Les fabricants chinois de GCB ont développé des ensembles complets pour des applications d'unités de 1 GW.
Récemment, un fabricant chinois d’interrupteurs de générateur a développé avec succès des interrupteurs de générateur pour les unités hydroélectriques et thermiques de 1 000 MW, qui ont passé l'évaluation et l'acceptation du groupe. Leurs performances globales ont atteint un niveau international de pointe, comblant ainsi un vide national. Il s'agit d'une autre percée majeure après que le groupe ait maîtrisé la technologie des ensembles complets d’interrupteurs de générateur à grande capacité pour les unités de 400 MW, 600 MW et 800 MW, marquant le fait que les fabricants chinois d’interrupteurs de générateur ont surmonté un autre problème technique clé de « goulot d'étranglement » et apporté une contribution importante à la localisation des équipements techniques majeurs de la Chine.
Gravir le sommet de la recherche scientifique, ne jamais s'arrêter
Un interrupteur de générateur est un disjoncteur à courant élevé installé entre la sortie du générateur et le transformateur. Il est principalement utilisé pour protéger les générateurs et les transformateurs, ce qui peut améliorer efficacement la sécurité du système, faciliter la mise en service et la maintenance, et apporter des avantages économiques significatifs. Toutefois, la technologie de fabrication de cet équipement haut de gamme était depuis longtemps détenue par des entreprises étrangères, et le pays dépense chaque année une grande quantité de devises étrangères pour les importations. Afin de réaliser la localisation des équipements majeurs et surmonter les problèmes techniques fondamentaux, depuis 2008, le fabricant chinois d’interrupteurs de générateur a décidé de développer conjointement des produits d’interrupteurs de générateur avec plusieurs groupes.
Après des années de recherche et développement difficiles, en 2011 et 2012, le fabricant chinois d’interrupteurs de générateur a réussi à achever respectivement le développement d’interrupteurs de générateur pour les unités de 600 MW et 800 MW ; en 2018, il a réussi à développer des interrupteurs de générateur pour les unités de 400 MW, réalisant initialement la série de produits et accumulant une expérience efficace pour maîtriser des technologies plus avancées.
Selon les paramètres du système des unités de 1 000 MW, l’interrupteur de générateur doit répondre à une exigence de courant nominal de coupure en court-circuit de 170 kA. « Nous n’avons pas cessé de gravir le sommet de la recherche scientifique, et l’équipe technique doit continuer à progresser dans le développement des interrupteurs de générateur pour les unités de 1 000 MW », a déclaré le chef de projet. Par conséquent, à partir de 2018, l’équipe du projet a lancé la mise au point des interrupteurs de générateur de 170 kA.
Comme pour tout autre équipement industriel, le processus de développement du produit doit passer par les étapes de conception, de production pilote, de tests, etc. Cependant, pour les équipements clés majeurs, chaque étape regorge de défis. Sans réserves techniques continues et une équipe projet solide, il est extrêmement difficile de réussir la mise au point des technologies clés fondamentales.
À cette fin, le fabricant chinois d’interrupteurs de générateur a continué à augmenter ses investissements technologiques et sa formation de talents, a pleinement exploité son profond savoir-faire technique accumulé depuis plus de 60 ans dans le domaine de la fabrication d’équipements de transmission et de distribution d’énergie, a continué à mobiliser ses avantages en ressources et en talents, et a fermement assumé la tâche importante de rechercher et développer les interrupteurs de générateur de 170 kA. De la conception à la simulation (y compris la coupure, l’élévation de température, la mécanique, l’isolation, etc.), jusqu’au contrôle rigoureux des matériaux, des procédés de fabrication et des technologies d’assemblage des composants clés, ils ont avancé courageusement sans jamais abandonner. Grâce aux efforts conjoints et à la coopération sincère de toutes les parties, ils ont finalement réussi à venir à bout de cet « os dur ».
Maîtriser les technologies clés, persévérer
Par rapport à l’interrupteur de générateur pour les unités de 800 MW, le produit de 170 kA présente un courant de coupure plus élevé et doit répondre aux besoins de commande et de protection des unités de 1 000 MW dans les grandes centrales électriques. Non seulement le niveau du produit a été amélioré, mais la difficulté de R&D a également augmenté de façon exponentielle. « Mais il n’existe aucune expérience de référence en Chine, et seules quelques rares entreprises étrangères maîtrisent cette technologie fondamentale, ce qui rend la R&D et la conception extrêmement difficiles », a indiqué le concepteur.
