Kiinalaiset GCB-valmistajat kehittivät täydelliset laitteistot 1 GW yksikön sovelluksiin.

Viime aikoina kiinalainen sähköntuotannon kytkentävalvonta-valmistaja on onnistunut kehittämään 1 000 MW:n vesivoiman ja lämpövoiman yksiköille suunnatut generaattorin kytkentäkatkaisimet, jotka ovat hyväksytty ryhmän arviointiprosessissa. Niiden kattoman suorituksen taso on noussut maailmanlaajuisesti johtavalle tasolle, täyttäen kotimaan tarpeen. Tämä on toinen merkittävä läpimurto sen jälkeen, kun ryhmä on hallinnut teknologiaa 400 MW, 600 MW ja 800 MW yksiköiden suuriin kapasiteettia koskeviin generaattorin kytkentäkatkaisijoihin, osoittaen, että kiinalaiset valmistajat ovat voittaneet toisen avainaseman "pullonkaulan" teknologisen ongelman ja tehneet tärkeitä panoksia Kiinan tärkeiden teknisten laitteiden paikallistamiseksi.

Tieteellisen tutkimuksen huippujen nousu, joka ei lopu

Generaattorin kytkentäkatkaisin on suuri virta-aaltokatkaisin, joka on asennettu generaattorin ulostulo- ja muuntajan välille. Sitä käytetään pääasiassa generaattoreiden ja muuntajien suojaamiseen, mikä parantaa merkittävästi järjestelmän turvallisuutta, helpottaa testausta ja huoltoa sekä tuottaa merkittäviä taloudellisia etuja. Kuitenkin tämän korkealaatuisen laitteen valmistusteknologia on pitkään ollut ulkomaiden yritysten haltijana, ja maa käyttää vuosittain suuria valuuttavarantoja tuontiin. Tärkeiden laitteiden paikallistamisen ja ytimekkäiden teknisten ongelmien voittamisen toteuttamiseksi vuodesta 2008 alkaen kiinalainen generaattorin kytkentäkatkaisimen valmistaja on päättänyt yhteistyöhön monien ryhmien kanssa kehittää generaattorin kytkentäkatkaisijalaitteita.

Vuosien kovasta tutkimustyöstä huolimatta vuosina 2011 ja 2012 kiinalainen generaattorin kytkentäkatkaisimen valmistaja onnistui kehittämään 600 MW ja 800 MW yksiköitä varten kytkentäkatkaisimet; vuonna 2018 se onnistui kehittämään 400 MW yksiköille suunnatut katkaisimet, aloittaen tuotteen sarjallistamisen ja keräämällä tehokasta kokemusta korkeampien tason teknologioiden hallinnasta.

1 000 MW yksiköiden järjestelmän parametrien mukaan generaattorin kytkentäkatkaisin tulisi täyttää 170 kA:n nimitettyjen lyhytsulkuvirta-aaltokatkaisujuuren vaatimus. "Emme ole lopettaneet tieteellisen tutkimuksen huippujen nousua, ja tekninen tiimi jatkaa edelleen 1 000 MW yksiköiden kytkentäkatkaisijoiden kehittämistä," sanoi projektin johtaja. Siksi vuodesta 2018 alkaen projekti tiimi lanseerasi 170 kA:n generaattorin kytkentäkatkaisijan haasteeseen.

Kuten muun laiteruhoituksen tapauksessa, tuotteen kehitysprosessin on kuljettava suunnittelusta, pilottituotannosta, testaamisesta ja niin edelleen. Kuitenkin tärkeille keskeisille laitteille jokainen linkki on täynnä haasteita. Ilman jatkuvaa teknistä varastoa ja vahvaa projektitiimiä on erittäin vaikea saavuttaa ytimekkäiden ydinosaamisen haasteet.

