有机硅可有效预防停电事故 - Wacker Chemie AG


有机硅可有效预防停电事故

印度的基础设施建设落后于其经济发展步伐。尤其是电网建设不能与时俱进,2012年夏季发生的大规模停电事故便是明证。瓦克有机硅复合绝缘子将为构筑印度电网的美好未来奠定坚实基础。

西孟加拉邦的高架电线2012年7月30日的停电事故造成印度28个州中的20个州以及西孟加拉邦州及其首都加尔各答的公众生活停摆。

新德里,2012年7月30日:地铁慵懒地停靠在各个站台,电话线路中断;而且由于交通信号灯不再正常工作,印度首都交通一度瘫痪。随着夜幕降临,新德里及印度次大陆的其他许多地区纷纷陷入了黑暗之中。由于空调系统发生故障,热带高温气候开始让人难以忍受。所有设施都停止了工作。这次的大规模停电让整个印度陷入一片混乱。印度北部、东北部及东部地区的电网全面瘫痪,28个州中有20个州犹如多米诺骨牌一个一个地倒下。印度一半以上人口(约6.5亿)受到此次印度有史以来最大规模的停电事故的影响。

“印度当地公司必须保证每周有两天暂停用电,即暂停生产。

Jens Lambrecht博士 全球产品开发经理

但对于专家们而言,此次停电事故完全是意料之中的。印度电网在过去数年里都无法满足快速增长的需求。德国联邦外贸与投资署(德意志联邦共和国经济发展机构)的相关统计数据显示,仅1999-2009年的短短十年中,印度人均用电量增长了约50%。印度创造的经济奇迹不断挑战其供电极限。节约用电早已蔚然成风。“这也是为何印度在很多地区强制推行所谓‘节能假’的原因所在,” 瓦克工程有机硅业务部门全球产品开发经理Jens Lambrecht博士解释说。“印度当地公司必须保证每周有两天暂停用电,即暂停生产。”这些强制性的暂停生产措施对这个蓬勃发展中的新兴经济体显然造成了不利影响。此外,一天之内还会多次断电,尽管时间大都不长,但对工业生产和机器运作而言是一个每天都要面对的考验。

1,200千伏Deccan绝缘子的应用测试。

装机容量为200千兆瓦

相关数据对比清楚表明,目前电能供应远远不够:印度目前的装机容量约为200千兆瓦。因此,印度的人均用电量为170瓦。与之相比,德国的人均用电量是印度的7倍。此外,还有3亿印度人根本用不上电。在农村地区,电纯粹是一种奢侈品,有时甚至需要通过非法手段才能用上电。这样,电网建设变得更加不平衡,更容易出现停电事故。

印度政府正在大张旗鼓地推行电网扩建计划,以满足日益增长的需求。“印度需要在未来5-7年内增加100,000兆瓦的电力供应,”Deccan Enterprises 公司联席董事总经理Vikas Jalan解释说。该公司拥有40多年历史的传统橡胶加工工艺,多年来一直致力于开发和生产适用于输配电领域的复合绝缘子,同时也是印度市场的领导者。

印度的发电厂主要分布于沿海地区以及东北部和东部地区,但全国各地都要用电,所以印度次大陆需要做的远不止新建发电厂那么简单。“此外,我们也需要相应扩大输配电网络,”Deccan公司经理Jalan说。765-1200千伏(kV)的新型超高压电线尤为紧缺。这种电线是唯一能实现低损耗远距离输电的方法。

绝缘子是输配电网络的重要组成部分。凡是需要固定、支持和引导电导体的地方都要使用绝缘子。有机硅复合绝缘子目前在印度尤为紧缺。简而言之,这种绝缘子由绝缘的玻璃纤维增强杆和耐候的有机硅弹性体外壳组成。“与传统的陶瓷绝缘子相比,从长远来看,这种采用有机硅弹性体生产复合绝缘部件的方法可以使整个生产过程变得更加简单高效,而且性价比更高,”Lambrecht解释说。这是因为绝缘外壳不会像陶瓷构件那样易燃,绝缘外壳生产工艺不仅复杂、耗时,而且需要通过注射成型方式进行加工。通过这种方法,不仅可以快速生产出高精度成型部件,还让大批量生产成为可能。

“印度需要在未来五至七年增加100,000兆瓦的电力供应,”

Vikas Jalan, Deccan Enterprises公司联席董事总经理

产品

POWERSIL®

是瓦克为输配电行业中的应用开发的专用有机硅品牌。POWERSIL®橡胶系列具有持久的憎水性能、耐漏电起痕和电弧性能以及良好的耐紫外线性,从而为苛刻气候条件下的应用提供了特殊的优势,例如用于沿海或荒漠区域。

