Ülijuhtivad kaablid kui uue põlvkonna jõuülekandetehnoloogia on muutunud võimsaks vahendiks toiteallika kitsaskohtade lahendamisel linna tuumapiirkondades ja elektrivõrgu keskkonnasäästliku ümberkujundamise edendamisel nende nulltakistuse, väikese kadu ja suure võimsuse omaduste tõttu. Selle töö sõltub aga äärmuslikult madala temperatuuriga keskkondadest (umbes -196 kraadi) ja täppisjuhtimissüsteemidest, mis hõlmavad mitmeid tehnilisi väljakutseid, nagu madala temperatuuri säilitamine, jahutuskaitse ja mehaaniline kohandamine. Allpool käsitleme ülijuhtivate kaablite töö põhipunkte ja praktilisi kogemusi kolmest dimensioonist: kuidas stabiliseerida põhiprobleeme ja reageerimispraktikaid, kuidas standardida tööprotsessi ning kuidas parandada tüüpilisi probleeme ja lahendusi koos tegelike juhtumitega.
1, Ülijuhtivate kaablite töö põhiprobleemid ja praktilised lahendused
(1) Madala temperatuuriga keskkonna hooldus: vedela lämmastiku süsteemi stabiilsus on töö "päästerõngas".
Ülijuhtivad materjalid nõuavad vedela lämmastiku keskkonda (-196 kraadi), et neil oleks nulltakistus, seetõttu on madala temperatuuriga keskkonna säilitamine esmane ülesanne. Peamised väljakutsed seisnevad vedela lämmastiku tsirkulatsioonisüsteemi soojuslekke kontrolli all (keskkonnasoojuse sissetung võib põhjustada vedela lämmastiku aurustumist, häirides madala temperatuuri tingimusi), jahutusseadme tõhusas töös (nõuab jahutusvõimsuse pidevat täiendamist) ning süsteemi rõhu ja voolukiiruse dünaamilises tasakaalus.
Praktikaga tegelemine:
1. Mitmekihiline isolatsioonikonstruktsioon: kaabli korpus on mähitud kahekihilisse-painduvasse vaakum-isolatsioonitorusse, et vähendada välist soojuse sissetungi (nt Shanghai 35kV näidisprojekti isolatsioonitoru disain, mille soojuskadu on vaid 1/10 traditsiooniliste kaablite puhul);
2. Mitme masinaga paralleelne jahutussüsteem: mitu jahutusseadet on konfigureeritud töötama paralleelselt ja sisselülitatavate seadmete arvu reguleeritakse dünaamiliselt vastavalt jahutusvõimsuse nõuetele (Shenzheni 10 kV projekt kasutab kodumaiselt toodetud suure jahutusvõimsusega GM-külmutusseadmeid, et lahendada tõhusa soojusvahetuse probleem väikestes ruumides);
3. Reaalajas jälgimine ja üleliigne varundamine: Temperatuuri-, rõhu- ja vooluandurid on paigutatud kaablite sisse- ja väljapääsude ning jahutusseadmete võtmesõlmedesse (Shanghai on rajatud 9 töötavat kaevu, millest igaüks on varustatud vedela lämmastiku jälgimisseadmetega). Kui avastatakse kõrvalekalded (nt temperatuur üle ± 2 kraadi), käivitatakse varujahutusseade kohe, et tagada stabiilne madala temperatuuriga keskkond.
(2) Ülepingekaitse: tehnoloogiline hüpe "passiivselt toitelt-välja" "aktiivsele isetaastamisele"
Ülekuumenemine (nähtus, kus ülijuhtivad materjalid taastavad ootamatult takistuse temperatuuri, voolu või kriitilisi väärtusi ületava magnetvälja tõttu) on ülijuhtivate kaablite kõige tõsisem talitlustõrge, mis võib põhjustada kohalikku ülekuumenemist, isolatsioonikahjustusi ja isegi seadmete läbipõlemist. Traditsioonilised kaitsemeetodid põhinevad kiiretel elektrikatkestustel, kuid võivad põhjustada voolukatkestusi ja mõjutada kasutajakogemust.
