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  • 在高壓開關電器技術優先域 用中國智慧破解“電網”難題
  • 本站編輯:玉環歐萊諾電氣股份有限公司發布日期:2019-04-09 16:41 瀏覽次數:

華中科技大學在南方電網重大科研攻關項目“大容量短路電流開斷裝置研發及工程應用”支持下研發的220kV系統用大容量短路電流開斷裝置成功通過100kA級短路電流開斷試驗,使我國220kV系統用高壓斷路器的開斷容量指標達到國際比較高水平。

 

每逢高溫季節,用電負荷猛增,部分地區就開始限電,給人們的生活、生產帶來不便。這樣的場景你一定不陌生。然而,早在2007年,華中科技大學潘垣院士團隊就針對其中的技術難題展開攻關,目標就是:讓用電不再受束縛。

本著科研的初心,該團隊踏上了這段“未知”的征程,一走就是11年,他們打破了過去我國在高壓開關電器技術優先域跟隨國外的局面,探索出了一套全自主創新的中國解決方案。

“不要等問題出現了才去解決”

2018年9月17日,潘垣院士、何俊佳教授、袁召等設計研發的220kV系統用大容量短路電流開斷裝置,在西安國家高壓電器產品質量監督檢驗中心成功通過100kA級短路電流開斷試驗,這標志著我國220kV系統用高壓斷路器的開斷容量指標達到國際比較高水平。

“潘院士提出的設想其實還是很超前的?!比虆⑴c研發的袁召至今感念潘垣的遠見卓識。他介紹說,當時“電網”企業采取限電措施解決用電負荷猛增的問題已是常態,因為解決該問題的研發難度較大,算是一個未來式本土難題。

袁召形象地打了個比方:“就好像現在城市采取的交通單雙限號,雖然可以部分解決交通問題,卻犧牲了出行的便利,也沒從根本上扭轉局面?!?/p>

潘垣提出的設想在當時來說有些“異想天開”,不像其他人一樣提升單個斷路器的開斷能力,而是通過高耦合電抗器實現斷路器并聯連接,將斷路器的開斷能力成倍提升。袁召提到其中一個設計關鍵,就是高耦合度空芯分裂電抗器,通過它可以實現開關電弧的并聯。而在此之前,開關電弧的并聯被認為無法實現。

把設計落實到現實中并非一帆風順。團隊核心成員何俊佳還記得,技術方案剛提出時,外界的質疑聲不絕于耳?!斑@明明就是兩個不可能放在一起的東西!”“就算做出來也用不上??!咱們現在電網沒有這么大的短路電流,以后的事情以后再說?!?/p>

實際上,開展此類研究并非杞人憂天。當時,國外有些公司已經投入大量資金對大容量斷路器進行研發。他們研制的252kV斷路器已可以實現90kA短路電流的開斷。何俊佳透露,國外技術壟斷的大容量開斷裝置一套大約要花費一兩千萬元,十分昂貴。當然,涉及的核心技術也是對方公司專利,絕不會輕易透露。

“做,一定要做!一定要做!滿足國家需求是一個科研工作者的責任,雖然現在大家還沒意識到大容量開斷的重要性,但等到問題真正出現了再去解決,那不就晚了嗎?我們不能被現在所局限!”彼時潘垣斬釘截鐵的話語至今回蕩在何俊佳的耳邊。

“這是最對的一條路”

“當時在西安做試驗,去時穿短袖,做完試驗回來時都要穿最厚的羽絨服了?!睆睦碚摰綄嶒灥钠D辛,沒有人比袁召更有體會:“白天做實驗,晚上找問題,每天就這么循環著,幾乎沒時間去賓館休息。試驗站很大,空蕩蕩的,還冷風陣陣,可把我們凍壞了?!?/p>

長達11年的科研“探險”中,遇到的很多問題都是世界首次,掉進“坑”里也只能一點點“爬出來”,沒有科學經驗共享、沒有資料可查,甚至連相同的科研思路都無可借鑒。這注定是塊難啃的“硬骨頭”。

澆注模具的尺寸、導線繞制松緊程度甚至進出線焊接角度,看似微不足道的細節在實驗中卻舉足輕重?!熬偷萌ボ囬g盯著工人做了,實在不行還得自己上手?!痹俦葎澲?,自己都記不清去了多少次車間了。

