuitului care depășește standardul și pentru a asigura funcționarea sigură și stabilă a rețelei hibride AC / DC UHV.
Cercetări privind modernizarea materialelor întreruptoarelor care vizează cerințele cheie
Conform statisticilor relevante, în perioada de vârf a consumului de energie din vara anului 2020, curentul maxim de scurtcircuit al unor substații din zonele de operare ale State Grid și China Southern Power Grid va ajunge sau chiar depăși 63 Ka.Conform statisticilor Statelor Grid Corporation din China, în ultimii ani, printre defecțiunile echipamentelor substației UHV de 330 kV și mai sus din zona de afaceri a companiei, în funcție de tipul de echipament, declanșările defecțiunilor cauzate de aparatele de comutație închise metalice izolate cu gaz ( GIS) și echipamentele de distribuție hibridă (HGIS) reprezintă aproximativ 27,5%, întreruptoarele reprezintă 16,5%, transformatoarele și transformatoarele de curent reprezintă 13,8%, echipamentele secundare și magistrala au reprezentat 8,3%, reactorul a reprezentat 4,6%, descărcătorul a reprezentat 3,7%. %, deconectatorul și paratrăsnetul au reprezentat 1,8%.Se poate observa că GIS, întrerupătorul de circuit, transformatorul și transformatorul de curent sunt principalele echipamente care cauzează declanșarea defecțiunilor, reprezentând 71,6% din deplasarea totală.
Analiza cauzelor defecțiunilor arată că problemele de calitate ale contactului, bucșei și altor piese și procesul de instalare defectuos sunt principalii factori care conduc la defecțiunea întreruptorului.În timpul funcționării întreruptorului SF6 de mai multe ori, eroziunea curentului de pornire de câteva ori mai mare decât curentul nominal și uzura mecanică dintre contactele arcului în mișcare și static vor provoca deformarea contactului și vor produce vapori de metal, ceea ce va deteriora performanța izolației. camera de stingere a arcului.
În cea de-a paisprezecea perioadă a planului cincinal, provincia Qinghai intenționează să extindă capacitatea a două substații de 500 kV pentru a crește sarcina curentului de scurtcircuit de la 63 kA la 80 kA existente.Dacă materialul întreruptorului este îmbunătățit, capacitatea substației poate fi extinsă direct și costul imens al extinderii stației poate fi economisit.Timpii de întrerupere a întreruptorului de înaltă tensiune și de capacitate mare sunt controlați în principal de durata de viață a contactelor electrice din întrerupător.În prezent, dezvoltarea contactelor electrice pentru întrerupătoarele de înaltă tensiune în China se bazează în principal pe traseul tehnic al materialelor din aliaj de cupru tungsten.Produsele de contact electric din aliaj de tungsten de cupru domestic nu pot îndeplini cerințele aplicațiilor de inginerie de tensiune ultra-înaltă și ultra-înaltă în ceea ce privește rezistența la ablația arcului și rezistența la frecare și la uzură.Odată ce sunt utilizate dincolo de intervalul de viață, ele sunt predispuse să fie repenetrate, ceea ce amenință direct performanța de izolație a echipamentelor electrice și provoacă un mare pericol ascuns pentru funcționarea în siguranță a rețelei electrice.Produsele de contact electric din aliaj de tungsten de cupru aflate în funcțiune au flexibilitate și alungire scăzute și sunt ușor de defectat și fracturat în procesul de acțiune și lipsă de rezistență la ablație.În timpul procesului de ablație cu arc, cuprul este ușor de acumulat și de crescut, ceea ce duce la defectarea fisurilor de contact.Prin urmare, este de mare importanță să se îmbunătățească în mod eficient indicatorii cheie de performanță ai materialelor de contact electric, cum ar fi rezistența la uzură, conductivitatea, anti-sudură, anti-eroziunea arcului, pentru a reduce rata de defecțiune a întreruptorului și a menține funcționarea sigură și stabilă a puterii. grilă.
