Amb el progrés constant de la construcció del projecte de transmissió UHV AC / DC, els resultats de la investigació de la tecnologia de transmissió i transformació d'energia UHV són cada cop més abundants, cosa que proporciona un fort suport científic i tecnològic per a la construcció d'una empresa líder internacional d'Internet d'energia amb característiques xineses.Amb el ràpid desenvolupament de la xarxa elèctrica, el problema del corrent de curtcircuit s'ha convertit gradualment en un factor destacat que restringeix el creixement de la càrrega de la xarxa elèctrica i el desenvolupament de la xarxa elèctrica.
La capacitat de ruptura de l'interruptor d'alta tensió d'alta potència determina directament la seguretat i la fiabilitat del servei a llarg termini de les línies de transmissió d'energia.Des del 2016, basant-se en una sèrie de projectes científics i tecnològics de State Grid Co., Ltd., Global Energy Internet Research Institute Co., Ltd. i PingGao Group Co., Ltd. han desenvolupat amb èxit nous contactes elèctrics modificats amb grafè d'alt rendiment. productes després de cinc anys d'investigació científica.Això és de gran importància per resoldre el problema del curtcircuit que supera l'estàndard i garantir el funcionament segur i estable de la xarxa elèctrica híbrida AC / DC UHV.
Recerca sobre l'actualització dels materials d'interruptors tenint en compte els requisits clau
Segons les estadístiques rellevants, durant el període màxim de consum d'energia a l'estiu del 2020, el corrent màxim de curtcircuit d'algunes subestacions a les zones d'operació de State Grid i China Southern Power Grid arribarà o fins i tot superarà els 63 Ka.Segons les estadístiques de la State Grid Corporation de la Xina, en els darrers anys, entre les fallades dels equips de subestació UHV de 330 kV i superiors a l'àrea de negoci de l'empresa, segons el tipus d'equip, els errors causats per l'aparell de commutació tancat de metall aïllat amb gas ( GIS) i els equips de distribució híbrids (HGIS) representen al voltant del 27,5%, els disjuntors representen el 16,5%, els transformadors i els transformadors de corrent representen el 13,8%, els equips secundaris i els busos representen el 8,3%, el reactor representen el 4,6%, els pararrayos representen el 3,7%. %, el seccionador i el parallamps van representar l'1,8%.Es pot veure que el SIG, l'interruptor, el transformador i el transformador de corrent són els principals equips que causen l'avaria, representant el 71,6% del viatge total.
L'anàlisi de les causes d'avaria mostra que els problemes de qualitat de contacte, casquilles i altres peces i un procés d'instal·lació deficient són els principals factors que condueixen a la falla de l'interruptor.Durant el funcionament de l'interruptor SF6 durant moltes vegades, l'erosió del corrent d'entrada diverses vegades superior al corrent nominal i el desgast mecànic entre els contactes d'arc en moviment i estàtic provocaran la deformació del contacte i produiran vapor metàl·lic, que danyarà el rendiment d'aïllament de la cambra d'extinció de l'arc.
Durant el catorzè període del Pla quinquennal, la província de Qinghai té previst ampliar la capacitat de dues subestacions de 500 kV per augmentar la càrrega de corrent de curtcircuit dels 63 kA existents als 80 kA.Si s'actualitza el material de l'interruptor, la capacitat de la subestació es pot ampliar directament i es pot estalviar l'enorme cost de l'expansió de la subestació.Els temps de ruptura de l'interruptor d'alta tensió i gran capacitat es controlen principalment per la vida dels contactes elèctrics de l'interruptor.Actualment, el desenvolupament de contactes elèctrics per a interruptors d'alta tensió a la Xina es basa principalment en la ruta tècnica dels materials d'aliatge de tungstè de coure.Els productes de contacte elèctric d'aliatge de tungstè de coure domèstics no poden complir els requisits de les aplicacions d'enginyeria de tensió ultraalta i ultraalta pel que fa a la resistència a l'ablació de l'arc i la resistència a la fricció i al desgast.Una vegada que s'utilitzen més enllà del rang de vida útil, són propensos a tornar-se a penetrar, cosa que amenaça directament el rendiment d'aïllament dels equips elèctrics i provoca un gran perill ocult per al funcionament segur de la xarxa elèctrica.Els productes de contacte elèctric d'aliatge de tungstè de coure en servei tenen una flexibilitat i un allargament baixos, i són fàcils de trencar i fracturar en el procés d'acció i manca de resistència a l'ablació.Durant el procés d'ablació de l'arc, el coure és fàcil d'acumular i créixer, la qual cosa condueix a un fracàs d'esquerdes de contacte.Per tant, és de gran importància millorar eficaçment els indicadors clau de rendiment dels materials de contacte elèctric, com ara la resistència al desgast, la conductivitat, la soldadura, l'erosió de l'arc, per reduir la taxa de fallada del disjuntor i mantenir el funcionament segur i estable de l'energia. graella.
