中國(guó)電器工業(yè)專家——220kV超導(dǎo)限流器是世界級(jí)的創(chuàng)新成果

近幾年，超導(dǎo)技術(shù)在工業(yè)領(lǐng)域中的應(yīng)用日趨廣泛，超導(dǎo)限流器作為電力系統(tǒng)限制短路電流的一種有效措施受到更加廣泛的重視。

日前，記者就這個(gè)領(lǐng)域的現(xiàn)狀與前景，專訪了中國(guó)電器工業(yè)協(xié)會(huì)常務(wù)副會(huì)長(zhǎng)楊啟明及該會(huì)智能電網(wǎng)設(shè)備工作委員會(huì)秘書(shū)長(zhǎng)王琨。在訪談中，他們作了詳實(shí)系統(tǒng)的闡述，許多觀點(diǎn)和表述體現(xiàn)于前文，這里再節(jié)錄其中之精華以饗讀者。

超導(dǎo)限流器將是電力系統(tǒng)超導(dǎo)電性的第一用途

楊啟明告訴記者，我國(guó)電力工業(yè)的發(fā)展趨勢(shì)是：電力系統(tǒng)的容量越來(lái)越大，電網(wǎng)向超大規(guī)模方向發(fā)展；電網(wǎng)越大，對(duì)電網(wǎng)安全性和穩(wěn)定性的要求就越高；電力系統(tǒng)容量快速增大將導(dǎo)致電網(wǎng)短路功率及故障短路電流的迅速增大。由于一般情況下電力系統(tǒng)短路電流可達(dá)額定電流的20倍，有可能出現(xiàn)故障電流超過(guò)現(xiàn)有斷路器的分?jǐn)嗄芰�，并使電力系統(tǒng)電氣設(shè)備的安全系數(shù)設(shè)計(jì)值越來(lái)越大，從而大大降低了電力系統(tǒng)運(yùn)行的安全性和經(jīng)濟(jì)性。因此，如何有效地控制故障電流并降低斷路器分?jǐn)嗳萘�，是�?dāng)前電力系統(tǒng)面臨的重要課題。同時(shí)，隨著信息技術(shù)和微電子技術(shù)日益廣泛地向工業(yè)和人們生活的各個(gè)領(lǐng)域中滲透，人們對(duì)電能質(zhì)量提出了越來(lái)越高的要求。電能質(zhì)量問(wèn)題對(duì)用電設(shè)備的影響很大，瞬態(tài)電能質(zhì)量問(wèn)題雖然持續(xù)時(shí)間很短，但會(huì)致使敏感制造設(shè)備或生產(chǎn)設(shè)備停機(jī)，導(dǎo)致生產(chǎn)事故的發(fā)生，造成生產(chǎn)、時(shí)間、最終是經(jīng)濟(jì)上的巨大損失。

他說(shuō)，采用超導(dǎo)故障限制器（以下簡(jiǎn)稱超導(dǎo)限流器）則是解決以上問(wèn)題的一個(gè)很好的途徑。新近發(fā)展的超導(dǎo)限流器具有極為獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)而為世界各國(guó)所矚目。

特別是高溫超導(dǎo)材料迅速發(fā)展以后，專家們預(yù)言超導(dǎo)限流器將是電力系統(tǒng)超導(dǎo)電性的第一項(xiàng)用途。

楊啟明闡釋，超導(dǎo)限流器能快速、平穩(wěn)、有效地限制短路電流，解決其對(duì)系統(tǒng)和電氣設(shè)備的危害，減少經(jīng)濟(jì)損失，降低電網(wǎng)建設(shè)成本，促進(jìn)電力發(fā)展。超導(dǎo)限流器的研究及應(yīng)用將標(biāo)志著我國(guó)電力工業(yè)水平又邁上一個(gè)新臺(tái)階，對(duì)電力工業(yè)發(fā)展具有重大意義。正因此，國(guó)家科技部于2006年在863計(jì)劃中設(shè)立了《220kV/800A高溫超導(dǎo)限流器的研究與開(kāi)發(fā)》課題。據(jù)我所知，天津百利機(jī)電控股集團(tuán)與北京云電英納超導(dǎo)電纜有限公司、天津市電力公司三方合作，依托國(guó)家863計(jì)劃課題，已成功制造出世界第一臺(tái)220kV飽和鐵芯型高溫超導(dǎo)限流器，并于2012年底成功掛網(wǎng)運(yùn)行。半年的良好運(yùn)行表明，這臺(tái)目前世界上電壓等級(jí)最高、容量最大的超導(dǎo)限流器，具有穩(wěn)態(tài)低阻，限流高阻，自動(dòng)響應(yīng)，快速恢復(fù)的特點(diǎn)，各項(xiàng)性能指標(biāo)都達(dá)到了設(shè)計(jì)要求，通過(guò)了國(guó)家科技部組織的驗(yàn)收。這標(biāo)志著我國(guó)超導(dǎo)限流器的研發(fā)和制造，已經(jīng)達(dá)到世界領(lǐng)先水平，并且具備了產(chǎn)業(yè)化的基礎(chǔ)。

