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      大電流沖擊 化解于無形

      來源:中國南方電網有限責任公司日期:2021-06-25

      大電流沖擊 化解于無形-1

        廣州供電局牽頭研發的首臺500千伏高壓交流經濟型限流器。 莫文雄 攝

       

        一聲巨響,一道弧光。廣州城南夏日的寧靜被打破。

        弧光劃破天際處,連著一條高壓電線。數十千安的電流沖擊下,這條500千伏的線路仍安然無恙。廣東電網公司廣州供電局員工開展的人工短路試驗,驗證了新加裝的限流器設備性能完好。

        這是世界首臺500千伏/90千安交流限流器,能夠將高達90千安的故障電流“化解”至63千安以下,從而保障系統斷路器能夠完成可靠開斷。而此前國內外投入應用的限流、開關裝置,能限制的最大短路電流是80千安。

        “我們走了一條全新的技術路線,花了整整3年,研發出這臺設備來?!毕蘖髌餮邪l項目總指揮、廣州供電局電力試驗研究院院長莫文雄說。

        國家級項目,解國際級難題

        在我國一些局部地區,高電壓等級電網故障情況下產生的強大短路電流,給整個電力系統運行造成了極大風險隱患。電力是關乎國計民生的重要行業,一旦風險應對不善,出現設備損壞、甚至大停電情況,將給經濟社會造成不可估量的損失。

        “像長三角、珠三角等區域,用電需求高,是典型的電力負荷中心,有多條500千伏甚至特高壓線路集中,應對大電流隱患風險不小,短路電流超標成為電網企業必須面對和解決的重大共性技術問題?!表椖亢诵某蓡T、南方電網公司高級技術專家王勇稱。

        因此,如何應對故障大電流的沖擊,這已不僅是電力行業考慮的問題,更上升到國家層面關注。于是,國家將“500千伏及以上電壓等級經濟型高壓交流限流器的研制”列入2018年國家重點研發計劃項目,并向社會各界“廣發英雄帖”。

        所謂限流器,顧名思義就是限制電流的器件。簡言之,強大電流通過限流器后,其強度就被限制住,成為電力系統可承受的范圍。

        珠三角核心城市廣州的電網運行者,決定挑戰這個項目。在他們看來,項目的研發水平已經達到國際最先進級別。

        “從調研結果來看,目前全國乃至世界,在不采取解環等電網層面措施下,發達地區的大電網短路電流水平,已經超過開關的63千安開斷能力了?!蹦男鄯Q:“我們要做的是把這個數據提升到90千安?!?/p>

        與此同時,南方電網公司還提出,將研制出的限流器安上電網試運行,實際驗證其性能,而不僅僅是實驗室研究。

        2018年6月,國家工業和信息化部產業發展促進中心批復,由廣州供電局作為牽頭承擔單位,負責完成“500千伏及以上電壓等級經濟型高壓交流限流器的研制”項目。

        “我覺得,‘掛網運行’這一點尤其打動了答辯專家。項目沒要求掛網,我們做了附加題?!睆V州供電局電力試驗研究院設備監造部監造技術專責蘇海博說。

        三年磨礪,完成限流器研發

        拿下項目后,廣州供電局迅速聯合國內包括重點高校、科研院所和制造企業在內的12家單位,組成團隊開展設備研發。供電局初步定下的方向是,采用一條與現今行業領域中全然不同的技術路線,才能攻克如此重大課題。

        “簡單說,我們的思路是,加裝設備后,讓大電流實現平均分流。90千安的電流被分成兩路,實際上每一路只有45千安,在此基礎上,我們使用50千安的快速開關將電流全部轉移到限流原件上,以實現有效限流?!碧K海博說。

        這一創新性的構想,完全改變了原有的設計原理。理論設計不再容易?!巴耆恰疅o人區’,沒有現成的構架模型可以借鑒,全得自己思考其中的邏輯,然后一點點寫出來?!比A中科技大學科研團隊負責人袁召說。

        一些客觀因素也造成了巨大困難。2020年初疫情暴發,人員開始長期居家隔離,工作幾乎陷入停頓。尤其是武漢,封城后直到4月份才開始解封。

        “總共10多人的科研團隊,解封后最先只有兩個人返校。除了我,還有一個家在武漢的學生。我倆窩在實驗室,拼命做試驗。完成的數據,就交由其他成員遠程計算?!痹僬f。

        理論完成了,就要投入設備生產。設想中以為的簡單問題,實際卻非常棘手。

        整套限流器主要分兩大件,快速開關和電抗器??焖匍_關中包含一種設備滅弧室的生產,讓廠家犯了難。

        “試驗做了無數次,就是達不到要求。廠家一位負責人說起了喪氣話,降低標準,或者干脆更換技術路線,不然做不了。我堅決不答應,一點點查找分析原因,最終還是完成了?!蹦男鄹锌?,“創新嘛,從來就不是一帆風順的過程?!?/p>

