Slovenski izdelovalci GCB so razvili kompletni set za uporabo pri enotah z močjo 1 GW.

Nedavno je kitajska proizvajalka preklopnikov za generatorje uspešno razvila preklopnike za generatorje za hidroelektrarne in termoelektrarne z močjo 1000 MW, ki so prešli skupinsko oceno in sprejetje. Njihovo celostno delovanje je doseglo mednarodno vodilno raven, izpolnilo domačo vrzel. To je še en velik napredek po tem, ko je skupina ovladala tehnologijo za kompleksne postavke velikih preklopnikov za generatorje z močjo 400 MW, 600 MW in 800 MW, kar pomeni, da so kitajske proizvajalke preklopnikov za generatorje premagale še en ključni "botleneck" tehnični problem in prispevale k lokalizaciji pomembne tehnološke opreme Kitajske.

Neprestan tek na vrh znanstvenega raziskovanja

Preklopniki za generatorje so visokotoku preklopniki, nameščeni med izhod generatorja in transformator. Uporabljajo se predvsem za zaščito generatorjev in transformatorjev, s čimer učinkovito izboljšajo varnost sistema, omogočajo lažje komisije in vzdrževanje ter prinašajo značilne gospodarske koristi. Vendar je tehnologija izdelave te visokokakovostne opreme dolgo časa bila v rokah tujih podjetij, država pa je vsako leto porabila veliko tujih deviz za uvoz. Za realizacijo lokalizacije pomembne opreme in premagovanje ključnih tehničnih problemov je leta 2008 kitajska proizvajalka preklopnikov za generatorje odločila, da bo skupaj z mnogimi skupinami razvijala izdelke preklopnikov za generatorje.

Po letih trde raziskovalne in razvojne dejavnosti je leta 2011 in 2012 kitajska proizvajalka preklopnikov za generatorje uspešno dokončala razvoj preklopnikov za generatorje z močjo 600 MW in 800 MW; leta 2018 je uspešno razvila preklopnike za generatorje z močjo 400 MW, s čimer je začasno dosežena serijalizacija izdelkov in pridobljen učinkovit izkušnje za ovladavanje višjih ravni tehnologij.

Glede na nastavitve parametrov sistema za enote z močjo 1000 MW mora preklopnik za generator zadostiti zahtevi za imenovano strmo prekinjalno tok 170 kA. "Nismo ustavili teka na vrh znanstvenega raziskovanja, in tehnična ekipa mora nadaljevati s razvojem preklopnikov za generatorje z močjo 1000 MW," je povedal vodja projekta. Zato je projektne ekipi leta 2018 začela reševanje problema preklopnikov z 170 kA.

Kot pri drugih izdelkih za opremo, mora proces razvoja izdelka potekati skozi faze dizajna, poskusne izdelave, testiranja in tako naprej. Vendar pa za ključno opremo vsaka faza polna je izzivov. Brez zveznega tehnološkega skladišča in močne projektna ekipa je izjemno težko dokončati reševanje ključnih jedrnih tehnologij.

Zato je kitajska proizvajalka preklopnikov za generatorje neprestano povečevala tehnološke naložbe in usposabljanje kadrov, izkoristila globoko tehnološko zalihe več kot 60 let v panogi izdelave opreme za distribucijo električne energije, izkoristila svoje prednosti glede virov in kadrov, in odločno prevzela pomembno nalogo raziskovanja in razvoja preklopnikov za generatorje z 170 kA. Od faze dizajna do simulacije (vključno z prekidom, segrevanjem, mehaniko, izolacijo itd.), do stroge kontrole materialov, obratnega procesa in montažnega procesa ključnih komponent, so se pogumno spopadali s težavami in nikoli niso odstopili. S skupnimi naporom in iskreno sodelovanjem vseh strani so končno prebili to "težko kost".

Ovladovanje ključnih tehnologij, nepreklicno trdno

V primerjavi s preklopniki za generatorje z močjo 800 MW ima izdelek z 170 kA večji prekinjalni tok in mora zadostiti za nadzor in zaščito enot z močjo 1000 MW v velikih elektrarnah. Ne samo, da se je raven izdelka povišala, ampak se je tudi težavnost razvoja eksponencialno povečala. "Vendar ni nobene izkušnje za uporabo v Kitajski, in le zelo redki tujini podjetja ovladajo to jedrno tehnologijo, kar čini razvoj in dizajn izjemno težkim," je povedal dizajner.

