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    世界首臺200千伏高壓直流斷路器通過(guò)鑒定
    作者:   來(lái)源:    時(shí)間:2021-11-01 00:00:00    字體:[大] [中] [小]
            近日,國網(wǎng)智能電網(wǎng)研究院研制的世界首臺200千伏高壓直流斷路器順利通過(guò)中國電機工程學(xué)會(huì )技術(shù)成果鑒定。

      該斷路器額定工作電流2千安,分斷電流15千安,分斷時(shí)間3毫秒,整體技術(shù)達到國際領(lǐng)先水平。該項成果的取得不僅填補了我國在高壓直流斷路器領(lǐng)域的空白,同時(shí)也標志著(zhù)我國在智能電網(wǎng)高端裝備方面再一次走在了世界前列。

      基于柔性直流的多端直流輸電和直流電網(wǎng)技術(shù)是解決新能源并網(wǎng)和消納問(wèn)題的有效技術(shù)手段之一,而高壓直流斷路器是構建直流電網(wǎng)的關(guān)鍵設備,對直流輸電系統和直流電網(wǎng)的安全可靠運行有著(zhù)極其重要的作用。

      但一直以來(lái),在高電壓、大電流條件下,如何解決直流電流無(wú)自然過(guò)零點(diǎn)而難以開(kāi)斷、直流短路電流上升速度快要求其數毫秒內開(kāi)斷等問(wèn)題,困擾著(zhù)國內外學(xué)術(shù)界和工程界,被譽(yù)為電力技術(shù)領(lǐng)域的百年難題,也是制約我國直流電網(wǎng)發(fā)展的主要瓶頸之一。

      未雨綢繆

      作為國內直流輸電技術(shù)的引領(lǐng)者,國網(wǎng)智研院長(cháng)期遵循可持續創(chuàng )新發(fā)展戰略。早在2010年,該院便將目光投向了高壓直流斷路器這一在國際上尚屬全新的領(lǐng)域,組建了由18人構成的高壓直流斷路器攻關(guān)團隊。

      團隊采用高效的閉環(huán)反饋科研管理模式,僅用不到兩年便掌握了快速直流分斷的基礎理論及核心原理,形成多達100多份技術(shù)報告和20多項相關(guān)專(zhuān)利。團隊的努力和成果很快便得到了國家電網(wǎng)公司的高度關(guān)注和支持。2012年10月,“高壓直流斷路器關(guān)鍵技術(shù)研究及樣機研制”作為公司重大科技專(zhuān)項正式立項。雖然前期準備得很全面,但高標準的參數需求仍然讓團隊成員隱約感覺(jué)到這將是一塊極難啃的硬骨頭。

      謀定而動(dòng)

      2012年11月,“高壓直流斷路器關(guān)鍵技術(shù)研究及樣機研制”項目正式啟動(dòng),在啟動(dòng)會(huì )上,成員們既興奮又緊張。興奮的是馬上要在同一起跑線(xiàn)與世界各先進(jìn)機構競爭;緊張的是既要實(shí)現創(chuàng )新突破,又要完成技術(shù)超越,可留給成員們的時(shí)間卻只有短短的兩年。

      “新”即需“穩”,“超”則求“快”,如何在一穩一快之間尋找出最佳的工作模式,無(wú)疑是擺在團隊面前的首要難題。國網(wǎng)智研院因時(shí)而變、因事而變,創(chuàng )新性地將員工思想管理與科技項目管理有機地融合在一起,以此來(lái)提高團隊的執行效率。通過(guò)這種方式,團隊平穩地推進(jìn)項目建設。

      拓撲結構設計是斷路器研制周期中最基礎也最為重要的環(huán)節,為了設計和選擇一種最高效可靠的斷路器拓撲結構,團隊展開(kāi)“頭腦風(fēng)暴”,設計并提出了10余種可行性方案,之后,團隊通過(guò)對各方案的可靠性、工程性、經(jīng)濟性等指標比對分析,最終選擇出一種最優(yōu)的拓撲結構形式。

      研發(fā)的目標是明確的,但過(guò)程卻是艱辛的。一組組參數的微調,一個(gè)個(gè)模型的修改,近乎偏執地把握細節,就是為了讓仿真結果更加精確;一只只器件的測試,一行行代碼的斟酌,不厭其煩地迭代修改,就是為了讓設計方案更加完美;一件件零件的優(yōu)化,一張張圖紙的評審,精益求精地優(yōu)化完善,就是為了讓工程樣機更加可靠。

