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Si prevede che il contatto elettrico modificato con grafene sviluppato dall'istituto di ricerca congiunto ridurrà notevolmente il tasso di guasto degli interruttori di grande capacità

Con il costante progresso della costruzione del progetto di trasmissione UHV AC / DC, i risultati della ricerca della tecnologia di trasmissione e trasformazione dell'energia UHV sono sempre più abbondanti, il che fornisce un forte supporto scientifico e tecnologico per la costruzione di un'impresa Internet energetica leader a livello internazionale con caratteristiche cinesi.Con il rapido sviluppo della rete elettrica, il problema della corrente di cortocircuito è diventato gradualmente un fattore importante che limita la crescita del carico della rete elettrica e lo sviluppo della rete elettrica.

La capacità di interruzione dell'interruttore ad alta potenza ad alta tensione determina direttamente la sicurezza e l'affidabilità del servizio a lungo termine delle linee di trasmissione di potenza.Dal 2016, basandosi su una serie di progetti scientifici e tecnologici di State Grid Co., Ltd., l'Internet Research Institute Co., Ltd. e PingGao Group Co., Ltd. di energia globale hanno sviluppato con successo un nuovo contatto elettrico modificato con grafene ad alte prestazioni prodotti dopo cinque anni di ricerca scientifica.Questo è di grande importanza per risolvere il problema del cortocircuito che supera lo standard e garantire il funzionamento sicuro e stabile della rete elettrica ibrida AC / DC UHV

Ricerca sull'aggiornamento dei materiali degli interruttori per soddisfare i requisiti chiave

Secondo le statistiche pertinenti, durante il periodo di picco del consumo energetico nell'estate del 2020, la corrente di cortocircuito massima di alcune sottostazioni nelle aree operative di State Grid e China Southern Power Grid raggiungerà o addirittura supererà i 63 Ka.Secondo le statistiche della State Grid Corporation of China, negli ultimi anni, tra i guasti delle apparecchiature di sottostazione UHV da 330 kV e superiori nell'area di attività dell'azienda, in base al tipo di apparecchiature, i guasti causati da quadri blindati con isolamento in gas ( GIS) e le apparecchiature di distribuzione ibrida (HGIS) rappresentano circa il 27,5%, gli interruttori automatici rappresentano il 16,5%, i trasformatori e i trasformatori di corrente rappresentano il 13,8%, le apparecchiature secondarie e il bus rappresentano l'8,3%, il reattore rappresenta il 4,6%, lo scaricatore rappresenta il 3,7 %, sezionatore e parafulmine hanno rappresentato l'1,8%.Si può notare che GIS, interruttore, trasformatore e trasformatore di corrente sono le principali apparecchiature che causano l'intervento per guasto, rappresentando il 71,6% dell'intervento totale.

L'analisi delle cause di guasto mostra che i problemi di qualità del contatto, del passante e di altre parti e il processo di installazione scadente sono i principali fattori che portano al guasto dell'interruttore.Durante il funzionamento dell'interruttore SF6 per molte volte, l'erosione della corrente di spunto diverse volte superiore alla corrente nominale e l'usura meccanica tra i contatti mobili e statici dell'arco causeranno la deformazione del contatto e produrranno vapore metallico, che danneggerà le prestazioni di isolamento di la camera di estinzione dell'arco.

Durante il quattordicesimo periodo del piano quinquennale, la provincia del Qinghai prevede di espandere la capacità di due sottostazioni da 500 kV per aumentare il carico di corrente di cortocircuito dagli attuali 63 kA a 80 kA.Se il materiale dell'interruttore viene aggiornato, la capacità della sottostazione può essere ampliata direttamente e l'enorme costo dell'espansione della sottostazione può essere risparmiato.I tempi di interruzione dell'interruttore ad alta tensione e di grande capacità sono principalmente controllati dalla durata dei contatti elettrici nell'interruttore.Attualmente, lo sviluppo di contatti elettrici per interruttori ad alta tensione in Cina si basa principalmente sul percorso tecnico dei materiali in lega di rame e tungsteno.I prodotti per contatti elettrici domestici in lega di rame e tungsteno non possono soddisfare i requisiti delle applicazioni ingegneristiche ad altissima e altissima tensione in termini di resistenza all'ablazione dell'arco e resistenza all'attrito e all'usura.Una volta utilizzati oltre l'intervallo di vita utile, sono soggetti a essere nuovamente penetrati, il che minaccia direttamente le prestazioni di isolamento delle apparecchiature elettriche e causa un grande pericolo nascosto per il funzionamento sicuro della rete elettrica.I prodotti di contatto elettrico in lega di rame tungsteno in servizio hanno bassa flessibilità e allungamento e sono facili a guasti e fratture nel processo di azione e mancanza di resistenza all'ablazione.Durante il processo di ablazione ad arco, il rame è facile da accumulare e crescere, il che porta alla rottura del contatto.Pertanto, è di grande importanza migliorare efficacemente gli indicatori chiave di prestazione dei materiali per contatti elettrici, come resistenza all'usura, conduttività, antisaldatura, antierosione dell'arco, per ridurre il tasso di guasto dell'interruttore e mantenere il funzionamento sicuro e stabile dell'alimentazione griglia.