可在2,000巴的压力作用下压入模具内

“注射成型机可在2,000巴的压力作用下将有机硅材料压入钢制模具内,”Klöckner DESMA Elastomertechnik有限公司销售经理Harald Schmid解释说。“尤其值得一提的是,这些模具的设计和生产需要全方位的生产知识。”Klöckner DESMA公司是一家德国注射成型机生产商,目前也是印度市场的领导者。印度生产基地在过去四年一直致力于设计和生产重达数吨的铸模。这种铸模由400个精密零部件组成,生产过程对精度要求很高,而且必须承受较高的注射压力。这种三维模具赋予绝缘子特有的层状伞裙外形。“绝缘子可以防止零部件因附着污垢而引起放电,”瓦克专家、高压培训工程师Lambrecht解释说。此外,有机硅表面还具有憎水性,有效降低了闪络的风险,“这样就不会形成含水的导电层,而这种导电层在陶瓷中相当常见。雨水只会成珠滚落,”Lambrecht补充道。因此,附着的污垢并不具有电活性。

电网中的1,200千伏Deccan绝缘子。

来自加尔各答的有机硅

1998年,瓦克与其印度合作伙伴迈储阿克公司共同出资组建了瓦克-迈储阿克化学品私人有限公司,专门生产和销售有机硅。在过去数年时间里,位于加尔各答附近的瓦克-迈储阿克化学品私人有限公司一直都在生产电子元件用POWERSIL®有机硅。瓦克专家Lambrecht参与了该化学品公司进军印度市场的整个过程。该公司与Deccan公司的合作关系差不多也是从这时开始。

“我们要为印度国家电网公司1,200千伏测试站设计很长的新型有机硅复合绝缘子,”Deccan公司经理Vikas Jalan解释说。这是因为绝缘子的长度直接取决于输送电压的高低每100千伏电压需要将近1米的绝缘子。Deccan公司经过多次模型计算和模拟,对电气和机械参数进行最优调整。从设计到2011年6月交付成品,整个过程耗费了两年时间。

“正是借助于我们与瓦克的合作以及瓦克高压应用技术团队的丰富专业知识,我们才能不断改进有机硅绝缘子,并根据客户要求进行度身定制,”Jalan说。完工后,我们成功打造了全长几乎达到10米的有机硅复合绝缘子。生产这种大型零部件富有挑战:“一台注射成型机无法让这些零部件一次成型,必须采用分步成型工艺分多个阶段才能完成,”注射成型机专家Schmid解释说。整个工艺大获成功:大型绝缘子顺利通过了2012年2月的测试。因此,印度首次成功设计和生产了1,200千伏的高压电缆绝缘子。

印度的能源数据

  • 印度发电厂的发电量目前约为200千兆瓦。其中火力发电厂(尤其是煤炭发电)、水力发电厂、其他可再生能源和核能发电分别占到发电量的2/3、20%、12%和2%。
  • 尽管印度供电紧缺局面正在逐渐得到缓解,但2011-2012年底仍有约8%的缺口,高峰时段更是远远超过10%。
  • 印度约有三分之一的电能是在输配电网络中损耗的。这一数值位居全球前列。
  • 2002-2010年期间,可再生能源的装机容量增长了四倍:从3.5千兆瓦一路攀升至16.8千兆瓦。

(资料来源:德国联邦外贸与投资署,国际能源署)

轻便却极其结实

有机硅还赋予这种绝缘子一种极其重要的性能:重量轻。成品的重量仅为传统陶瓷绝缘子的十分之一。此外,有机硅绝缘子还在机械强度方面与陶瓷绝缘子不分伯仲。Lambrecht表示:“有机硅绝缘子轻便却极其结实。它们可承受约200辆普通汽车的重量。”此外,这种材料还极富弹性,可在长达四十年的时间里保持必要的持久稳定性。与易碎的陶瓷绝缘体相比,有机硅因富有弹性而能更好地抵御外界侵袭。据麦肯锡估计,为了防止2012年夏季大停电等诸如此类事故的再次发生,印度需要在2017年底之前将其发电量从目前的约200千兆瓦增加一倍,至约400千兆瓦这是一项非常艰巨的任务。除了新建发电厂之外,还要铺设上千公里的高压电线,以便输配电。仅高压电线一项就需要使用大量的有机硅绝缘子,每个电线杆至少要用6个有机硅绝缘子。“由于两个载波之间的最大距离为500米,即便是结构最简单的电线,100公里也要使用1,200个绝缘子,”Lambrecht边算边说。

工业社会的命脉

电网建设依赖的不仅仅是复合绝缘子。输配电还需要其他部件(如电缆附件),这些部件同样需要使用有机硅弹性体。不过,只有电网运行稳定且覆盖全国,印度经济才能更上一层楼。电能是快速发展的现代社会(如印度)的命脉。没有电能,一切都将停滞不前——印度目前的状况正是如此。