S stalnim napredkom gradnje projekta prenosa UHV AC / DC so rezultati raziskav tehnologije prenosa in transformacije UHV moči vse bolj bogati, kar zagotavlja močno znanstveno in tehnološko podporo za gradnjo vodilnega mednarodnega energetskega internetnega podjetja s kitajskimi značilnostmi.S hitrim razvojem električnega omrežja je problem toka kratkega stika postopoma postal pomemben dejavnik, ki omejuje rast obremenitve električnega omrežja in razvoj električnega omrežja.
Odklopna zmogljivost visokonapetostnega močnega odklopnika neposredno določa varnost in zanesljivost dolgotrajne uporabe daljnovodov.Od leta 2016 sta s pomočjo številnih znanstvenih in tehnoloških projektov State Grid Co., Ltd., Global Energy Internet Research Institute Co., Ltd. in PingGao Group Co., Ltd. uspešno razvila nov visoko zmogljiv električni kontakt, modificiran z grafenom. izdelkov po petih letih znanstvenih raziskav.To je zelo pomembno za reševanje problema kratkega stika, ki presega standard, in zagotavlja varno in stabilno delovanje AC/DC UHV hibridnega električnega omrežja.
Raziskave nadgradnje materialov za odklopnike za ključne zahteve
Po ustreznih statističnih podatkih bo v obdobju največje porabe energije poleti 2020 največji tok kratkega stika nekaterih postaj na območjih delovanja državnega omrežja in kitajskega južnega električnega omrežja dosegel ali celo presegel 63 Ka.Po statističnih podatkih Kitajske državne omrežne korporacije so v zadnjih letih med okvarami opreme 330kV in več UHV trafo postaj na poslovnem področju podjetja, glede na vrsto opreme, napake, ki jih povzročajo plinsko izolirane kovinske stikalne naprave ( GIS) in hibridna distribucijska oprema (HGIS) predstavljata približno 27,5 %, odklopniki predstavljajo 16,5 %, transformatorji in tokovni transformatorji 13,8 %, sekundarna oprema in avtobus 8,3 %, reaktor 4,6 %, odvodnik 3,7 %, ločilnik in strelovod sta predstavljala 1,8 %.Vidimo, da so GIS, odklopnik, transformator in tokovni transformator glavna oprema, ki povzroča napako, ki predstavlja 71,6 % celotnega izklopa.
Analiza vzrokov okvar kaže, da so težave s kakovostjo kontakta, puš in drugih delov ter slab postopek namestitve glavni dejavniki, ki vodijo do napake odklopnika.Med večkratnim delovanjem odklopnika SF6 bo erozija vhodnega toka nekajkrat višja od nazivnega toka in mehanska obraba med gibljivimi in statičnimi obločnimi kontakti povzročila deformacijo stika in povzročila kovinsko paro, kar bo poškodovalo izolacijo komora za gašenje obloka.
V obdobju štirinajstega petletnega načrta provinca Qinghai načrtuje razširitev zmogljivosti dveh 500 kV postaj, da bi povečala kratkostično tokovno obremenitev z obstoječih 63 kA na 80 kA.Če se material odklopnika nadgradi, je mogoče neposredno razširiti zmogljivost postaje in prihraniti velike stroške razširitve postaje.Časi prekinitve visokonapetostnega in velike zmogljivosti odklopnika so v glavnem nadzorovani z življenjsko dobo električnih kontaktov v odklopniku.Trenutno razvoj električnih kontaktov za visokonapetostne odklopnike na Kitajskem temelji predvsem na tehnični poti materialov iz bakrenih volframovih zlitin.Domači električni kontaktni izdelki iz bakrene volframove zlitine ne morejo izpolnjevati zahtev ultravisokih in ultravisokonapetostnih inženirskih aplikacij glede odpornosti na obločno ablacijo ter odpornosti na trenje in obrabo.Ko so uporabljeni preko življenjske dobe, so nagnjeni k ponovnemu prodiranju, kar neposredno ogroža izolacijske lastnosti električne opreme in povzroča veliko skrito nevarnost za varno delovanje električnega omrežja.Električni kontaktni izdelki iz bakrene volframove zlitine v uporabi imajo nizko fleksibilnost in raztezek ter se zlahka pokvarijo in zlomijo v procesu delovanja ter nimajo odpornosti na ablacijo.Med postopkom obločne ablacije se baker zlahka kopiči in raste, kar vodi do odpovedi kontaktnega razpokanja.Zato je zelo pomembno učinkovito izboljšati ključne kazalnike učinkovitosti električnih kontaktnih materialov, kot so odpornost proti obrabi, prevodnost, proti varjenju, proti obločni eroziji, da se zmanjša stopnja okvare odklopnika in ohrani varno in stabilno delovanje električne energije. mreža.
