Le contact électrique modifié au graphène développé par l'institut de recherche commun devrait réduire considérablement le taux de défaillance des disjoncteurs de grande capacité

Selon les statistiques pertinentes, pendant la période de pointe de consommation d'électricité à l'été 2020, le courant de court-circuit maximal de certaines sous-stations dans les zones d'exploitation de State Grid et de China Southern Power Grid atteindra ou même dépassera 63 Ka.Selon les statistiques de la State Grid Corporation of China, ces dernières années, parmi les pannes d'équipements de sous-station UHV de 330 kV et plus dans le domaine d'activité de l'entreprise, selon le type d'équipement, les défauts provoqués par l'appareillage de commutation à enveloppe métallique à isolation gazeuse ( GIS) et les équipements de distribution hybrides (HGIS) représentent environ 27,5%, les disjoncteurs représentent 16,5%, les transformateurs et transformateurs de courant représentent 13,8%, les équipements secondaires et bus représentent 8,3%, le réacteur représente 4,6%, le parafoudre représente 3,7 %, sectionneur et paratonnerre représentaient 1,8 %.On peut voir que le GIS, le disjoncteur, le transformateur et le transformateur de courant sont les principaux équipements provoquant le déclenchement sur défaut, représentant 71,6 % du déclenchement total.

L'analyse des causes de défaut montre que les problèmes de qualité de contact, de traversée et d'autres pièces et un mauvais processus d'installation sont les principaux facteurs conduisant à la défaillance du disjoncteur.Pendant le fonctionnement du disjoncteur SF6 plusieurs fois, l'érosion du courant d'appel plusieurs fois supérieure au courant nominal et l'usure mécanique entre les contacts d'arc mobiles et statiques provoqueront la déformation du contact et produiront de la vapeur de métal, ce qui endommagera les performances d'isolation de la chambre d'extinction d'arc.

Au cours de la période du quatorzième plan quinquennal, la province du Qinghai prévoit d'étendre la capacité de deux sous-stations de 500 kV pour augmenter la charge de courant de court-circuit de 63 kA à 80 kA.Si le matériau du disjoncteur est mis à niveau, la capacité de la sous-station peut être étendue directement et le coût énorme de l'extension de la sous-station peut être économisé.Les temps de coupure des disjoncteurs haute tension et grande capacité sont principalement contrôlés par la durée de vie des contacts électriques dans le disjoncteur.À l'heure actuelle, le développement des contacts électriques pour disjoncteurs haute tension en Chine repose principalement sur la voie technique des matériaux en alliage cuivre-tungstène.Les produits domestiques de contact électrique en alliage de cuivre et de tungstène ne peuvent pas répondre aux exigences des applications d'ingénierie à ultra-haute et ultra-haute tension en termes de résistance à l'ablation à l'arc, de friction et de résistance à l'usure.Une fois qu'ils sont utilisés au-delà de la plage de durée de vie, ils sont susceptibles d'être pénétrés, ce qui menace directement les performances d'isolation des équipements électriques et provoque un grand danger caché pour le fonctionnement sûr du réseau électrique.Les produits de contact électrique en alliage de cuivre et de tungstène en service ont une faible flexibilité et un faible allongement, et sont faciles à rompre et à se casser au cours du processus d'action, et manquent de résistance à l'ablation.Au cours du processus d'ablation à l'arc, le cuivre s'accumule et se développe facilement, ce qui entraîne une défaillance de la fissuration par contact.Par conséquent, il est d'une grande importance d'améliorer efficacement les indicateurs de performance clés des matériaux de contact électrique, tels que la résistance à l'usure, la conductivité, l'anti-soudure, l'anti-érosion à l'arc, pour réduire le taux de défaillance du disjoncteur et maintenir le fonctionnement sûr et stable de l'alimentation. la grille.

Chen Xin, directeur de l'Institut des matériaux, Academia Sinica, a déclaré : « à l'heure actuelle, lorsque le courant de court-circuit du réseau électrique dépasse le pouvoir de coupure du disjoncteur, le courant de court-circuit dépasse la norme, ce qui affecte gravement la fiabilité de fonctionnement du réseau électrique, et met en avant des exigences plus élevées pour le pouvoir de coupure du disjoncteur et la résistance à l'ablation du contact.Après que les contacts en service ont été coupés à pleine capacité plusieurs fois, l'arc est gravement endommagé, il est donc nécessaire d'effectuer une maintenance complète, qui est loin de répondre aux exigences sans entretien du cycle de vie réel des disjoncteurs SF6. arc de pré-claquage avant la fermeture, et l'autre est l'usure mécanique après que le matériau de contact de l'arc soit devenu mou après l'ablation.Il est nécessaire de proposer une nouvelle voie technique pour améliorer efficacement les indices de performance clés des matériaux de contact électrique. » La technologie doit être continuellement optimisée et innovée.Nous devons fermement saisir l'initiative dans nos propres mains.", a déclaré Chen Xin.

Face au besoin urgent des équipements nationaux de transmission et de transformation d'énergie pour la mise à niveau des matériaux de contact électrique des composants de base du disjoncteur haute tension, à partir de 2016, l'Institut des nouveaux matériaux électriques de l'Institut commun de recherche, l'Institut européen, le groupe commun Pinggao et d'autres unités ont mené conjointement des recherches techniques sur les nouveaux matériaux de contact électrique à base de cuivre modifié au graphène et ont mené une coopération internationale en s'appuyant sur l'Institut européen et l'Université de Manchester, au Royaume-Uni.Aide à améliorer les performances du disjoncteur haute tension.