Nhà sản xuất GCB Trung Quốc đã phát triển bộ thiết bị hoàn chỉnh cho ứng dụng của đơn vị 1GW.

Gần đây, một nhà sản xuất cầu chì máy phát điện của Trung Quốc đã thành công trong việc phát triển cầu chì máy phát điện cho các đơn vị thủy điện và nhiệt điện 1.000MW, đã qua đánh giá và chấp nhận của tập đoàn. Hiệu suất tổng thể của chúng đạt đến mức dẫn đầu quốc tế, lấp đầy khoảng trống trong nước. Đây là bước đột phá lớn tiếp theo sau khi tập đoàn nắm vững công nghệ cho bộ hoàn chỉnh cầu chì máy phát điện công suất lớn 400MW, 600MW và 800MW, đánh dấu rằng các nhà sản xuất cầu chì máy phát điện của Trung Quốc đã vượt qua một vấn đề kỹ thuật "nút thắt cổ chai" quan trọng khác và đóng góp đáng kể vào quá trình nội địa hóa thiết bị kỹ thuật chính của Trung Quốc.

Chinh phục đỉnh cao nghiên cứu khoa học, không ngừng nghỉ

Cầu chì máy phát điện là cầu chì dòng điện lớn được lắp đặt giữa đầu ra máy phát và biến áp. Nó chủ yếu được sử dụng để bảo vệ máy phát và biến áp, có thể cải thiện hiệu quả an toàn hệ thống, thuận tiện cho việc vận hành và bảo dưỡng, và mang lại lợi ích kinh tế đáng kể. Tuy nhiên, công nghệ sản xuất thiết bị cao cấp này lâu nay đã được các doanh nghiệp nước ngoài nắm giữ, và quốc gia phải chi một lượng ngoại tệ lớn hàng năm để nhập khẩu. Để thực hiện nội địa hóa thiết bị chính và khắc phục các vấn đề kỹ thuật cốt lõi, từ năm 2008, nhà sản xuất cầu chì máy phát điện của Trung Quốc đã quyết định cùng phát triển sản phẩm cầu chì máy phát điện với nhiều tập đoàn.

Sau nhiều năm nghiên cứu và phát triển vất vả, vào năm 2011 và 2012, nhà sản xuất cầu chì máy phát điện của Trung Quốc đã thành công trong việc phát triển cầu chì máy phát điện cho các đơn vị 600MW và 800MW tương ứng; vào năm 2018, họ đã thành công trong việc phát triển cầu chì máy phát điện cho đơn vị 400MW, ban đầu thực hiện chuỗi sản phẩm và tích lũy kinh nghiệm hiệu quả để nắm vững công nghệ cấp cao hơn.

Theo cài đặt thông số hệ thống của đơn vị 1.000MW, cầu chì máy phát điện cần đáp ứng yêu cầu về dòng điện ngắn mạch định mức là 170kA. "Chúng tôi không ngừng chinh phục đỉnh cao nghiên cứu khoa học, và đội ngũ kỹ thuật phải tiếp tục tiến lên với việc phát triển cầu chì máy phát điện cho đơn vị 1.000MW," người lãnh đạo dự án nói. Do đó, bắt đầu từ năm 2018, đội dự án đã khởi động việc giải quyết cầu chì máy phát điện 170kA.

Giống như việc sản xuất thiết bị khác, quá trình phát triển sản phẩm phải trải qua các khâu thiết kế, thử nghiệm, kiểm tra và các liên kết khác. Tuy nhiên, đối với thiết bị chính quan trọng, mỗi liên kết đều đầy thách thức. Không có sự dự trữ kỹ thuật liên tục và một đội dự án mạnh, việc hoàn thành việc giải quyết các công nghệ cốt lõi quan trọng cực kỳ khó khăn.

