國內(nèi)正迎來抽水蓄能電站的建設(shè)熱潮。在合肥,一群科研人員用3年的時間,持續(xù)推進相關(guān)核心技術(shù)攻關(guān)。
日前,大容量多斷口并聯(lián)發(fā)電電動機真空斷路器及成套開關(guān)設(shè)備,已順利通過國家級新產(chǎn)品技術(shù)鑒定。該設(shè)備由安徽合凱電氣科技股份有限公司與國網(wǎng)新源集團有限公司等單位聯(lián)合研制,實現(xiàn)了我國大容量真空開關(guān)技術(shù)的新突破,填補了該領(lǐng)域核心裝備研制的空白。
經(jīng)過院士領(lǐng)銜的評審委員會認定,合凱電氣研發(fā)的發(fā)電機真空斷路器達到國際領(lǐng)先水平
合凱電氣研發(fā)的發(fā)電機斷路器及成套開關(guān)設(shè)備,成功打破國外壟斷,填補了該領(lǐng)域核心裝備研制的空白
跨界突圍,小團隊卻有大信心
抽水蓄能電站發(fā)展前景廣闊,卻長期在發(fā)電機斷路器這一核心裝備領(lǐng)域面臨著難題。
“雖然公司深耕開關(guān)領(lǐng)域20多年,但之前主要都是服務(wù)于工礦行業(yè)。對我們來說,抽水蓄能電站的發(fā)電機斷路器還是個全新領(lǐng)域。”回想起2022年的立項過程,合凱電氣技術(shù)負責人劉賢倉頗為感慨,因為國網(wǎng)新源集團的一次項目招標,這才讓他們接觸到這個全新的領(lǐng)域,開始研發(fā)抽水蓄能電站的發(fā)電機斷路器。
依托公司自建的六大功能實驗中心,劉賢倉帶領(lǐng)團隊先做了一個原理性樣機,進行了主要參數(shù)的實驗,“本身我們也是有不少技術(shù)儲備,通過實驗覺得有譜,就去參與投標并成功中標,后來就正式由我們來承擔具體的研制工作。”
承擔發(fā)電機斷路器這一關(guān)鍵設(shè)備的研制任務(wù),既是對團隊技術(shù)實力的認可,也是一種無形的壓力。
“剛開始研發(fā)時,行業(yè)里沒人看好。”劉賢倉坦言,相比于同行們動輒百人的研發(fā)團隊,數(shù)億元的研發(fā)投入,合凱電氣負責這一項目的研發(fā)團隊僅有30多人,完全不占優(yōu)勢。
選擇對人和環(huán)境更友好的技術(shù),迎難而上
摒棄外界的紛擾,合凱電氣研發(fā)團隊一心撲在研發(fā)上,細致梳理著研發(fā)路線。“如果僅僅達到國外同等水平,也只是剛剛趕上他們多年前的水平。既然從零開始,就更要有后來居上的勇氣。”劉賢倉說。
抽水蓄能電站的發(fā)電機組不同于普通水電站,發(fā)電機組既要用水流發(fā)電供能還會抽水蓄能。當反復(fù)切換發(fā)電機和電動機兩種工作狀態(tài),發(fā)電機組的出現(xiàn)問題的概率也就更高。這意味著發(fā)電機斷路器要承擔更大的壓力,才能保證發(fā)生故障后,迅速切斷電流,避免短路導(dǎo)致的瞬時過大電流損壞整個發(fā)電機組,造成嚴重損失。
變電所開關(guān)柜里常規(guī)斷路器可能一年都動不了幾次,工作狀態(tài)穩(wěn)定。抽水蓄能電站平均每天要操作數(shù)次,一年反復(fù)操作上千次。“既要能滿足電氣技術(shù)指標,還要在嚴苛條件下維持更長的使用壽命,這對于研發(fā)提出了很高的要求。”劉賢倉說。
經(jīng)過慎重考慮,合凱電氣研發(fā)團隊堅定地摒棄了六氟化硫,選擇采用多真空滅弧室并聯(lián)的技術(shù)路線,使用真空滅弧室作為斷路器的核心。但大容量真空斷路器技術(shù)主要掌握在外國企業(yè)手中,相關(guān)產(chǎn)品對華禁售,開發(fā)難度更高。
