Българските производители на GCB разработиха комплектни решения за приложения с 1 ГВт единици.

Недавно китайски производител на генераторни прекъсвачи успешно разработи генераторни прекъсвачи за хидроелектрични и термични агрегати с мощност от 1000 МВт, които преминаха оценката и приемството на групата. Их обща ефективност достигна международния водещ ниво, попълвайки вътрешната празнина. Това е нова важна пречка след осъществяването на технологията за комплектни генераторни прекъсвачи с голяма капацитет за агрегати с мощност 400, 600 и 800 МВт, което означава, че китайските производители на генераторни прекъсвачи преодоляват друг ключов "бутлънек" технически проблем и дават важен принос за локализацията на основното техническо оборудване в Китай.

Скачане на върховете на научните изследвания, никога не спирайки

Генераторният прекъсвач е високоструен прекъсвач, инсталиран между изхода на генератора и трансформатора. Той се използва главно за защита на генераторите и трансформаторите, което може да подобри значително безопасността на системата, да облекчи пускането в експлоатация и поддръжката, и да донесе значителни икономически ползи. Въпреки това, технологията за производство на този висококласен продукт дълго време е била посветена на чуждестранни предприятия, а страната е трябвало да харчи големи количества валута за импорт всяка година. За да се осъществи локализацията на основното оборудване и да се преодолеят ключовите технически проблеми, от 2008 година, китайският производител на генераторни прекъсвачи е решил да развива продукти за генераторни прекъсвачи с много групи.

След години упорито развитие, през 2011 и 2012 г., китайският производител на генераторни прекъсвачи успешно завърши разработката на генераторни прекъсвачи за агрегати с мощност 600 и 800 МВт съответно; през 2018 г. успя да разработи генераторни прекъсвачи за агрегати с мощност 400 МВт, като започна сериализацията на продуктите и натрупа ефективен опит за овладяване на по-високонивни технологии.

Според параметрите на системата за агрегати с мощност 1000 МВт, генераторният прекъсвач трябва да отговаря на изискването за номинална краткосрочна разцепваща тока от 170 кА. „Не сме спрели да се изкачваме на върховете на научните изследвания, и техническият екип трябва да продължи напред с разработката на генераторни прекъсвачи за агрегати с мощност 1000 МВт,“ каза ръководителят на проекта. Затова, от 2018 година, проектният екип започна работа над преодоляването на 170 кА генераторни прекъсвачи.

Както при други производствени процеси, процесът на разработка на продукта трябва да мине през проектиране, пробно производство, тестове и други фази. Но за ключово важно оборудване, всеки елемент е пълен с предизвикателства. Без непрекъснат технически резерв и силен проектен екип, е изключително трудно да се завърши преодоляването на ключови ядрени технологии.

За целта, китайският производител на генераторни прекъсвачи постоянно увеличава техническите инвестиции и обучението на кадри, използвайки дълбоката си техническа купчина от повече от 60 години в областта на производството на оборудване за електроенергийна трансмисия и разпределение, постоянно използвайки своите ресурсни и кадрови преимущества, и решително взема важната задача за изследване и разработка на 170 кА генераторни прекъсвачи. От проектиране до симулация (включително разцепване, температурно покачване, механика, изолация и др.), до строго контролиране на материали, технология на обработка и технология на монтаж на ключови компоненти, те продължиха смело и никога не се отказаха. С общите усилия и искрена сътрудничество на всички страни, те най-накрая преодоляха тази „твърда кост“.

Овладяване на ключови технологии, постоянство

В сравнение с генераторния прекъсвач за агрегати с мощност 800 МВт, продуктът 170 кА има по-голям разцепващ ток и трябва да отговаря на контрола и защитата на агрегати с мощност 1000 МВт в големи електроцентрали. Не само нивото на продукта е повишило, но и трудността на НИОКР е увеличена експоненциално. „Но няма опит за препоръка в Китай, и само няколко чуждестранни предприятия владеят тази ядрена технология, правейки НИОКР и дизайн изключително трудни,“ каза конструкторът.

Параметрите на 170 кА генераторен прекъсвач често са няколко пъти по-големи от параметрите на линейни прекъсвачи, което е ключов и труден момент в НИОКР на прекъсвачи с голяма капацитет. Номиналният ток е важен параметър за дългосрочната надеждност на продукта, който трябва да реши различни проблеми, разкрити в условия на висока температура, като нагряване на проводниците и стареене на изолацията. 

По време на номиналния процес на краткосрочно разцепване, между контактите се генерира екстремно горещ плазмен арк. Температурата между контактите трябва да се понижи до определена температура в няколко микросекунди, когато токът преминава нула, което е необходим условие за разцепване на прекъсвача, и трудността му е много висока. Едновременно, високотемпературната плазма на няколко хиляди градуса между контактите причинява тежко аблативно действие върху различни компоненти в камера за угасяване на арка. Затова, как да се дизайнерски и защитят всеки компонент срещу аблативно действие, също е сложен проблем. 

За да се удовлетвори разсейването на енергията на арка от 170 кА краткосрочен ток, е необходим цялостен иновативен дизайн на камерата за угасяване на арка. Но процесът на разцепване е преходен процес, включващ многополево съчетание и наслаяване. Техническата купчина в индустрията във вътрешния и чуждестранен свят е много ограничена, и липсва опит в изследванията на ултра-големи токови арки и механизми за угасяване на арка. Съществуващите методи на дизайн могат да предоставят само някои препоръки и не могат да осигурят количествен дизайн. В теста за номинална върхова издръжливост, електрическата сила, породена от ултра-големия ток, е голямо изпитание за здравината, електрическите контакти и структурата на преноса на компонентите. Затова, проектният екип инвестира много време за НИОКР и настоя. „След многократна оптимизация и подобрение, и многократни раунди изследвания и тестове, планът за НИОКР и дизайн беше окончателно определен,“ казаха членовете на проектния екип.

