중국의 GCB 제조업체들은 1GW 단위 응용을 위한 완전한 세트를 개발했습니다

최근 중국의 발전기 회로 차단기 제조업체가 1,000MW 수력 및 화력 발전 장치용 발전기 회로 차단기를 성공적으로 개발하여 그룹의 평가와 승인을 받았습니다. 이들의 종합적인 성능은 국제적인 선두 수준에 도달했으며, 국내에서의 공백을 메웠습니다. 이것은 그룹이 400MW, 600MW, 800MW 장치용 대용량 발전기 회로 차단기 완성품 기술을 마스터한 이후의 또 다른 주요 돌파구이며, 중국의 발전기 회로 차단기 제조업체들이 중요한 '병목' 기술 문제를 극복하고 중국의 주요 기술 장비 국산화에 중요한 기여를 한 것을 의미합니다.

과학 연구의 정상에 오르는 데 멈추지 않음

발전기 회로 차단기는 발전기 출구와 변압기 사이에 설치되는 고전류 차단기입니다. 주로 발전기와 변압기를 보호하는데 사용되며, 시스템 안전성을 효과적으로 향상시키고, 조정과 유지보수를 용이하게 하며, 상당한 경제적 이익을 가져옵니다. 그러나 이 고급 장비의 제조 기술은 오랜 기간 동안 외국 기업들에 의해 장악되어 왔으며, 국가가 매년 많은 외환을 수입에 사용해 왔습니다. 주요 장비의 국산화와 핵심 기술 문제 해결을 위해 2008년부터 중국의 발전기 회로 차단기 제조업체는 여러 그룹들과 함께 발전기 회로 차단기 제품을 공동으로 개발하기로 결정했습니다.

수년간의 힘든 연구개발 끝에 2011년과 2012년에 각각 600MW와 800MW 장치용 발전기 회로 차단기의 개발을 성공적으로 완료하였고, 2018년에는 400MW 장치용 발전기 회로 차단기의 개발에 성공하여 제품의 시리얼화를 초기 단계에서 실현하고, 더 높은 수준의 기술을 장악하기 위한 효과적인 경험을 축적하였습니다.

1,000MW 장치의 시스템 파라미터 설정에 따르면, 발전기 회로 차단기는 170kA의 정격 단락 차단 전류 요구사항을 충족해야 합니다. "우리는 과학 연구의 정상에 오르는 것을 멈추지 않았으며, 기술 팀은 1,000MW 장치용 발전기 회로 차단기의 개발을 계속해서 추진해야 합니다."라고 프로젝트 리더가 말했습니다. 따라서 2018년부터 프로젝트 팀은 170kA 발전기 회로 차단기의 개발에 착수하였습니다.

다른 장비 제조와 마찬가지로 제품 개발 과정은 설계, 시험생산, 검사 등 여러 단계를 거쳐야 합니다. 그러나 주요 핵심 장비의 경우, 각 단계마다 도전이 가득합니다. 지속적인 기술적 준비와 강력한 프로젝트 팀 없이는 핵심 기술의 개발을 완료하는 것이 매우 어렵습니다.

이를 위해 중국의 발전기 회로 차단기 제조업체는 기술 투자와 인재 교육을 지속적으로 늘렸으며, 전력 전송 및 분배 장비 제조 분야에서 60년 이상 축적된 깊은 기술적 역량을 최대한 활용하고, 자원과 인재의 강점을 지속적으로 발휘하며, 170kA 발전기 회로 차단기의 연구 개발이라는 중요한 임무를 결연히 수행하였습니다. 설계부터 시뮬레이션(단락, 온도 상승, 기계, 절연 등 포함)까지, 핵심 부품의 재료, 가공 기술, 조립 기술에 대한 엄격한 관리를 통해 용감하게 나아갔고, 포기하지 않았습니다. 모든 관련 당사자의 공동 노력과 진심 어린 협력을 통해 결국 이 "어려운 과제"를 해결하였습니다.