Chen Xin, direttore dell'Istituto dei materiali, Academia Sinica, ha dichiarato: "Attualmente, quando la corrente di cortocircuito della rete elettrica supera il potere di interruzione dell'interruttore, la corrente di cortocircuito supera lo standard, il che colpisce gravemente l'affidabilità di funzionamento della rete elettrica e pone requisiti più elevati per il potere di interruzione dell'interruttore e la resistenza di ablazione del contatto.Dopo che i contatti in servizio sono stati interrotti a pieno regime per molte volte, l'arco è gravemente danneggiato, quindi è necessario effettuare una manutenzione completa, che è ben lungi dal soddisfare i requisiti esenti da manutenzione dell'effettivo ciclo di vita degli interruttori in SF6." Ha detto che l'erosione del contatto deriva principalmente da due aspetti: uno è l'ablazione del pre arco di rottura prima della chiusura, e l'altro è l'usura meccanica dopo che il materiale di contatto dell'arco diventa morbido dopo l'ablazione.È necessario proporre un nuovo percorso tecnico per migliorare efficacemente gli indici di prestazione chiave dei materiali per contatti elettrici“ La tecnologia deve essere continuamente ottimizzata e innovata.Dovremmo prendere saldamente l'iniziativa nelle nostre mani." Disse Chen Xin.

Di fronte all'urgente necessità delle apparecchiature nazionali di trasmissione e trasformazione di potenza per l'aggiornamento dei materiali di contatto elettrico dei componenti principali dell'interruttore ad alta tensione, dal 2016, l'Istituto di nuovi materiali elettrici dell'Istituto comune di ricerca, l'Istituto europeo, il gruppo congiunto Pinggao e altre unità hanno svolto congiuntamente ricerche tecniche sui nuovi materiali per contatti elettrici a base di rame modificato con grafene e hanno svolto una cooperazione internazionale avvalendosi dell'Istituto europeo e dell'Università di Manchester, Regno Unito.Aiuta a migliorare le prestazioni dell'interruttore automatico ad alta tensione.

Il team lavora insieme per risolvere una serie di problemi tecnici

Il miglioramento sinergico della resistenza all'ablazione dell'arco e della resistenza all'attrito e all'usura è la chiave per la produzione di massa di contatti elettrici ad alte prestazioni.La ricerca sui materiali per contatti elettrici ad alta tensione in paesi stranieri è iniziata prima e la tecnologia è relativamente matura, ma la tecnologia di base è bloccata nel nostro paese.Basandosi su una serie di progetti scientifici e tecnologici dell'azienda, il team di progetto, in collaborazione con la capacità di ricerca e sviluppo all'estero, la verifica del tipo di test del gruppo industriale e la dimostrazione dell'applicazione delle aziende elettriche provinciali, ha costituito un giovane team scientifico e tecnologico con "80 "spina dorsale come il corpo principale.

I membri chiave del team hanno messo radici in prima linea nella ricerca e sviluppo nella fase di ricerca e sviluppo del meccanismo del materiale e del processo di preparazione;Nella fase di produzione di prova, l'azienda ha stazionato presso il produttore per risolvere i problemi tecnici in loco, e infine ha rotto la difficoltà dell'equilibrio tra le proprietà del materiale, la composizione, la struttura organizzativa e il processo di preparazione, e ha fatto un passo avanti nella tecnologia chiave di migliorare le prestazioni del materiale;Nella fase di test del tipo, sono rimasto nella stazione di prova ad alta tensione del gruppo Pinggao, ho discusso molte volte con il centro tecnologico del gruppo Pinggao e il team di ricerca e sviluppo della stazione ad alta tensione, ho eseguito ripetutamente il debug e infine ho raggiunto un salto di qualità nella capacità di interruzione dell'alta tensione vita elettrica dell'interruttore ad alta tensione.