Преодоляване на границите на тестовете, продължаване с един импулс

"Дори и без условия, трябва да създадем условия, за да продължим напред." През повече от 60 години те винаги са напредвали. Колкото по-трудно е, толкова повече напредват и няма да спрат, докато не достигнат целта. Те са създали безброй индустриални чудеса, попълнили много вътрешни празноти и създали плодородна основа за развитието на генераторни прекъсвачи с 170кА. След като планът за НИОК был определен, продуктът официално влезе в фазата на пробно производство.

Тъй като параметрите на тока на генераторния прекъсвач са няколко пъти по-големи от тези на стандартните продукти, радиалните размери му са значително по-големи от тези на стандартните продукти. Необходимо е не само да се удовлетворят изискванията за характеристики, но и да се осигурява точност при обработване и производство, което представлява нови предизвикателства за производството, монтажа и регулировката на продуктите генераторни прекъсвачи. Екипът за пробно производство трябва да преодолее безпрецедентни трудности и да използва комбинация от различни технологии, за да завърши тази задача.

В този момент беше критичен период за националната профилактика и контрол на епидемията. Много подкрепящи предприятия бяха затворени, което доведе до удължаване на циклите за обработка на компонентите. За да се намали влиянието на епидемията върху общия ход на проекта, членовете на партията в екипа на проекта взеха активно водеща роля, бягаха срещу времето, работиха свърхурно за преработка на плана и усъвършенстване на чертежите, печеляйки ценно време за напредъка на проекта.

В фазата на тестове, изпълнението на тестовете за прекъсване стана друг ключов момент. След всеки тест, рекуперираната прототип ще остави след себе си някои раздразняващи газове и прах, но членовете на екипа на проекта игнорираха това и веднага се насочиха към мястото за демонтаж, за да проверят състоянието на прототипа след високотоковото аблативно действие, да получат първични данни и да предоставят основа за последващите подобрения; екипът широко слушаше мненията на експертите, постоянно анализираше различните влияещи фактори в тестовете, органично комбинираше резултатите от тестовете с имитационни пресмятания и формулираше редица технически и тестови планове.

От началното липсване на точки за прекъсване до появата на такива, от наличието на точки за прекъсване до реализацията на прекъсване в целия диапазон, от директни тестове до синтетични тестове, след няколко кръга на изследвания и оптимизация на плановете, барьерата, ограничаваща проекта, най-накрая беше превързана. В същото време, бяха преодолени много проблеми като свързване на свръхголяма краткосрочна тока, дългосрочно провеждане на свръхголяма постоянна тока и производство и обработка на ключови компоненти, и бяха направени нови прориви и иновации в областта на дизайна, производството и монтажа на национално важни оборудвания. Освен това, в процеса на разработване на продукта, беше обучен силен екип от технически таланти, което създава здрава основа за лидерството на групата в ключови технологични области като големи генераторни прекъсвачи в Китай.

Развиване на сериозна разработка, стъпки към върха

От 2008 до 2021, през повече от 10 години, те напредваха несмотря на трудностите и настояваха. Те не само завършиха сериализацията и локализацията на комплектни генераторни прекъсвачи, но и подобриха нивото на изследванията в областта на прекъсването и изгасването на свръхголяма тока, и постигнаха значителни подобрения в методите и производствените процеси за разработване на големи контактни устройства.

Едновременно с това, брендовите комплектни генераторни прекъсвачи бяха успешно приложени в национални ключови проекти като Сянджаба, Силудо и Удунде, давайки значителен принос за напредъка в локализацията на национално важно оборудване. През 2019 г. големите генераторни прекъсвачи на китайския производител на генераторни прекъсвачи за първи път бяха из eksportirani за границата, успешно влизайки на международния пазар.

● 2008: Започна разработването на комплектни генераторни прекъсвачи с големи капацитети за блокове от 600МВ;

● 2011: Комплектните генераторни прекъсвачи с големи капацитети за блокове от 600МВ завършиха всички типови тестове в Националния център за качествено надзор и проверка на високонапрегнато електрооборудование, маркирайки, че Китай официално влезе в епохата на НИОК на комплектни генераторни защитни прекъсвачи с големи капацитети, правейки Китай един от малкото страни в света, произвеждащи висококачествени оборудвания;

● 2012: Комплектните генераторни прекъсвачи с големи капацитети за блокове от 800МВ завършиха всички типови тестове в Националния център за качествено надзор и проверка на високонапрегнато електрооборудование;

● 2017: Започна сериализацията на разработката на комплектни генераторни прекъсвачи и успешно разработи големи генераторни прекъсвачи за блокове от 400МВ през 2018, правейки серията от продукти на групата по-завършена;

● 2021: Завърши разработката на големи генераторни прекъсвачи за блокове от 1000МВ на водно-електрически и термални установки, стъпки към по-високо ниво.

Производителят на китайски генераторни прекъсвачи ще винаги запомни "големите въпроси, свързани с държавата", ще ускори "създаването на източник на оригинални технологии и лидер в модерната индустриална верига", ще се стреми да стане предложител на потребностите, организатор на иновации, доставчик на технологии и потребител на пазара за оригинални иновации и ключови технологии, ще постигне инициативата в техническия прогрес и индустриалното развитие, ще продължи да води развитието на индустрията за електропредаване и разпределение и ще даде свой принос за гарантиране на енергийната сигурност на Китай.