近日,中國西電集團成功研製百萬千瓦機組水電、火電用發電機斷路器,並通過集團鑒定驗收(shōu),綜合性能達到國際領先水平,填補(bǔ)了國內空白。這是繼集團公司掌握四(sì)十萬千瓦(wǎ)、六十(shí)萬千瓦、八十萬千瓦機組用大容量發電機斷路器成套裝置(zhì)技術後的又一重大(dà)突破(pò),標誌著中國西電集團關鍵“卡(kǎ)脖子”技術難題再下一城,為我國重大技術裝備國產化做出了重要(yào)貢獻。

攀登科研(yán)高峰,永不止步
發電機斷路器是安裝於發電機出口與變壓器之間的大電流斷路器,主要用於保護發電機和變壓器(qì),能有(yǒu)效提高係統的安全性,並方便調試維護,經濟(jì)效益明顯。但這一高端裝備的製(zhì)造技術長期被國外企業所掌握,每年(nián)國家需要花費大量的外匯進口。為(wéi)實現重大裝備國產(chǎn)化,攻破核心技術難題,從2008年起,中國西電集團與三峽集團決定聯合研發發電機斷路器產(chǎn)品。
經過(guò)多年的艱辛研製,2011年、2012年,中國西電集團先後成功完成六十萬千瓦、八十萬(wàn)千瓦機組用發電機斷路器的研製;2018年,又研製成功四十萬千瓦機組用發電(diàn)機斷(duàn)路器,初步實現了產(chǎn)品係列化,為掌握更高(gāo)等級技術積(jī)累了有效經驗。
根據百萬機組係(xì)統參數的設定,發(fā)電機(jī)斷路器應滿足額定短路開斷電(diàn)流170千安的要求。“我們並沒(méi)有停止(zhǐ)科研攀登的(de)腳步,技術團隊必須繼續向百萬機組用發電機斷路器的研製進發”,項目負責(zé)人表示。於是,從2018年(nián)起項目團隊開啟了170千安發電機斷路器的攻堅(jiān)之路。
同其他裝(zhuāng)備(bèi)製造一樣,產品研製的過程都必須(xū)經曆設計、試製和試驗(yàn)等環節。但對(duì)於重大關鍵(jiàn)裝備而言,每項環節都充(chōng)滿了(le)挑戰,沒有持續的(de)技術儲備和強大的項目團隊(duì),要想完成關鍵核心技術攻關可謂困難重重。
為此,中國西電集團持續加大技術投入和人才培養,充分發揮在輸配電(diàn)裝備(bèi)製造領域六十多年的深厚(hòu)技術積累,持續發揮資源和人才優勢,堅決扛起了170千安發電機斷路器(qì)研發的重任。從(cóng)設計到仿真(包(bāo)括開斷、溫升、機械(xiè)、絕緣等),再到關鍵零部件的(de)材料、加工工藝及裝配工藝的嚴格把控,西(xī)電人勇往直前、永不言敗,在多方(fāng)的共同(tóng)努力和精誠協作下(xià),最終啃下了這塊“硬骨頭”。
掌(zhǎng)握關鍵技術,堅持不懈(xiè)
與八十(shí)萬千瓦機組用發電機斷(duàn)路器相比,170千安產(chǎn)品的開斷電流更大,必須滿足(zú)大型電站中百萬千瓦(wǎ)機組的控製和保護,不但是產(chǎn)品等級提高了(le),研發難(nán)度(dù)更是成倍增加。“但國內沒有可供參(cān)考的經驗,國外也(yě)隻有極少數(shù)企業掌握這一核(hé)心技術,研發設計難度極(jí)大”,設(shè)計人員說。
170千安發電機斷路器的參數常常幾倍於線路斷路器,是大容量發電機斷路器研發的(de)關鍵點和難點。額定電(diàn)流是產品長期運行可(kě)靠性的重要參數,需要解決導體溫升、絕緣件老化等高溫環境下暴露出的各種問題。在額定短路開斷過(guò)程中,斷口間會產生溫度極高的電弧等離子體。而電流過零(líng)時斷口間溫度需要在(zài)數微秒內下降到一定的溫度,這(zhè)是斷路器能夠開斷的必要條件,其難度很大(dà)。同時,斷口間的數萬度的高溫等離子體,對滅弧室內(nèi)各零部件的(de)燒蝕也十分嚴重,所以如何對各(gè)零(líng)部件進行耐燒蝕的設計和保(bǎo)護,也是一件棘手的難題。為了滿足170千安短路電流電弧能量的耗散(sàn),需要對滅弧室進行全麵的創新設計。但(dàn)開斷過(guò)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(diàn)弧(hú)和滅弧機理研究更是缺乏經驗。現有的設計手段也僅能提供一些參考,無法做到量化設計。在額定峰值耐受電流試(shì)驗中,超大電流產(chǎn)生的(de)電動(dòng)力對零部件的強度、電接觸性能、傳動結構都是極大的考驗。為此,項目團隊投入了大量的研發時間,並堅持不懈(xiè),“經過反(fǎn)複的優化改進(jìn)和多輪次的研究試驗,最(zuì)終確定了研發設計方(fāng)案”,項目組(zǔ)成員說。
