國(guó)內(nèi)正迎來(lái)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(shí)間，持續(xù)推進(jìn)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(dòng)機(jī)真空斷路器及成套開(kāi)關(guān)設(shè)備，已順利通過(guò)國(guó)家級(jí)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(guó)網(wǎng)新源集團(tuán)有限公司等單位聯(lián)合研制，實(shí)現(xiàn)了我國(guó)大容量真空開(kāi)關(guān)技術(shù)的新突破，填補(bǔ)了該領(lǐng)域核心裝備研制的空白。

經(jīng)過(guò)院士領(lǐng)銜的評(píng)審委員會(huì)認(rèn)定，合凱電氣研發(fā)的發(fā)電機(jī)真空斷路器達(dá)到國(guó)際領(lǐng)先水平

合凱電氣研發(fā)的發(fā)電機(jī)斷路器及成套開(kāi)關(guān)設(shè)備，成功打破國(guó)外壟斷，填補(bǔ)了該領(lǐng)域核心裝備研制的空白

跨界突圍，小團(tuán)隊(duì)卻有大信心

抽水蓄能電站發(fā)展前景廣闊，卻長(zhǎng)期在發(fā)電機(jī)斷路器這一核心裝備領(lǐng)域面臨著難題。

“雖然公司深耕開(kāi)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(duì)我們來(lái)說(shuō)，抽水蓄能電站的發(fā)電機(jī)斷路器還是個(gè)全新領(lǐng)域。”回想起2022年的立項(xiàng)過(guò)程，合凱電氣技術(shù)負(fù)責(zé)人劉賢倉(cāng)頗為感慨，因?yàn)閲?guó)網(wǎng)新源集團(tuán)的一次項(xiàng)目招標(biāo)，這才讓他們接觸到這個(gè)全新的領(lǐng)域，開(kāi)始研發(fā)抽水蓄能電站的發(fā)電機(jī)斷路器。

依托公司自建的六大功能實(shí)驗(yàn)中心，劉賢倉(cāng)帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)先做了一個(gè)原理性樣機(jī)，進(jìn)行了主要參數(shù)的實(shí)驗(yàn)，“本身我們也是有不少技術(shù)儲(chǔ)備，通過(guò)實(shí)驗(yàn)覺(jué)得有譜，就去參與投標(biāo)并成功中標(biāo)，后來(lái)就正式由我們來(lái)承擔(dān)具體的研制工作。”

承擔(dān)發(fā)電機(jī)斷路器這一關(guān)鍵設(shè)備的研制任務(wù)，既是對(duì)團(tuán)隊(duì)技術(shù)實(shí)力的認(rèn)可，也是一種無(wú)形的壓力。

“剛開(kāi)始研發(fā)時(shí)，行業(yè)里沒(méi)人看好。”劉賢倉(cāng)坦言，相比于同行們動(dòng)輒百人的研發(fā)團(tuán)隊(duì)，數(shù)億元的研發(fā)投入，合凱電氣負(fù)責(zé)這一項(xiàng)目的研發(fā)團(tuán)隊(duì)僅有30多人，完全不占優(yōu)勢(shì)。

選擇對(duì)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(tuán)隊(duì)一心撲在研發(fā)上，細(xì)致梳理著研發(fā)路線。“如果僅僅達(dá)到國(guó)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(kāi)始，就更要有后來(lái)居上的勇氣。”劉賢倉(cāng)說(shuō)。

抽水蓄能電站的發(fā)電機(jī)組不同于普通水電站，發(fā)電機(jī)組既要用水流發(fā)電供能還會(huì)抽水蓄能。當(dāng)反復(fù)切換發(fā)電機(jī)和電動(dòng)機(jī)兩種工作狀態(tài)，發(fā)電機(jī)組的出現(xiàn)問(wèn)題的概率也就更高。這意味著發(fā)電機(jī)斷路器要承擔(dān)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(shí)過(guò)大電流損壞整個(gè)發(fā)電機(jī)組，造成嚴(yán)重?fù)p失。