Les paramètres de l’interrupteur de générateur de 170 kA sont souvent plusieurs fois supérieurs à ceux des disjoncteurs de ligne, ce qui constitue le point clé et difficile dans la R&D des interrupteurs de générateur à grande capacité. Le courant nominal est un paramètre important pour la fiabilité du fonctionnement prolongé du produit, nécessitant de résoudre divers problèmes exposés dans des environnements à haute température tels que l’élévation de température des conducteurs et le vieillissement de l’isolation.
Pendant le processus de coupure nominale en court-circuit, un plasma d’arc extrêmement chaud est généré entre les contacts. La température entre les contacts doit descendre à une certaine valeur en quelques microsecondes lorsque le courant passe par zéro, ce qui constitue une condition nécessaire à l’interruption du disjoncteur, et dont la difficulté est très élevée. En même temps, le plasma à haute température de dizaines de milliers de degrés entre les contacts provoque également une érosion sévère de divers composants dans la chambre d’extinction d’arc. Par conséquent, concevoir et protéger chaque composant contre l’érosion constitue également un problème délicat.
Pour répondre à la dissipation de l’énergie d’arc du courant de court-circuit de 170 kA, une conception innovante complète de la chambre d’extinction d’arc est requise. Toutefois, le processus de coupure est un phénomène transitoire impliquant un couplage et une superposition multi-champs. L’accumulation technique dans l’industrie nationale et internationale est très limitée, et il existe un manque d’expérience dans la recherche sur les arcs à très fort courant et les mécanismes d’extinction d’arc. Les méthodes de conception existantes ne peuvent fournir que quelques références et ne permettent pas une conception quantitative. Dans l’essai de tenue au courant de crête nominal, la force électrodynamique générée par le courant ultra-élevé constitue un grand test pour la résistance mécanique, la performance électrique des contacts et la structure de transmission des composants. À cet effet, l’équipe du projet a consacré beaucoup de temps à la R&D et a persévéré. « Après des optimisations et améliorations répétées et plusieurs cycles de recherche et d’essais, le plan de R&D et de conception a finalement été déterminé », ont déclaré les membres de l’équipe du projet.
Relever le défi des limites des essais, avancer d’un seul élan
« Même s’il n’y a pas de conditions, nous devons créer des conditions pour avancer. » Depuis plus de 60 ans, ils avancent sans relâche. Plus la situation est difficile, plus ils avancent, et ils ne s’arrêteront pas avant d’atteindre leur objectif. Ils ont créé d’innombrables miracles industriels, comblé de nombreuses lacunes nationales, et préparé un terrain fertile au développement des disjoncteurs générateurs 170 kA. Une fois le plan de recherche et développement arrêté, le produit est officiellement entré dans la phase de production pilote.
Étant donné que les paramètres de courant du disjoncteur générateur sont plusieurs fois supérieurs à ceux des produits interrupteurs conventionnels, sa dimension radiale est bien plus grande que celle des produits classiques. Il est nécessaire non seulement de répondre aux exigences de performance, mais aussi de garantir la précision de fabrication et d’usinage, ce qui pose de nouveaux défis à la fabrication, à l’installation et au réglage des disjoncteurs générateurs. L’équipe pilote doit surmonter des difficultés sans précédent et recourir à une combinaison de divers procédés pour mener à bien cette tâche.
À ce moment-là, c’était la période critique de la prévention et de la maîtrise de l’épidémie au niveau national. De nombreuses entreprises partenaires étaient fermées, entraînant des délais de traitement plus longs pour les composants. Pour réduire l’impact de l’épidémie sur l’avancement global du projet, les membres du Parti dans l’équipe projet ont pris l’initiative activement, rivalisé avec le temps, travaillé en heures supplémentaires pour réviser le plan et améliorer les plans, gagnant ainsi un temps précieux pour le déroulement du projet.