挑戰(zhàn)試(shì)驗極限,一(yī)鼓作氣
“沒有條件,創造條件也要上。”六十餘年來,西電人一路向前,越是艱(jiān)難、越是向(xiàng)前,不達目(mù)的不罷休,創造(zào)了無數行業奇跡,填補了多(duō)項國內空(kōng)白,也為170千安發電機(jī)斷路器的研製提供了沃土。研發方案確定後,產品正式進入試(shì)製階段。由於發電機(jī)斷路器的(de)電流參數是常規開關產品的數(shù)倍,因(yīn)此,其徑向尺(chǐ)寸遠大於常規產品。不僅要滿足性能要求,還要確保加工製造精度,這給發電機斷路器產品的製造(zào)、安(ān)裝和調試(shì)帶來了新的挑戰。試製團隊需要(yào)克服(fú)前所未(wèi)有的難題,采用多種工(gōng)藝結合的辦法才能完成這項任務。
而此時,正值國家疫情防控的關鍵(jiàn)時期,多家配套企業處於停工(gōng)狀態,導致零部件(jiàn)加(jiā)工周期變(biàn)長。為降低疫情對項目整體進度的影響,項目組中的(de)黨員積極帶頭(tóu),與(yǔ)時間賽跑,加班加點修改方案、完善圖紙,為項目進展贏得了寶貴時間。
在試驗階段,開斷(duàn)試驗的實(shí)施又成為另一項(xiàng)攻(gōng)關點。每次試驗後,經(jīng)過回收的樣機都會殘留一些刺激性氣體(tǐ)和粉塵,但項目組成員顧(gù)不上這些,第一時(shí)間趕到拆解現場,查看(kàn)樣(yàng)機在大電流燒蝕後的狀態,獲取第一手(shǒu)的資料,為後續的改進提供(gòng)依據;項目組廣泛聽取專家意見,不斷剖析試驗中的(de)各個(gè)影響因素,將試驗(yàn)結果與仿(fǎng)真計算有機結合(hé),製定(dìng)了一係列技術方案和試驗方案。試驗從一開始沒有開斷點到出現(xiàn)開斷點,從有(yǒu)開(kāi)斷(duàn)點到實現全區間開斷,從直(zhí)接試驗到合成試驗,經過數輪的試驗研究和方案優(yōu)化,終於(yú)突破了製約項目的瓶頸。同時,攻克了超大容量短路電流開合、超大持續電流長期載流、關鍵零部件的製造及加工等多項難題,在(zài)國家重大設備的設計、製造、裝配領域取(qǔ)得(dé)了新(xīn)的突破與創新。不僅如此,在產品的研製過(guò)程中,也培養了一支強有(yǒu)力的技術人才隊伍(wǔ),為集團公司在(zài)國內大容量發電機斷路器等核心(xīn)技術(shù)領域領(lǐng)跑行業奠定了堅實基礎。
開展係列研製,躋身前列
2008年至2021年,10餘年間,西電人(rén)知(zhī)難而進、堅持不懈,不僅完成了發電機(jī)斷路器成套裝置係列國產(chǎn)化(huà),也提高了超大容量電流開斷滅弧技術領域的研究水平,並在大型開關設備研究、開發手段及製造工藝方(fāng)麵實現了明顯提升。同(tóng)時,“XD”品牌發電機(jī)斷路(lù)器成套裝置已成功應用於向家壩、溪洛渡、烏東德等國家重點工程,為推進國家重大裝備國產化進程做出了應有貢獻。2019年,中國西電集團大容量發(fā)電(diàn)機斷路器首(shǒu)次實現出口海(hǎi)外,成功進入國際市場。
● 2008年,開啟六十(shí)萬千瓦機組用大容量發電機斷路器成套裝置(zhì)研製;
● 2011年,六十萬千瓦機組用大容量發電機斷路器成套裝(zhuāng)置在國家高壓電器質量監督檢驗(yàn)中(zhōng)心完成全部型式試驗,標誌著我國正式(shì)邁入(rù)大容量發電機保護(hù)斷(duàn)路器成套(tào)裝置研製時代,使(shǐ)我國躋身於國際少數高端裝備生產國家之一;
● 2012年,八十萬(wàn)千瓦機組用大容量發電機斷路器成套裝置在國家高壓電器質量監督檢驗中心完成全部型式試(shì)驗;
● 2017年,開展發電機斷路器成套裝(zhuāng)置係列化研製,於2018年(nián)成功研製出四十萬千瓦機組用大(dà)容量(liàng)發電機斷路器,使得(dé)集團公司發斷係列產品更加(jiā)完整;
● 2021年,完成百萬千瓦機組水電、火電用大容量發(fā)電機斷路器研製,邁入更高端領(lǐng)域。
中(zhōng)國西電集(jí)團將(jiāng)始終心(xīn)懷“國之(zhī)大者”,加(jiā)快“打造原創技術策源地、現代(dài)產業鏈鏈長”,努力成為原始創新和(hé)核心技術的需求提(tí)出者、創新組織者、技術供給者、市(shì)場應用者,掌(zhǎng)握技(jì)術進步和產業(yè)發展主動權,繼續引領輸配電行業(yè)發展,為保(bǎo)障我國電力安全(quán)、能源安全貢獻應(yīng)有力量。