Chen Xin, directorul Institutului de Materiale, Academia Sinica, a declarat: „în prezent, când curentul de scurtcircuit al rețelei electrice depășește capacitatea de rupere a întreruptorului, curentul de scurtcircuit depășește standardul, ceea ce afectează grav fiabilitatea funcționării rețelei electrice și propune cerințe mai mari pentru capacitatea de întrerupere a întreruptorului și rezistența de ablație a contactului După ce contactele în serviciu sunt întrerupte la capacitate maximă de mai multe ori, arcul este grav deteriorat, deci este necesar să se efectueze întreținere cuprinzătoare, care este departe de a îndeplini cerințele fără întreținere ale ciclului de viață real al întrerupătoarelor SF6.” El a spus că erodarea contactului vine în principal din două aspecte: unul este ablația arcul pre defalcare înainte de închidere, iar celălalt este uzura mecanică după ce materialul de contact cu arcul devine moale după ablație.Este necesar să se propună o nouă rută tehnică pentru a îmbunătăți în mod eficient indicii cheie de performanță ai materialelor de contact electric“ Tehnologia trebuie optimizată și inovată în mod continuu.Ar trebui să înțelegem cu fermitate inițiativa din propriile noastre mâini.", a spus Chen Xin.
În fața nevoii urgente a echipamentelor naționale de transport și transformare a energiei pentru modernizarea materialelor de contact electrice ale componentelor de bază ale întreruptorului de înaltă tensiune, din 2016, Institutul de noi materiale electrice al Institutului Comun de Cercetare, Institutul European, grupul comun Pinggao și alte unități au efectuat în comun cercetări tehnice asupra noilor materiale de contact electrice pe bază de cupru modificat cu grafen și au desfășurat cooperare internațională bazându-se pe Institutul European și pe Universitatea din Manchester, Marea Britanie.Ajută la îmbunătățirea performanței întreruptorului de înaltă tensiune.
Lucrează împreună pentru a rezolva o serie de probleme tehnice
Îmbunătățirea sinergică a rezistenței la ablația arcului și a rezistenței la frecare și uzură este cheia producției în masă a contactelor electrice de înaltă performanță.Cercetările asupra materialelor de contact electric de înaltă tensiune în țări străine au început mai devreme, iar tehnologia este relativ matură, dar tehnologia de bază este blocată în țara noastră.Bazându-se pe o serie de proiecte științifice și tehnologice ale companiei, echipa de proiect, în colaborare cu capacitatea de cercetare și dezvoltare din străinătate, verificarea testelor de tip de grup industrial și demonstrația de aplicare a companiilor electrice provinciale, a înființat o echipă științifică și tehnologică tânără cu „80 „coloana vertebrală ca corp principal.
Membrii cheie ai echipei au luat rădăcini în prima linie de cercetare și dezvoltare în etapa de cercetare și dezvoltare a mecanismului materialului și a procesului de pregătire;În etapa de producție de probă, compania a staționat la producător pentru a rezolva problemele tehnice la fața locului și, în cele din urmă, a depășit dificultatea echilibrului dintre proprietățile materialului, compoziția, structura organizatorică și procesul de pregătire și a făcut o descoperire în tehnologia cheie. de îmbunătățire a performanței materialelor;În etapa de testare de tip, am rămas în stația de testare de înaltă tensiune a grupului Pinggao, am discutat cu centrul de tehnologie a grupului Pinggao și cu echipa de cercetare și dezvoltare a stației de înaltă tensiune de mai multe ori, am depanat în mod repetat și, în cele din urmă, am realizat un salt calitativ în capacitatea de rupere de înaltă tensiune. tensiune mare curent întrerupător de viață electrică.
