Kinesiske GCB-merken har utviklet komplette sett for 1GW enhetsapplikasjoner.

Nylig har en kinesisk produsent av generatorbrytere utviklet generatorbrytere for 1 000 MW vannkraft- og termiske kraftverksenheter, som har bestått gruppens evaluering og aksept. Deres totale ytelse har nådd et internasjonalt ledende nivå og fylt et hjemlig tomrom. Dette er en ny gjennombrudd etter at gruppen tok kontroll over teknologien for komplette sett med stor kapasitet generatorbrytere for 400 MW, 600 MW og 800 MW enheter, noe som markerer at kinesiske produsenter av generatorbrytere har overvunnet et annet nøkkel "flaskehals" teknisk problem og gjort viktige bidrag til lokaliseringen av Kinas store tekniske utstyr.

Klatrer forskningsfjellets topp, aldri stopper

En generatorbryter er en høystrøms bryter installert mellom generatorens utløp og transformatoren. Den brukes hovedsakelig til å beskytte generatorer og transformatorer, noe som effektivt kan forbedre systemets sikkerhet, lette oppstart og vedlikehold og gi betydelige økonomiske fordeler. Likevel har fremmede selskaper lenge kontrollert produksjonsteknologien for denne høyteknologiske utstyret, og landet bruker store mengder utenlandske valutaer på import hvert år. For å realisere lokalisering av større utstyr og løse kjerneproblemer har den kinesiske produsenten av generatorbrytere siden 2008 bestemt seg for å sammen med flere grupper utvikle generatorbryterprodukter.

Etter flere års krevende forskning og utvikling fullførte den kinesiske produsenten av generatorbrytere i 2011 og 2012 utviklingen av generatorbrytere for henholdsvis 600 MW og 800 MW enheter; i 2018 utviklet de vellykket generatorbrytere for 400 MW enheter, noe som først gang realiserte produktseriering og samlet effektiv erfaring for mestring av mer avanserte teknologier.

I henhold til systemparametrene for 1 000 MW enheter må generatorbryteren oppfylle kravet om en nominell kortslutningsbrytestrøm på 170 kA. «Vi har ikke sluttet å klatre forskningsfjellets topp, og teknikkteamet må fortsette fremover med utviklingen av generatorbrytere for 1 000 MW-enheter,» sa prosjektlederen. Derfor startet prosjektgruppen i 2018 arbeidet med å ta fatt på 170 kA generatorbrytere.

Som andre utstyrsproduksjoner må produktutviklingsprosessen gå gjennom design, prøveproduksjon, testing og andre trinn. Men for store nøkkelenheter er hvert trinn fullt av utfordringer. Uten kontinuerlig teknologisk reserve og et sterkt prosjektteam er det ekstremt vanskelig å fullføre taklingen av kjerne-teknologiene.

Av denne grunn har den kinesiske produsenten av generatorbrytere kontinuerlig økt teknologisk investering og opplæring av talenter, utnyttet sin dyptgående tekniske erfaring fra mer enn 60 år innen produksjon av kraftoverførings- og distribusjonsutstyr, kontinuerlig mobilisert sine ressurs- og talentfordeler og bestemt påta seg viktig oppgave med å forsk og utvikle 170 kA generatorbrytere. Fra design til simulering (inkludert bryting, temperaturstigning, mekanikk, isolasjon osv.), til streng kontroll av materialer, bearbeidingsteknologi og monteringsteknologi for nøkkeldeler, gikk de modig fram og ga aldri opp. Med felles innsats og ærlig samarbeid fra alle parter klarte de til slutt å knuse dette «harde beinet».

Mester nøkkeltjenester, vedvarer

Sammenlignet med generatorbryter for 800 MW-enheter har 170 kA-produktet en større brytestrøm og må oppfylle styring og beskyttelse av 1 000 MW-enheter i store kraftstasjoner. Ikke bare har produktnivået forbedret seg, men også forsknings- og utviklingsutfordringene har økt eksponentielt. «Men det finnes ingen erfaring å ta utgangspunkt i i Kina, og bare svært få utenlandske selskaper behersker denne kjerne-teknologien, noe som gjør forskning og design ekstremt vanskelig,» sa designeren.

