Chińscy producenci GCB opracowali kompleksowe zestawy do zastosowań w jednostkach o mocy 1GW.

Ostatnio chiński producent wyłączników generatorowych pomyślnie opracował wyłączniki generatorowe dla agregatów wodnych i cieplnych o mocy 1000MW, które przeszły ocenę i akceptację grupy. Ich kompleksowe osiągnięcia osiągnęły poziom międzynarodowy, wypełniając lukę na rynku krajowym. Jest to kolejny wielki przełom po tym, jak grupa opanowała technologię kompletnych zestawów wyłączników generatorowych o dużej pojemności dla jednostek 400MW, 600MW i 800MW, co oznacza, że chińscy producenci wyłączników generatorowych pokonali kolejny kluczowy problem techniczny "butelkowego gardła" i wnioskuje istotny wkład w lokalizację głównego sprzętu technicznego Chin.

Wspinaczka na szczyt badań naukowych, bez przerwy

Wyłącznik generatorowy to wysokoprądowy wyłącznik zainstalowany między wyjściem generatora a transformatorami. Służy głównie do ochrony generatorów i transformatorów, co skutecznie poprawia bezpieczeństwo systemu, ułatwia komisję i konserwację, oraz przynosi znaczne korzyści ekonomiczne. Jednak technologia produkcji tego wysokiej klasy sprzętu była przez długi czas opanowana przez przedsiębiorstwa zagraniczne, a kraj każdego roku wydaje ogromne kwoty walutowe na import. Aby zrealizować lokalizację głównego sprzętu i pokonać kluczowe problemy techniczne, od 2008 roku chiński producent wyłączników generatorowych postanowił wspólnie rozwijać produkty wyłączników generatorowych z wieloma grupami.

Po latach ciężkich badań i rozwoju, w 2011 i 2012 roku chiński producent wyłączników generatorowych pomyślnie ukończył rozwój wyłączników generatorowych dla jednostek 600MW i 800MW odpowiednio; w 2018 roku pomyślnie opracował wyłączniki generatorowe dla jednostek 400MW, początkowo realizując seryjność produktów i gromadząc efektywną doświadczenie dla opanowania wyższych technologii.

Zgodnie z ustawieniami parametrów systemu dla jednostek 1000MW, wyłącznik generatorowy powinien spełniać wymóg nominalnej prądu krótkiego obwodu wynoszący 170kA. "Nie przestaliśmy wspinać się na szczyt badań naukowych, a zespół techniczny musi kontynuować rozwój wyłączników generatorowych dla jednostek 1000MW," powiedział lider projektu. Dlatego, od 2018 roku, zespół projektowy rozpoczął prace nad wyłącznikiem generatorowym 170kA.

Podobnie jak w przypadku innych producentów sprzętu, proces tworzenia produktu musi przejść przez etapy projektowania, próbnego produkcji, testowania itp. Jednak dla kluczowego sprzętu każda z tych etapów jest pełna wyzwań. Bez ciągłych rezerw technologicznych i silnego zespołu projektowego, jest niezwykle trudno ukończyć kluczowe zadania technologiczne.

Dlatego chiński producent wyłączników generatorowych stale zwiększał inwestycje technologiczne i szkolenia kadry, wykorzystując swoje głębokie doświadczenie technologiczne ponad 60 lat w dziedzinie produkcji sprzętu elektroenergetycznego, ciągle wykorzystując swoje zalety zasobów i talentów, i zdecydowanie podjął ważne zadanie badania i rozwoju wyłącznika generatorowego 170kA. Od projektowania do symulacji (w tym przerwanie, wzrost temperatury, mechanika, izolacja itp.), do ścisłego kontroli materiałów, technologii obróbki i montażu kluczowych komponentów, posuwali się naprzód odważnie i nigdy nie rezygnowali. Dzięki wspólnym wysiłkom i szczerej współpracy wszystkich stron, w końcu przebrnęli przez to "trudne zadanie".

Opanowanie kluczowych technologii, upór

W porównaniu z wyłącznikiem generatorowym dla jednostek 800MW, produkt 170kA ma większy prąd przerwania i musi spełniać wymagania sterowania i ochrony jednostek 1000MW w dużych elektrowniach. Nie tylko poziom produktu został podniesiony, ale także trudność w rozwoju wzrosła wykładniczo. "Ale w Chinach nie ma doświadczenia do przejęcia, a tylko bardzo niewiele zagranicznych przedsiębiorstw opanowało tę kluczową technologię, co czyni rozwój i projektowanie niezwykle trudnym," powiedział projektant.