Con sforzi continui, il team di ricerca ha ottenuto con successo il sistema di formulazione di materiali per contatti elettrici compositi a base di rame rinforzato con grafene ad alte prestazioni, rotto attraverso le tecnologie chiave del processo di progettazione direzionale dei materiali di contatto elettrico di grafene e stampaggio integrato di infiltrazione di sinterizzazione di attivazione e realizzato l'industria preparazione di materiali per contatti elettrici modificati con grafene multi modello.Per la prima volta, il team ha sviluppato un contatto elettrico in lega di rame e tungsteno modificato con grafene per un interruttore di circuito in esafluoruro di zolfo rivolto a 252 kV e oltre.Gli indicatori chiave di prestazione come la conduttività e la resistenza alla flessione sono migliori di quelli dei prodotti attivi, migliorando notevolmente la durata elettrica dell'interruttore attivo ad alta tensione, colmando il divario tecnico nel campo dei materiali di contatto elettrico dell'interruttore ad alta tensione modificati con grafene , Migliora il livello di ricerca e sviluppo indipendente dell'azienda di contatti elettrici di commutazione ad alta corrente e di grande capacità e aiuta a garantire il funzionamento sicuro e affidabile del sistema di alimentazione.

I risultati del progetto supportano la progettazione indipendente e l'applicazione di localizzazione dell'interruttore

Dal 29 al 31 ottobre 2020, secondo lo schema di verifica ottimale formulato dall'istituto di ricerca congiunto e dal gruppo Pinggao dopo molte discussioni, il nuovo interruttore a colonna aperta tipo 252kV / 63kA SF6 del gruppo Pinggao basato sul contatto elettrico raggiunto con successo 20 volte di capacità di interruzione completa una tantum.Zhong Jianying, ingegnere capo del gruppo Pinggao, ha dichiarato: "secondo le opinioni del gruppo di esperti sull'accettazione del progetto, la tecnologia complessiva del progetto ha raggiunto il livello avanzato internazionale e i principali indicatori tecnici hanno raggiunto il livello leader internazionale. Solo da facendo progressi nelle tecnologie di base possiamo aiutare meglio le imprese a controllare i costi e garantire la fornitura di materiali chiave. In futuro, dovremmo continuare a rafforzare la ricerca sull'ingegneria dei sistemi e promuovere la trasformazione industriale dei risultati della ricerca scientifica. "

Questo risultato supporta fortemente la progettazione, lo sviluppo e l'applicazione domestica indipendenti di un interruttore automatico post in porcellana da 252 kV con corrente nominale di interruzione in cortocircuito di 63 kA e corrente nominale di 6300 A nel gruppo Pinggao.L'interruttore automatico a palo da 252 kV / 63 kA ha una grande domanda di mercato e un'ampia area di copertura.Il successo dello sviluppo di questo tipo di interruttore svolge un ruolo importante nell'ulteriore sviluppo dei mercati nazionali ed esteri degli interruttori domestici, il che contribuisce a migliorare la forza di ricerca e sviluppo e il livello tecnico dell'azienda nel campo dei quadri di fascia alta , e ha buoni vantaggi sociali ed economici.

La domanda di mercato di contatti elettrici ad alta tensione in Cina è di circa 300000 set all'anno e le vendite totali annuali del mercato sono vicine a 1,5 miliardi di yuan.I nuovi materiali per contatti elettrici ad alta tensione hanno ampie prospettive di mercato nel futuro sviluppo della rete elettrica.Allo stato attuale, i risultati del progetto hanno raggiunto l'intenzione di cooperazione e trasformazione con Pinggao, Xikai, taikai e altre imprese di interruttori ad alta tensione, gettando le basi per la successiva applicazione dimostrativa e la promozione su larga scala nel campo dell'alta tensione e dell'ultra- trasmissione e trasformazione di potenza ad alta tensione.Il team del progetto continuerà a concentrarsi sulla frontiera dell'energia e della scienza e della tecnologia, rafforzerà continuamente l'innovazione e la pratica e continuerà a promuovere la ricerca e lo sviluppo indipendenti e l'applicazione della localizzazione dei materiali di base per le apparecchiature elettriche di fascia alta.


Orario postale: lug-08-2021