Parametri preklopnika z 170 kA so pogosto nekoliko krat večji od parametra preklopnikov za linije, to je ključna in težka točka pri razvoju velikih preklopnikov za generatorje. Imenovani tok je pomemben parameter za dolgoročno zanesljivost izdelka, ki zahteva reševanje različnih problemov, ki so izpostavljeni v visokotemperaturnih okoljih, kot so segrevanje vodiča in staranje izolacije. 

Med imenovanimim prekinjalnim postopkom bo med kontakti ustvarjen zelo visoko temperaturni plazmonska plazma. Temperatura med kontakti mora v nekaj mikrosekund padti do določene temperature, ko tok preide preko nič, to je potrebno pogoje za prekinitev preklopnika, njegova težavnost je zelo visoka. Hkrati tudi visoko temperaturna plazmonska plazma v stotinah tisoč stopinj med kontakti povzroči hudo ablacijo različnih komponent v ugasičnici. Zato je tudi težko rešiti, kako oblikovati in zaščititi vsako komponento pred ablacijo. 

Za zagotovitev disipacije energije luka pri 170 kA strmi prekinjalni tok je potreben celosten inovativni dizajn ugasičnice. Vendar je prekinjalni postopek prehodni postopek, ki vključuje večpoljsko združevanje in superpozicijo. Tehnološke zalihe v industriji doma in v tujini so zelo omejene, manjka izkušnja s raziskovanjem ultra visokih tokov in mehanizmov ugasitve. Obstojajoče metode dizajna lahko le ponudijo nekaj referenc, vendar ne morejo doseči kvantitativnega dizajna. V testu imenovane vrhunske prenosne moči je električna sila, generirana z ultra visokim tokom, velik izziv za čvrsto, električno stikovno delovanje in prenosno strukturo komponent. Zaradi tega je projektne ekipi potrebnilo veliko razvojnega časa in trdno trdno trdno. "Po večkratnem optimiziranju in izboljšanju ter večkratnem raziskovanju in testiranju je bil končno določen razvojni in dizajnski načrt," so povedali člani projektne ekipe.

Izguba testne meje, napredujoč z eno močjo

"Čeprav ni pogojev, moramo ustvariti pogoje za napredek." Več kot 60 let so se neprestano vrnjali naprej. Številčnejši so bili izzivi, toliko več so se premikali naprej in ne bodo ustavili, dokler ne dosegnejo svojega cilja. Ustvarili so nešteto industrijske čudeži, zapolnili mnoge domače praznine in položili obilo temelje za razvoj prekiniteljev generatorjev s strmo tokom 170 kA. Ko je bil raziskovalni in razvojni načrt določen, je izdelek formalno vstopil v fazo poskusne proizvodnje.

Ker so parametri toka prekinitelja generatorja večkrat večji od parametrov običajnih prekiniteljev, je njihov radialni velikosti močno presega velikost običajnih izdelkov. Ni le treba zadovoljiti zahtev glede zmogljivosti, ampak tudi zagotoviti natančnost obdelave in izdelave, kar prinaša nove izzive pri proizvodnji, namestitvi in nastavitvi prekiniteljev generatorjev. Poskusna ekipa mora premagati nedoslej nevidene težave in uporabiti kombinacijo različnih postopkov, da bi opravila ta del.

V tem času je bil kritični obdobji nacionalne preprečevanja epidemije. Mnogi podporni podjetja so bili zaprti, kar je pripeljalo k daljšim obdobjem obdelave komponent. Da bi zmanjšali vpliv epidemije na splošen napredek projekta, so člani skupine, ki so bili tudi člani stranke, aktivno prevzeli vodilno vlogo, tekli proti času, delali nadurevalno, da bi popravili načrt in izboljšali črtanje, zmagali dragocen čas za napredek projekta.

V fazi preskušanja je izvedba prekinitev postala še en ključni element. Po vsakem testu bo rekonstruirana prototip ostal z nekaterimi dražljivimi plinmi in prašnjami, toda člani projektnega tima so ignorirali te dejavnike in takoj se peljali na mesto razmontiranja, da bi preverili stanje prototipa po visokotokovnem ablaciji, pridobili prvotne podatke in osnovali za nadaljnje izboljšave; projektni tim je široko poslušal mnenja strokovnjakov, stalno analiziral različne vplivne faktorje v testu, organično združil rezultate testa s simulacijskimi izračuni in formuliral vrsto tehničnih načrtov in programov preskušanja.