        經過三年的磨礪,限流器終于研發完成。

        速度快損耗小經濟性好,推廣價值高

        “但要不投入電網運行看看效果,就不能完完全全說設備研制成功?!蹦男壅f,這也是掛網運行的意義所在。

        6月15日下午,廣州城南進行了短路試驗。在類似雷電場景的試驗下,電網運行完好?!胺浅3晒?,一次通過?!蹦男垭y掩激動。從實際運行指標看,設備主要數據優良,除了限流能力高之外,響應速度快,損耗還低。

        “開關響應速度不到20毫秒,傳統設備是40—60毫秒;電抗器在正常電流強度下運行,幾乎沒有損耗,節能環保?!碧K海博說。

        損耗小,就意味著經濟性好。而且,設備還具有很強的復制推廣價值。

        “我們是模塊化系統設計,設計時還調研了750千伏電壓等級的情況,設計路線只要稍作修改,完全可以應用。中低電壓等級情況相對復雜,但從純理論角度看,也沒問題?!痹傩判臐M滿。

        新型限流設備的應用,對于提升珠三角電網的系統安全而言,無疑是重大利好,為我國甚至世界解決大電流隱患問題提供了全新的解決方案。

        “以前的思路,要么改善網架,要么持續提升設備限流能力,但存在投資成本過大、傳統設備研發陷入瓶頸等問題?!蹦戏诫娋W公司生技部變電管理經理喇元表示:“這個項目開啟了一條新思路?!?/p>

        廣東電網公司廣州供電局電力試驗研究院設備監造部監造技術專責蘇海博

        是“甲方”,更是“戰友”

        2021年3月,500千伏經濟型交流限流器項目到了沖刺階段,一個大問題在出廠試驗環節浮現——真空滅弧室觸頭碎裂。

        此前從未出現這種情況,項目組被打了個措手不及。第二天,項目組核心成員、廣東電網公司廣州供電局電力試驗研究院設備監造部監造技術專責蘇海博立即飛往西安駐廠處理。

        “距離項目規定的日期不到3個月,必須在有限的時間內找出原因,壓力非常大!”甫至西安,蘇海博便一頭扎進廠里排查隱患。

        按照廣州供電局電力試驗研究院院長莫文雄的建議,蘇海博帶領西安合作團隊畫起了思維導圖,每個環節逐一分析,改變參數進行多次驗證。

        根據過去的經驗,團隊曾猜測真空滅弧室觸頭是合閘過程中撞裂的,這也是大多數專家的預判。但在多次試驗后,結果卻令人意外。

        “實驗顯示是快速開關分閘過程中巨大的加速度使得多個部件結構失效,這個結果違背一般直覺?!碧K海博感慨,“違背直覺”在整個研發過程中十分常見,也正體現了項目難度之高,“幾乎每一步都是首次嘗試與突破,沒有經驗可循,只能靠實驗一點點分析?!?/p>

        在西安西電開關電氣有限公司技術中心設計員尹航眼中,蘇海博是特別的“甲方代表”?!罢婵諟缁∈矣|頭碎裂的問題,他完全可以只等我們出結果報告,但他沒有?!币秸f,蘇海博全程沖在最前線,共同討論一起解決,常常工作到凌晨一兩點。

        “他做了很多遠超本職的工作,卻從不計較個人得失?!币教岬?,分析原因、提出方案、實驗驗證、結論判定、報告撰寫,每個環節都有他的智慧和身影。

        蘇海博積極實干的精神面貌,也影響著廠里的工人。尹航評價,蘇海博幽默且具正能量,在他的鼓舞下,本因產品出問題而有些低落的士氣又重新振奮?!芭c其說他是‘甲方’,我更愿意稱他為‘戰友’?!?/p>

        自2018年加入項目組,為了更直接地了解、解決項目問題,蘇海博往返廣州西安的次數早已數不清。今年3月,他在廣州僅待了4天??杉幢汩L時間“泡”在西安,他也沒有時間與西安交大的老同學聚會。

        “特別是這半年,海博見我的時間可能比見家人的還多?!币酱蛉さ?。

        常年在外工作,無暇照顧家庭,蘇海博心中對妻子總有一份虧欠;而妻子顧樂卻是百分百的理解與支持。

        與蘇海博同年進入電力試驗研究院工作的顧樂也是項目組成員,負責生產計劃停電協調?!拔伊私膺@個項目的難度,因為了解,所以更加支持!”顧樂說。

        進行人工短路試驗的那天,夫妻二人都在500千伏廣南變電站,蘇海博身處設備區,顧樂則在主控室負責協調工作?!啊鲬饒觥m不同,也有兩個人并肩作戰的感覺,”回想起試驗成功的那一刻,顧樂仍然十分激動:“我們完成了!”

        南網傳媒全媒體記者 帥泉 許曉冰 通訊員 劉艷梅 李聃

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