Kejbils superkonduttivi, bħala ġenerazzjoni ġdida ta 'teknoloġija ta' trasmissjoni ta 'enerġija, saru għodda qawwija biex isolvu l-konġestjonijiet tal-provvista tal-enerġija f'żoni ċentrali urbani u jippromwovu trasformazzjoni ħadra tal-grilja tal-enerġija minħabba r-reżistenza żero tagħhom, telf baxx u karatteristiċi ta' kapaċità kbira. Madankollu, it-tħaddim tiegħu jiddependi fuq ambjenti ta 'temperatura baxxa estrema (madwar -196 grad) u sistemi ta' kontroll ta 'preċiżjoni, li jinvolvu sfidi tekniċi multipli bħal manutenzjoni ta' temperatura baxxa, protezzjoni tat-tifi, u adattament mekkaniku. Hawn taħt, se nelaboraw fuq il-punti ewlenin u l-esperjenza prattika tal-operat tal-kejbil superkonduttur minn tliet dimensjonijiet: kif tistabbilizza l-kwistjonijiet ewlenin u l-prattiki ta 'rispons, kif tistandardizza l-proċess ta' operazzjoni, u kif isewwi problemi u soluzzjonijiet tipiċi, flimkien ma 'każijiet attwali.
1, Kwistjonijiet ewlenin u soluzzjonijiet prattiċi għat-tħaddim ta 'kejbils superkonduttivi
(1) Manutenzjoni ta 'l-ambjent b'temperatura baxxa: l-istabbiltà tas-sistema tan-nitroġenu likwidu hija l-"linja ta' ħajja" ta 'tħaddim
Materjali superkonduttivi jeħtieġu ambjent ta 'nitroġenu likwidu (-196 grad) biex juru karatteristiċi ta' reżistenza żero, għalhekk iż-żamma ta 'ambjent ta' temperatura baxxa hija l-kompitu primarju. L-isfidi ewlenin jinsabu fil-kontroll tat-tnixxija tas-sħana fis-sistema taċ-ċirkolazzjoni tan-nitroġenu likwidu (intrużjoni tas-sħana ambjentali tista 'tikkawża vaporizzazzjoni tan-nitroġenu likwidu, tfixkel kundizzjonijiet ta' temperatura baxxa), tħaddim effiċjenti tal-unità ta 'refriġerazzjoni (li teħtieġ riforniment kontinwu tal-kapaċità tat-tkessiħ), u bilanċ dinamiku tal-pressjoni tas-sistema u r-rata tal-fluss.
It-trattament tal-prattika:
1. Disinn ta 'insulazzjoni b'ħafna saffi: Il-korp tal-kejbil huwa mgeżwer f'tubu ta' insulazzjoni tal-vakwu flessibbli ta 'saff doppju - biex tnaqqas l-intrużjoni tas-sħana esterna (bħad-disinn tat-tubu tal-insulazzjoni tal-proġett ta' dimostrazzjoni ta 'Shanghai 35kV, li għandu biss 1/10 tat-telf tas-sħana tal-kejbils tradizzjonali);
2. Sistema ta 'refriġerazzjoni parallela ta' magni multipli: Unitajiet ta 'refriġerazzjoni multipli huma kkonfigurati biex jaħdmu b'mod parallel, u n-numru ta' unitajiet li għandhom jinxtegħlu huwa aġġustat dinamikament skont ir-rekwiżiti tal-kapaċità tat-tkessiħ (il-proġett Shenzhen 10 kV juża unitajiet ta 'refriġerazzjoni GM ta' kapaċità ta 'tkessiħ kbira prodotti domestikament biex issolvi l-problema ta' skambju effiċjenti tas-sħana fi spazji żgħar);
3. Monitoraġġ f'ħin reali u backup żejda: Sensuri tat-temperatura, pressjoni u fluss huma skjerati f'nodi ewlenin ta 'daħliet tal-kejbil, ħruġ, u unitajiet ta' refriġerazzjoni (9 bjar tax-xogħol huma stabbiliti f'Shanghai, kull wieħed mgħammar b'tagħmir ta 'monitoraġġ tan-nitroġenu likwidu). Ladarba jiġu skoperti anormalitajiet (bħal temperatura li taqbeż ± 2 gradi), l-unità ta 'refriġerazzjoni ta' backup tinbeda immedjatament biex tiżgura ambjent stabbli ta 'temperatura baxxa-.
