page_head_bg

Den grafenmodifierade elektriska kontakten som utvecklats av det gemensamma forskningsinstitutet förväntas avsevärt minska felfrekvensen hos brytare med stor kapacitet

Med den stadiga utvecklingen av UHV AC / DC-överföringsprojektkonstruktion blir forskningsresultaten för UHV-kraftöverföring och transformationsteknik alltmer rikliga, vilket ger starkt vetenskapligt och tekniskt stöd för konstruktionen av ett internationellt ledande energiinternetföretag med kinesiska särdrag.Med den snabba utvecklingen av elnätet har problemet med kortslutningsström gradvis blivit en framträdande faktor som begränsar tillväxten av kraftnätets belastning och utvecklingen av elnätet.

Brytkapaciteten hos högspänningsbrytare med hög effekt bestämmer direkt säkerheten och tillförlitligheten för långvarig service av kraftöverföringsledningar.Sedan 2016, med stöd av ett antal vetenskaps- och teknikprojekt från State Grid Co., Ltd., global energy Internet Research Institute Co., Ltd. och PingGao Group Co., Ltd. har framgångsrikt utvecklat ny högpresterande grafenmodifierad elektrisk kontakt produkter efter fem års vetenskaplig forskning.Detta är av stor betydelse för att lösa problemet med kortslutning som överskrider standarden och säkerställa säker och stabil drift av AC / DC UHV hybridkraftnät

Forskning om uppgradering av brytarmaterial med sikte på nyckelkrav

Enligt relevant statistik kommer den maximala kortslutningsströmmen för vissa transformatorstationer i driftsområdena State Grid och China Southern Power Grid att nå eller till och med överstiga 63 Ka under högsäsongen för energiförbrukningen sommaren 2020.Enligt statistiken från State Grid Corporation of China, under de senaste åren, bland felen i 330kV och över UHV-transformatorstationsutrustning i företagets affärsområde, beroende på typ av utrustning, felresor orsakade av gasisolerade metallinneslutna ställverk ( GIS) och hybriddistributionsutrustning (HGIS) står för cirka 27,5 %, brytare står för 16,5 %, transformatorer och strömtransformatorer står för 13,8 %, Sekundärutrustning och buss stod för 8,3 %, reaktor stod för 4,6 %, avledare stod för 3,7 %, frånskiljare och åskledare stod för 1,8 %.Det kan ses att GIS, effektbrytare, transformator och strömtransformator är den huvudsakliga utrustningen som orsakar felutlösning och står för 71,6 % av den totala trippen.

Analysen av felorsaker visar att kvalitetsproblem med kontakt, bussningar och andra delar och dålig installationsprocess är de viktigaste faktorerna som leder till felet på strömbrytaren.Under driften av SF6-kretsbrytaren många gånger, kommer inkopplingsströmerosionen flera gånger högre än märkströmmen och det mekaniska slitaget mellan de rörliga och statiska bågkontakterna att orsaka kontaktdeformation och producera metallånga, vilket kommer att skada isoleringsprestandan hos ljusbågssläckningskammaren.

Under den fjortonde femårsplanen planerar Qinghai-provinsen att utöka kapaciteten på två 500kV transformatorstationer för att öka kortslutningsströmbelastningen från befintliga 63kA till 80kA.Om strömbrytarmaterialet uppgraderas kan transformatorstationens kapacitet utökas direkt och den enorma kostnaden för transformatorstationsutbyggnad kan sparas.Bryttiderna för högspännings- och högkapacitetsbrytare styrs huvudsakligen av livslängden för elektriska kontakter i effektbrytaren.För närvarande är utvecklingen av elektriska kontakter för högspänningsbrytare i Kina huvudsakligen baserad på den tekniska vägen för kopparvolframlegeringsmaterial.Inhemska kopparvolframlegerade elektriska kontaktprodukter kan inte uppfylla kraven för tekniska tillämpningar med ultrahög och ultrahög spänning när det gäller bågablationsmotstånd och friktions- och slitstyrka.När de väl har använts utöver livslängden är de benägna att penetreras igen, vilket direkt hotar isoleringsprestandan hos kraftutrustning och orsakar stor dold fara för säker drift av elnätet.De elektriska kontaktprodukterna av kopparvolframlegering som används har låg flexibilitet och förlängning, och är lätta att gå sönder och spricka under verkan och brist på ablationsmotstånd.Under bågablationsprocessen är koppar lätt att ackumulera och växa upp, vilket leder till kontaktsprickbildning.Därför är det av stor betydelse att effektivt förbättra nyckelprestandaindikatorerna för elektriska kontaktmaterial, såsom slitstyrka, konduktivitet, antisvetsning, anti bågeerosion, för att minska felfrekvensen för strömbrytaren och upprätthålla en säker och stabil drift av strömmen. rutnät.