Cu eforturi continue, echipa de cercetare a obținut cu succes sistemul de formulare de materiale de contact electric compozit pe bază de cupru armat cu grafen de înaltă performanță, rupt prin tehnologiile cheie ale materialelor de contact electric cu grafen, procesul de proiectare direcțională și turnare integrată prin infiltrație de sinterizare și activare și a realizat pregătirea materialelor de contact electric modificate cu grafen multimodel.Pentru prima dată, echipa a dezvoltat un contact electric din aliaj de tungsten de cupru modificat cu grafen pentru întrerupătorul de circuit cu hexafluorură de sulf orientat la 252 kV și mai mult.Indicatorii cheie de performanță, cum ar fi conductivitatea și rezistența la încovoiere, sunt mai buni decât cei ai produselor active, îmbunătățind considerabil durata de viață electrică a întreruptorului activ de înaltă tensiune, umplând golul tehnic în domeniul materialelor de contact electric ale comutatorului de înaltă tensiune modificate cu grafen. , Îmbunătățește nivelul de cercetare și dezvoltare independent al companiei de contacte electrice comutatoare de mare curent și capacitate mare și ajută la asigurarea funcționării sigure și fiabile a sistemului de alimentare.
Rezultatele proiectului susțin proiectarea independentă și aplicarea de localizare a întrerupătorului
În perioada 29-31 octombrie 2020, conform schemei optime de verificare formulată de institutul comun de cercetare și grupul Pinggao după multe discuții, noul întrerupător de circuit 252kV / 63kA SF6 de tip coloană deschisă al grupului Pinggao bazat pe contactul electric a fost realizat cu succes de 20 de ori de capacitate de rupere completă unică.Zhong Jianying, inginer-șef al grupului Pinggao, a declarat: „conform opiniilor grupului de experți de acceptare a proiectelor, tehnologia generală a proiectului a atins un nivel internațional avansat, iar principalii indicatori tehnici au atins nivelul de lider internațional. Numai prin realizând descoperiri în tehnologiile de bază, putem ajuta mai bine întreprinderile să controleze costurile și să asigurăm furnizarea de materiale cheie. În viitor, ar trebui să continuăm să consolidăm cercetarea în ingineria sistemelor și să promovăm transformarea industrială a realizărilor cercetării științifice. "
Această realizare susține puternic proiectarea, dezvoltarea și aplicarea internă independentă a unui întrerupător post-circuit din porțelan de 252 kV cu curent nominal de întrerupere a scurtcircuitului de 63 kA și curent nominal de 6300 A în grupul Pinggao.Întrerupătorul de tip stâlp de 252kV / 63kA are o cerere mare pe piață și o zonă largă de acoperire.Dezvoltarea cu succes a acestui tip de întrerupător joacă un rol important în dezvoltarea în continuare a piețelor interne și externe a întreruptoarelor autohtone, ceea ce conduce la îmbunătățirea rezistenței în cercetare și dezvoltare și a nivelului tehnic al companiei în domeniul aparatelor de comutare de vârf. și are beneficii sociale și economice bune.
Cererea de pe piață a contactelor electrice de înaltă tensiune din China este de aproximativ 300000 de seturi pe an, iar vânzările totale anuale pe piață sunt aproape de 1,5 miliarde de yuani.Noile materiale de contact electric de înaltă tensiune au perspective largi de piață în dezvoltarea viitoare a rețelei electrice.În prezent, realizările proiectului au atins intenția de cooperare și transformare cu Pinggao, Xikai, taikai și alte întreprinderi de comutator de înaltă tensiune, punând o bază pentru aplicarea demonstrativă ulterioară și promovarea la scară largă în domeniul tensiunii ultra-înalte și ultra- transmiterea și transformarea puterii de înaltă tensiune.Echipa de proiect va continua să se concentreze pe frontiera științei și tehnologiei energiei și energiei, să consolideze continuu inovația și practica și să continue să promoveze cercetarea și dezvoltarea independentă și aplicarea de localizare a materialelor de bază pentru echipamente electrice de ultimă generație.
Ora postării: Iul-08-2021