Co progreso constante da construción do proxecto de transmisión UHV AC / DC, os resultados da investigación da tecnoloxía de transmisión e transformación de enerxía UHV son cada vez máis abundantes, o que proporciona un forte apoio científico e tecnolóxico para a construción dunha empresa líder internacional de Internet enerxética con características chinesas.Co rápido desenvolvemento da rede eléctrica, o problema da corrente de curtocircuíto converteuse gradualmente nun factor destacado que restrinxe o crecemento da carga da rede eléctrica e o desenvolvemento da rede eléctrica.
A capacidade de corte do interruptor de alta tensión de alta potencia determina directamente a seguridade e fiabilidade do servizo a longo prazo das liñas de transmisión de enerxía.Desde 2016, baseándose nunha serie de proxectos de ciencia e tecnoloxía de State Grid Co., Ltd., Internet Research Institute Co., Ltd. e PingGao Group Co., Ltd. desenvolveron con éxito novos contactos eléctricos modificados con grafeno de alto rendemento. produtos despois de cinco anos de investigación científica.Isto é de gran importancia para resolver o problema do curtocircuíto que supera o estándar e garantir o funcionamento seguro e estable da rede eléctrica híbrida AC/DC UHV.
Investigación sobre a mellora dos materiais dos interruptores circuítos en función dos requisitos fundamentais
Segundo as estatísticas relevantes, durante o período máximo de consumo de enerxía no verán de 2020, a corrente máxima de curtocircuíto dalgunhas subestacións nas áreas de operación de State Grid e China Southern Power Grid alcanzará ou mesmo superará os 63 Ka.Segundo as estatísticas da State Grid Corporation of China, nos últimos anos, entre os fallos dos equipos de subestación UHV de 330 kV e superiores na área de negocio da empresa, segundo o tipo de equipo, as fallas causadas por aparellos metálicos illados en gas ( GIS) e os equipos de distribución híbridos (HGIS) representan preto do 27,5%, os interruptores de circuítos representan o 16,5%, os transformadores e os transformadores de corrente representan o 13,8%, os equipos secundarios e os buses representan o 8,3%, o reactor o 4,6%, os pararrayos o 3,7%. %, seccionador e pararraios representaron o 1,8%.Pódese ver que o SIG, o interruptor automático, o transformador e o transformador de corrente son os principais equipos que causan fallos, representando o 71,6% da viaxe total.
A análise das causas da avaría mostra que os problemas de calidade de contacto, casco e outras pezas e un proceso de instalación deficiente son os principais factores que conducen á falla do interruptor.Durante o funcionamento do interruptor SF6 moitas veces, a erosión da corrente de arranque varias veces superior á corrente nominal e o desgaste mecánico entre os contactos de arco en movemento e estático provocarán a deformación do contacto e producirán vapor de metal, o que prexudicará o rendemento de illamento dos a cámara de extinción do arco.
Durante o décimo cuarto período do Plan Quinquenal, a provincia de Qinghai planea ampliar a capacidade de dúas subestacións de 500 kV para aumentar a carga de corrente de curtocircuíto desde os 63 kA existentes ata os 80 kA.Se se actualiza o material do interruptor, a capacidade da subestación pódese ampliar directamente e aforrar o enorme custo da expansión da subestación.Os tempos de corte dos interruptores de alta tensión e gran capacidade están controlados principalmente pola vida útil dos contactos eléctricos do interruptor.Na actualidade, o desenvolvemento de contactos eléctricos para interruptores de alta tensión en China baséase principalmente na ruta técnica dos materiais de aliaxe de cobre de wolframio.Os produtos domésticos de contacto eléctrico de aliaxe de tungsteno de cobre non poden cumprir os requisitos das aplicacións de enxeñería de tensión ultra alta e ultra alta en termos de resistencia á ablación do arco e resistencia á fricción e ao desgaste.Unha vez que se usan máis aló do intervalo de vida útil, son propensos a ser penetrados de novo, o que ameaza directamente o rendemento de illamento dos equipos de enerxía e provoca un gran perigo oculto para o funcionamento seguro da rede eléctrica.Os produtos de contacto eléctrico de aliaxe de tungsteno de cobre en servizo teñen unha baixa flexibilidade e alongamento, son fáciles de romper e romper no proceso de acción e non teñen resistencia á ablación.Durante o proceso de ablación do arco, o cobre é fácil de acumular e crecer, o que leva ao fallo da fisuración por contacto.Polo tanto, é de gran importancia mellorar eficazmente os indicadores clave de rendemento dos materiais de contacto eléctrico, como a resistencia ao desgaste, a condutividade, a resistencia á soldadura, a erosión contra o arco, para reducir a taxa de fallo do interruptor e manter o funcionamento seguro e estable da enerxía. reixa.