핵심 기술 장악, 끈질긴 노력

800MW 장치용 발전기 회로 차단기와 비교하여 170kA 제품은 더 큰 단락 전류를 가지며, 대규모 발전소의 1,000MW 장치의 제어와 보호를 충족해야 합니다. 제품 수준이 향상되었을 뿐만 아니라, R&D 난이도도 기하급수적으로 증가했습니다. "그러나 중국에는 참고할 수 있는 경험이 없으며, 이 핵심 기술을 장악한 외국 기업은 매우 적어, R&D와 설계가 매우 어려웠습니다."라고 설계자는 말했습니다.

170kA 발전기 회로 차단기의 파라미터는 종종 라인 회로 차단기의 몇 배에 달하며, 이는 대용량 발전기 회로 차단기의 R&D에서의 핵심적이고 어려운 부분입니다. 정격 전류는 제품의 장기 운전 신뢰성에 중요한 파라미터로, 고온 환경에서 발생하는 전도체의 온도 상승과 절연의 노화 등의 다양한 문제를 해결해야 합니다. 

정격 단락 차단 과정 중 접점 사이에 매우 고온의 플라즈마 아크가 생성됩니다. 전류가 제로를 통과할 때 몇 마이크로초 내에 접점 사이의 온도가 특정 온도로 떨어져야 하는데, 이것이 차단기의 차단을 위한 필수 조건이며, 그 난이도가 매우 높습니다. 동시에 접점 사이의 수 만도의 고온 플라즈마는 소멸실 내의 다양한 구성 요소에 심각한 손상을 초래합니다. 따라서 각 구성 요소를 어떻게 설계하고 손상으로부터 보호할 것인가는 또한 어려운 문제입니다. 

170kA 단락 전류의 아크 에너지 해산을 위해서는 소멸실의 종합적인 혁신적인 설계가 필요합니다. 그러나 차단 과정은 다중 필드의 결합과 중첩을 포함하는 일시적인 과정입니다. 국내외 산업계의 기술적 축적은 매우 제한적이며, 초대형 전류 아크와 소멸 메커니즘에 대한 연구 경험이 부족합니다. 기존의 설계 방법은 일부 참고만 제공할 수 있으며, 정량적인 설계를 달성하기는 어렵습니다. 정격 피크 내구 전류 시험에서 초대형 전류에 의해 발생하는 전기력은 구성 요소의 강도, 전기 접촉 성능, 전송 구조에 대한 큰 시험입니다. 이를 위해 프로젝트 팀은 많은 R&D 시간을 투자하고 끈질기게 노력했습니다. "반복적인 최적화와 개선, 그리고 여러 차례의 연구와 테스트를 거쳐서, R&D 및 설계 계획이 최종적으로 확정되었습니다."라고 프로젝트 팀원들은 말했습니다.

시험 한계에 도전, 한 방에 밀고 나감

"조건이 없더라도 우리는 전진하기 위한 조건을 만들어야 한다." 60년 이상 동안 그들은 계속해서 전진해 왔다. 어려움이 클수록 더 많이 전진했으며 목표에 도달할 때까지 멈추지 않았다. 그들은 수많은 산업적 기적을 창조하였고, 국내의 여러 공백을 채웠으며, 170kA 발전기 회로 차단기의 개발을 위한 토양을 마련하였다. R&D 계획이 확정된 후, 제품은 본격적인 시제품 생산 단계로 들어갔다.

발전기 회로 차단기의 전류 파라미터가 일반 스위치 제품보다 몇 배나 크기 때문에, 그 방사형 크기는 일반 제품보다 훨씬 크다. 성능 요구 사항을 충족해야 할 뿐만 아니라 가공 및 제조 정밀도를 보장해야 하며, 이는 발전기 회로 차단기 제품의 제조, 설치 및 조정에 새로운 도전 과제를 가져온다. 시제품 팀은 전례 없는 어려움을 극복하고 다양한 공정을 조합하여 이 작업을 완료해야 한다.

이때는 국가적 감염병 예방과 통제의 중요한 시기였다. 많은 지원 기업들이 폐쇄되어 부품의 가공 주기가 길어졌다. 감염병이 프로젝트 전체 진행에 미치는 영향을 줄이기 위해, 프로젝트 팀의 당원들이 적극적으로 앞장서 시간과 다투며 야근을 통해 계획 수정과 도면 개선을 진행하여 프로젝트 진행에 소중한 시간을 벌었다.