Od začetka brez prekinitvenih točk do pojavitve prekinitvenih točk, od imeti prekinitvenih točk do doseganja celopreglednega prekida, od neposrednih testov do sintetičnih testov, po večih rundah raziskovanja in optimizacije načrta je končno prekrošil botlnek, ki je omejeval projekt. Hkrati so premostili mnogo problemov, kot so preklop ultra-velikih kapacitet kratkih tokov, dolgotrajno nosilnost ultra-velikih zveznih tokov, izdelava in obdelava ključnih komponent, in dosegli nove preboje in inovacije v področju oblikovanja, izdelave in sestavljanja nacionalnih pomembnih oprem. Poleg tega je bil v procesu razvoja izdelka vzgojen močan tim tehničnih talentov, kar je položilo trdne temelje za skupino, da vodi industrijo v ključnih tehničnih področjih, kot je velikokapacitetni prekinitelj generatorja v Kitajski.

Izvajanje serijnskega razvoja, vstop v čelo

Od leta 2008 do 2021, v več kot 10 letih, so napredujali navzdol naprej in trdno trčili. Niso le dokončali serijnske lokalizacije kompletnih sestav prekiniteljev generatorjev, ampak tudi izboljšali raziskovalni nivo na področju prekida ultra-velikih kapacitet tokov in tehnologije za ugasanje loka ter dosegli značilne izboljšave v metodah raziskovanja in razvoja ter izdelovalnih postopkih velikih prekiniteljev.

Hkrati so bile znamkovne kompletni sestavi prekiniteljev generatorjev uspešno uporabljene v nacionalnih ključnih projektih, kot so Xiangjiaba, Xiluodu in Wudongde, prispevajoči ustrezno k napredu lokalizacije procesa nacionalnih pomembnih oprem. V letu 2019 so velikokapacitetni prekinitelji generatorjev kitajskega izdelovalca prekiniteljev generatorjev prvič izvoženi v tujino in uspešno vstopili na mednarodni trg.

● 2008: Zagnali so razvoj velikokapacitetnih kompletnih sestav prekiniteljev generatorjev za agregate 600 MW;

● 2011: Velikokapacitetni kompletni sestavi prekiniteljev generatorjev za agregate 600 MW so dokončali vse tipizacije v Nacionalnem centru za nadzor in inspekcijo kakovosti visokonapetostne električne opreme, kar kaže, da je Kitajska formalno vstopila v dobo raziskovanja in razvoja velikokapacitetnih kompletnih sestav za zaščito generatorjev, kar Kitajsko postavlja kot edeno izmed malo držav na svetu, ki proizvaja visokokakovostno opremo;

● 2012: Velikokapacitetni kompletni sestavi prekiniteljev generatorjev za agregate 800 MW so dokončali vse tipizacije v Nacionalnem centru za nadzor in inspekcijo kakovosti visokonapetostne električne opreme;

● 2017: Izvedli so serijni razvoj kompletnih sestav prekiniteljev generatorjev in leta 2018 uspešno razvili velikokapacitetne prekinitelje generatorjev za agregate 400 MW, kar je sestav izdelkov prekiniteljev generatorjev skupine postavil bolj kompletno;

● 2021: Dokončali so razvoj velikokapacitetnih prekiniteljev generatorjev za hidroelektrarne in termoelektrarne agregate 1.000 MW, vstopili pa so v višjo raven.

Kitajski izdelovalec prekiniteljev generatorjev bo vedno v mislih "velika državna zadeva", pospešil "gradnjo izvornega vira tehnologije in voditelja sodobne industrijske verige", skušal postal predlagatelj povpraševanja, organizator inovacij, ponudnik tehnologije in uporabnik trga za izvirno inovacijo in ključne tehnologije, zgrabil pobudo v tehnološkem napredu in industrijskem razvoju, nadaljeval z vodstvom v razvoju industrije prenosa in distribucije električne energije in prispeval ustrezno k zagotavljanju varnosti oskrbe s strujev in energije Kitajske.