Parametry wyłącznika generatorowego 170kA są często kilkukrotnie większe niż wyłączników linii, co jest kluczowym i trudnym punktem w rozwoju wyłączników generatorowych o dużej pojemności. Nominalny prąd jest ważnym parametrem dla długoterminowej niezawodności działania produktu, który musi rozwiązać różne problemy występujące w środowiskach o wysokich temperaturach, takich jak wzrost temperatury przewodnika i starzenie się izolacji. 

Podczas procesu nominalnego przerwania krótkiego obwodu, między kontaktami powstają bardzo gorące plazma łuku elektrycznego. Temperatura między kontaktami musi opaść do określonej temperatury w ciągu kilku mikrosekund, gdy prąd przechodzi przez zero, co jest warunkiem niezbędnym do przerwania wyłącznika, a jego trudność jest bardzo wysoka. W tym samym czasie, wysoka temperatura plazmy o tysiące stopni między kontaktami powoduje poważne erozje różnych komponentów w komorze gaśnięcia łuku. Dlatego, jak zaprojektować i chronić każdy komponent przed erozją, to również trudny problem. 

Aby spełnić wymagania rozpraszania energii łuku o prądzie krótkiego obwodu 170kA, wymagany jest kompleksowy innowacyjny projekt komory gaśnięcia łuku. Jednak proces przerwania jest chwilowym procesem obejmującym sprzężenie i nakładanie wielu pól. Zasoby technologiczne w branży krajowej i zagranicznej są bardzo ograniczone, a brakuje doświadczenia w badaniach nad łukami o bardzo dużym prądzie i mechanizmami gaszenia łuku. Istniejące metody projektowania mogą dostarczyć tylko pewne odniesienia i nie można osiągnąć ilościowego projektu. W teście nominalnego szczytowego prądu znośnego, siła elektryczna generowana przez bardzo duży prąd jest wielkim sprawdzianem dla wytrzymałości, właściwości kontaktu elektrycznego i struktury przekazywania komponentów. Dlatego zespół projektowy zainwestował dużo czasu na badania i rozwój, a trzymał się upartego. "Po wielokrotnych optymalizacjach i poprawkach oraz wielu rundach badań i testów, plan badawczy i projektowy został w końcu określony," powiedzieli członkowie zespołu projektowego.

Wyzywając granice testów, napierając z jednym pędem

"Nawet jeśli nie ma warunków, musimy stworzyć warunki, aby iść do przodu." Przez ponad 60 lat szli naprzód. Im trudniej, tym bardziej postępują, i nie zatrzymają się, dopóki nie osiągną celu. Stworzyli niezliczone cuda przemysłowe, wypełnili wiele luk krajowych i przygotowali żyzny grunt dla rozwoju wyłączników generatora o natężeniu prądu 170kA. Po ustaleniu planu badań i rozwoju produkt oficjalnie wszedł w fazę próbnej produkcji.

Ponieważ parametry prądowe wyłącznika generatora są kilkakrotnie większe niż u standardowych produktów przełącznikowych, jego rozmiar promieniowy jest znacznie większy niż u standardowych produktów. Konieczne jest nie tylko spełnienie wymagań dotyczących wydajności, ale także zapewnienie dokładności obróbki i produkcji, co stanowi nowe wyzwanie dla produkcji, montażu i uruchomienia produktów wyłączników generatora. Zespół próbnej produkcji musi pokonać dotychczas niespotykane trudności i zastosować kombinację różnych procesów, aby wykonać to zadanie.

W tym czasie był to kluczowy okres narodowej kontroli epidemiologicznej. Wiele przedsiębiorstw wspierających zostało zamkniętych, co prowadziło do dłuższych cykli przetwarzania elementów. Aby zmniejszyć wpływ epidemii na ogólne postępy projektu, członkowie zespołu projektowego, którzy byli partyjnymi działaczami, wzięli aktywny udział, rywalizując z czasem, pracując nadgodzinami, aby poprawić plany i rysunki, zdobywając cenny czas dla postępów projektu.