超導(dǎo)限流器發(fā)展前景好 市場(chǎng)容量大

高溫超導(dǎo)技術(shù)及其應(yīng)用將成為21世紀(jì)世界科技領(lǐng)域的制高點(diǎn)，更是全球經(jīng)濟(jì)新一輪發(fā)展的驅(qū)動(dòng)力，楊啟明如是說(shuō)。超導(dǎo)電力技術(shù)涉及電氣工程、物理學(xué)、材料科學(xué)、低溫工程和自動(dòng)控制技術(shù)等多門(mén)學(xué)科，是多學(xué)科交叉的一門(mén)新技術(shù)。超導(dǎo)電力技術(shù)與電氣科學(xué)及工程聯(lián)系十分緊密，許多有待研究的關(guān)鍵技術(shù)都包含在目前電工科學(xué)所涵蓋的內(nèi)容，如電能的產(chǎn)生、傳輸與儲(chǔ)存、低溫下的高電壓與電氣絕緣、基于電磁學(xué)的電氣設(shè)備、低溫下的電工測(cè)量與傳感器、強(qiáng)場(chǎng)環(huán)境電磁學(xué)等，超導(dǎo)技術(shù)與電工學(xué)科的結(jié)合，勢(shì)必進(jìn)一步推動(dòng)電工科學(xué)與工程的進(jìn)一步的發(fā)展。超導(dǎo)電力技術(shù)是一門(mén)有廣泛應(yīng)用和巨大發(fā)展?jié)摿Φ母呒夹g(shù)領(lǐng)域，是當(dāng)代電工科學(xué)與工程重要的研究領(lǐng)域，也是目前國(guó)際科技發(fā)展的重要前沿。

另外，由于美國(guó)、加拿大出現(xiàn)大面積停電而造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失，美國(guó)、歐盟、日本等國(guó)家對(duì)電網(wǎng)互聯(lián)安全性和運(yùn)行可靠性的重視程度不斷提高，超導(dǎo)限流器在國(guó)際市場(chǎng)潛在需求也不斷上升。

超導(dǎo)限流器是一項(xiàng)發(fā)展前景良好、市場(chǎng)容量巨大的產(chǎn)品，加之目前國(guó)內(nèi)能夠生產(chǎn)該產(chǎn)品的企業(yè)數(shù)量不多，市場(chǎng)廣闊，具有良好投資性。

220KV超導(dǎo)限流器的研制與掛網(wǎng)堪稱是這個(gè)領(lǐng)城第一個(gè)敢吃螃蟹人

王琨秘書(shū)長(zhǎng)對(duì)記者說(shuō)，飽和鐵芯型超導(dǎo)限流器的結(jié)構(gòu)和原理比較簡(jiǎn)單，實(shí)際上就是一臺(tái)電抗器繞了一個(gè)直流繞阻，通過(guò)串聯(lián)一個(gè)比較小功率的電源形成一直流系統(tǒng)，在電網(wǎng)正常情況下也就說(shuō)沒(méi)有短路故障電流時(shí)，鐵芯呈飽和狀態(tài)，對(duì)電網(wǎng)是一條通路，一旦發(fā)生或檢測(cè)到系統(tǒng)有短路故障電流時(shí)，迅速切斷直流電源，瞬間也就是幾個(gè)毫秒時(shí)間，限流器由飽和狀態(tài)轉(zhuǎn)換成不飽和狀態(tài)，變成一個(gè)巨大的電場(chǎng)來(lái)消納短路故障電流。

他說(shuō)，電抗器本身是一個(gè)比較成熟的產(chǎn)品，從運(yùn)行角度來(lái)講節(jié)能、穩(wěn)定。超導(dǎo)限流器最理想化的類型是電阻型超導(dǎo)限流器，相當(dāng)于串聯(lián)一個(gè)大電阻，在呈超導(dǎo)態(tài)時(shí)電阻為零，一旦失超就變成一個(gè)大電阻來(lái)吸納短路故障電流，但它有一個(gè)缺陷，就是從失超到超導(dǎo)恢復(fù)時(shí)間長(zhǎng)，如果要達(dá)到飽和鐵芯型超導(dǎo)限流器恢復(fù)時(shí)間水平，從技術(shù)層面還要有很長(zhǎng)的研究時(shí)間。其他類型的產(chǎn)品也是如此。所以，在國(guó)際國(guó)內(nèi)研究超導(dǎo)限流器的很多，包括我國(guó)中科院在內(nèi)多是在中壓層面或試驗(yàn)室層面，目前，只有天津百利機(jī)電控股集團(tuán)與北京云電英納超導(dǎo)電纜有限公司、天津市電力公司三方合作研制的220kV飽和鐵芯型超導(dǎo)限流器真正接入了電網(wǎng)運(yùn)行。這也說(shuō)明了三方合作研發(fā)的勇氣與底氣。因?yàn)椋�電壓等�?jí)越高國(guó)家電網(wǎng)對(duì)此應(yīng)用就越慎重，220kV電壓等級(jí)電網(wǎng)不像35kV電壓等級(jí)電網(wǎng)，35kV等級(jí)電網(wǎng)運(yùn)行失敗只是造成局部損失，220kV電壓等級(jí)電網(wǎng)一旦帶載運(yùn)行失敗會(huì)給整個(gè)電網(wǎng)帶來(lái)巨大的損失，像美加大面積停電等。從220kV超導(dǎo)限流器的研制、推廣來(lái)看，前所未有，敢為天下先，稱得上是第一個(gè)敢吃螃蟹的人。