Praktikaga tegelemine:
1. Mitme parameetri seire: kaabli temperatuuri, voolu ja pinge andmete reaalajas kogumine fiiberoptilise temperatuuri mõõtmise, vooluandurite ja pingetrafode kaudu (Shenzheni projekt kasutas kiudoptiliste vibratsiooni mõõtmise seadmed piki 400 meetri pikkust kaabliliini, et saavutada millimeetri taseme temperatuurituvastus);
2. Intelligentne jahutuskaitseseade: on välja töötatud integreeritud "kustutusreisi isetaastamise" seade. Kui tuvastatakse takistuse järsk tõus (näiteks üle 0,1 m Ω), katkestab seade rikkevoolu 10 millisekundi jooksul ja jahtub kiiresti läbi jahutussüsteemi, võimaldades ülijuhtival materjalil uuesti ülijuhtivasse olekusse minna (Shanghai Engineeringi kaitseseade on saavutanud isetaaste pärast 3 quenchi tsüklit kasutaja toiteallikat mõjutamata);
3. Elektromagnetilise ringvõrgu projekteerimine: ehitage võrgu poolel üleliigsed toiteradad ja säilitage toiteallikas ringvõrgu ümberlülitamise kaudu elektrikatkestuste ajal (Shenzheni projekt on ühendatud Futiani keskpiirkonna kahe toiteringi võrguga ja koormuse edastuskiirus elektrikatkestuste ajal ulatub 100%).
(3) Mehaaniline jõudluse kohandamine: "paindlikkuse väljakutse" paigaldamisel ja kasutamisel
Ülijuhtivad kaablid koosnevad mitmest kihist, nagu ülijuhtivad lindid (paksus vaid 0,4 millimeetrit), puhverkihid ja kaitsekihid ning nende mehaaniline tugevus on palju väiksem kui traditsioonilistel vaskkaablitel. Liigne tõmbejõud, väike painderaadius või vibratsioon paigaldamise ajal võivad põhjustada riba purunemist või kihtidevahelist delaminatsiooni.
Praktikaga tegelemine:
1. Kohandatud paigaldusprotsess: määrake põhiparameetrid 1:1 simulatsioonikatsete abil (näiteks Shanghai Engineering, mis reprodutseerib Minhangi rajoonis Wujingi linna keskse linnapiirkonna keerulist keskkonda, mõõtes ülijuhtiva kaabli maksimaalseks lubatud tõmbejõuks 8 kN ja minimaalseks painderaadiuseks 1,5 meetrit);
2. Spetsiaalsed paigaldusseadmed: väikese nurga ja suurte tilkade paigaldamise seadmete uurimine ja arendus (nagu Shenzheni projekt, mis kasutab "muda vee tasakaalu ülemise toru" ja "suure nurga ümbersõidu" protsesse, et lahendada kitsaste maa-aluste torude galeriide probleem vanades linnapiirkondades);
3. Dünaamiline pingeseire: kaabli pinge jälgimine paigaldamise ajal reaalajas (Shenzhen projektis kasutatakse fiiber-Braggi võreandureid ja automaatsed häired käivituvad, kui pingehälve ületab ± 5%), ja vibratsiooni jälgimine intelligentsete maandusnaastude abil töö ajal (vibratsiooniandurid paigaldatakse kõigisse 9 töökaevu, kui Shanghai projekti vibratsioonisagedus on ületatud, ja meetmed on aktiveeritud. 10 Hz).
(4) Isolatsioon ja soojusjuhtimine: kahekordne test "madal temperatuur + kõrge pinge"
Ülijuhtivad kaablid töötavad vedelas lämmastikus (-196 kraadi) ja peavad taluma pinget 35 kV või isegi kõrgemal. Isolatsioonimaterjalil peab olema nii madal-temperatuurikindlus kui ka kõrgepingekindlus. Lisaks võivad kaabliklemmid (tavalise elektrivõrguga ühendatud liidesed) kogeda kohalikku kõrget temperatuuri soojuslekke tõttu, mis võib mõjutada isolatsiooni jõudlust.
Praktikaga tegelemine:
1. Komposiit-isolatsiooni disain: tahkete isolatsioonimaterjalide (nt epoksüvaik) ja vedela lämmastiku komposiit-isolatsioonistruktuuri kasutamine (Shanghai 35kV kaablite isolatsioonikihi paksus on ainult 20 mm ja koroonatakistus on kaks korda suurem kui traditsioonilistel kaablitel);
2. Klemmide isolatsiooni optimeerimine: terminal kasutab vaakum--kihilist isolatsioonistruktuuri (Shenzheni projekti terminali soojuslekke määr on alla 0,5 W/m, mis on 30% madalam kui rahvusvaheline standard) ja liideses täidetakse madala temperatuuriga liim, et vältida vedela lämmastiku aurustumisest põhjustatud isolatsioonivahesid;
3. Regulaarne isolatsioonikatse: kasutage megoommeetrit, et mõõta peamist isolatsioonitakistust igas kvartalis (nõue on suurem või võrdne 1000 M Ω) ja viige läbi iga-aastane dielektriliste kadude testimine (Shanghai Engineeringi kolmefaasiline dielektriline kadude tegur on kõik<0.5%, far below the warning value of 1%).
