中国のGCBメーカーは1GWユニット向けの完全なセットを開発しました

最近、中国の発電機遮断器メーカーが1,000MW水力発電および火力発電ユニット向けの発電機遮断器を開発し、グループの評価と承認を通過しました。その総合的な性能は国際的にも先進レベルに達し、国内の空白を埋めています。これは、400MW、600MW、800MWユニット向けの大容量発電機遮断器セットの技術をマスターした後、また一つの大きな突破であり、中国の発電機遮断器メーカーがもう一つの重要な「ボトルネック」技術問題を克服し、中国の主要技術装備の地場化に重要な貢献を果たしたことになります。

科学技術の頂点への挑戦、止まらない

発電機遮断器は、発電機出力と変圧器の間に設置される大電流遮断器です。主に発電機と変圧器を保護するために使用され、システムの安全性を効果的に向上させ、調整やメンテナンスを容易にし、経済的利益をもたらします。しかし、この高級設備の製造技術は長年にわたり外国企業によって掌握されており、毎年大量の外貨を輸入に費やしています。主要設備の地場化と核心技術問題の克服を目指して、2008年以来、中国の発電機遮断器メーカーは多くのグループと共に発電機遮断器製品を開発することを決定しました。

数年の苦難な研究開発を経て、2011年と2012年に、中国の発電機遮断器メーカーはそれぞれ600MWおよび800MWユニット向けの発電機遮断器の開発を成功させました。2018年には400MWユニット向けの発電機遮断器を開発し、製品のシリーズ化を初期段階で実現し、より高度な技術を掌握するための有効な経験を積みました。

1,000MWユニットのシステムパラメータ設定に基づき、発電機遮断器は定格短絡切断電流170kAを満たす必要があります。「我々は科学技術の頂点への挑戦を止めることなく、技術チームは1,000MWユニット向けの発電機遮断器の開発を続けなければならない」とプロジェクトリーダーは述べています。そのため、2018年からプロジェクトチームは170kA発電機遮断器の開発に取り組み始めました。

他の設備製造と同様に、製品開発プロセスは設計、試作、試験などの工程を経なければなりません。しかし、主要な重要設備においては、各工程は課題に満ちています。継続的な技術的準備と強力なプロジェクトチームなしでは、キーとなる核心技术の開発を完了することは非常に困難です。

そのため、中国の発電機遮断器メーカーは技術投資と人材育成を継続的に増加させ、送配電設備製造分野における60年以上にわたる深い技術蓄積を活かし、資源と人材の優位性を最大限に発揮し、170kA発電機遮断器の研究開発という重要な任務を毅然と受け入れました。設計からシミュレーション（切断、温度上昇、機械、絶縁など）まで、重要な部品の材料、加工技術、組立技術の厳格な管理を行い、勇気を持って前進し、決して諦めませんでした。各方面の共同の努力と誠意ある協力により、ついにこの「硬骨」を噛み砕くことができました。

关键技术の掌握、持続的努力

800MWユニット向けの発電機遮断器と比較して、170kA製品はより大きな切断電流を持つ必要があり、大型発電所での1,000MWユニットの制御と保護を満たさなければなりません。製品レベルが向上しただけでなく、研究開発の難易度も指数関数的に増加しました。「しかし、中国には参照できる経験がなく、ごく少数の外国企業しかこの核心技术を掌握していないため、研究開発と設計は非常に困難です」とデザイナーは述べています。

170kA発電機遮断器のパラメータは、線路遮断器の数倍に達することが多いです。これが大容量発電機遮断器の研究開発の鍵かつ難点となります。定格電流は製品の長期運転信頼性にとって重要なパラメータであり、高温環境下での導体の温度上昇や絶縁の劣化といった様々な問題を解決する必要があります。

定格短絡切断過程では、接点間に極めて高温のアークプラズマが生成されます。電流がゼロを通過する際に、接点間の温度を一定の温度まで数マイクロ秒以内に下げることが、遮断器が切断するための必要条件であり、その難易度は非常に高いです。同時に、接点間の数万度の高温プラズマは消弧室内の様々な部品に深刻な侵食を引き起こします。そのため、各部品を侵食から保護するための設計もまた難しい問題です。

170kA短絡電流のアークエネルギーの放出に対応するためには、消弧室の包括的な革新的設計が必要です。しかし、切断過程は多領域結合と重畳を含む一過性の過程であり、国内外の業界での技術蓄積は非常に限られており、超大電流アークと消弧機構に関する研究の経験も不足しています。既存の設計手法は一部の参考にはなりますが、定量的な設計を行うことはできません。定格ピーク耐電流試験では、超大電流によって生じる電力は部品の強度、電気接触性能、伝送構造に対する大きな試練となります。そのため、プロジェクトチームは多くの研究開発時間を投じ、継続的に努力しました。「反復的な最適化と改善、複数回の研究と試験を経て、最終的に研究開発と設計案が確定しました」とプロジェクトチームのメンバーは述べています。