Durant la phase d’essai, la mise en œuvre des tests de coupure est devenue un autre point clé. Après chaque test, le prototype récupéré présente encore certains gaz irritants et de la poussière, mais les membres de l’équipe projet ignorent ces conditions et se rendent immédiatement sur le site de démontage pour vérifier l’état du prototype après l’abrasion par fort courant, obtenir des données directes, et fournir une base pour les améliorations ultérieures ; l’équipe projet a largement pris en compte les avis des experts, analysé continuellement divers facteurs influents dans les essais, combiné de manière organique les résultats d’essais avec les calculs de simulation, et élaboré une série de plans techniques et de plans d’essai.
Du départ sans point de coupure à l’apparition de points de coupure, puis de la présence de points de coupure à la réalisation d’une coupure sur toute la plage, des essais directs aux essais synthétiques, après plusieurs cycles de recherche expérimentale et d’optimisation des plans, le goulot d’étranglement freinant le projet a finalement été franchi. Parallèlement, de nombreux problèmes tels que la commutation de courants de court-circuit de capacité ultra-élevée, le transport prolongé de courants continus très importants, ainsi que la fabrication et l’usinage des composants clés ont été résolus, permettant d’obtenir de nouvelles percées et innovations dans les domaines de conception, fabrication et assemblage des équipements majeurs nationaux. En outre, lors du développement du produit, une équipe solide de talents techniques a été formée, posant ainsi des bases solides pour que le groupe prenne la tête de l’industrie dans des domaines technologiques clés tels que les disjoncteurs générateurs à haute capacité en Chine.
Développement en série, accès au premier plan
De 2008 à 2021, pendant plus de 10 ans, ils ont progressé malgré les difficultés, avec persévérance. Ils ont non seulement réalisé la localisation en série des ensembles complets de disjoncteurs générateurs, mais ont également amélioré le niveau de recherche dans le domaine de la coupure de courant ultra-haute capacité et de la technologie d’extinction d’arc, et obtenu des progrès significatifs dans les méthodes de développement et les procédés de fabrication des grands appareillages électriques.
Par ailleurs, les ensembles complets de disjoncteurs générateurs de la marque ont été appliqués avec succès à des projets nationaux clés tels que Xiangjiaba, Xiluodu et Wudongde, apportant une contribution légitime à l’avancement du processus de localisation des équipements majeurs nationaux. En 2019, les disjoncteurs générateurs à haute capacité du fabricant chinois de disjoncteurs générateurs ont été exportés à l’étranger pour la première fois, pénétrant ainsi avec succès le marché international.
● 2008 : Lancement du développement des ensembles complets de disjoncteurs générateurs à haute capacité pour unités de 600 MW ;
● 2011 : Les ensembles complets de disjoncteurs générateurs à haute capacité pour unités de 600 MW ont réussi tous les essais de type au Centre national de supervision et d’inspection de la qualité des équipements électriques haute tension, marquant ainsi l’entrée officielle de la Chine dans l’ère du développement de ces ensembles complets de disjoncteurs générateurs à haute capacité, faisant de la Chine l’un des rares pays au monde capables de produire des équipements haut de gamme ;
● 2012 : Les ensembles complets de disjoncteurs générateurs à haute capacité pour unités de 800 MW ont réussi tous les essais de type au Centre national de supervision et d’inspection de la qualité des équipements électriques haute tension ;
● 2017 : Démarrage du développement en série des ensembles complets de disjoncteurs générateurs, et développement réussi en 2018 de disjoncteurs générateurs à haute capacité pour unités de 400 MW, rendant ainsi la gamme de produits du groupe plus complète ;
● 2021 : Achèvement du développement des disjoncteurs générateurs à haute capacité pour unités hydroélectriques et thermiques de 1 000 MW, accédant ainsi à un domaine encore plus haut de gamme.
Le fabricant chinois de disjoncteurs générateurs gardera toujours à l’esprit les « questions majeures concernant le pays », accélérera la « construction d’une source originale de technologie et d’un leader dans la chaîne industrielle moderne », s’efforcera de devenir initiateur des besoins, organisateur de l’innovation, fournisseur de technologies et utilisateur du marché en matière d’innovation originale et de technologies clés, saisira l’initiative dans le progrès technologique et le développement industriel, continuera de guider le développement de l’industrie de transport et de distribution d’énergie, et apportera sa juste contribution à la garantie de la sécurité électrique et énergétique de la Chine.
