近日(rì),中國西電集團成功研製百萬千(qiān)瓦機組水(shuǐ)電、火電用發電機(jī)斷路器,並通過集團鑒定驗收,綜合性能達到國際領先水平,填補了國內空白。這是(shì)繼(jì)集團公司掌握四十萬千瓦(wǎ)、六十萬千瓦、八十萬千瓦機組用大容(róng)量發(fā)電機斷路器成套裝置技術後的又一重大突破,標誌著中國西電集(jí)團關鍵“卡脖子”技術難題再下一城,為我國重大技術裝備國(guó)產化做出了重要貢獻。

攀登科研高峰,永不止步
發(fā)電機斷路器(qì)是安裝於(yú)發電機出口與變壓器之間的(de)大電流斷路器(qì),主要用於保護(hù)發電機和變壓器(qì),能有效提高係(xì)統的(de)安全性,並方便調試維護,經濟效益(yì)明顯(xiǎn)。但這(zhè)一(yī)高端裝備的製造技術長期被國外企業所掌握,每年國家需要花費大量的外匯進口。為實現重大裝備國產化,攻破核心技術難題,從2008年起,中國西電集團(tuán)與三峽集團決定聯合(hé)研發發電(diàn)機斷路器產品。
經過多年的艱(jiān)辛研製,2011年、2012年,中國(guó)西電集團先後成功完成六十萬千瓦、八十萬千瓦機組用發(fā)電機斷路器的研製;2018年,又研製成功四十萬千瓦機組用發電機斷路器,初步實現了(le)產品係列化,為掌(zhǎng)握更高等(děng)級技術積累(lèi)了有效經(jīng)驗。
根據百萬機組係統參數的設定,發(fā)電(diàn)機斷路器應滿足額定短路開(kāi)斷電流170千安的要求(qiú)。“我們並沒有停止科研攀登的腳步,技術(shù)團隊必須繼(jì)續向百萬機組用發電機斷路器的研製進發(fā)”,項目負責人表示。於(yú)是,從(cóng)2018年起項目團隊開啟了170千安發電機斷路器的攻堅之路。
同其他裝(zhuāng)備製造一樣,產品研製的過程都必須經曆設計、試(shì)製和試驗等環節。但對於重大關鍵裝備而言(yán),每項環節都充滿了挑戰,沒有持續的技術儲備(bèi)和強大的項目團隊,要想完成關鍵核心技術攻關可謂困(kùn)難重重。
為此,中國西(xī)電集團持續加大(dà)技術投入(rù)和人才培養,充分發揮在輸配電裝備製造(zào)領域六十多年的深(shēn)厚技術積累,持續發揮資源和人才優(yōu)勢,堅決扛起(qǐ)了170千安發電機斷路器研發的重任。從設計到仿真(包括開斷、溫升、機械、絕(jué)緣等),再到關鍵零部件的材料、加工工藝及裝配工藝的(de)嚴格把控,西電人勇往直前、永不言敗,在多方的共同努力和精誠協(xié)作下,最終啃下了這塊“硬骨頭”。
掌握關鍵技術,堅持不懈
與八十萬千瓦機組用發電機斷路器相比,170千安產品的開斷電流更大,必(bì)須滿足大(dà)型電站中百萬千瓦機組的控製和保護,不但是產品等(děng)級提高了,研發難度(dù)更是成倍增加。“但國內沒有可供參考的經驗,國外也隻有極少數企業掌握這一核心技術,研發(fā)設計難度極大”,設計人員說。
170千安發電機斷路器的(de)參數常(cháng)常幾倍(bèi)於線路斷路器,是大容量發電機斷路器研發(fā)的關鍵點和難點。額定電流是(shì)產品長期運(yùn)行可靠性的重要(yào)參(cān)數,需要解決(jué)導體溫升、絕緣件老化等高溫環境下暴露出的各種問題。在額定短路(lù)開斷過程中,斷口間會產生溫度極高的電弧等離子體。而(ér)電流過(guò)零時斷口間溫(wēn)度需要在數微秒內下降到一定的溫度,這是(shì)斷路器能夠開斷的必(bì)要(yào)條件(jiàn),其難度很大。同時,斷口間的數萬度的高溫(wēn)等離子體,對滅弧室內各零部件的燒蝕也十分嚴重,所以如何對各零部件進行耐燒蝕的設計和保護,也是一件棘手的(de)難題。為了滿足170千安短路電流電弧能量的耗散,需要對(duì)滅弧室進行全麵的(de)創新設(shè)計。但開斷(duàn)過程是一個涉及到多場耦合疊加的瞬態過程,國內外行業的技術積累很少,對超大電流電弧和滅弧機理研究更是缺乏經驗。現有(yǒu)的設計(jì)手段也僅能提供一(yī)些參考,無(wú)法做到量化設計。在額定峰值耐受電流試驗中,超大電流產生的電動力對零部件的強度、電接觸性能、傳動結構都是極大的考(kǎo)驗。為此,項目(mù)團隊投(tóu)入了大量的研發時間,並堅持不懈,“經過(guò)反複的優化改進和多輪次的研究試驗,最(zuì)終確定了研發設計方案”,項目(mù)組成員(yuán)說。
挑戰試驗極限,一(yī)鼓作(zuò)氣