Chen Xin, chef för materialinstitutet, Academia Sinica, sa: "för närvarande, när kortslutningsströmmen i elnätet överstiger brytarens brytkapacitet, överstiger kortslutningsströmmen standarden, vilket allvarligt påverkar driftsäkerheten hos elnätet, och ställer högre krav på brytarens brytförmåga och kontaktens ablationsmotstånd. Efter att kontakterna i drift är avstängda med full kapacitet under många gånger är ljusbågen allvarligt skadad, så det är nödvändigt att utföra omfattande underhåll, vilket är långt ifrån att uppfylla de underhållsfria kraven för den faktiska livscykeln för SF6-brytare." Han sa att erosionen av kontakten huvudsakligen kommer från två aspekter: den ena är ablationen av pre-breakdown båge före stängning, och den andra är det mekaniska slitaget efter att bågkontaktmaterialet blir mjukt efter ablation.Det är nödvändigt att lägga fram en ny teknisk väg för att effektivt förbättra nyckelprestandaindexen för elektriska kontaktmaterial“ Tekniken måste ständigt optimeras och förnyas.Vi bör ta tag i initiativet i våra egna händer." sa Chen Xin.

Inför det akuta behovet av den nationella kraftöverförings- och transformationsutrustningen för uppgradering av de elektriska kontaktmaterialen i kärnkomponenterna i högspänningsbrytaren, från 2016, Institutet för elektriska nya material vid Joint Research Institute, Europeiska institutet, den gemensamma Pinggao-gruppen och andra enheter genomförde tillsammans teknisk forskning om de nya grafenmodifierade kopparbaserade elektriska kontaktmaterialen och genomförde internationellt samarbete med hjälp av European Institute och University of Manchester, Storbritannien.Hjälp till att förbättra prestanda hos högspänningsbrytare.

Team arbetar tillsammans för att lösa ett antal tekniska problem

Synergistisk förbättring av bågablationsmotstånd och friktions- och slitstyrka är nyckeln till massproduktion av högpresterande elektriska kontakter.Forskningen om högspänningselektriska kontaktmaterial i främmande länder startade tidigare, och tekniken är relativt mogen, men kärntekniken är blockerad till vårt land.Genom att förlita sig på ett antal vetenskapliga och tekniska projekt inom företaget har projektgruppen, i samarbete med utländsk FoU-kapacitet, industrigrupps typtestverifiering och tillämpningsdemonstration av provinsiella kraftbolag, etablerat ett ungt vetenskapligt och tekniskt team med "80 " ryggraden som huvuddelen.

Nyckelmedlemmar i teamet slog rot i FoU-frontlinjen i FoU-stadiet av materialmekanism och förberedelseprocess;I testproduktionsstadiet stationerade företaget hos tillverkaren för att lösa de tekniska problemen på plats, och bröt slutligen igenom svårigheten med balansen mellan materialegenskaper, sammansättning, organisationsstruktur och beredningsprocessen, och gjorde ett genombrott i nyckelteknologin att förbättra materialets prestanda;I stadiet av typtest stannade jag i Pinggao-gruppens högspänningsteststation, diskuterade med Pinggao-gruppens teknologicenter och högspänningsstations FoU-team många gånger, felsökte upprepade gånger och uppnådde till slut ett kvalitativt språng i brytkapaciteten för hög spänning högström brytare elektrisk livslängd.