Chen Xin, director de l'Institut de materials de l'Acadèmia Sinica, va dir: "en l'actualitat, quan el corrent de curtcircuit de la xarxa elèctrica supera la capacitat de ruptura de l'interruptor, el corrent de curtcircuit supera l'estàndard, la qual cosa afecta seriosament. la fiabilitat de funcionament de la xarxa elèctrica i estableix requisits més alts per a la capacitat de ruptura de l'interruptor i la resistència a l'ablació del contacte. Després que els contactes en servei es tallin a plena capacitat durant moltes vegades, l'arc està greument danyat, per tant, cal dur a terme un manteniment integral, que està lluny de complir els requisits lliures de manteniment del cicle de vida real dels interruptors automàtics SF6. " Va dir que l'erosió del contacte prové principalment de dos aspectes: un és l'ablació del arc pre-ruptura abans del tancament, i l'altre és el desgast mecànic després que el material de contacte de l'arc es torni suau després de l'ablació.Cal avançar una nova ruta tècnica per millorar eficaçment els índexs clau de rendiment dels materials de contacte elèctric. La tecnologia ha d'optimitzar-se i innovar contínuament.Hem de prendre fermament la iniciativa a les nostres pròpies mans.", va dir Chen Xin.
Davant la necessitat urgent dels equips de transmissió i transformació d'energia nacional per a la millora dels materials de contacte elèctric dels components bàsics de l'interruptor d'alta tensió, a partir del 2016, l'Institut de nous materials elèctrics del Joint Research Institute, L'Institut Europeu, el grup conjunt Pinggao i altres unitats van dur a terme conjuntament investigacions tècniques sobre els nous materials de contacte elèctric basats en coure modificat amb grafè i van dur a terme una cooperació internacional basant-se en l'Institut Europeu i la Universitat de Manchester, Regne Unit.Ajuda a millorar el rendiment de l'interruptor d'alta tensió.
Treball en equip per resoldre una sèrie de problemes tècnics
La millora sinèrgica de la resistència a l'ablació de l'arc i la resistència a la fricció i al desgast és la clau per a la producció massiva de contactes elèctrics d'alt rendiment.La investigació sobre materials de contacte elèctric d'alta tensió a països estrangers va començar abans i la tecnologia és relativament madura, però la tecnologia bàsica està bloquejada al nostre país.Basant-se en una sèrie de projectes científics i tecnològics de l'empresa, l'equip del projecte, en col·laboració amb capacitat d'R + D a l'estranger, verificació de proves de tipus de grup industrial i demostració d'aplicacions de companyies elèctriques provincials, ha establert un equip científic i tecnològic jove amb "80 " columna vertebral com a cos principal.
Els membres clau de l'equip van arrelar a la primera línia d'R+D en l'etapa d'R+D del mecanisme de materials i del procés de preparació;En l'etapa de producció de prova, l'empresa es va instal·lar al fabricant per resoldre els problemes tècnics in situ, i finalment va trencar la dificultat de l'equilibri entre les propietats del material, la composició, l'estructura organitzativa i el procés de preparació, i va fer un avenç en la tecnologia clau. de millorar el rendiment del material;En l'etapa de prova de tipus, em vaig quedar a l'estació de prova d'alta tensió del grup Pinggao, vaig discutir amb el centre tecnològic del grup Pinggao i l'equip d'R + D de l'estació d'alta tensió durant moltes vegades, vaig depurar repetidament i finalment vaig aconseguir un salt qualitatiu en la capacitat de trencament d'alta tensió. Vida elèctrica de l'interruptor de corrent d'alta tensió.
