Ofurleiðandi kaplar, sem ný kynslóð af raforkuflutningstækni, hafa orðið öflugt tæki til að leysa aflgjafa flöskuhálsa í þéttbýli og stuðla að grænni umbreytingu raforkukerfisins vegna núllviðnáms þeirra, lágs taps og mikillar afkastagetu. Hins vegar byggir rekstur þess á mjög lágt hitaumhverfi (um -196 gráður) og nákvæmnisstýringarkerfi, sem felur í sér margvíslegar tæknilegar áskoranir eins og viðhald við lágt hitastig, slökkvivernd og vélrænni aðlögun. Hér að neðan munum við útskýra helstu atriði og hagnýta reynslu af ofurleiðandi kapalrekstri úr þremur víddum: hvernig á að koma á stöðugleika í kjarnamálum og viðbragðsaðferðum, hvernig á að staðla rekstrarferlið og hvernig á að gera við dæmigerð vandamál og lausnir, ásamt raunverulegum tilfellum.
1, Kjarnamál og hagnýtar lausnir fyrir rekstur ofurleiðandi strengja
(1) Viðhald umhverfi við lágt hitastig: Stöðugleiki fljótandi köfnunarefniskerfis er „líflína“ rekstrarins
Ofurleiðandi efni þurfa fljótandi köfnunarefnisumhverfi (-196 gráður) til að sýna núllviðnám, þess vegna er aðalverkefnið að viðhalda lághitaumhverfi. Kjarnaáskoranirnar liggja í stjórnun á hitaleka í hringrásarkerfinu með fljótandi köfnunarefni (umhverfishitainnrás getur valdið uppgufun fljótandi köfnunarefnis, truflað lághitaskilyrði), skilvirka notkun kælibúnaðarins (þarf að endurnýja kæligetu stöðugt) og kraftmikið jafnvægi kerfisþrýstings og flæðishraða.
Að takast á við æfingu:
1. Fjöllaga einangrunarhönnun: Kapalhlutinn er vafinn inn í tvöfalt -lag sveigjanlegt lofttæmiseinangrunarrör til að draga úr ytri hitaárás (eins og einangrunarrörhönnun Shanghai 35kV sýningarverkefnisins, sem hefur aðeins 1/10 af hitatapi hefðbundinna snúra);
2. Multi vél samhliða kælikerfi: Margar kælieiningar eru stilltar til að keyra samhliða, og fjöldi eininga sem á að kveikja á er breytilega stilltur í samræmi við kröfur um kæligetu (Shenzhen 10 kV verkefnið notar innlenda framleidda stóra kælirými GM kælieiningar til að leysa vandamálið við skilvirka hitaskipti í litlum rýmum);
3. Rauntímavöktun og óþarfi öryggisafrit: Hita-, þrýstings- og flæðisskynjarar eru settir á lykilhnúta kapalinnganga, útganga og kælieininga (9 vinnuholur eru settar upp í Shanghai, hver með vöktunarbúnaði fyrir fljótandi köfnunarefni). Þegar óeðlilegt hefur fundist (svo sem hitastig sem fer yfir ± 2 gráður) er varakælibúnaðurinn ræstur strax til að tryggja stöðugt lágt-hitaumhverfi.
(2) Yfirspennuvörn: tæknistökk frá „óvirku afl-slökkt“ í „virkan sjálfsbata“
Ofhitnun (fyrirbæri ofurleiðandi efna sem endurheimtir skyndilega viðnám vegna hitastigs, straums eða segulsviðs sem fer yfir mikilvæg gildi) er alvarlegasta rekstrarbilun ofurleiðandi strengja, sem getur leitt til staðbundinnar ofhitnunar, einangrunarskemmda og jafnvel bruna á búnaði. Hefðbundnar verndaraðferðir byggja á hröðum rafmagnsleysi en geta leitt til rafmagnsleysis og haft áhrif á upplifun notenda.