Vì vậy, nhà sản xuất cầu chì máy phát điện của Trung Quốc đã liên tục tăng cường đầu tư kỹ thuật và đào tạo nhân tài, phát huy tối đa sự tích lũy kỹ thuật sâu sắc hơn 60 năm trong lĩnh vực sản xuất thiết bị truyền tải và phân phối điện, liên tục phát huy lợi thế về nguồn lực và nhân tài, và kiên quyết đảm nhận nhiệm vụ quan trọng nghiên cứu và phát triển cầu chì máy phát điện 170kA. Từ thiết kế đến mô phỏng (bao gồm cắt, tăng nhiệt, cơ khí, cách điện, v.v.), đến kiểm soát nghiêm ngặt vật liệu, công nghệ chế tạo và công nghệ lắp ráp các bộ phận quan trọng, họ đã dũng cảm tiến lên và không bao giờ bỏ cuộc. Với sự cố gắng chung và hợp tác chân thành của tất cả các bên, cuối cùng họ đã nhai xong "xương cứng" này.

Nắm vững công nghệ cốt lõi, kiên trì không ngừng

So với cầu chì máy phát điện cho đơn vị 800MW, sản phẩm 170kA có dòng điện cắt lớn hơn và phải đáp ứng điều khiển và bảo vệ cho đơn vị 1.000MW trong các nhà máy điện lớn. Không chỉ mức độ sản phẩm được nâng cao, mà độ khó trong nghiên cứu và phát triển cũng tăng lên gấp bội. "Nhưng không có kinh nghiệm nào để tham khảo ở Trung Quốc, và chỉ có rất ít doanh nghiệp nước ngoài nắm giữ công nghệ cốt lõi này, làm cho việc nghiên cứu và thiết kế cực kỳ khó khăn," nhà thiết kế nói.

Các thông số của cầu chì máy phát điện 170kA thường gấp nhiều lần so với cầu chì đường dây, đây là điểm khó và quan trọng trong việc nghiên cứu và phát triển cầu chì máy phát điện công suất lớn. Dòng điện định mức là thông số quan trọng cho độ tin cậy hoạt động dài hạn của sản phẩm, cần giải quyết các vấn đề khác nhau được phơi bày trong môi trường nhiệt độ cao như tăng nhiệt dẫn và lão hóa cách điện. 

Trong quá trình cắt ngắn mạch định mức, plasma hồ quang nhiệt độ cực cao sẽ được tạo ra giữa các tiếp điểm. Nhiệt độ giữa các tiếp điểm cần giảm xuống một mức nhiệt độ nhất định trong vài micro giây khi dòng điện qua không, đây là điều kiện cần thiết để cầu chì cắt, và độ khó rất cao. Đồng thời, plasma nhiệt độ cao hàng nghìn độ giữa các tiếp điểm cũng gây ra sự mòn nghiêm trọng của các bộ phận trong buồng diệt hồ quang. Do đó, cách thiết kế và bảo vệ từng bộ phận khỏi sự mòn cũng là một vấn đề khó. 

Để đáp ứng sự tiêu tán năng lượng hồ quang của dòng ngắn mạch 170kA, cần thiết kế sáng tạo toàn diện cho buồng diệt hồ quang. Tuy nhiên, quá trình cắt là quá trình tạm thời liên quan đến sự kết hợp và chồng chất của nhiều trường. Sự tích lũy kỹ thuật trong ngành ở trong và ngoài nước rất hạn chế, và thiếu kinh nghiệm trong nghiên cứu hồ quang dòng điện lớn và cơ chế diệt hồ quang. Các phương pháp thiết kế hiện tại chỉ có thể cung cấp một số tham khảo và không thể đạt được thiết kế định lượng. Trong bài kiểm tra chịu dòng đỉnh định mức, lực điện sinh ra bởi dòng điện cực lớn là một thử thách lớn đối với sức mạnh, hiệu suất tiếp xúc điện và cấu trúc truyền dẫn của các bộ phận. Vì vậy, đội dự án đã đầu tư rất nhiều thời gian nghiên cứu và phát triển và kiên trì. "Sau nhiều lần tối ưu hóa và cải tiến và nhiều vòng nghiên cứu và thử nghiệm, cuối cùng đã xác định được kế hoạch nghiên cứu và thiết kế," các thành viên đội dự án nói.