(2) Protezzjoni minn vultaġġ żejjed: qabża teknoloġika minn "qawwa passiva-mitfija" għal "irkupru attiv attiv"
Is-sħana żejda (il-fenomenu ta 'materjali superkondutturi f'daqqa jirrestawraw ir-reżistenza minħabba t-temperatura, il-kurrent, jew il-kamp manjetiku li jaqbeż il-valuri kritiċi) huwa l-aktar falliment operattiv serju ta' kejbils superkondutturi, li jista 'jwassal għal tisħin żejjed lokali, ħsara ta' insulazzjoni, u anke burnout tat-tagħmir. Metodi ta 'protezzjoni tradizzjonali jiddependu fuq qtugħ rapidu tal-enerġija, iżda jistgħu jwasslu għal qtugħ tad-dawl u jaffettwaw l-esperjenza tal-utent.
It-trattament tal-prattika:
1. Monitoraġġ tal-fużjoni ta 'parametri b'ħafna: Ġbir f'ħin reali ta' data ta 'temperatura, kurrent u vultaġġ tal-kejbil permezz ta' kejl tat-temperatura tal-fibra ottika, sensuri tal-kurrent, u transformers tal-vultaġġ (il-proġett Shenzhen uża apparati ta 'kejl tal-vibrazzjoni tal-fibra ottika tul il-linja tal-kejbil ta' 400 metru biex jinkiseb sensing tat-temperatura fil-livell millimetru);
2. Apparat ta 'protezzjoni intelliġenti tat-tifi: Żviluppa apparat integrat ta' "irkupru ta 'awto-vjaġġ ta' quench". Meta tiġi skoperta żieda f'daqqa fir-reżistenza (bħal li taqbeż 0.1m Ω), l-apparat jaqta 'l-kurrent tal-ħsara fi żmien 10 millisekondi u jibred malajr permezz tas-sistema ta' refriġerazzjoni, u jippermetti li l-materjal superkonduttur jerġa 'jidħol fl-istat superkonduttur (apparat ta' protezzjoni ta 'Shanghai Engineering kiseb awto irkupru wara 3 ċikli ta' quench tal-utent mingħajr ma jaffettwa);
3. Disinn tan-netwerk taċ-ċirku elettromanjetiku: Ibni mogħdijiet ta 'provvista ta' enerġija żejda fuq in-naħa tal-grilja, u żomm il-provvista ta 'enerġija permezz ta' swiċċjar tan-netwerk taċ-ċirku waqt qtugħ tad-dawl (il-proġett Shenzhen huwa konness man-netwerk taċ-ċirku ta 'enerġija doppja fid-Distrett Ċentrali ta' Futian, u r-rata tat-trasferiment tat-tagħbija waqt qtugħ tal-enerġija tilħaq 100%).
(3) Adattament tal-Prestazzjoni Mekkanika: L-'Isfida tal-Flessibilità' fl-Installazzjoni u l-Operazzjoni
Kejbils superkonduttivi jikkonsistu minn saffi multipli bħal tejps superkonduttivi (biss 0.4 millimetri ħoxna), saffi buffer, u saffi protettivi, u s-saħħa mekkanika tagħhom hija ħafna inqas minn kejbils tar-ram tradizzjonali. Forza ta 'trazzjoni eċċessiva, raġġ żgħir tal-liwi, jew vibrazzjoni waqt l-installazzjoni jistgħu jikkawżaw ksur tal-istrixxa jew delamination tas-saffi ta' bejn is-saffi.
It-trattament tal-prattika:
1. Proċess ta 'tqegħid personalizzat: Iddetermina parametri ewlenin permezz ta' esperimenti ta 'simulazzjoni 1:1 (bħal Shanghai Engineering li tirriproduċi l-ambjent kumpless taż-żona urbana ċentrali f'Wujing Town, Distrett ta' Minhang, li tkejjel il-forza massima ta 'trazzjoni permissibbli tal-kejbil superkonduttur li jkun 8kN u r-raġġ minimu tal-liwi jkun 1.5 metri);
2. Tagħmir speċjalizzat għat-tqegħid: riċerka u żvilupp ta 'angolu żgħir u tagħmir kbir għat-tqegħid ta' qatra (bħall-proġett ta 'Shenzhen li juża l-"pajp ta' fuq tal-bilanċ tal-ilma tat-tajn" u proċessi ta '"bypass ta' angolu kbir" biex issolvi l-problema ta 'galleriji tal-pajpijiet dejqa taħt l-art f'żoni urbani qodma);
3. Monitoraġġ dinamiku tal-istress: Monitoraġġ f'ħin reali tat-tensjoni tal-kejbil matul il-proċess tat-tqegħid (sensors tal-ħakk Bragg tal-fibra huma użati fil-proġett Shenzhen, u allarmi awtomatiċi jiġu attivati meta d-devjazzjoni tat-tensjoni taqbeż ± 5%), u monitoraġġ tal-vibrazzjoni permezz ta 'studs intelliġenti tal-art waqt it-tħaddim (sensors tal-vibrazzjoni huma installati fid-9 bjar tax-xogħol tal-proġett ta' Shanghai, u assorbiment ta 'xokkijiet ta' frekwenza ta 'vibrazzjoni 10Hz huma attivati).