Parametrene for 170 kA generatorbryter er ofte flere ganger høyere enn linjebrytere, noe som er sentralt og vanskelig i utviklingen av stor kapasitet generatorbrytere. Den nominelle strømmen er en viktig parameter for langsiktig driftsstabilitet av produktet, som må løse ulike problemer som vises i høytemperaturmiljøer, som lederens temperaturstigning og isolasjonsaldring.

Under prosessen med nominell kortslutningsbryting genereres ekstremt høytemperatur plasmaarc mellom kontaktene. Temperaturen mellom kontaktene må synke til et visst nivå innen få mikrosekunder når strømmen krysser null, noe som er en nødvendig betingelse for at bryteren skal kunne bryte, og vanskelighetsgraden er svært høy. Samtidig forårsaker plasmatemperaturen på titusener av grader mellom kontaktene alvorlig erosjon av ulike komponenter i slukkekammeret. Derfor er det også et vanskelig problem hvordan man skal designe og beskytte hver komponent mot erosjon.

For å møte energidissipasjonen fra 170 kA kortslutningsstrøm kreves en helhetlig innovativ design av slukkekammeret. Imidlertid er bryteprosessen en transient prosess som involverer flerfelt-kobling og superposisjon. Teknisk erfaring i bransjen nasjonalt og internasjonalt er svært begrenset, og det mangler erfaring i forskning på ultra-store strømmer og slukkemekanismer. Eksisterende designmetoder kan kun gi noen referanser og ikke oppnå kvantitativt design. I testen av nominell toppelektrisk belastningsstrøm er den elektriske kraften generert av ultra-stor strøm en stor prøve for styrken, elektriske kontakt-ytelsen og overføringsstrukturen til komponentene. Av denne grunn satset prosjektgruppen mye tid på forskning og utvikling og holdt ut. «Etter gjentatt optimalisering og forbedring samt flere runder med forskning og testing ble forsknings- og designløsningen til slutt fastlagt,» sa medlemmer av prosjektgruppen.

Utfordrer testgrensen, fortsetter frem med ett svev

"Selv om det ikke er noen forhold, må vi skape forhold for å gå fremover." I over 60 år har de fortsatt å gå fremover. Jo vanskeligere det blir, jo mer går de fremover, og de vil ikke stoppe før de når sitt mål. De har skapt utallige industriundervisninger, fylt mange innenlandske hull, og lagt en fruktbar grunn for utviklingen av generator strømbrytere på 170kA. Etter at forsknings- og utviklingsplanen var bestemt, gikk produktet formelt inn i prøveproduksjonsfasen.

Ettersom strømparametrene til generatorstrømbryteren er flere ganger så store som ved konvensjonelle bryterprodukter, er dens radielle dimensjon mye større enn ved konvensjonelle produkter. Det er ikke bare nødvendig å oppfylle ytelseskrav, men også å sikre presisjon i bearbeiding og produksjon, noe som bringer nye utfordringer for produksjon, installasjon og justering av generatorstrømbryterprodukter. Prøveproduksjonsteamet må overvinne usett høyde og bruke en kombinasjon av ulike prosesser for å fullføre denne oppgaven.

På dette tidspunktet var det en kritisk periode for nasjonalt smittevern. Mange leverandørbedrifter var stengt, noe som førte til lengre bearbeidingsperioder for komponentene. For å redusere effekten av epidemien på prosjektets overordnede fremdrift, tok partimedlemmene i prosjektteamet initiativ, kjempet mot tiden, jobbet overtid for å revidere planen og forbedre tegningene, og vant verdifull tid for prosjektets fremdrift.