試験の限界に挑戦し、勢いを保って前進

「条件がなくても、進むための条件を作らなければならない。」彼らは60年以上にわたり、常に前進し続けてきました。困難であればあるほど、さらに前進し、目標達成まで決して止まりません。彼らは数多くの業界の奇跡を生み出し、国内の多くの空白を埋め、170kA発電機回路遮断器の開発に豊かな土壌を提供しました。研究開発計画が確定した後、製品は正式に試作段階に入りました。

発電機回路遮断器の電流パラメータは通常のスイッチ製品の何倍も大きいため、その径方向のサイズは通常の製品よりもずっと大きいです。性能要件を満たすだけでなく、加工製造の精度を確保する必要があります。これは発電機回路遮断器製品の製造、設置、調整に新たな課題をもたらします。試作チームは前例のない困難を克服し、様々な工程を組み合わせてこのタスクを完成させる必要があります。

この時期、国家的な感染症対策の重要な時期でした。多くの協力企業が閉鎖され、部品の加工期間が長くなりました。プロジェクト全体の進行に対する影響を減らすために、プロジェクトチーム内の党員が率先して行動し、時間を争い、オーバータイムで計画を修正し、図面を改善し、プロジェクトの進行のために貴重な時間を勝ち取りました。

試験段階では、切断試験の実施が別のキーポイントとなりました。各試験後に回収されたプロトタイプには刺激性ガスや粉塵が残りますが、プロジェクトチームのメンバーはそれらを無視し、直ちに分解現場に駆けつけ、大電流による焼損後のプロトタイプの状態を確認し、第一手のデータを得て、その後の改善の根拠を提供しました。プロジェクトチームは専門家の意見を広く聞き、試験中の様々な影響因子を継続的に分析し、試験結果とシミュレーション計算を有機的に結合し、一連の技術計画と試験計画を策定しました。

最初は切断点がなく、次第に切断点が現れ、最終的には全範囲での切断が可能になりました。直接試験から合成試験へと、複数回の試験研究と計画最適化を経て、プロジェクトを制約していたボトルネックがついに打破されました。同時に、超大容量短絡電流の切り替え、超大容量連続電流の長期通電、主要部品の製造加工など多くの問題を克服し、国家重大設備の設計、製造、組立分野で新たな突破と革新を達成しました。また、製品開発の過程で強力な技術人材チームが育成され、中国の大容量発電機回路遮断器などの核心技術分野で業界をリードするグループの基盤が築かれました。

シリーズ開発を進め、最前線へ

2008年から2021年の10年以上にわたり、彼らは困難にもかかわらず前進し続けました。発電機回路遮断器セットのシリーズ化の地元化を完了するとともに、超大容量電流の切断と消弧技術の研究レベルを向上させ、大型スイッチギアの研究開発方法と製造プロセスにおいて顕著な改善を達成しました。

同時に、ブランドの発電機回路遮断器セットは向家壩、溪洛渡、烏東徳などの国家重点プロジェクトに成功裏に適用され、国家重大設備の地元化プロセスに貢献しました。2019年には、中国の発電機回路遮断器メーカーの大容量発電機回路遮断器が初めて海外に輸出され、国際市場への進出に成功しました。

● 2008年：600MWユニット向けの大容量発電機回路遮断器セットの開発を開始；

● 2011年：600MWユニット向けの大容量発電機回路遮断器セットが国家高圧電気設備品質監督検査センターで全ての型式試験を完了し、中国が大容量発電機保護回路遮断器セットの研究開発時代に正式に入り、世界で少数の高級設備を生産する国の一つとなりました；

● 2012年：800MWユニット向けの大容量発電機回路遮断器セットが国家高圧電気設備品質監督検査センターで全ての型式試験を完了；

● 2017年：発電機回路遮断器セットのシリーズ化開発を開始し、2018年に400MWユニット向けの大容量発電機回路遮断器を成功裏に開発し、グループの発電機回路遮断器シリーズ製品をより完全なものにしました；

● 2021年：1,000MW水力・火力発電ユニット向けの大容量発電機回路遮断器の開発を完了し、より高度な分野に進出しました。

中国の発電機回路遮断器メーカーは、「国家の大きな問題」を常に心に留め、「独創的な技術源と現代的な産業チェーンのリーダー」の建設を加速し、独創的かつ核心的な技術における需要の提案者、革新の組織者、技術の提供者、市場のユーザーとなることを目指しています。技術進歩と産業発展の主導権を握り、電力送配分野の発展を引き続きリードし、中国の電力安全保障とエネルギー安全保障に貢献します。