Tämän vuoksi kiinalainen generaattorin kytkentäkatkaisimen valmistaja on jatkuvasti lisännyt teknisiä investointeja ja osaamiskoulutusta, hyödyntäen syvällistä teknistä perintöä yli 60 vuoden ajan sähkönsiirto- ja jakelulaitevalmistuksen alalla, jatkuvasti hyödyntäen resurssien ja osaamisen etuja, ja ottanut vastuullisesti käsittelyyn 170 kA:n generaattorin kytkentäkatkaisijoiden tutkimuksen ja kehittämisen. Suunnittelusta simulointiin (mukaan lukien aaltokatkaisu, lämpötilan nousu, mekaniikka, eristys jne.), tärkeiden komponenttien materiaalien, prosessointiteknologian ja kokoonpanoteknologian tiukkaan valvontaan, he eivät ole luopuneet rohkeudesta ja sitoutumisesta. Kaikkien osapuolten yhteisten ponnistelujen ja rehellisen yhteistyön ansiosta he onnistuivat purkamaan tämän "kiven".

Ytimen teknologioiden hallinta, jatkuva sitoutuminen

Verrattuna 800 MW yksiköiden kytkentäkatkaisimeen, 170 kA tuote on suurempi aaltokatkaisujuuri ja täytyy vastata 1 000 MW yksiköiden ohjaukseen ja suojaukseen suurissa voimaloissa. Tuotteen taso on parantunut, mutta myös R&D-vaikeus on kasvanut eksponentiaalisesti. "Mutta Kiinassa ei ole kokemusta viitteenä, ja vain harvat ulkomaiset yritykset hallitsevat tätä ytimekkästä teknologiaa, tekemästä R&D ja suunnittelusta erittäin vaikeaksi," sanoi suunnittelija.

170 kA:n generaattorin kytkentäkatkaisimen parametrit ovat usein useita kertoja suuremmat kuin linjakytkentäkatkaisimilla, mikä on avain ja vaikeus suurkapasiteettisten generaattorin kytkentäkatkaisimien R&D:ssä. Nominoidtu virta on tärkeä parametri tuotteen pitkäaikaiselle toiminnan luotettavuudelle, joka tarvitsee ratkaista erilaisia ongelmia, jotka ilmenevät korkean lämpötilan ympäristöissä, kuten johtimen lämpötilan nousu ja eristyksen ikäntyminen. 

Nominoidussa lyhytsulkuvirta-aaltokatkaisuprosessissa syntyy erittäin korkean lämpötilan plasmapallo kontaktien välillä. Kontaktien välinen lämpötila pitää laskea tiettyyn lämpötilaan muutamassa mikrosekunnissa, kun virta leikkaa nollan, mikä on välttämätön edellytys aaltokatkaisun toteutumiselle, ja sen vaikeus on erittäin suuri. Samalla kymmeniätuhansien asteen korkean lämpötilan plasma kontaktien välillä aiheuttaa vakavan levyn eri komponenteissa aaltokatkaisuhuoneessa. Siksi, miten suunnitella ja suojata jokainen komponentti levystä, on myös vaikea ongelma. 

170 kA:n lyhytsulkuvirta-aaltokatkaisun energiaa varten tarvitaan kattava innovatiivinen suunnittelu aaltokatkaisuhuoneelle. Kuitenkin aaltokatkaisuprosessi on tilapäinen prosessi, jossa on mukana monen kentän yhdistäminen ja päällekkäisyys. Teollisuuden tekninen varasto kotimaassa ja ulkomailla on hyvin rajoitettu, ja puuttuu kokemusta erittäin suuresta virta-aaltokatkaisusta ja aaltokatkaisumekanismista. Olemassa olevat suunnittelumenetelmät voivat tarjota vain joitakin viitteitä eivätkä pysty antamaan kvantitatiivista suunnittelua. Nominoidussa huippusuorituskykytestissä ultra-suuri virta tuottaa sähkövoiman, joka on suuri koetuksena komponenttien vahvuudelle, sähkökontaktien suorituskyvylle ja siirtorakenteelle. Tämän vuoksi projekti tiimi sijoitti paljon R&D-aikaa ja jatkoi. "Useiden optimointien, parannusten ja useiden tutkimuksen ja testaamisen kierrosten jälkeen R&D- ja suunnitteluohjelma oli lopulta määritelty," sanoivat projekti tiimin jäsenet.