Að takast á við æfingu:
1. Samrunavöktun með mörgum breytum: Rauntíma söfnun kapalhita, straums og spennugagna í gegnum ljósleiðarahitamælingu, straumskynjara og spennubreytum (Shenzhen verkefnið notaði ljósleiðara titringsmælingartæki meðfram 400 metra kapallínunni til að ná millimetra hitastigsskynjun);
2. Greindur slökkvibúnaður: Þróaði samþætt tæki fyrir „slökkva ferð sjálfsbata“. Þegar skyndileg aukning á viðnám (eins og yfir 0,1m Ω) greinist, slítur tækið bilunarstrauminn innan 10 millisekúndna og kólnar hratt niður í gegnum kælikerfið, sem gerir ofurleiðara efninu kleift að komast aftur í ofurleiðandi ástand (verndarbúnaður Shanghai Engineering hefur náð sjálfsbata eftir 3 slökkvihringrás notenda án þess að hafa áhrif á aflgjafarnotkun notenda);
3. Rafsegulhringakerfishönnun: Byggðu óþarfa aflgjafaleiðir á nethliðinni og viðhaldið aflgjafa í gegnum hringkerfisskipti meðan á rafmagnsleysi stendur (Shenzhen verkefnið er tengt við tvöfalda rafmagnshringanetið í Futian Central District, og álagsflutningshraðinn við rafmagnsleysi nær 100%).
(3) Aðlögun vélrænni frammistöðu: „Sveigjanleikaáskorunin“ í uppsetningu og rekstri
Ofurleiðandi snúrur samanstanda af mörgum lögum eins og ofurleiðandi böndum (aðeins 0,4 millimetrar á þykkt), stuðpúðalögum og hlífðarlögum og vélrænni styrkur þeirra er mun minni en hefðbundnir koparkaplar. Of mikill togkraftur, lítill beygjuradíus eða titringur meðan á uppsetningu stendur getur valdið broti á ræmum eða millilagsbroti.
Að takast á við æfingu:
1. Sérsniðið lagningarferli: Ákvarða lykilbreytur með 1:1 hermitilraunum (eins og Shanghai Engineering sem endurskapar flókið umhverfi miðbæjarsvæðisins í Wujing Town, Minhang District, mælir hámarks leyfilegan togkraft ofurleiðandi kapalsins til að vera 8kN og lágmarks beygjuradíus að vera 1,5 metrar);
2. Sérhæfður lagningarbúnaður: rannsóknir og þróun á litlum horn og stórum dropabúnaði (eins og Shenzhen verkefnið sem notar "leðjuvatnsjafnvægi efst pípa" og "stór horn framhjá" ferli til að leysa vandamálið af þröngum neðanjarðar pípusöfnum í gömlum þéttbýli);
3. Dynamic streituvöktun: Rauntíma eftirlit með kapalspennu meðan á lagningu stendur (trefja Bragg grindarskynjarar eru notaðir í Shenzhen verkefninu og sjálfvirkar viðvaranir eru ræstar þegar spennu frávik fara yfir ± 5%), og titringsvöktun með snjöllum jörð pinnar meðan á notkun stendur (titringsskynjarar eru settir upp í öllum 9 vinnubrunnum í Shanghai verkefninu, þegar titringsdeyfing er meiri en höggdeyfing og höggdeyfing Shanghai verkefnisins, 10Hz).
(4) Einangrun og hitastjórnun: Tvöfalt próf á „lágt hitastig + háspennu“
Ofurleiðandi kaplar starfa í fljótandi köfnunarefnisumhverfi (-196 gráður) og verða að þola 35kV spennu eða jafnvel hærri. Einangrunarefnið verður að hafa bæði lágt-hitaþol og háspennuþol. Að auki geta kapaltengi (tengi tengd við hefðbundið rafmagnsnet) orðið fyrir staðbundnum háum hita vegna hitaleka, sem getur haft áhrif á einangrun.
Að takast á við æfingu:
1. Samsett einangrunarhönnun: með því að nota samsetta einangrunarbyggingu úr föstu einangrunarefni (eins og epoxýplastefni) og fljótandi köfnunarefni (þykkt einangrunarlagsins á Shanghai 35kV snúrur er aðeins 20 mm og kórónaþolið er tvöfalt það sem hefðbundnar snúrur);
2. Fínstilling á einangrun flugstöðva: Flugstöðin tekur upp lofttæmi fjöl-laga einangrunarbyggingu (hitalekahlutfall flugstöðvar í Shenzhen verkefninu er minna en 0,5W/m, sem er 30% lægra en alþjóðlegur staðall), og lág-hitalím er fyllt á viðmótið til að koma í veg fyrir eyður í einangrun af völdum fljótandi köfnunarefnis;
3. Reglulegar einangrunarprófanir: Notaðu megóhmmæli til að mæla aðaleinangrunarviðnám á ársfjórðungi (með kröfunni sem er meira en eða jafnt og 1000M Ω), og framkvæmið árleg raftapspróf (þriggja-fasa raftapstuðull Shanghai Engineering er allur<0.5%, far below the warning value of 1%).
