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。”限流器研發項目總指揮、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。”項目核心成員、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。”莫文雄稱：“我們要做的是把這個數據提升到90千安。”
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。“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。”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。”蘇海博說。
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。快速開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。”莫文雄感慨，“創新嘛，從來就不是一帆風順的過程。”
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。”莫文雄說，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。“非常成功，一次通過。”莫文雄難掩激動。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。”蘇海博說。
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。”大家信心滿滿。
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。”南方電網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。”
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