Thử thách giới hạn kiểm tra, tiến lên với một đà

"Dù không có điều kiện, chúng ta cũng phải tạo ra điều kiện để tiến lên." Trong hơn 60 năm qua, họ đã luôn tiến lên. Càng khó khăn, họ càng tiến lên và sẽ không dừng lại cho đến khi đạt được mục tiêu. Họ đã tạo ra vô số kỳ tích ngành công nghiệp, lấp đầy nhiều khoảng trống trong nước và tạo nền tảng vững chắc cho sự phát triển của cầu chì máy phát điện 170kA. Sau khi kế hoạch nghiên cứu và phát triển được xác định, sản phẩm chính thức bước vào giai đoạn thử nghiệm.

Vì các thông số dòng điện của cầu chì máy phát điện gấp nhiều lần so với các sản phẩm công tắc thông thường, kích thước bán kính của nó lớn hơn nhiều so với các sản phẩm thông thường. Không chỉ cần đáp ứng yêu cầu về hiệu suất mà còn phải đảm bảo độ chính xác trong quá trình chế tạo và sản xuất, điều này mang lại những thách thức mới cho việc chế tạo, lắp đặt và kiểm tra sản phẩm cầu chì máy phát điện. Đội ngũ thử nghiệm cần vượt qua những khó khăn chưa từng có và sử dụng kết hợp nhiều quy trình khác nhau để hoàn thành nhiệm vụ này.

Lúc này, là thời điểm quan trọng trong công tác phòng chống dịch bệnh quốc gia. Nhiều doanh nghiệp hỗ trợ đã đóng cửa, dẫn đến chu kỳ xử lý các bộ phận kéo dài. Để giảm thiểu tác động của dịch bệnh đối với tiến trình tổng thể của dự án, các đảng viên trong đội dự án đã chủ động đi đầu, đua tranh thời gian, làm thêm giờ để sửa đổi kế hoạch và cải thiện bản vẽ, giành được thời gian quý giá cho tiến trình dự án.

Trong giai đoạn thử nghiệm, việc thực hiện bài kiểm tra ngắt mạch trở thành một điểm then chốt khác. Sau mỗi lần kiểm tra, mẫu thử thu hồi sẽ còn lại một số khí và bụi gây kích ứng, nhưng các thành viên trong đội dự án đã bỏ qua điều này và lập tức đến hiện trường tháo dỡ để kiểm tra tình trạng của mẫu thử sau khi bị mài mòn bởi dòng điện lớn, thu thập dữ liệu trực tiếp và cung cấp cơ sở cho các cải tiến sau này; đội dự án đã lắng nghe rộng rãi ý kiến của các chuyên gia, liên tục phân tích các yếu tố ảnh hưởng trong quá trình thử nghiệm, kết hợp hữu cơ kết quả thử nghiệm với tính toán mô phỏng, và đề ra một loạt các phương án kỹ thuật và kế hoạch thử nghiệm.

Từ lúc ban đầu không có điểm ngắt, đến khi xuất hiện điểm ngắt, từ có điểm ngắt đến việc thực hiện ngắt toàn dải, từ các bài kiểm tra trực tiếp đến các bài kiểm tra tổng hợp, sau nhiều vòng nghiên cứu và tối ưu hóa kế hoạch, cuối cùng đã phá vỡ cổ chai hạn chế dự án. Đồng thời, nhiều vấn đề như chuyển mạch dòng điện ngắn mạch siêu lớn, tải dòng điện liên tục siêu lớn trong thời gian dài, và chế tạo và gia công các bộ phận quan trọng đã được khắc phục, và đã có những đột phá và sáng tạo mới trong lĩnh vực thiết kế, chế tạo và lắp ráp thiết bị quốc gia lớn. Ngoài ra, trong quá trình phát triển sản phẩm, một đội ngũ nhân tài kỹ thuật mạnh mẽ đã được đào tạo, tạo nền tảng vững chắc cho tập đoàn dẫn đầu ngành trong các lĩnh vực kỹ thuật cốt lõi như cầu chì máy phát điện siêu lớn ở Trung Quốc.