2, Staðlað rekstrarferli ofurleiðandi snúra
Rekstur ofurleiðandi strengja verður nákvæmlega að fylgja fjögurra þrepa ferli „forkælingarprófunar tengingar og viðhalds“ og lykilbreytur verða að vera skráðar í hverju skrefi til að tryggja rekjanleika.
(1) Forkælingarstig: hægfara kæling frá stofuhita í -196 gráður
Forkæling er mikilvægt skref til að hefja notkun og það er nauðsynlegt til að forðast hitaálagsskemmdir af völdum hraðrar kælingar (eins og ofurleiðandi borði brotnar eða liðlos). Sértæka ferlið er sem hér segir:
1. Kerfisrýming: Notaðu lofttæmisdælu til að tæma innri leiðslu kapalsins í lofttæmisgráðu 1 × 10 ⁻ ³ Pa, fjarlægðu óhreinindi (eins og raka og loft) og koma í veg fyrir stíflu á leiðslum við lágt hitastig;
2. Köfnunarefnisblástur: Blástu hægt og rólega í leiðsluna með köfnunarefni við stofuhita (flæðishraði Minna en eða jafnt og 5m³/klst.) til að fjarlægja enn frekar óhreinindi sem eftir eru;
3. Forkæling á fljótandi köfnunarefni: Sprautaðu fljótandi köfnunarefni með hraðanum 0,5 gráður / mín og minnkaðu hitastig snúrunnar smám saman (forkælingartíminn fyrir Shanghai verkefnið er 48 klukkustundir og endanlegt hitastig verður stöðugt við -196 gráður ± 2 gráður).
(2) Flæðispróf: verkleg æfing til að sannreyna nafnstraumsburðargetu
Eftir að forkælingu er lokið þarf að sannreyna núverandi burðargetu kapalsins með straumflutningsprófi. Tilraunin tekur upp „núverandi yfirsetningaraðferð“:
1. Þriggja fasa skammhlaup í lok snúrunnar, tengdu spennujafnara í upphafi og aukið strauminn smám saman (byrjar frá 10% af nafnstraumnum, hækkar um 10% á 30 mínútna fresti);
2. Fylgstu með spennu- og straumfasa hvers fasa (með nauðsynlegum fasamun minni en eða jafnt og 5 gráður), sem og hitastiginu (með úttakshitastigi fljótandi köfnunarefnis sem er Minna en eða jafnt og -190 gráður C);
Þegar straumurinn nær nafngildinu (eins og málstraumurinn 2160A fyrir 35kV snúru í Shanghai) og er stöðugur í 24 klukkustundir, er prófið hæft.
(3) Nettengd rekstur: 24/7 trygging fyrir "vöktun á netinu + greindur rekstur og viðhald"
Eftir nettengingu þarf að fylgjast með eftirfarandi breytum í rauntíma-í gegnum netvöktunarvettvang:
1. Fljótandi köfnunarefniskerfi: inntaksþrýstingur (0,3-0,5MPa), úttakshiti (-196 gráður ± 2 gráður), rennsli (10-15L/mín);
2. Rafmagnsbreytur: straumur (Minni en eða jafnt og nafngildi), spenna (± 5% málspenna), rafstraumstap (Minni en eða jafnt og 1%);
3. Umhverfisbreytur: hitastig og rakastig (hitastig Minna en eða jafnt og 30 gráður, raki Minna en eða jafnt og 70%), titringur (Minna en eða jafnt og 5Hz).
Rekstrar- og viðhaldsteymið notar „þrívíddarskoðun+miðstýrð vöktun“: daglega handvirka skoðun á vinnubrunninum (athugar hvort einangrunarrörið sé frostið og hvort kælivélin gangi óeðlilega), vikuleg greining á vöktunargögnum á netinu (ef flæði fljótandi köfnunarefnis sveiflast um meira en ± 10%, þarf að athuga hitastig í leiðslum og hitastig innan mánaðar) Minna en eða jafnt og -180 gráður er eðlilegt).