W fazie testów wykonanie testu przerywania stało się kolejnym kluczowym punktem. Po każdym teście odzyskany prototyp zawiera pewne drażniące gazy i pył, ale członkowie zespołu projektowego ignorowali to i natychmiast udawali się na miejsce demontażu, aby sprawdzić stan prototypu po ablacji dużymi prądami, uzyskać pierwszorzędne dane i dostarczyć podstawy do kolejnych poprawek; zespół projektowy szeroko wysłuchiwał opinii ekspertów, ciągle analizował różne czynniki wpływające na testy, organicznie łączył wyniki testów z obliczeniami symulacyjnymi i opracował serię technicznych planów i planów testowych.

Od braku punktów przerywania na początku do ich pojawienia się, od posiadania punktów przerywania do realizacji pełnego zakresu przerywania, od bezpośrednich testów do syntetycznych, po kilku rundach badań testowych i optymalizacji planów, w końcu udało się przełamać butelkowe gardło ograniczające projekt. W tym samym czasie pokonano wiele problemów, takich jak przełączanie nadmiernej mocy prądu krótkiego, długotrwałe nośność nadmiernej mocy prądu ciągłego, produkcja i obróbka kluczowych komponentów, dokonując nowych przełomów i innowacji w dziedzinie projektowania, produkcji i montażu krajowego sprzętu kluczowego. Ponadto, w procesie rozwoju produktu, wychowano silny zespół talentów technicznych, tworząc solidną podstawę dla grupy, aby prowadzić branżę w kluczowych technicznych obszarach, takich jak duże pojemnościowe wyłączniki generatora w Chinach.

Przeprowadzanie seryjnego rozwoju, wejście na czołówkę

Od 2008 do 2021 roku, przez ponad 10 lat, mimo trudności, posuwali się naprzód. Nie tylko zrealizowali lokalizację serii kompleksów wyłączników generatora, ale także poprawili poziom badań w dziedzinie przerywania i gaszenia łuku o bardzo dużej mocy prądu, osiągając istotne poprawy w metodach badań i rozwoju oraz procesach produkcyjnych dużych urządzeń przełącznikowych.

W tym samym czasie kompleksy wyłączników generatora marki zostały pomyślnie zastosowane w kluczowych projektach narodowych, takich jak Xiangjiaba, Xiluodu i Wudongde, wnioskując odpowiedni wkład w postęp procesu lokalizacji krajowego sprzętu kluczowego. W 2019 roku, duże pojemnościowe wyłączniki generatora chińskiego producenta wyłączników generatora zostały po raz pierwszy wyeksportowane za granicę, sukcesywnie wchodząc na rynek międzynarodowy.

● 2008: Rozpoczęto rozwój kompleksów dużych pojemnościowych wyłączników generatora dla jednostek 600MW;

● 2011: Kompleksy dużych pojemnościowych wyłączników generatora dla jednostek 600MW ukończyły wszystkie testy typowe w Państwowym Centrum Nadzoru Jakości i Kontroli Urządzeń Elektrycznych Napięcia Wysokego, oznaczając, że Chiny oficjalnie weszły w erę badań i rozwoju kompleksów dużych pojemnościowych wyłączników generatora, czyniąc Chiny jednym z niewielu krajów na świecie produkujących sprzęt wysokiej jakości;

● 2012: Kompleksy dużych pojemnościowych wyłączników generatora dla jednostek 800MW ukończyły wszystkie testy typowe w Państwowym Centrum Nadzoru Jakości i Kontroli Urządzeń Elektrycznych Napięcia Wysokego;

● 2017: Rozpoczęto seryjny rozwój kompleksów wyłączników generatora, a w 2018 roku pomyślnie opracowano duże pojemnościowe wyłączniki generatora dla jednostek 400MW, czyniąc serię produktów wyłączników generatora grupy bardziej kompletną;

● 2021: Ukończono rozwój dużych pojemnościowych wyłączników generatora dla jednostek hydro- i termoelektrycznych 1000MW, wchodząc w wyższą klasę.

Chiński producent wyłączników generatora będzie zawsze pamiętać o "ważnych sprawach kraju", przyspieszać "budowę źródła oryginalnej technologii i lidera współczesnej łańcucha przemysłowego", dążyć do stania się proponentem potrzeb, organizatorem innowacji, dostawcą technologii i użytkownikiem rynku dla oryginalnej innowacji i kluczowych technologii, uchwycić inicjatywę w postępie technologicznym i rozwoju przemysłowym, kontynuować prowadzenie rozwoju branży transmisji i dystrybucji energii, i wnosić odpowiedni wkład w zapewnienie bezpieczeństwa energetycznego Chin.