Chen Xin, director do Instituto de materiais, Academia Sinica, dixo: "actualmente, cando a corrente de curtocircuíto da rede eléctrica supera a capacidade de corte do interruptor, a corrente de curtocircuíto supera o estándar, o que afecta seriamente a fiabilidade de funcionamento da rede eléctrica e presenta requisitos máis elevados para a capacidade de corte do interruptor e a resistencia á ablación do contacto. Despois de que os contactos en servizo se cortan a plena capacidade moitas veces, o arco está seriamente danado, polo que é necesario realizar un mantemento integral, que está lonxe de cumprir os requisitos libres de mantemento do ciclo de vida real dos interruptores SF6. " Dixo que a erosión do contacto vén principalmente de dous aspectos: un é a ablación do arco pre-ruptura antes de pechar, eo outro é o desgaste mecánico despois de que o material de contacto do arco se fai brando despois da ablación.É necesario presentar unha nova vía técnica para mellorar de forma efectiva os índices clave de rendemento dos materiais de contacto eléctrico. A tecnoloxía precisa ser continuamente optimizada e innovada.Debemos coller firmemente a iniciativa nas nosas propias mans.", dixo Chen Xin.
Ante a urxente necesidade do equipo nacional de transmisión e transformación de enerxía para a actualización dos materiais de contacto eléctrico dos compoñentes básicos do interruptor de alta tensión, a partir de 2016, o Instituto de novos materiais eléctricos do Joint Research Institute, o Instituto Europeo, o grupo conxunto Pinggao e outras unidades realizaron conxuntamente investigacións técnicas sobre os novos materiais de contacto eléctrico a base de cobre modificado con grafeno e realizaron unha cooperación internacional apoiándose no Instituto Europeo e na Universidade de Manchester, no Reino Unido.Axuda a mellorar o rendemento do interruptor de alta tensión.
Traballo en equipo para resolver unha serie de problemas técnicos
A mellora sinérxica da resistencia á ablación do arco e da resistencia á fricción e ao desgaste é a clave para a produción en masa de contactos eléctricos de alto rendemento.A investigación sobre materiais de contacto eléctrico de alta tensión en países estranxeiros comezou antes e a tecnoloxía é relativamente madura, pero a tecnoloxía básica está bloqueada para o noso país.Baseándose nunha serie de proxectos científicos e tecnolóxicos da empresa, o equipo do proxecto, en colaboración con capacidade de I + D no exterior, verificación de proba de tipo de grupo industrial e demostración de aplicacións das empresas eléctricas provinciais, estableceu un novo equipo científico e tecnolóxico con "80". "espina dorsal como o corpo principal.
Os membros clave do equipo enraizaron na primeira liña de I + D na fase de I + D do mecanismo de materiais e do proceso de preparación;Na fase de produción de proba, a empresa estivo estacionada no fabricante para resolver os problemas técnicos no lugar e, finalmente, rompeu a dificultade do equilibrio entre as propiedades do material, a composición, a estrutura organizativa e o proceso de preparación, e fixo un gran avance na tecnoloxía clave. de mellorar o rendemento do material;Na fase de proba de tipo, quedei na estación de proba de alta tensión do grupo Pinggao, discutín co centro tecnolóxico do grupo Pinggao e co equipo de I + D da estación de alta tensión moitas veces, depurei varias veces e, finalmente, conseguín un salto cualitativo na capacidade de ruptura de alta tensión. voltaxe alta corrente disyuntor vida eléctrica.