시험 단계에서, 절단 시험의 실행은 또 다른 핵심 포인트가 되었다. 각 시험 후 복구된 원형에는 자극적인 가스와 먼지가 남아있었지만, 프로젝트 팀 구성원들은 이를 무시하고 즉시 분해 현장으로 달려가 고전류 홀연 후 원형의 상태를 확인하고, 첫손자료를 얻어 후속 개선의 기반을 제공했다; 프로젝트 팀은 전문가들의 의견을 광범위하게 청취하며, 시험 중 다양한 영향 요소를 지속적으로 분석하고, 시험 결과와 시뮬레이션 계산을 유기적으로 결합하여 일련의 기술 계획과 시험 계획을 수립하였다.

처음에는 절단점이 없었으나 절단점이 나타나고, 절단점이 있던 것이 전 범위 절단을 실현하고, 직접 시험에서 합성 시험으로, 여러 차례의 시험 연구와 계획 최적화를 거쳐 프로젝트를 제약하던 병목 현상이 마침내 해소되었다. 동시에 초대용량 단락 전류의 스위칭, 초대용량 연속 전류의 장기간 전류 운용, 핵심 부품의 제조 및 가공 등 많은 문제를 극복하고, 국가 주요 장비의 설계, 제조, 조립 분야에서 새로운 돌파구와 혁신을 이루어냈다. 또한, 제품 개발 과정에서 강력한 기술 인재 팀이 육성되어, 중국 내 대용량 발전기 회로 차단기 등 핵심 기술 분야에서 업계를 선도하는 데에 견고한 기초를 마련하였다.

시리즈 개발을 추진하고, 최전선으로 진입

2008년부터 2021년까지 10년 이상 동안, 그들은 어려움 속에서도 나아가고, 지속적으로 노력하였다. 그들은 발전기 회로 차단기 완성품의 시리즈화 국산화를 완성하였을 뿐만 아니라, 초대용량 전류 절단 및 소멸 기술 분야의 연구 수준을 향상시키고, 대형 스위치 기어의 연구개발 방법과 제조 공정에서 상당한 개선을 이루었다.

동시에, 해당 브랜드의 발전기 회로 차단기 완성품은 상자바, 시루두, 우둥데 등 국가 주요 프로젝트에 성공적으로 적용되어, 국가 주요 장비의 국산화 과정에 기여하였다. 2019년, 중국 발전기 회로 차단기 제조업체의 대용량 발전기 회로 차단기는 처음으로 해외로 수출되어 국제 시장에 성공적으로 진입하였다.

● 2008년: 600MW 기관의 대용량 발전기 회로 차단기 완성품 개발 시작;

● 2011년: 600MW 기관의 대용량 발전기 회로 차단기 완성품이 국가 고압 전기 장비 품질 감독 검사 센터에서 모든 형식 시험을 완료, 중국이 대용량 발전기 보호 회로 차단기 완성품의 R&D 시대로 진입, 중국이 세계에서 고급 장비를 생산하는 몇 안 되는 국가 중 하나가 됨;

● 2012년: 800MW 기관의 대용량 발전기 회로 차단기 완성품이 국가 고압 전기 장비 품질 감독 검사 센터에서 모든 형식 시험을 완료;

● 2017년: 발전기 회로 차단기 완성품의 시리즈화 개발을 수행하고, 2018년 400MW 기관의 대용량 발전기 회로 차단기를 성공적으로 개발하여, 그룹의 발전기 회로 차단기 시리즈 제품이 더욱 완벽해짐;

● 2021년: 1,000MW 수력 및 열력 발전 기관의 대용량 발전기 회로 차단기 개발 완료, 더 고급 분야로 진입.

중국 발전기 회로 차단기 제조업체는 항상 "국가의 중대한 문제"를 명심하고, "원천 기술의 원천 구축 및 현대 산업 체인의 리더"를 가속화하며, 원천적 혁신과 핵심 기술의 수요 제안자, 혁신 조직자, 기술 제공자, 시장 사용자가 되어 기술 진보와 산업 발전의 주도권을 잡고, 전력 송배전 산업의 발전을 지속적으로 이끌며, 중국의 전력 안전과 에너지 안전을 보장하는데 기여하겠다.