之所以選擇這條更難走的路,一方面源于真空斷路器的技術(shù)路線更能符合設(shè)計要求,另一方面則在于這是一條真正環(huán)保的技術(shù)路線。劉賢倉坦言,“技術(shù)創(chuàng)新要有前瞻性,不能局限于當下。在綠色行業(yè)做創(chuàng)新,就更選擇對人和環(huán)境更友好的技術(shù),迎難而上。”
性能指標達到國際領(lǐng)先水平
三年來,合凱電氣研發(fā)團隊成員幾乎保持滿負荷工作狀態(tài)。設(shè)計方案、驗證技術(shù)方案,反復(fù)地進行迭代分析、討論、計算、仿真,整個研制過程需要一遍遍地對技術(shù)細節(jié)進行改進完善。
回望過去,劉賢倉一時難以總結(jié)研發(fā)歷程到底經(jīng)歷了多少難。
“今年元旦前夜,我們就在試驗場的馬路邊吃飯,等著試驗場空出來,只為了及時進場安裝調(diào)試設(shè)備。”劉賢倉坦言,每個人都在分秒必爭地搞研發(fā),在如此短的時間里,團隊已經(jīng)對真空斷路器完成了4次迭代,其他配套設(shè)備也已經(jīng)完成3次迭代。
最終,團隊交出的研發(fā)成果也沒有辜負大家的付出。今年6月底,由中國電機工程學會組織的“抽水蓄能400MW級發(fā)電電動機真空斷路器及成套開關(guān)設(shè)備”新產(chǎn)品技術(shù)鑒定會在北京召開。
經(jīng)過一系列質(zhì)詢、答疑和討論,最終由中國科學院陳維江院士領(lǐng)銜的鑒定委員會一致認為,產(chǎn)品研制單位成功研制出國內(nèi)首臺抽水蓄能400MW級發(fā)電電動機直開型真空斷路器,性能指標達到國際領(lǐng)先水平。
這標志著我國大容量、環(huán)保安全、真空直開型發(fā)電電動機出口斷路器實現(xiàn)了從“0-1”的突破。
“以響應(yīng)時間舉例,單這一關(guān)鍵性能指標提升了數(shù)倍。國外產(chǎn)品響應(yīng)時間40多毫秒,我們的產(chǎn)品僅5毫秒多。時間越短,越能更好保護發(fā)電機。”劉賢倉透露,他們研制的真空斷路器不僅在各項指標上都對同類產(chǎn)品實現(xiàn)了領(lǐng)先,還具有安全環(huán)保、快速開斷、免維護、高電氣壽命等顯著優(yōu)點。
將安裝在抽水蓄能電站上檢驗效果
在技術(shù)鑒定會落幕沒多久,合凱電氣就看到了一條令人振奮的消息——雅魯藏布江下游水電工程開工。
劉賢倉透露,團隊研制的真空斷路器不僅可以用在抽水蓄能電站,也同樣可以運用在常規(guī)水電站中,“現(xiàn)在我們滿足400MW的發(fā)電機,未來可以根據(jù)需要開發(fā)滿足更大功率發(fā)電機的斷路器。”
雖然通過了產(chǎn)品技術(shù)鑒定,但這并不是真空斷路器研發(fā)的終點。合凱電氣還在積極準備中試,繼續(xù)改進設(shè)備,“在中試階段,斷路器和配套設(shè)備會安裝在國內(nèi)的抽水蓄能電站上檢驗效果,我們還要持續(xù)跟進,根據(jù)運行狀態(tài)監(jiān)測不斷迭代優(yōu)化。”
在中試緊鑼密鼓籌備的同時,合凱電氣也在積極拓展聯(lián)系著供應(yīng)商。“我們這樣的產(chǎn)品是國內(nèi)首次,沒有現(xiàn)成的產(chǎn)業(yè)鏈,就需要開發(fā)新的供應(yīng)商,最終才能把技術(shù)變成廣泛應(yīng)用的產(chǎn)品。通過這樣一個產(chǎn)品,樹立相關(guān)的工藝標準、工序流程,最終將帶動整個供應(yīng)鏈的技術(shù)進步。”劉賢倉說。
目前,合凱電氣正擬建設(shè)12000㎡的總裝及試驗數(shù)字化廠房,推進發(fā)電機斷路器工業(yè)化量產(chǎn)及智能制造。建成投產(chǎn)后,將具備年產(chǎn)值10億元以上的生產(chǎn)規(guī)模。
合肥在線-合新聞記者 朱汗翔 通訊員 趙梅