Chen Xin, direktor Inštituta za materiale, Academia Sinica, je dejal: "Trenutno, ko tok kratkega stika električnega omrežja preseže izklopno zmogljivost odklopnika, tok kratkega stika presega standard, kar resno vpliva zanesljivost delovanja električnega omrežja in postavlja višje zahteve glede prekinitvene zmogljivosti odklopnika in odpornosti na ablacijo kontakta. Ko so kontakti v uporabi večkrat prekinjeni s polno zmogljivostjo, je oblok resno poškodovan, zato je treba izvesti celovito vzdrževanje, ki še zdaleč ni izpolnjevanje zahtev brez vzdrževanja v dejanskem življenjskem ciklu SF6 odklopnikov. " Dejal je, da erozija stika prihaja predvsem iz dveh vidikov: eden je odstranitev stikala. obloka pred razpadom pred zapiranjem, drugo pa je mehanska obraba po tem, ko kontaktni material z oblokom po ablaciji postane mehak.Predložiti je treba novo tehnično pot za učinkovito izboljšanje ključnih indeksov učinkovitosti električnih kontaktnih materialov.« Tehnologijo je treba nenehno optimizirati in inovirati.Pobudo bi morali trdno prijeti v svoje roke.« je rekel Chen Xin.
Glede na nujno potrebo po nacionalni opremi za prenos in transformacijo električne energije za nadgradnjo električnih kontaktnih materialov jedrnih komponent visokonapetostnega odklopnika je od leta 2016 Inštitut za nove električne materiale Skupnega raziskovalnega inštituta, Evropski inštitut, skupna skupina Pinggao in druge enote so skupaj izvedli tehnične raziskave o novih električnih kontaktnih materialih na osnovi grafena, modificiranega bakra, in izvedli mednarodno sodelovanje na podlagi Evropskega inštituta in Univerze v Manchestru v Združenem kraljestvu.Pomagajte izboljšati delovanje visokonapetostnega odklopnika.
Skupaj sodelujejo pri reševanju številnih tehničnih težav
Sinergijsko izboljšanje odpornosti na ablacijo obloka ter odpornosti na trenje in obrabo je ključ do množične proizvodnje visoko zmogljivih električnih kontaktov.Raziskave visokonapetostnih električnih kontaktnih materialov v tujini so se začele že prej, tehnologija pa je relativno zrela, vendar je jedrna tehnologija pri nas blokirana.Na podlagi številnih znanstvenih in tehnoloških projektov podjetja je projektna skupina v sodelovanju s tujimi zmogljivostmi za raziskave in razvoj, preverjanjem preskusov tipa industrijske skupine in demonstracijo uporabe pokrajinskih energetskih podjetij ustanovila mlado znanstveno in tehnološko ekipo z "80 "hrbtenica kot glavno telo.
Ključni člani ekipe so se ukoreninili na fronti R&R v fazi raziskav in razvoja materialnega mehanizma in procesa priprave;V fazi poskusne proizvodnje se je podjetje namestilo pri proizvajalcu za reševanje tehničnih težav na kraju samem in na koncu prebilo težavo ravnotežja med lastnostmi materiala, sestavo, organizacijsko strukturo in postopkom priprave ter naredilo preboj v ključni tehnologiji. izboljšanje zmogljivosti materiala;V fazi tipskega preskusa sem ostal na visokonapetostni preskusni postaji skupine Pinggao, se večkrat pogovarjal s tehnološkim centrom skupine Pinggao in ekipo za raziskave in razvoj visokonapetostne postaje, večkrat odpravil napake in končno dosegel kvalitativni preskok v preklopni zmogljivosti visoke napetost visokotokovnega odklopnika električna življenjska doba.