Amb esforços continus, l'equip d'investigació ha obtingut amb èxit el sistema de formulació de materials de contacte elèctric compost a base de coure reforçat amb grafè d'alt rendiment, trencat a través de les tecnologies clau del procés de disseny direccional dels materials de contacte elèctric de grafè i l'emmotllament integrat d'infiltració de sinterització d'activació, i va realitzar el model industrial. preparació de materials de contacte elèctric modificats amb grafè multimodel.Per primera vegada, l'equip va desenvolupar un contacte elèctric d'aliatge de tungstè de coure modificat amb grafè per a un interruptor d'hexafluorur de sofre orientat a 252 kV i més.Els indicadors clau de rendiment, com ara la conductivitat i la resistència a la flexió, són millors que els dels productes actius, millorant considerablement la vida elèctrica de l'interruptor actiu d'alta tensió, omplint el buit tècnic en el camp dels materials de contacte elèctric d'interruptor d'alta tensió modificat amb grafè. , Millora el nivell d'investigació i desenvolupament independent de l'empresa de contactes elèctrics de commutació de gran corrent i gran capacitat i ajuda a garantir el funcionament segur i fiable del sistema d'alimentació.
Els resultats del projecte donen suport al disseny independent i l'aplicació de localització de l'interruptor
Del 29 al 31 d'octubre de 2020, d'acord amb l'esquema de verificació òptim formulat per l'institut d'investigació conjunt i el grup Pinggao després de moltes discussions, el nou interruptor automàtic de columna oberta 252kV / 63kA SF6 del grup Pinggao basat en el contacte elèctric aconseguit amb èxit 20 vegades d'una única capacitat de trencament total.Zhong Jianying, enginyer en cap del grup Pinggao, va dir: "segons les opinions del grup d'experts en acceptació del projecte, la tecnologia global del projecte ha assolit el nivell avançat internacional i els principals indicadors tècnics han assolit el nivell líder internacional. Només per Aconseguint avenços en tecnologies bàsiques podem ajudar millor les empreses a controlar els costos i garantir el subministrament de materials clau. En el futur, hauríem de continuar reforçant la investigació en enginyeria de sistemes i promoure la transformació industrial dels èxits de la investigació científica ".
Aquest assoliment recolza fermament el disseny, el desenvolupament i l'aplicació domèstica independents d'un disjuntor posterior de porcellana de 252 kV amb un corrent nominal de ruptura de curtcircuit de 63 kA i un corrent nominal de 6300 A al grup Pinggao.L'interruptor tipus pol de 252kV / 63kA té una gran demanda del mercat i una àmplia àrea de cobertura.El desenvolupament reeixit d'aquest tipus d'interruptors té un paper important en el desenvolupament dels mercats nacionals i estrangers dels disjuntors nacionals, cosa que afavoreix la millora de la força d'R + D i el nivell tècnic de l'empresa en el camp de l'aparell de gamma alta. , i té bons beneficis socials i econòmics.
La demanda del mercat de contactes elèctrics d'alta tensió a la Xina és d'uns 300.000 jocs per any, i les vendes totals anuals al mercat s'aproximen als 1.500 milions de iuans.Els nous materials de contacte elèctric d'alta tensió tenen àmplies perspectives de mercat en el desenvolupament futur de la xarxa elèctrica.En l'actualitat, els assoliments del projecte han assolit la intenció de cooperació i transformació amb Pinggao, Xikai, taikai i altres empreses de commutació d'alta tensió, assentant les bases per a l'aplicació de demostració posterior i la promoció a gran escala en el camp de l'ultra alta tensió i ultra- Transmissió i transformació d'energia d'alta tensió.L'equip del projecte continuarà centrant-se en la frontera de la ciència i la tecnologia de l'energia i l'energia, reforçant contínuament la innovació i la pràctica, i continuarà promovent la investigació i desenvolupament independents i l'aplicació de localització de materials bàsics per a equips elèctrics de gamma alta.
Hora de publicació: 08-jul-2021