不對就再來,還不對,就繼續重做……憑著精益求精的工匠精神,團隊和工人們一起苦熬,頑強地把實驗室里的圖紙變成實物。

“有時反復討論覺得沒問題的設計方案,通過計算或驗證可能又會推倒重來,這時候就有點懷疑能否成功?!笨鄲灂r,有一個人對袁召來說宛如暗夜燈塔,那就是潘垣。

談到這位耄耋之年仍堅持科研的老科學家,袁召滿臉欽佩:“都這么大年紀了,還是想到什么哪怕是大晚上也會跑到實驗室來找人討論。一想到他,我就覺得沒理由不好好干?!?/p>

糾結甚至懷疑,但最終還是選擇堅持。因為這是國家的需求,也是科研工作者應有的責任擔當。從2007年到2018年,整個團隊一路奔跑,完成了“從無到有”,在遍布“荊棘”的途中收獲豐碩成果。

2012年,研制15kV/160kA大容量斷路器產品,開斷能力優于國際企業的同類產品;2013年,研制126kV/5000A-80kA真空斷路器。2018年,研發220kV系統用大容量短路電流開斷裝置成功通過100kA級短路電流開斷試驗,相關指標超過了ABB等國際知名企業同類產品性能參數,為占優先國際制高點和工程化應用打下了堅實基礎,為我國電力系統大容量短路電流開斷的難題提供了更經濟、有效的解決方案。

“你們做的東西,我們放心!”

“科研人員克服了工期要求緊、技術難度大、業主要求持續增加等困難,不厭其煩地為項目做了大量扎實的工作……”2018年12月,廣州供電局特意給團隊發來了感謝信,還表示將在后續國家重點研發計劃項目合作中繼續開展合作。

合作始于2013年。當時,廣州供電局在認真考察對比了很多包括ABB等跨國公司的產品后,主動叩響了團隊大門。他們希望通過斷路器開斷能力的提升,增加電網的可靠性與電力調度的靈活性,從而解決大規模電網短路問題?!拔覀兊脑O計原理與方案是一無二的,不僅技術參數、成本優勢明顯,更存在可延續性的特點,能滿足電網持續發展的需求?!焙慰〖颜f。

按照預定計劃,此次合作的成果是設計出252kV/80kA的斷路器,該參數已經遠超過了當時國內252kV斷路器最大開斷能力——63kA。而更大的短路電流開斷能力就意味著更大的可靠性、更高的安全系數,為此,廣州供電局希望把并聯型斷路器的開斷能力進一步提升至85kA。

從63kA到85kA,簡單的數字背后卻蘊含著極大的技術難度,意味著方案要重新調整、設計,試驗難度進一步增大,這讓團隊的技術人員倍感壓力。然而他們最終作出了一個決定,交出了一份讓人驚嘆的答卷——100kA的斷路器,比最初設計足足提高了近兩倍。

“完成高耦合電抗器的設計后,經過縝密的核算與論證,我們認為它可以完全滿足100kA等級電流的開斷要求。既然要超前,就要充分考慮到用戶未來的使用可能?!碧崞甬敃r做的這個重大決定,袁召坦言潘垣的話對團隊影響深遠,促使大家作出了決定?!八傉f,國家發展這么快,一定會有新的需要?!比缃?,潘垣依然把這句話掛在嘴邊,還反復叮囑團隊一定要做到“人無我有,人有我強,人強我新”。團隊成員已經把他的話當成了座右銘。

“大規模電網短路電流超標問題并非一勞永逸,這場電網‘馬拉松’也將一直在路上?!痹僬f,合作期間,廣州供電局反復提到“你們做的東西,我們放心”。這份信賴也體現在團隊與西安高壓電器研究院、國家電網常州電氣設備檢測中心、武漢供電局等用戶的合作中,并轉化為團隊不斷前進的動力?!案杏X身上的擔子更重了,我們得好好干,不能辜負別人的期待?!?/p>

目前,團隊再一次與廣州供電局合作,啟動了“500kV及以上電壓等級經濟型高壓交流限流器”項目的研制。他們要將這種具特色的“大容量短路電流開斷裝置”推廣應用于更高電壓等級。何俊佳說:“我們現在走的這條路可能比多數人要艱難,也沒有高回報,但這是最對的一條路?!?/p>


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