(4) Insulazzjoni u Ġestjoni Termali: Test Doppju ta '"Temperatura Baxxa + Vultaġġ Għoli"
Kejbils superkondutturi joperaw f'ambjent ta 'nitroġenu likwidu (-196 grad ) u għandhom jifilħu vultaġġi ta' 35kV jew saħansitra ogħla. Il-materjal ta 'insulazzjoni għandu jkollu kemm toughness f'temperatura baxxa kif ukoll reżistenza għal vultaġġ għoli. Barra minn hekk, terminali tal-kejbil (interfaces konnessi mal-grid tal-enerġija konvenzjonali) jistgħu jesperjenzaw temperaturi għoljin lokali minħabba tnixxija tas-sħana, li tista 'taffettwa l-prestazzjoni tal-insulazzjoni.
It-trattament tal-prattika:
1. Disinn ta 'insulazzjoni kompost: bl-użu ta' struttura ta 'insulazzjoni komposta ta' materjali ta 'insulazzjoni solida (bħal reżina epoxy) u nitroġenu likwidu (il-ħxuna tas-saff ta' insulazzjoni tal-kejbils ta 'Shanghai 35kV hija biss 20mm, u r-reżistenza tal-korona hija darbtejn dik tal-kejbils tradizzjonali);
2. Ottimizzazzjoni tal-insulazzjoni tat-terminal: It-terminal jadotta struttura ta 'insulazzjoni b'ħafna -saff ta' vakwu (ir-rata tat-tnixxija tas-sħana terminali tal-proġett Shenzhen hija inqas minn 0.5W/m, li hija 30% inqas mill-istandard internazzjonali), u kolla b'temperatura baxxa- hija mimlija fl-interface biex tevita lakuni ta 'insulazzjoni kkawżati minn fwar likwidu;
3. Ittestjar ta 'insulazzjoni regolari: Uża megohmmeter biex tkejjel ir-reżistenza ewlenija ta' insulazzjoni kull kwart (b'rekwiżit ta 'Aktar minn jew ugwali għal 1000M Ω), u twettaq ittestjar annwali ta' telf dielettriku (il-fattur ta 'telf dielettriku ta' tliet fażijiet ta 'Shanghai Engineering huwa kollu<0.5%, far below the warning value of 1%).
2, Proċess ta 'tħaddim standardizzat ta' kejbils superkonduttivi
It-tħaddim ta 'kejbils superkonduttivi għandu jsegwi b'mod strett il-proċess ta' erba 'stadji ta' "operazzjoni u manutenzjoni tal-konnessjoni tal-grilja tat-test tat-tkessiħ minn qabel", u l-parametri ewlenin għandhom jiġu rreġistrati f'kull pass biex tiġi żgurata t-traċċabilità.
(1) Stadju ta 'tkessiħ minn qabel: tkessiħ gradwali mit-temperatura tal-kamra għal -196 grad
It-tkessiħ minn qabel huwa pass kritiku fil-bidu tat-tħaddim, u huwa meħtieġ li tiġi evitata ħsara ta 'stress termali kkawżata minn tkessiħ rapidu (bħal ksur ta' tejp superkonduttur jew distakk tal-ġonta). Il-proċess speċifiku huwa kif ġej:
1. Evakwazzjoni tas-sistema: Uża pompa tal-vakwu biex tevakwa l-pipeline intern tal-kejbil għal grad ta 'vakwu ta' 1 × 10 ⁻ ³ Pa, neħħi impuritajiet (bħal umdità u arja), u tevita l-imblukkar tal-pipeline f'temperaturi baxxi;
2. Nfiħ tan-nitroġenu: Nefħa bil-mod il-pipeline b'nitroġenu fit-temperatura tal-kamra (rata tal-fluss Inqas minn jew ugwali għal 5m ³/h) biex tkompli tneħħi l-impuritajiet residwi;
3. Nitroġenu likwidu tkessiħ minn qabel: Injetta nitroġenu likwidu b'rata ta '0.5 grad / min u gradwalment tnaqqas it-temperatura tal-kejbil (il-ħin tat-tkessiħ minn qabel għall-proġett ta' Shanghai huwa ta '48 siegħa, u t-temperatura finali tistabbilizza f'-196 grad ± 2 gradi).
