Успешно разработан первый в мире мощный автоматический выключатель на 800 кВ / 80 кА
2026-02-04
Обеспечение бесперебойной работы главных энергетических артерий
Опубликовано: 26.12.2025 08:26 Источник: Shaanxi Daily
Недавно высоковольтный выключатель большой мощности на 800 кВ / 80 кА, разработанный Сианьским университетом Цзяотун совместно с профильными организациями, прошел испытательную проверку в специализированном китайском институте по тестированию электрооборудования и техническую экспертизу нового изделия. Это знаменует собой успешную разработку первого в мире выключателя большой мощности на 800 кВ / 80 кА, что обеспечило ключевую аппаратную поддержку для решения проблемы превышения тока короткого замыкания в электросетях 750 кВ в Китае.
«Энергетика и электроэнергетика — это главная артерия экономического развития страны, а электротехническое коммутационное оборудование — это "хирурги" на этой артерии. Мы разработали это оборудование, чтобы обеспечить бесперебойную работу этой артерии», — рассказал 20 декабря профессор Жун Минчжэ, руководитель группы технологий электротехнического коммутационного оборудования Сианьского университета Цзяотун.
«У нас есть возможности, чтобы довести это дело до конца»
По мере активного развития в стране ветроэнергетики, электроэнергетики, фотоэлектрической и других видов возобновляемой энергии, прежнее электротехническое оборудование стало в некоторой степени «перегруженным» и неспособным удовлетворить потребности скачкообразного развития новой энергетики.
Раньше наша страна в основном полагалась на угольную генерацию. Сейчас установленная мощность возобновляемых источников энергии занимает первое место в мире, превышая одну треть от общей установленной мощности. Появляется все больше источников питания, способных снабжать электросеть, и прежнее соответствие между расчетными параметрами оборудования и мощностью системы изменилось. В случае возникновения неисправности это может нанести фатальный ущерб всей энергосистеме.
«Чтобы решить эту проблему, необходимо повысить номинальные параметры с 63 килоампер до 80 килоампер, что эквивалентно модернизации и смене поколения электросети», — сказал Жун Минчжэ.
Что делать? Есть два пути: первый — купить за границей, второй — разработать самостоятельно.
«В прошлом Китай не мог закупать эти ключевые продукты за рубежом, а на сегодняшний день подобных технологий в мире попросту не существует. За последние годы наша страна вышла на передовые позиции в сфере электроэнергетики, и у нас есть все возможности для реализации этого проекта», — говорит Жун Минчжэ. Он и его команда на протяжении десятилетий занимаются одним делом: исследованием электротехнического коммутационного оборудования.
Переход с 63 кА на 80 кА кажется лишь незначительным увеличением цифр, но на самом деле энергия дуги при токе короткого замыкания 80 кА на 60% выше, чем при 63 кА. Температура дуги экстремально высока, давление достигает сотен атмосфер, а скорость — нескольких Махов, что делает поведение плазмы дуги крайне труднопредсказуемым и сложным для управления.
Профессор У И, член команды, отметил, что в мировом масштабе отключающая способность коммутационного оборудования класса напряжения 800 кВ при коротком замыкании составляет всего 63 кА. Повышение этой способности высоковольтных выключателей переменного тока с 63 кА до 80 кА позволяет решить проблему превышения токов короткого замыкания без изменения структуры энергосети, что является фундаментальным решением данной проблемы на сегодняшний день. Этот метод способен обеспечить надежный защитный барьер для безопасной работы энергосистемы.
Совместные усилия университетов и предприятий по преодолению трудностей
Команда профессора Жун Минчжэ начала исследования высоковольтных выключателей переменного тока на 80 кА в 2022 году.
«В то время соответствующие технологии были монополизированы иностранными компаниями, и в стране не было исследовательского опыта, на который можно было бы опереться. Мы вели совместные разработки с инженерами Pinggao Electric Co., Ltd. Из-за отсутствия точного понимания пределов производительности продукта все были в напряжении во время каждого испытания», — вспоминает член команды профессор Сунь Хао. «В момент успешного завершения испытания все крепко сжимали руки, ладони были мокрыми от пота».
