Se espera que el contacto eléctrico modificado con grafeno desarrollado por el instituto de investigación conjunta reduzca en gran medida la tasa de fallas de los interruptores automáticos de gran capacidad.

Según estadísticas relevantes, durante el período pico de consumo de energía en el verano de 2020, la corriente máxima de cortocircuito de algunas subestaciones en las áreas de operación de State Grid y China Southern Power Grid alcanzará o incluso superará los 63 Ka.Según las estadísticas de la State Grid Corporation de China, en los últimos años, entre las fallas de 330kV y superiores en equipos de subestaciones UHV en el área de negocios de la empresa, según el tipo de equipo, los disparos por fallas causados ​​por aparamenta de metal con aislamiento de gas ( GIS) y los equipos de distribución híbrida (HGIS) representan aproximadamente el 27,5%, los disyuntores representan el 16,5%, los transformadores y transformadores de corriente representan el 13,8%, los equipos secundarios y las barras representan el 8,3%, los reactores el 4,6%, los pararrayos representan el 3,7 %, seccionador y pararrayos suponen el 1,8%.Se puede observar que el GIS, el disyuntor, el transformador y el transformador de corriente son los principales equipos que provocan el disparo por falla, representando el 71,6% del disparo total.

El análisis de las causas de las fallas muestra que los problemas de calidad de los contactos, bujes y otras partes y un proceso de instalación deficiente son los principales factores que conducen a la falla del interruptor automático.Durante la operación del disyuntor SF6 muchas veces, la erosión de la corriente de irrupción varias veces mayor que la corriente nominal y el desgaste mecánico entre los contactos de arco en movimiento y estático causarán la deformación del contacto y producirán vapor de metal, lo que dañará el rendimiento del aislamiento de la cámara de extinción de arco.

Durante el período del decimocuarto Plan Quinquenal, la provincia de Qinghai planea expandir la capacidad de dos subestaciones de 500kV para aumentar la carga de corriente de cortocircuito de los 63kA existentes a 80kA.Si se actualiza el material del disyuntor, la capacidad de la subestación se puede expandir directamente y se puede ahorrar el enorme costo de la expansión de la subestación.Los tiempos de interrupción de los disyuntores de alta tensión y gran capacidad están controlados principalmente por la vida útil de los contactos eléctricos en el disyuntor.En la actualidad, el desarrollo de contactos eléctricos para interruptores automáticos de alta tensión en China se basa principalmente en la ruta técnica de los materiales de aleación de cobre y tungsteno.Los productos de contacto eléctrico de aleación de tungsteno de cobre doméstico no pueden cumplir con los requisitos de las aplicaciones de ingeniería de voltaje ultra alto y ultra alto en términos de resistencia a la ablación por arco y resistencia a la fricción y al desgaste.Una vez que se utilizan más allá del rango de vida útil, son propensos a volver a penetrar, lo que amenaza directamente el rendimiento de aislamiento de los equipos eléctricos y causa un gran peligro oculto para el funcionamiento seguro de la red eléctrica.Los productos de contacto eléctrico de aleación de cobre y tungsteno en servicio tienen baja flexibilidad y alargamiento, y son fáciles de fallar y fracturar en el proceso de acción, y carecen de resistencia a la ablación.Durante el proceso de ablación por arco, el cobre es fácil de acumular y crecer, lo que conduce a fallas por agrietamiento por contacto.Por lo tanto, es de gran importancia mejorar de manera efectiva los indicadores clave de rendimiento de los materiales de contacto eléctrico, como resistencia al desgaste, conductividad, anti-soldadura, anti-erosión por arco, para reducir la tasa de falla del disyuntor y mantener el funcionamiento seguro y estable de la energía. red.

Chen Xin, director del Instituto de Materiales, Academia Sinica, dijo: "en la actualidad, cuando la corriente de cortocircuito de la red eléctrica excede la capacidad de corte del disyuntor, la corriente de cortocircuito excede el estándar, lo que afecta seriamente la confiabilidad de operación de la red eléctrica, y presenta requisitos más altos para la capacidad de ruptura del interruptor automático y la resistencia a la ablación del contacto. Después de que los contactos en servicio se cortan a plena capacidad muchas veces, el arco se daña seriamente, por lo que es necesario realizar un mantenimiento integral, que está lejos de cumplir con los requisitos libres de mantenimiento del ciclo de vida real de los interruptores automáticos de SF6 ”. Dijo que la erosión del contacto proviene principalmente de dos aspectos: uno es la ablación del arco de ruptura previa antes de cerrar, y el otro es el desgaste mecánico después de que el material de contacto del arco se vuelve blando después de la ablación.Es necesario proponer una nueva ruta técnica para mejorar eficazmente los índices de rendimiento clave de los materiales de contacto eléctrico. “La tecnología debe optimizarse e innovarse continuamente.Debemos tomar la iniciativa con firmeza en nuestras propias manos."Dijo Chen Xin.

Ante la urgente necesidad del equipo nacional de transmisión y transformación de energía para la actualización de los materiales de contacto eléctrico de los componentes centrales del interruptor de circuito de alta tensión, desde 2016, el Instituto de nuevos materiales eléctricos del Instituto Conjunto de Investigación, el Instituto Europeo, el grupo conjunto Pinggao y otras unidades llevaron a cabo conjuntamente una investigación técnica sobre los nuevos materiales de contacto eléctricos a base de cobre modificado con grafeno, y llevaron a cabo una cooperación internacional apoyándose en el Instituto Europeo y la Universidad de Manchester, Reino Unido.Ayuda a mejorar el rendimiento del disyuntor de alto voltaje.