(4) Reglulegt viðhald: fyrirbyggjandi viðhald á „stöðumati+skipti íhluta“
Alhliða viðhalds er krafist á hverju starfsári:
1. Mat á frammistöðu einangrunar: Mældu aðaleinangrunarviðnám (Stærra en eða jafnt og 1000M Ω) og raftapstuðull (Minni en eða jafnt og 0,5%);
2. Skoðun á vélrænni frammistöðu: Athugaðu hvort það séu sprungur í ofurleiðandi borði í gegnum röntgenskoðun (engar skemmdir fundust á borði við 3 ára starfrækslu Shanghai verkefnisins);
3. Viðhald kælikerfis: skiptu um kæliolíu, hreinn varmaskipti (viðhaldsferill kælivélar í Shenzhen verkefninu er 2000 klukkustundir).
3, Möguleg vandamál og mótvægisaðgerðir meðan á notkun stendur
Þrátt fyrir stöðuga tæknilega hagræðingu getur ofurleiðandi snúrur enn orðið fyrir bilunum vegna umhverfisbreytinga, öldrunar búnaðar eða rekstrarvillna og þarf að þróa markvissar viðbragðsaðferðir.
(1) Problem 1: Abnormal increase in liquid nitrogen temperature (such as outlet temperature>-190 gráður)
Ástæður: Hitaleki frá einangrunarrörinu (svo sem skemmdir á lofttæmilaginu), bilun í kælivél (svo sem slit á þjöppu) og stífla á fljótandi köfnunarefnisdælunni (uppsöfnun óhreininda).
svara:
1. Athugaðu strax útlit einangrunarrörsins (frostsvæði geta verið lekapunktar), notaðu lofttæmismæli til að mæla lofttæmisstig einangrunarlagsins (<1 × 10 ⁻ ² Pa is normal), and if the leakage point is small, seal it with low-temperature glue; If the leakage point is large, replace the insulation pipe;
2. Skiptu yfir í vara kælibúnaðinn (Shanghai verkefnið er búið 2 aðal kælieiningar og 1 varaeiningu, með skiptingartíma innan við 5 mínútur);
3. Slökktu á fljótandi köfnunarefnisdælunni og blástu til baka leiðsluna með köfnunarefnisgasi (þrýstingur 0,2MPa) til að fjarlægja óhreinindi (Shenzhen verkefnið var einu sinni lokað af koparspæni sem skilið var eftir við byggingu, en leiðslan var endurreist í eðlilegt horf eftir að hafa blásið til baka).
(2) Problem 2: Overload triggering (sudden increase in resistance>0.1m Ω)
Ástæður: Ofstraumur (svo sem skyndileg aukning á álagi notenda), staðbundin ofhitnun (léleg snerting suðupunkta á ræmur), truflun á segulsviði (stórir mótorar í grenndinni).
svara:
1. Hlífðarbúnaðurinn sleppir sjálfkrafa (Shenzhen verkefni ferðatími<10ms), cutting off the fault current;
2. Athugaðu núverandi skrá (ef það er skyndileg aukning á álagi, hafðu samband við notandann til að stilla rafmagnsáætlunina; ef vandamál er með suðupunktinn skaltu suða aftur og prófa viðnámið);
3. Ræstu kælibúnaðinn til að flýta fyrir kæliferlinu (markhitastig -196 gráður), og tengdu aftur við ristina eftir að viðnámið er aftur í 0 (Shanghai verkfræði kveikti einu sinni á rafmagnsleysi vegna skyndilegrar aukningar á álagi, sem endurheimti sjálfkrafa aflgjafa eftir 30 mínútur).
(3) Vandamál 3: Kapalræmur brotnar eftir lagningu (eins og einangrunarþol<100M Ω)
Ástæða: Of mikill togkraftur (yfir 8kN), lítill beygjuradíus (<1.5 meters), and high lateral pressure (>5kN/m).
svara:
1. Hættu strax lagningu og notaðu ljósleiðara til að greina staðsetningu brotsins (nákvæmni ± 1 metri);
2. Skerið brotna hlutann af, skiptið um vararæmuna (með sömu gerð og upprunalega ræman), endursuðu og framkvæmið einangrunarmeðferð (Shenzhen verkefnið olli einu sinni að ræman brotnaði vegna lítillar beygjuradíus og skiptin stóðst prófið);
3. Stilltu lagfæringar (eins og að draga úr toghraða í 0,5m/mín og auka þvermál beygjustýrihjólsins).