Сотрудничество между Сианьским транспортным университетом (Xi'an Jiaotong University) и компанией Pinggao Electric началось в 2013 году. В настоящее время стороны создали Объединенный научно-исследовательский институт технологий электроэнергетического оборудования в Инновационном порту науки и технологий Западного Китая, а также основали компанию Xi'an Pinggao Smart Energy Co., Ltd. в новом районе Сисянь, продолжая укреплять сотрудничество и способствовать эффективному внедрению результатов научных исследований.
«В общей сложности мы реализовали 126 совместных проектов с университетом Цзяотун, получили 2 вторые премии Государственной премии в области науки и техники, 4 первые премии и 3 вторые премии в области науки и техники на провинциальном и министерском уровнях, а также 1 первую премию в области науки и техники China Electrical Equipment Group», — сообщил Ли Цзяньвэй, начальник общего отдела Объединенного научно-исследовательского института технологий электроэнергетического оборудования.
Успешная разработка этого мощного выключателя на 800 кВ / 80 кА стала возможной не только благодаря Сианьскому транспортному университету и компании Pinggao Electric, но и совместным усилиям таких организаций, как State Grid Shaanxi Electric Power Co., Ltd.
«Исследования в вузах, производство на предприятиях и применение в сетях State Grid — это глубокая интеграция инновационной, производственной и потребительской цепочек, продвижение триединства "НИОКР — производство — эксплуатация". Только так наши инновационные продукты могут постоянно модернизироваться и совершенствоваться, и это мой главный вывод», — отметил Жун Минчжэ.
«За несколько лет совместных исследований мы накопили огромный опыт и получили всестороннее, глубокое понимание точности имитационных моделей, поведения дуги и пределов производительности продукта. Нынешний успех — это не просто значительный прогресс в технических характеристиках изделия, но и наш прорыв в механизмах и технологиях отключения больших мощностей в сетях высокого напряжения переменного тока», — сказал Сунь Хао.
Результаты в работе и рост талантов
В последние годы команда проекта не только совершила ряд технологических прорывов, но и подготовила группу специалистов, способных эффективно действовать в реальных условиях. В ходе практической работы была создана экосистема подготовки выдающихся инженеров, основанная на глубокой интеграции «образовательной цепочки, цепочки талантов, производственной цепочки и инновационной цепочки».
Сианьский университет Цзяотун и Объединенный научно-исследовательский институт технологий электроэнергетического оборудования сформировали совместную группу для решения ключевых задач в составе «главный ученый — руководитель дисциплины — молодые ключевые специалисты — аспиранты». Благодаря таким институциональным механизмам, как еженедельные совместные учебные собрания, ежемесячные тематические семинары, ежегодные обзоры результатов и полевые исследования на местах производства и эксплуатации, обеспечивается параллельное ведение фундаментальных исследований и прикладных разработок, а также глубокая интеграция инновационной и производственной цепочек. Это позволило добиться эффективного перехода от теоретических моделей к готовой продукции.
Ло Цзеюань, аспирант профессора У И, отвечает в проекте за имитационное проектирование дуговой плазмы при отключении больших токов. Опыт совместной работы над ключевыми задачами позволил ему глубоко прочувствовать как трудности, так и притягательность «научных исследований с опорой на практику».
«Научный руководитель часто наставлял нас: заниматься наукой — это не просто читать литературу, проводить проверочные эксперименты и публиковать статьи. Нужно расти внутри научно-исследовательских проектов и именно в рамках этих проектов писать диссертации», — говорит Ло Цзеюань.
«В жизни каждого человека должно быть несколько по-настоящему сложных задач. Я хочу, чтобы молодые люди в моей команде стояли одной ногой в университете, а другой — в реальном мире, постоянно развивались, решали практические проблемы и становились выдающимися инженерами», — говорит Жун Минчжэ.