      方案推倒了再重來(lái),設計否定了再更新。在項目最艱難的樣機研制階段,繁重的組裝和調試工作讓每個(gè)人都瀕臨身體和心理上的極限。

      “堅持創(chuàng )造、不斷引領(lǐng)”,不知何時(shí)何人,在組裝調試大廳的墻上貼了這樣一句話(huà)。大家看了都會(huì )心一笑,因為大家心里清楚,在自己手上推進(jìn)的不僅僅是一套裝備,更是一面旗幟,是未來(lái)直流電網(wǎng)的引領(lǐng)之旗,更是“中國創(chuàng )造”這幅巨作的一個(gè)縮影。

      攻關(guān)團隊這個(gè)強大的科研引擎再一次高速運轉起來(lái)。深夜12時(shí)、1時(shí)、2時(shí),紀錄被一次次刷新。成員們對這種工作狀態(tài)戲稱(chēng)道:“我們這是先下班后上班?!睉{著(zhù)這股動(dòng)力,2014年10月,團隊終于搭建完成了200千伏高壓直流斷路器樣機。

      當斷則斷

      高壓直流斷路器的等效試驗方法是擺在團隊成員面前的另一個(gè)難題。由于沒(méi)有標準規范可以參考,隊員只有開(kāi)辟一條全新的試驗技術(shù)路線(xiàn)。為確保試驗的等效性,團隊進(jìn)行了多達兩百多次的原理試驗。在多位院士專(zhuān)家的幫助下,創(chuàng )新性地提出了適用于高壓直流斷路器的合成等效試驗方法。

      進(jìn)入緊張的試驗階段,團隊骨干們雖然有豐富的高壓大電流產(chǎn)品試驗經(jīng)驗,但是仍然不敢掉以輕心,就像在為斷路器進(jìn)行體檢一般,反復交替檢查試驗接線(xiàn)是否正確、是否有工具零件遺落在斷路器設備中。

      為了摸清設備的性能邊際,團隊開(kāi)展了數百次不同條件的分斷試驗。而這些試驗難就難在既不能破壞設備,同時(shí)又要盡可能地暴露設備極限能力。大家都戲稱(chēng)這是在“玩心跳、走鋼絲”。1千安、2千安、5千安、10千安……隨著(zhù)試驗進(jìn)程的穩步推進(jìn),故障電流分斷水平也在不斷提高。

      2014 年11月25日,在國家電網(wǎng)電力系統電力電子實(shí)驗室高壓試驗大廳里,每個(gè)人都神情緊張地注視著(zhù)顯示器?!胺謹嗟褂嫊r(shí)!三、二、一!砰!”隨著(zhù)斷路器中機械開(kāi)關(guān)的動(dòng)作聲,監測大屏幕中15千安故障電流被精準地在3毫秒內分斷,標志著(zhù)項目研制的200千伏高壓直流斷路器成功通過(guò)了型試試驗。

      歡呼聲回蕩在試驗大廳中,在冰冷的冬夜里顯得格外的歡暢。

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      高壓直流斷路器知多少?

      直流斷路器具有超一流的限流性能,能準確保護繼電保護、自動(dòng)裝置免受過(guò)載、短路等故障危害。國網(wǎng)智研院研制出的世界首臺200千伏高壓直流斷路器,3毫秒內可開(kāi)斷高達15千安的故障電流,其分斷速度比人類(lèi)眨眼的瞬間還要快100倍,設計參數超越了國際跨國公司ABB的樣機(80千伏/8.5千安/5毫秒)和 ALSTOM的樣機(120千伏/5.2千安/5.5毫秒)。

      高壓直流斷路器關(guān)鍵技術(shù)和樣機研制的成功突破,進(jìn)一步鞏固了公司在高壓直流斷路器領(lǐng)域的技術(shù)領(lǐng)先地位,為我國堅強智能電網(wǎng)建設提供了堅實(shí)的技術(shù)和高端裝備支撐,使我國具有自主知識產(chǎn)權高壓直流輸電成套裝備的產(chǎn)品結構更加合理、更加完善,為我國直流輸電網(wǎng)絡(luò )的互聯(lián)、可再生能源的高效傳輸與利用提供技術(shù)支撐。
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