Z nenehnimi prizadevanji je raziskovalna skupina uspešno pridobila formulacijski sistem visoko zmogljivih kompozitnih električnih kontaktnih materialov na osnovi bakra, ojačanih z grafenom, ki so prebili ključne tehnologije grafenskih električnih kontaktnih materialov, proces usmerjenega načrtovanja in aktivacijske sintrane infiltracije, integrirano oblikovanje, in realizirala industrijsko oblikovanje. priprava večmodelnih električnih kontaktnih materialov, modificiranih z grafenom.Prvič je ekipa razvila električni kontakt iz bakrene volframove zlitine, modificirane z grafenom, za odklopnik žveplovega heksafluorida, obrnjen na 252 kV in več.Ključni kazalniki učinkovitosti, kot sta prevodnost in upogibna trdnost, so boljši od tistih pri aktivnih izdelkih, kar močno izboljša življenjsko dobo aktivnega visokonapetostnega odklopnika in zapolni tehnično vrzel na področju visokonapetostnih stikalnih materialov, modificiranih z grafenom. , Izboljšuje neodvisno raziskovalno in razvojno raven podjetja električnih kontaktov stikala velikega toka in velike zmogljivosti ter pomaga zagotoviti varno in zanesljivo delovanje elektroenergetskega sistema.
Rezultati projekta podpirajo neodvisno načrtovanje in lokalizacijo uporabe odklopnika
Od 29. do 31. oktobra 2020 je v skladu z optimalno shemo preverjanja, ki sta jo po številnih razpravah oblikovala skupni raziskovalni inštitut in skupina Pinggao, novi odklopnik odprtega stebra 252kV / 63kA SF6 skupine Pinggao, ki temelji na električnem kontaktu, uspešno dosežen 20-krat enkratne polne preklopne zmogljivosti.Zhong Jianying, glavni inženir skupine Pinggao, je dejal: "Po mnenju strokovne skupine za sprejem projekta je celotna tehnologija projekta dosegla mednarodno napredno raven, glavni tehnični kazalniki pa so dosegli mednarodno vodilno raven. Samo do s prebojom v temeljnih tehnologijah lahko bolje pomagamo podjetjem pri nadzoru stroškov in zagotavljanju dobave ključnih materialov. V prihodnosti bi morali še naprej krepiti raziskave na področju sistemskega inženiringa in spodbujati industrijsko preobrazbo znanstvenoraziskovalnih dosežkov."
Ta dosežek močno podpira neodvisno zasnovo, razvoj in domačo uporabo 252 kV porcelanskega odklopnika z nazivnim izklopnim tokom kratkega stika 63 kA in nazivnim tokom 6300 A v skupini Pinggao.Polni odklopnik 252 kV / 63 kA ima veliko povpraševanje na trgu in široko območje pokritosti.Uspešen razvoj te vrste odklopnikov ima pomembno vlogo pri nadaljnjem razvoju domačega in tujega trga domačih odklopnikov, kar prispeva k izboljšanju moči raziskav in razvoja ter tehnične ravni podjetja na področju stikalnih naprav višjega razreda. in ima dobre družbene in gospodarske koristi.
Tržno povpraševanje po visokonapetostnih električnih kontaktih na Kitajskem je približno 300 000 kompletov na leto, skupna letna tržna prodaja pa je blizu 1,5 milijarde juanov.Novi visokonapetostni električni kontaktni materiali imajo široke tržne možnosti v prihodnjem razvoju električnega omrežja.Trenutno so dosežki projekta dosegli namen sodelovanja in preoblikovanja s Pinggao, Xikai, taikai in drugimi visokonapetostnimi stikali, ki postavljajo temelje za kasnejšo demonstracijsko uporabo in obsežno promocijo na področju ultravisoke napetosti in ultra- visokonapetostni prenos in transformacija energije.Projektna skupina se bo še naprej osredotočala na meje znanosti in tehnologije o energiji in energetiki, nenehno krepila inovacije in prakso ter še naprej spodbujala neodvisne raziskave in razvoj ter lokalizacijo uporabe osnovnih materialov za visokokakovostno električno opremo.
Čas objave: 8. julij 2021