(2) Test tal-fluss: eżerċizzju prattiku biex tivverifika l-kapaċità tal-ġarr tal-kurrent nominali
Wara li jitlesta t-tkessiħ minn qabel, il-kapaċità tal-ġarr tal-kurrent tal-kejbil jeħtieġ li tiġi vverifikata permezz ta 'test tal-ġarr tal-kurrent. L-esperiment jadotta l-"metodu ta 'superpożizzjoni attwali":
1. Short circuit bi tliet fażijiet fit-tarf tal-kejbil, qabbad regolatur tal-vultaġġ fil-bidu, u gradwalment iżżid il-kurrent (li jibda minn 10% tal-kurrent nominali, jiżdied b'10% kull 30 minuta);
2. Tissorvelja l-fażijiet tal-vultaġġ u l-kurrent ta 'kull fażi (b'differenza ta' fażi meħtieġa ta 'Inqas minn jew ugwali għal 5 gradi ), kif ukoll it-temperatura (b'temperatura tal-ħruġ tan-nitroġenu likwidu ta' Inqas minn jew ugwali għal -190 grad C);
Meta l-kurrent jilħaq il-valur nominali (bħall-kurrent nominali ta '2160A għal kejbil ta' 35kV f'Shanghai) u jistabbilizza għal 24 siegħa, it-test huwa kwalifikat.
(3) Operazzjoni konnessa mal-grilja: garanzija 24/7 ta '"monitoraġġ onlajn + tħaddim u manutenzjoni intelliġenti"
Wara l-konnessjoni mal-grilja, il-parametri li ġejjin jeħtieġ li jiġu mmonitorjati f'ħin reali-permezz ta' pjattaforma ta' monitoraġġ onlajn:
1. Sistema ta 'nitroġenu likwidu: pressjoni tad-dħul (0.3-0.5MPa), temperatura tal-ħruġ (-196 grad ± 2 grad), rata tal-fluss (10-15L/min);
2. Parametri elettriċi: kurrent (Inqas minn jew ugwali għall-valur nominali), vultaġġ (± 5% vultaġġ nominali), telf dielettriku (Inqas minn jew ugwali għal 1%);
3. Parametri ambjentali: temperatura u umdità tax-xogħol tajjeb (temperatura Inqas minn jew ugwali għal 30 grad, umdità Inqas minn jew ugwali għal 70%), vibrazzjoni (Inqas minn jew ugwali għal 5Hz).
It-tim tal-operat u l-manutenzjoni jadotta mod ta '"spezzjoni tridimensjonali + monitoraġġ ċentralizzat": spezzjoni manwali ta' kuljum tax-xogħol tajjeb (iċċekkjar jekk il-pajp tal-insulazzjoni huwiex iffriżat u jekk il-magna tar-refriġerazzjoni tkunx qed taħdem b'mod anormali), analiżi ta 'kull ġimgħa tad-dejta ta' monitoraġġ onlajn (jekk il-fluss tan-nitroġenu likwidu jvarja b'aktar minn ± 10%, l-imblukkar tal-pipeline jeħtieġ li jiġi ċċekkjat temperatura Les equal jew xahar infra-aħmar), -180 grad huwa normali).
(4) Manutenzjoni regolari: manutenzjoni preventiva ta '"valutazzjoni tal-istatus + sostituzzjoni tal-komponenti"
Hija meħtieġa manutenzjoni komprensiva kull sena ta' tħaddim:
1. Evalwazzjoni tal-prestazzjoni tal-insulazzjoni: Kejjel ir-reżistenza ewlenija tal-insulazzjoni (Akbar minn jew ugwali għal 1000M Ω) u fattur ta 'telf dielettriku (Inqas minn jew ugwali għal 0.5%);
2. Spezzjoni tal-prestazzjoni mekkanika: Iċċekkja jekk hemmx xquq fit-tejp superkonduttur permezz ta 'spezzjoni X-ray (l-ebda ħsara lit-tejp ma nstabet matul it-tħaddim ta' 3 snin tal-proġett ta 'Shanghai);
3. Manutenzjoni tas-sistema ta 'refriġerazzjoni: ibdel iż-żejt tar-refriġerazzjoni, skambjatur tas-sħana nadif (iċ-ċiklu ta' manutenzjoni tal-magna tar-refriġerazzjoni fil-proġett ta 'Shenzhen huwa ta' 2000 siegħa).