Med kontinuerliga ansträngningar har forskargruppen framgångsrikt erhållit formuleringssystemet av högpresterande grafenförstärkt kopparbaserade kompositmaterial för elektriska kontaktmaterial, brutet genom nyckelteknologierna för grafen elektriska kontaktmaterial riktad designprocess och aktiveringssintring infiltration integrerad gjutning, och realiserat den industriella beredning av multimodell grafenmodifierade elektriska kontaktmaterial.För första gången utvecklade teamet grafenmodifierad kopparvolframlegering elektrisk kontakt för svavelhexafluoridbrytare som är vänd mot 252kV och högre.Nyckelprestandaindikatorerna som ledningsförmåga och böjhållfasthet är bättre än de för de aktiva produkterna, vilket avsevärt förbättrar den elektriska livslängden för den aktiva högspänningsbrytaren, fyller det tekniska gapet inom området för grafenmodifierade högspänningsbrytare elektriska kontaktmaterial , Det förbättrar företagets oberoende forsknings- och utvecklingsnivå av högströms- och storkapacitetsbrytare elektriska kontakter, och hjälper till att säkerställa säker och tillförlitlig drift av kraftsystemet.

Projektresultaten stödjer den oberoende konstruktionen och lokaliseringstillämpningen av strömbrytare

Från 29 till 31 oktober 2020, enligt det optimala verifieringsschemat formulerat av det gemensamma forskningsinstitutet och Pinggao-gruppen efter många diskussioner, uppnåddes den nya öppna kolumntypen 252kV / 63kA SF6-strömbrytare från Pinggao-gruppen baserad på den elektriska kontakten framgångsrikt 20 gånger av engångs full brytkapacitet.Zhong Jianying, chefsingenjör för Pinggao-gruppen, sa: "enligt åsikterna från expertgruppen för projektacceptans har projektets övergripande teknik nått den internationella avancerade nivån och de viktigaste tekniska indikatorerna har nått den internationella ledande nivån. Endast av gör genombrott inom kärnteknik kan vi bättre hjälpa företag att kontrollera kostnaderna och säkerställa tillgången på nyckelmaterial. I framtiden bör vi fortsätta att stärka forskningen om systemteknik och främja industriell omvandling av vetenskapliga forskningsresultat."

Denna prestation stöder starkt den oberoende designen, utvecklingen och inhemska tillämpningen av 252kV porslinsbrytare med märkström på 63kA och märkström på 6300A i Pinggao-gruppen.252kV / 63kA polbrytare har stor efterfrågan på marknaden och stort täckningsområde.Den framgångsrika utvecklingen av denna typ av strömbrytare spelar en viktig roll för att vidareutveckla de inhemska och utländska marknaderna för inhemska brytare, vilket bidrar till att förbättra FoU-styrkan och den tekniska nivån hos företaget inom området för avancerade ställverk. , och har goda sociala och ekonomiska fördelar.

Marknadens efterfrågan på elektriska högspänningskontakter i Kina är cirka 300 000 uppsättningar per år, och den totala årliga marknadsförsäljningen är nära 1,5 miljarder yuan.Nya högspänningsmaterial för elektriska kontakter har breda marknadsutsikter i den framtida utvecklingen av elnätet.För närvarande har projektresultaten nått samarbete och omvandlingsavsikt med Pinggao, Xikai, taikai och andra högspänningsomkopplarföretag, vilket lägger grunden för den efterföljande demonstrationsapplikationen och storskalig marknadsföring inom området för ultrahögspänning och ultra- högspänningskraftöverföring och transformation.Projektgruppen kommer att fortsätta att fokusera på gränsen för energi- och kraftvetenskap och teknik, kontinuerligt stärka innovation och praktik och fortsätta att främja oberoende forskning och utveckling och lokaliseringstillämpning av kärnmaterial för avancerad elektrisk utrustning.


Posttid: 2021-08-08