Rajoitusten haaste, jatkuva eteneminen

"Vaikka ehtoja ei olisi, meidän on luotava ehdot edetäksemme." Yli 60 vuoden ajan he ovat jatkuvasti edenneet eteenpäin. Mitä vaikeampi tilanne on, sitä enemmän he edistyvät, ja he eivät lopeta ennen kuin saavuttavat tavoitteensa. He ovat luoneet lukuisia teollisuuden ihmeitä, täyttäneet useita kotimaan puutteita ja luoilleet viljakaa pohjaa 170 kA-tuotannon sähkökatkaisimien kehitykselle. Kun tutkimus- ja kehityssuunnitelma oli vahvistettu, tuote siirtyi virallisesti pilottituotantovaiheeseen.

Koska tuotannon sähkökatkaisimen sähkövirrat ovat useamman kerran suurempia kuin perinteisten kytkintuotteiden, sen säteittäinen koko on huomattavasti suurempi kuin perinteisten tuotteiden. On tarpeen noudattaa sekä suorituskykyvaatimuksia että varmistaa valmistuksen ja tuotannon tarkkuus, mikä tuo uusia haasteita tuotannon sähkökatkaisimien valmistukseen, asennukseen ja käyttöönottamiseen. Pilottitiedusteluun osallistuvalle tiimille on ylitettävä ennennäkemättömiä vaikeuksia ja käytettävä monipuolista prosessiyhdistelmää tämän tehtävän suorittamiseksi.

Tällöin oli kansallisen tartuntataudin torjunnan kriittinen aika. Monet tukena toimivat yritykset olivat suljettu, mikä johti komponenttien käsittelykielen pidentymiseen. Vähentääkseen epidemian vaikutusta projektin kokonaisedistykselle projektiin osallistuneet puolueen jäsenet ottivat aktiivisesti johtoaseman, kilpailivat aikaa, työskentelivät ylimääräisesti suunnitelman tarkistamiseksi ja piirustusten parantamiseksi, voittaen arvokasta aikaa projektin edistymisen kannalta.

Testausvaiheessa katkaisutestin toteuttaminen oli toinen keskeinen kohta. Jokaista testiä jälkeen palautetuissa prototyypeissä jäi jäljelle jotkin ärsyttäviä kaasuja ja pölyä, mutta projektitiedusteluun osallistuvat jäsenet sivuuttivat nämä ja kiirehtivät välittömästi purkupaikalle tarkistaakseen prototyypin tilan suuren sähkövirran polttamisen jälkeen, saadakseen ensimmäisen käsiksi tiedot ja tarjotakseen perustan myöhemmille parannuksille; projektitiedustelu kuunteli laajasti asiantuntijoiden mielipiteitä, jatkuvasti analysoi erilaisia vaikutusfaktoreita testauksessa, organisoitiin testitulokset simulaatiolaskelmien kanssa ja muodostettiin sarja teknisiä suunnitelmia ja testisijoituksia.

Alkuperäiseltä katkaisupisteeltä, jota ei ollut, katkaisupisteiden esiintymiseen, katkaisupisteiden esiintymisestä täysalueelliseen katkaisuun, suorista testeistä syntetiseihin testeihin, useiden testitutkimusten ja suunnitelman optimoinnin jälkeen hankkeen rajoittava pullonkaula on vihdoin murtunut. Samalla on voitettu monia ongelmia, kuten hyvin suuren kapasiteettisen lyhytyksen katkaiseminen, hyvin suuren jatkuvan sähkövirran pitkäaikainen kuljetus, avainkomponenttien valmistus ja käsittely, sekä tehdyt uudet läpimurrot ja innovaatiot kansallisen tärkeän varusteen suunnittelussa, valmistuksessa ja asennuksessa. Lisäksi tuotantoprosessissa on kasvatettu vahva tekninen talousosa, joka on luonut vankan pohjan ryhmälle johtamaan maan ydintekniikan aloilla, kuten Kiinan suuri kapasiteetti tuotannon sähkökatkaisimissa.