Con esforzos continuos, o equipo de investigación obtivo con éxito o sistema de formulación de materiais de contacto eléctrico compostos a base de cobre reforzado con grafeno de alto rendemento, rompendo as tecnoloxías clave dos materiais de contacto eléctrico de grafeno, proceso de deseño direccional e activación da moldaxe integrada por infiltración de sinterización, e realizou o proceso industrial. preparación de materiais de contacto eléctrico modificados con grafeno multimodelo.Por primeira vez, o equipo desenvolveu un contacto eléctrico de aleación de tungsteno de cobre modificado con grafeno para disyuntores de hexafluoruro de xofre orientado a 252 kV ou máis.Os indicadores clave de rendemento, como a condutividade e a resistencia á flexión, son mellores que os dos produtos activos, mellorando moito a vida eléctrica do interruptor activo de alta tensión, enchendo a lagoa técnica no campo dos materiais de contacto eléctrico do interruptor de alta tensión modificado con grafeno. , Mellora o nivel de investigación e desenvolvemento independente da empresa de contactos eléctricos de interruptor de alta corrente e gran capacidade e axuda a garantir o funcionamento seguro e fiable do sistema de enerxía.
Os resultados do proxecto apoian o deseño independente e a aplicación de localización do interruptor automático
Do 29 ao 31 de outubro de 2020, segundo o esquema de verificación óptimo formulado polo instituto de investigación conxunto e o grupo Pinggao despois de moitas discusións, o novo disyuntor SF6 de 252 kV / 63 kA de columna aberta do grupo Pinggao baseado no contacto eléctrico conseguido con éxito 20 veces de plena capacidade de rotura única.Zhong Jianying, enxeñeiro xefe do grupo Pinggao, dixo: "segundo as opinións do grupo de expertos en aceptación do proxecto, a tecnoloxía global do proxecto alcanzou o nivel avanzado internacional e os principais indicadores técnicos alcanzaron o nivel líder internacional. Só por Facendo avances nas tecnoloxías fundamentais podemos axudar mellor ás empresas a controlar os custos e garantir o abastecemento de materiais clave. No futuro, debemos seguir reforzando a investigación en enxeñaría de sistemas e promover a transformación industrial dos logros da investigación científica ".
Este logro apoia firmemente o deseño, o desenvolvemento e a aplicación doméstica independentes do disyuntor posterior de porcelana de 252 kV cunha corrente nominal de corte de curtocircuíto de 63 kA e unha corrente nominal de 6300 A no grupo Pinggao.O interruptor de circuíto tipo polo de 252 kV / 63 kA ten unha gran demanda do mercado e unha ampla área de cobertura.O desenvolvemento exitoso deste tipo de interruptores ten un papel importante no desenvolvemento dos mercados domésticos e estranxeiros dos interruptores domésticos, o que contribúe a mellorar a forza de I + D e o nivel técnico da empresa no campo dos aparellos de gama alta. , e ten bos beneficios sociais e económicos.
A demanda do mercado de contactos eléctricos de alta tensión en China é duns 300.000 xogos ao ano, e as vendas anuais totais do mercado achéganse aos 1.500 millóns de yuans.Os novos materiais de contacto eléctrico de alta tensión teñen amplas perspectivas de mercado no desenvolvemento futuro da rede eléctrica.Actualmente, os logros do proxecto alcanzaron a intención de cooperación e transformación con Pinggao, Xikai, taikai e outras empresas de interruptores de alta tensión, sentando as bases para a aplicación de demostración posterior e a promoción a grande escala no campo da ultra alta tensión e ultra- transmisión e transformación de potencia de alta tensión.O equipo do proxecto continuará centrándose na fronteira da ciencia e tecnoloxía da enerxía e da enerxía, fortalecerá continuamente a innovación e a práctica e seguirá promovendo a investigación e desenvolvemento independente e a aplicación de localización de materiais básicos para equipos eléctricos de gama alta.
Hora de publicación: 08-07-2021