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        大電流沖擊 化解于無形

        文章來源:中國南方電網有限責任公司  發布時間:2021-06-29

        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?!拔矣X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。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。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?!贝蠹倚判臐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>

        【責任編輯:家正】

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