中國儲能網(wǎng)訊：國內(nèi)正迎來抽水蓄能電站的建設熱潮。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)設備，已順利通過國家級新產(chǎn)品技術(shù)鑒定。該設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，填補了該領域核心裝備研制的空白。
經(jīng)過院士領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先水平
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域面臨著難題。
“雖然公司深耕開關(guān)領域20多年，但之前主要都是服務于工礦行業(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域?！被叵肫?022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?！?/span>
承擔發(fā)電機斷路器這一關(guān)鍵設備的研制任務，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?！叭绻麅H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?！眲①t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，一年反復操作上千次?！凹纫軡M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?！?/span>
性能指標達到國際領先水平
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)。設計方案、驗證技術(shù)方案，反復地進行迭代分析、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)試設備?！眲①t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?！眲①t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)改進設備，“在中試階段，斷路器和配套設備會安裝在國內(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)新的供應商，最終才能把技術(shù)變成廣泛應用的產(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鏈的技術(shù)進步?！眲①t倉說。
目前，合凱電氣正擬建設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。
