大电流冲击 化解于无形

时间: 2024-09-18 21:55:16 |   作者: GPS接口

  弧光划破天际处，连着一条高压电线。数十千安的电流冲击下，这条500千伏的线路仍安然无恙。广东电网公司广州供电局员工开展的人工短路试验，验证了新加装的限流器设备性能完好。

  这是世界首台500千伏/90千安交流限流器，能够将高达90千安的故障电流“化解”至63千安以下，从而保障系统断路器能完成可靠开断。而此前国内外投入应用的限流、开关装置，能限制的最大短路电流是80千安。

  “我们走了一条全新的技术路线年，研发出这台设备来。”限流器研发项目总指挥、广州供电局电力试验研究院院长莫文雄说。

  在我国一些局部地区，高电压等级电网故障情况下产生的强大短路电流，给整个电力系统运行造成了极大风险隐患。电力是关乎国计民生的重要行业，一旦风险应对不善，出现设备损坏、甚至大停电情况，将给经济社会造成不可估量的损失。

  “像长三角、珠三角等区域，用电需求高，是典型的电力负荷中心，有多条500千伏甚至特高压线路集中，应对大电流隐患风险不小，短路电流超标成为电网企业一定面对和解决的重大共性技术问题。”项目核心成员、南方电网公司高级技术专家王勇称。

  因此，怎么样应对故障大电流的冲击，这已不仅是电力行业考虑的问题，更上升到国家层面关注。于是，国家将“500千伏及以上电压等级经济型高压交流限流器的研制”列入2018年国家重点研发计划项目，并向社会各界“广发英雄帖”。

  所谓限流器，顾名思义就是限制电流的器件。简言之，强大电流通过限流器后，其强度就被限制住，成为电力系统可承受的范围。

  珠三角核心城市广州的电网运行者，决定挑战这一个项目。在他们看来，项目的研发水平已达到国际最先进级别。

  “从调研结果来看，目前全国乃至世界，在不采取解环等电网层面措施下，发达地区的大电网短路电流水平，已超越开关的63千安开断能力了。”莫文雄称：“我们要做的是把这个数据提升到90千安。”

  与此同时，南方电网公司还提出，将研制出的限流器安上电网试运行，实际验证其性能，而不单单是实验室研究。“我觉得，‘挂网运行’这一点尤其打动了答辩专家。项目没要求挂网，我们做了附加题。”广州供电局电力试验研究院设备监造部监造技术专责苏海博说。

  拿下项目后，广州供电局迅速联合国内包括重点高校、科研院所和制造企业在内的12家单位，组成团队开展设备研发。供电局初步定下的方向是，采用一条与现今行业领域中全然不同的技术路线，才能攻克如此重大课题。

  “简单说，我们的思路是，加装设备后，让大电流实现平均分流。90千安的电流被分成两路，实际上每一路只有45千安，在此基础上，个人会使用50千安的快速开关将电流全部转移到限流原件上，以实现有效限流。”苏海博说。

  这一创新性的构想，完全改变了原有的设计原理。理论设计不再容易。一些客观因素也造成了巨大困难。2020年初疫情暴发，人员开始长期居家隔离，工作几乎陷入停顿。尤其是武汉，封城后直到4月份才开始解封。理论完成了，就要投入设备生产。设想中以为的简单问题，实际却非常棘手。

  整套限流器主要分两大件，快速开关和电抗器。快速开关中包含一种设备灭弧室的生产，让厂家犯了难。

  “试验做了无数次，就是达不到要求。厂家一位负责人说起了丧气话，降低标准，或者干脆更换技术路线，不然做不了。我坚决不答应，一点点查找分析原因，终究是完成了。”莫文雄感慨，“创新嘛，从来就不是一帆风顺的过程。”

  “但要不投入电网运行看看效果，就不能完完全全说设备研制成功。”莫文雄说，这也是挂网运行的意义所在。

  6月15日下午，广州城南进行了短路试验。在类似雷电场景的试验下，电网运行完好。“非常成功，一次通过。”莫文雄难掩激动。从实际运行指标看，设备主要数据优良，除了限流能力高之外，响应速度快，损耗还低。

  “开关响应速度不到20毫秒，传统设备是40—60毫秒；电抗器在正常电流强度下运行，基本上没有损耗，节能环保。”苏海博说。

  “我们是模块化系统模块设计，设计时还调研了750千伏电压等级的情况，设计路线只要稍作修改，可完全应用。中低电压等级情况相对复杂，但从纯理论角度看，也没问题。”大家信心满满。

  新型限流设备的应用，对于提升珠三角电网的系统安全而言，无疑是重大利好，为我国甚至世界解决大电流隐患问题提供了全新的解决方案。

  “以前的思路，要么改善网架，要么持续提升设备限流能力，但存在投资所需成本过大、传统设备研发陷入瓶颈等问题。”南方电网公司生技部变电管理经理喇元表示：“这一个项目开启了一条新思路。”