“沒有條件(jiàn),創(chuàng)造條件也要上。”六十餘(yú)年來,西(xī)電(diàn)人一路向前,越是艱難、越(yuè)是向前,不達目的不罷休,創造了無數行業奇跡,填補了多項國內(nèi)空白,也為170千安發電機斷路器的研製提供了沃土。研發方案確定後,產(chǎn)品正式進(jìn)入試製階段。由於發電機斷路器(qì)的電流參數是常規開關產(chǎn)品的數倍,因此,其徑(jìng)向尺寸遠大於常規產品。不僅要滿(mǎn)足(zú)性能要求,還要(yào)確保加工製造精度,這給發電機斷(duàn)路器產品的製造、安裝和調試(shì)帶來了新的挑戰。試製團隊需要克服前所未有的難(nán)題,采用多種工藝結合的辦法才能完成這項任務。
而(ér)此時(shí),正值國家疫情防控的關鍵時期,多家配(pèi)套企業處於停工(gōng)狀態,導致零部(bù)件加工(gōng)周期變長。為降低疫情對項目整(zhěng)體進度的影響(xiǎng),項目組中的黨(dǎng)員積極帶頭,與時間賽跑,加班加點修改方(fāng)案、完善圖紙,為項(xiàng)目進展(zhǎn)贏得了寶(bǎo)貴時間。
在試驗階段,開斷試驗的實施又成為另一項攻(gōng)關點(diǎn)。每(měi)次試驗後,經過回收的樣機都會殘留一些刺激性(xìng)氣(qì)體和粉(fěn)塵,但項目組成員顧不上這些,第一時間趕到拆解現場,查看樣機在(zài)大電流燒蝕後的(de)狀態,獲取(qǔ)第一(yī)手的資(zī)料,為後續的改進提供依據;項目組廣泛聽取專家意見,不斷剖析試驗中(zhōng)的(de)各個影響因素,將試驗結(jié)果與仿真計算有機結合,製定(dìng)了一係列(liè)技術方案和試驗方案。試(shì)驗從一開始沒有開斷(duàn)點到出現開斷點,從有開斷點到實現全區間開斷,從直接試驗到(dào)合成試驗,經過數輪的試驗研究和方案優化,終於突破了製約項目的瓶頸。同(tóng)時(shí),攻克了超大容量短路電流開合、超大持續電流長期載(zǎi)流、關鍵零部件的製造及加工等多項難題,在國家重大設備(bèi)的(de)設計、製造、裝配領域取得了新(xīn)的突破與創新。不僅(jǐn)如此,在產品的研製過程中,也培養了一支強有力的技術人才隊伍,為集團公司在國內大容量發電機(jī)斷路器等核心技術領域領跑行業奠定了(le)堅實基礎。
開展係列研製,躋身前列
2008年至2021年,10餘年間,西電人知難而(ér)進、堅持不懈,不僅完成了發電機斷路器成(chéng)套裝置(zhì)係列國產化,也提高了超大容量電流開斷滅弧技術領域(yù)的研究水平,並在大型開關設備研究、開發手段及製造工(gōng)藝方麵實現了明顯提升。同時,“XD”品牌發電機斷路器成(chéng)套裝置已成功應用於向家壩、溪洛渡、烏東德等國家(jiā)重點工程,為推進國(guó)家重大裝備國產(chǎn)化進程做出了應有(yǒu)貢獻。2019年(nián),中國西電集團大容量發電(diàn)機斷路器首次實現出口海外,成功進入國(guó)際市場(chǎng)。
● 2008年,開啟六十萬千瓦機組用大容量發電機斷路器成套裝置研製;
● 2011年,六十萬千瓦機組用大容量發電機斷路器成(chéng)套裝置在國家高壓電器質量監督(dū)檢驗中心(xīn)完成全(quán)部型式試驗,標誌(zhì)著我國正式邁入大容量發電機保(bǎo)護斷路器成套裝置研製時代(dài),使我國躋身(shēn)於國際少數高端裝備生產國家之一;
● 2012年,八十萬千瓦(wǎ)機組用大容量發電機斷(duàn)路器成套裝(zhuāng)置(zhì)在國家高壓電器質(zhì)量監督檢驗中心完成全部型式試驗;
● 2017年,開展發電機斷路器成套裝置係(xì)列化研製,於2018年成功研製出四十萬千瓦機組(zǔ)用大容量發(fā)電(diàn)機斷路器,使得集(jí)團(tuán)公司(sī)發斷係列產品更加完(wán)整;
● 2021年,完成百萬千瓦機組水電、火電用大容量發(fā)電機斷路器(qì)研製,邁入更高端領域。
中國西電集團將始終心懷“國之(zhī)大者”,加快“打造原創技術策源地、現代產業鏈鏈長(zhǎng)”,努力成為原始創新和核心技術(shù)的需(xū)求提出(chū)者、創新組織者、技術供給者、市場應用者,掌握(wò)技術進步和產業發(fā)展主動權,繼(jì)續引領輸配電行業發展,為保障我國電力(lì)安全、能源安全貢獻(xiàn)應有力(lì)量。