2, ülijuhtivate kaablite standardiseeritud tööprotsess
Ülijuhtivate kaablite töö peab järgima rangelt neljaetapilist protsessi "jahutuse eeljahutuse katsevõrgu ühendamise toimimine ja hooldus" ning jälgitavuse tagamiseks tuleb igal etapil salvestada peamised parameetrid.
(1) Eeljahutuse etapp: järkjärguline jahutamine toatemperatuurilt -196 kraadini
Eeljahutus on töö alustamisel kriitiline samm ja see on vajalik, et vältida kiirest jahutamisest põhjustatud termilise stressi tekitatud kahjustusi (nagu ülijuhtiva lindi purunemine või liigendi eraldumine). Konkreetne protsess on järgmine:
1. Süsteemi tühjendamine: kasutage vaakumpumpa, et tühjendada kaabli sisemine torustik vaakumastmeni 1 × 10 ⁻ ³ Pa, eemaldada lisandid (nagu niiskus ja õhk) ning vältida torustiku ummistumist madalatel temperatuuridel;
2. Lämmastiku puhumine: Puhuge torujuhe aeglaselt toatemperatuuril lämmastikuga (voolukiirus alla 5 m³/h või sellega võrdne), et täiendavalt eemaldada jääklisandid;
3. Eeljahutus vedela lämmastikuga: süstige vedelat lämmastikku kiirusega 0,5 kraadi minutis ja vähendage järk-järgult kaabli temperatuuri (Shanghai projekti eeljahutusaeg on 48 tundi ja lõpptemperatuur stabiliseerub -196 kraadi ± 2 kraadi juures).
(2) Voolukatse: praktiline harjutus nimivoolu kandevõime kontrollimiseks
Kui eeljahutus on lõppenud, tuleb kaabli voolu kandevõimet kontrollida voolu kandevõime testiga. Katse kasutab "praegust superpositsiooni meetodit":
1. Kolmefaasiline lühis kaabli otsas, ühendage alguses pingeregulaator ja suurendage järk-järgult voolu (alates 10% nimivoolust, suurendades 10% iga 30 minuti järel);
2. Jälgige iga faasi pinge- ja voolufaase (nõutava faaside erinevusega 5 kraadi või vähem), samuti temperatuuri (vedela lämmastiku väljalasketemperatuuriga kuni -190 kraadi C);
Kui vool saavutab nimiväärtuse (nt Shanghais 35 kV kaabli nimivool 2160 A) ja stabiliseerub 24 tunniks, on test kvalifitseeritud.
(3) Võrguühendusega töötamine: ööpäevaringne võrguseire + intelligentse töö ja hoolduse garantii
Pärast võrguühendust tuleb veebipõhise jälgimisplatvormi kaudu reaalajas jälgida{0}}järgmisi parameetreid.
1. Vedela lämmastiku süsteem: sisendrõhk (0,3-0,5 MPa), väljundtemperatuur (-196 kraadi ± 2 kraadi), voolukiirus (10-15L/min);
2. Elektrilised parameetrid: vool (nimiväärtusest väiksem või sellega võrdne), pinge (± 5% nimipingest), dielektriline kadu (väiksem või võrdne 1%);
3. Keskkonnaparameetrid: töökaevu temperatuur ja niiskus (temperatuur alla 30 kraadi või sellega võrdne, niiskus kuni 70%), vibratsioon (vähem kui 5 Hz või sellega võrdne).
Kasutus- ja hooldusmeeskond kasutab režiimi "kolme{0}}ülevaatus + tsentraliseeritud jälgimine": töökaevu igapäevane käsitsi kontrollimine (kontroll, kas isolatsioonitoru on jäätunud ja kas jahutusmasin töötab ebanormaalselt), iganädalane online-seireandmete analüüs (kui vedela lämmastiku vooluhulk kõigub rohkem kui ± 10%, infrapuna temperatuuri mõõtmine ja igakuine mõõtmine ja torujuhtme blokeerimine). kui -180 kraadi või sellega võrdne on normaalne).