3, Problemi possibbli u kontromiżuri waqt it-tħaddim
Minkejja l-ottimizzazzjoni teknoloġika kontinwa, it-tħaddim tal-kejbil superkonduttur xorta jista 'jesperjenza ħsarat minħabba bidliet ambjentali, tixjiħ tat-tagħmir, jew żbalji operattivi, u jeħtieġ li jiġu żviluppati strateġiji ta' rispons immirati.
(1) Problem 1: Abnormal increase in liquid nitrogen temperature (such as outlet temperature>-190 grad)
Raġunijiet: Tnixxija tas-sħana mit-tubu ta 'insulazzjoni (bħal ħsara lis-saff tal-vakwu), falliment tal-magna tar-refriġerazzjoni (bħal xedd tal-kompressur), u imblukkar tal-pompa tan-nitroġenu likwidu (akkumulazzjoni ta' impuritajiet).
tweġiba:
1. Immedjatament spezzjona d-dehra tal-pajp ta 'insulazzjoni (żoni tal-ġlata jistgħu jkunu punti ta' tnixxija), uża gauge tal-vakwu biex tkejjel il-grad tal-vakwu tas-saff ta 'insulazzjoni (<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. Aqleb għall-unità ta 'refriġerazzjoni ta' backup (il-proġett ta 'Shanghai huwa mgħammar b'2 unitajiet ta' refriġerazzjoni prinċipali u unità ta 'backup 1, b'ħin ta' bidla ta 'inqas minn 5 minuti);
3. Itfi l-pompa tan-nitroġenu likwidu u daqqa lura l-pipeline b'gass tan-nitroġenu (pressjoni 0.2MPa) biex tneħħi l-impuritajiet (il-proġett ta 'Shenzhen darba kien imblukkat minn ċana tar-ram xellug waqt il-kostruzzjoni, iżda l-pipeline ġie restawrat għan-normal wara nfiħ lura).
(2) Problem 2: Overload triggering (sudden increase in resistance>0.1m Ω)
Raġunijiet: Kurrent żejjed (bħal żieda f'daqqa fit-tagħbija tal-utent), sħana żejda lokali (kuntatt fqir tal-punti tal-iwweldjar tal-istrixxi), interferenza tal-kamp manjetiku (muturi kbar fil-qrib).
tweġiba:
1. L-apparat protettiv awtomatikament jivvjaġġa (ħin tal-vjaġġ tal-proġett ta 'Shenzhen<10ms), cutting off the fault current;
2. Iċċekkja r-rekord kurrenti (jekk ikun hemm żieda f'daqqa fit-tagħbija, ikkuntattja lill-utent biex taġġusta l-pjan tal-elettriku; jekk ikun hemm problema bil-punt tal-iwweldjar, iwweldja mill-ġdid u ttestja r-reżistenza);
3. Ibda l-unità ta 'refriġerazzjoni biex taċċellera l-proċess tat-tkessiħ (temperatura fil-mira -196 grad ), u erġa' qabbad mal-grilja wara li r-reżistenza terġa 'lura għal 0 (l-inġinerija ta' Shanghai ladarba wassal għal qtugħ ta 'enerġija minħabba żieda f'daqqa fit-tagħbija, li awtomatikament restawrat il-provvista ta' enerġija wara 30 minuta).
(3) Problema 3: Ksur tal-istrixxa tal-kejbil wara t-tqegħid (bħal reżistenza għall-insulazzjoni<100M Ω)
Raġuni: Forza ta 'trazzjoni eċċessiva (aktar minn 8kN), raġġ żgħir ta' liwi (<1.5 meters), and high lateral pressure (>5kN/m).
tweġiba:
1. Immedjatament waqqaf it-tqegħid u uża fibra ottika biex tiskopri l-post tal-ksur (eżattezza ± 1 metru);
2. Aqta 's-sezzjoni miksura, ibdel l-istrixxa żejda (bl-istess mudell bħall-istrixxa oriġinali), iwweldja mill-ġdid u wettaq trattament ta' insulazzjoni (il-proġett Shenzhen darba kkawża li l-istrixxa tinkiser minħabba raġġ żgħir ta 'liwi, u s-sostituzzjoni għadda mit-test);
3. Aġġusta l-parametri tat-tqegħid (bħal tnaqqis tal-veloċità tal-ġbid għal 0.5m/min u żżid id-dijametru tar-rota tal-gwida tal-liwi).