Jonon kehittäminen, astuminen eturintamaan

Vuodesta 2008 vuoteen 2021, yli 10 vuoden ajan, he jatkoivat edeten huolimatta vaikeuksista. He eivät ainoastaan suorittaneet tuotannon sähkökatkaisimien sarjallistamisen paikallisella tasolla, vaan paransivat myös tutkimustason hyvin suuren kapasiteettisen sähkövirran katkaisu- ja syttyvuusteknologiassa, ja saavuttivat merkittäviä parannuksia suurten kytkintuotteiden kehitysmenetelmissä ja valmistusprosesseissa.

Samalla brändin tuotannon sähkökatkaisimien sarjat on onnistuneesti sovellettu kansallisiin tärkeisiin projekteihin, kuten Xiangjiaba, Xiluodu ja Wudongde, tekemään ansaitsemaansa panoksen kansallisen tärkeän varusteen paikallistamisprosessiin. Vuonna 2019 Kiinan tuotannon sähkökatkaisimien valmistajan suuret kapasiteettiset tuotannon sähkökatkaisimet viehti ensimmäistä kertaa ulkomaille, menestyksekkäästi astuen kansainväliselle markkinoille.

● 2008: Suoritti suuren kapasiteettisen tuotannon sähkökatkaisimien sarjan kehittämisen 600 MW -yksiköille;

● 2011: Suuret kapasiteettiset tuotannon sähkökatkaisimien sarjat 600 MW -yksiköille suorittivat kaikki tyyppitestit Kansallisella korkeanpaineisen elektroniikkavarusteen laatujen valvontakeskuksessa, merkitsevät, että Kiina on virallisesti siirtynyt suuren kapasiteettisen tuotannon sähkökatkaisimien sarjan R&D -ajan, tekevät Kiinasta yhden harvoista maailman huippulaiteteollisuuden tuottajista;

● 2012: Suuret kapasiteettiset tuotannon sähkökatkaisimien sarjat 800 MW -yksiköille suorittivat kaikki tyyppitestit Kansallisella korkeanpaineisen elektroniikkavarusteen laatujen valvontakeskuksessa;

● 2017: Suoritti tuotannon sähkökatkaisimien sarjan sarjallistamisen, ja onnistui kehittämään suuret kapasiteettiset tuotannon sähkökatkaisimet 400 MW -yksiköille vuonna 2018, tekevät ryhmän tuotannon sähkökatkaisimien sarjatuotteet vielä täydellisemmiksi;

● 2021: Suoritti suuret kapasiteettiset tuotannon sähkökatkaisimien kehittämisen 1000 MW -veden ja lämmön yksiköille, astuen korkeammalle alalle.

Kiinan tuotannon sähkökatkaisimien valmistaja muistaa aina "maan tärkeät asiat", kiihdyttää "alkuperäisen teknologian lähteen ja modernin teollisuusketjun johtajan rakentamista", pyrkii tulemaan alkuperäisen innovaation ja ytimekkäiden teknologioiden tarpeiden esittäjäksi, innovaation organisatoriksi, teknologian tarjoajaksi ja markkinoiden käyttäjäksi, ottaa teknologian edistymisen ja teollisuuden kehityksen aloitteen, jatkaa johtamaan sähkönsiirto- ja jakelualan kehitystä, ja tekee ansaitsemaansa panoksen Kiinan sähkövarmuuden ja energiavarmuuden takaamiseksi.