I testfasen ble gjennomføringen av brytingstesten et annet nøkkelpunkt. Etter hver test vil den gjenopprettede prototypen ha noen irritasjonsgasser og støv igjen, men medlemmene av prosjektteamet la seg ikke av dette, skyndte seg umiddelbart til demontasjeområdet for å sjekke tilstanden til prototypen etter høystrømabrasjon, hente første-håndsdata, og gi grunnlag for senere forbedringer; prosjektteamet hørte bredt på eksperternes meninger, analyserte kontinuerlig ulike påvirkende faktorer i testen, kombinerte organisk testresultater med simuleringsberegninger, og utformet en rekke tekniske planer og testplaner.

Fra ingen brytpunkter i begynnelsen til visning av brytpunkter, fra å ha brytpunkter til å realisere fullskalig bryting, fra direkte tester til syntetiske tester, etter flere runder av testforskning og planoptimalisering, ble flaskahalsen som begrenset prosjektet endelig brutt. Samtidig ble mange problemer som skifting av ultra-stor kapasitet kortslutningsstrøm, langvarig strømbæring av ultra-stor kontinuerlig strøm, og produksjon og bearbeiding av nøkkeldeler overvunnet, og det ble gjort nye gjennombrudd og innovasjoner i feltet for design, produksjon og montering av nasjonale viktige utstyr. I tillegg ble i løpet av produktutviklingen et sterk teknisk talentteam danna, som legger en solid grunn for gruppen til å lede bransjen i sentrale teknologiske felt som stor kapasitetsgeneratorstrømbrytere i Kina.

Utførelse av seriedeveloping, inngang til spissen

Fra 2008 til 2021, i over 10 år, gikk de fremover trots vanskeligheter og holdt ut. De fullførte ikke bare serielokalisering av komplettgeneratorstrømbrytere, men forbedret også forskningsnivået i feltet for ultra-stor kapasitetsstrømbryting og buelukkingsteknologi, og oppnådde betydelige forbedringer i metoder for forskning og utvikling samt produksjonsprosesser for store brytere.

Samtidig har merkenes komplettgeneratorstrømbrytere blitt vellykket anvendt i nasjonale nøkkelprosjekter som Xiangjiaba, Xiluodu og Wudongde, og bidratt i lokaliseringsprosessen for nasjonale viktige utstyr. I 2019 ble store kapasitetsgeneratorstrømbrytere fra kinesiske generatorstrømbryterprodusenter for første gang eksportert utenfor landet, og klarte å tre inn i den internasjonale markedet.

● 2008: Lanserte utviklingen av store kapasitetsgeneratorstrømbrytere for enheter på 600MW;

● 2011: Store kapasitetsgeneratorstrømbrytere for enheter på 600MW fullførte alle typetester ved Nasjonale Overvåking- og Inspeksjonssenter for Høyspennings Elektrisk Ustyr, noe som markerte at Kina offisielt gikk inn i æra for R&D av store kapasitetsgeneratorbeskyttelsestrømbrytere, og gjorde Kina til ett av de få landene i verden som produserer høyendingsutstyr;

● 2012: Store kapasitetsgeneratorstrømbrytere for enheter på 800MW fullførte alle typetester ved Nasjonale Overvåking- og Inspeksjonssenter for Høyspennings Elektrisk Ustyr;

● 2017: Utviklet serieregeneratorstrømbrytere, og lyktes med å utvikle store kapasitetsgeneratorstrømbrytere for enheter på 400MW i 2018, noe som gjorde gruppenes generatorstrømbryterserier mer komplett;

● 2021: Fullførte utviklingen av store kapasitetsgeneratorstrømbrytere for 1,000MW vannkraft- og termisk energi-enheter, og gikk inn i et høyere felt.

Kinesiske generatorstrømbryterprodusent vil alltid huske "store saker som berører landet", akselerere "oppbyggingen av en kilde for original teknologi og en ledende i moderne industrikjede", strebe etter å bli foreslåer av behov, organisator av innovasjon, leverandør av teknologi, og bruker av markedet for original innovasjon og kjerneteknologi, ta initiativet i teknologisk fremgang og industriel utvikling, fortsette å lede utviklingen av krafttransmisjons- og distribusjonsindustrien, og bidra til å sikre Kinas kraftsikkerhet og energisikkerhet.