Triển khai phát triển theo series, bước vào hàng đầu

Từ năm 2008 đến 2021, trong hơn 10 năm, họ đã tiến lên bất chấp khó khăn và kiên trì. Họ không chỉ hoàn thành việc địa phương hóa theo series của bộ cầu chì máy phát điện mà còn cải thiện mức độ nghiên cứu trong lĩnh vực ngắt và dập hồ quang dòng điện siêu lớn, và đạt được những cải tiến đáng kể trong phương pháp nghiên cứu và phát triển cũng như quy trình chế tạo thiết bị công tắc lớn.

Cùng lúc đó, bộ cầu chì máy phát điện của thương hiệu đã được áp dụng thành công vào các dự án quốc gia trọng điểm như Xiangjiaba, Xiluodu và Wudongde, góp phần thúc đẩy quá trình địa phương hóa thiết bị quốc gia lớn. Năm 2019, cầu chì máy phát điện siêu lớn của nhà sản xuất cầu chì máy phát điện Trung Quốc đã được xuất khẩu ra nước ngoài lần đầu tiên, thành công bước vào thị trường quốc tế.

● 2008: Khởi động việc phát triển bộ cầu chì máy phát điện siêu lớn cho đơn vị 600MW;

● 2011: Bộ cầu chì máy phát điện siêu lớn cho đơn vị 600MW đã hoàn thành tất cả các bài kiểm tra loại tại Trung tâm Giám sát và Kiểm tra Chất lượng Thiết bị Điện Cao Áp Quốc gia, đánh dấu việc Trung Quốc chính thức bước vào kỷ nguyên nghiên cứu và phát triển bộ cầu chì bảo vệ máy phát điện siêu lớn, khiến Trung Quốc trở thành một trong số ít quốc gia trên thế giới sản xuất thiết bị cao cấp;

● 2012: Bộ cầu chì máy phát điện siêu lớn cho đơn vị 800MW đã hoàn thành tất cả các bài kiểm tra loại tại Trung tâm Giám sát và Kiểm tra Chất lượng Thiết bị Điện Cao Áp Quốc gia;

● 2017: Triển khai phát triển theo series của bộ cầu chì máy phát điện, và thành công phát triển cầu chì máy phát điện siêu lớn cho đơn vị 400MW vào năm 2018, làm cho các sản phẩm bộ cầu chì máy phát điện của tập đoàn trở nên hoàn thiện hơn;

● 2021: Hoàn thành việc phát triển cầu chì máy phát điện siêu lớn cho đơn vị thủy điện và nhiệt điện 1.000MW, bước vào lĩnh vực cao cấp hơn.

Nhà sản xuất cầu chì máy phát điện Trung Quốc sẽ luôn nhớ rõ "các vấn đề lớn liên quan đến quốc gia", đẩy nhanh "xây dựng nguồn gốc công nghệ gốc và người lãnh đạo trong chuỗi công nghiệp hiện đại", nỗ lực trở thành người đề xuất nhu cầu, tổ chức sáng tạo, cung cấp công nghệ, và người dùng thị trường cho sáng tạo gốc và công nghệ cốt lõi, nắm bắt quyền chủ động trong tiến bộ công nghệ và phát triển công nghiệp, tiếp tục dẫn dắt sự phát triển của ngành truyền tải và phân phối điện, và góp phần xứng đáng vào việc đảm bảo an ninh điện và năng lượng của Trung Quốc.