(4) Regulaarne hooldus: "oleku hindamine + komponendi asendamine" ennetav hooldus
Põhjalikku hooldust on vaja igal tööaastal:
1. Isolatsiooni jõudluse hindamine: Mõõtke peamist isolatsioonitakistust (suurem või võrdne 1000M Ω) ja dielektrilist kadudegurit (väiksem või võrdne 0,5%);
2. Mehaaniline jõudluse kontroll: kontrollige, kas ülijuhtivas lindis on pragusid röntgenülevaatuse teel (Shanghai projekti 3-aastase töötamise ajal ei leitud lindil kahjustusi);
3. Külmutussüsteemi hooldus: vahetage välja külmutusõli, puhastage soojusvaheti (Shenzheni projekti külmutusmasina hooldustsükkel on 2000 tundi).
3, võimalikud probleemid ja vastumeetmed töö ajal
Hoolimata pidevast tehnoloogilisest optimeerimisest võib ülijuhtivate kaablite töös siiski esineda rikkeid keskkonnamuutuste, seadmete vananemise või talitlusvigade tõttu ning tuleb välja töötada sihipärased reageerimisstrateegiad.
(1) Problem 1: Abnormal increase in liquid nitrogen temperature (such as outlet temperature>-190 kraadi)
Põhjused: soojusleke isolatsioonitorust (näiteks vaakumkihi kahjustus), külmutusmasina rike (nt kompressori kulumine) ja vedela lämmastiku pumba ummistus (lisandite kogunemine).
vastus:
1. Kontrollige viivitamatult isolatsioonitoru välimust (külmaalad võivad olla lekkekohad), mõõtke isolatsioonikihi vaakumtaseme mõõtmiseks vaakummõõturiga (<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. Lülitumine varujahutusseadmele (Shanghai projekt on varustatud 2 peamise külmutusseadme ja 1 varuseadmega, lülitusaeg on alla 5 minuti);
3. Lülitage vedela lämmastiku pump välja ja puhuge torustik tagasi lämmastikgaasiga (rõhk 0,2 MPa), et eemaldada lisandid (Shenzheni projekt oli kunagi tõkestatud ehituse käigus alles jäänud vaselaastudega, kuid torustik taastati pärast tagasipuhumist normaalseks).
(2) Problem 2: Overload triggering (sudden increase in resistance>0.1m Ω)
Põhjused: liigvool (näiteks kasutaja koormuse järsk tõus), lokaalne ülekuumenemine (keevituspunktide halb kontakt), magnetvälja häired (suured mootorid läheduses).
vastus:
1. Kaitseseade rakendub automaatselt (Shenzheni projekti väljalülitusaeg<10ms), cutting off the fault current;
2. Kontrollige jooksvat rekordit (koormuse järsu suurenemise korral võtke elektriplaani kohandamiseks ühendust kasutajaga; kui keevituspunktiga on probleeme, keevitage uuesti ja testige takistust);
3. Käivitage külmutusseade jahutusprotsessi kiirendamiseks (sihttemperatuur -196 kraadi) ja ühendage uuesti võrku pärast takistuse naasmist nullile (Shanghai inseneritöö käivitas kord koormuse järsu suurenemise tõttu elektrikatkestuse, mis taastas automaatselt toiteallika 30 minuti pärast).
(3) Probleem 3: kaabliriba purunemine pärast paigaldamist (nt isolatsioonitakistus<100M Ω)
Põhjus: liigne veojõud (üle 8kN), väike painderaadius (<1.5 meters), and high lateral pressure (>5kN/m).
vastus:
1. Lõpetage viivitamatult paigaldamine ja kasutage luumurru asukoha tuvastamiseks optilist kiudu (täpsus ± 1 meeter);
2. Lõigake katkine osa ära, asendage varuriba (sama mudeliga, mis originaalriba), keevitage uuesti ja teostage isolatsioonitöötlus (Shenzheni projekt põhjustas kunagi riba purunemise väikese painderaadiuse tõttu ja asendus läbis testi);
3. Reguleerige paigaldusparameetreid (nt veokiiruse vähendamine 0,5 m/min-ni ja painutusjuhiratta läbimõõdu suurendamine).