變電所開(kāi)關(guān)柜里常規(guī)斷路器可能一年都動(dòng)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(mǎn)足電氣技術(shù)指標(biāo)，還要在嚴(yán)苛條件下維持更長(zhǎng)的使用壽命，這對(duì)于研發(fā)提出了很高的要求。”劉賢倉(cāng)說(shuō)。

經(jīng)過(guò)慎重考慮，合凱電氣研發(fā)團(tuán)隊(duì)堅(jiān)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(guó)企業(yè)手中，相關(guān)產(chǎn)品對(duì)華禁售，開(kāi)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(jì)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(cāng)坦言，“技術(shù)創(chuàng)新要有前瞻性，不能局限于當(dāng)下。在綠色行業(yè)做創(chuàng)新，就更選擇對(duì)人和環(huán)境更友好的技術(shù)，迎難而上。”

性能指標(biāo)達(dá)到國(guó)際領(lǐng)先水平

三年來(lái)，合凱電氣研發(fā)團(tuán)隊(duì)成員幾乎保持滿(mǎn)負(fù)荷工作狀態(tài)。設(shè)計(jì)方案、驗(yàn)證技術(shù)方案，反復(fù)地進(jìn)行迭代分析、討論、計(jì)算、仿真，整個(gè)研制過(guò)程需要一遍遍地對(duì)技術(shù)細(xì)節(jié)進(jìn)行改進(jìn)完善。

回望過(guò)去，劉賢倉(cāng)一時(shí)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(yàn)場(chǎng)的馬路邊吃飯，等著試驗(yàn)場(chǎng)空出來(lái)，只為了及時(shí)進(jìn)場(chǎng)安裝調(diào)試設(shè)備。”劉賢倉(cāng)坦言，每個(gè)人都在分秒必爭(zhēng)地搞研發(fā)，在如此短的時(shí)間里，團(tuán)隊(duì)已經(jīng)對(duì)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(tuán)隊(duì)交出的研發(fā)成果也沒(méi)有辜負(fù)大家的付出。今年6月底，由中國(guó)電機(jī)工程學(xué)會(huì)組織的“抽水蓄能400MW級(jí)發(fā)電電動(dòng)機(jī)真空斷路器及成套開(kāi)關(guān)設(shè)備”新產(chǎn)品技術(shù)鑒定會(huì)在北京召開(kāi)。

經(jīng)過(guò)一系列質(zhì)詢(xún)、答疑和討論，最終由中國(guó)科學(xué)院陳維江院士領(lǐng)銜的鑒定委員會(huì)一致認(rèn)為，產(chǎn)品研制單位成功研制出國(guó)內(nèi)首臺(tái)抽水蓄能400MW級(jí)發(fā)電電動(dòng)機(jī)直開(kāi)型真空斷路器，性能指標(biāo)達(dá)到國(guó)際領(lǐng)先水平。

這標(biāo)志著我國(guó)大容量、環(huán)保安全、真空直開(kāi)型發(fā)電電動(dòng)機(jī)出口斷路器實(shí)現(xiàn)了從“0-1”的突破。

“以響應(yīng)時(shí)間舉例，單這一關(guān)鍵性能指標(biāo)提升了數(shù)倍。國(guó)外產(chǎn)品響應(yīng)時(shí)間40多毫秒，我們的產(chǎn)品僅5毫秒多。時(shí)間越短，越能更好保護(hù)發(fā)電機(jī)。”劉賢倉(cāng)透露，他們研制的真空斷路器不僅在各項(xiàng)指標(biāo)上都對(duì)同類(lèi)產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)了領(lǐng)先，還具有安全環(huán)保、快速開(kāi)斷、免維護(hù)、高電氣壽命等顯著優(yōu)點(diǎn)。

將安裝在抽水蓄能電站上檢驗(yàn)效果

在技術(shù)鑒定會(huì)落幕沒(méi)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(kāi)工。

劉賢倉(cāng)透露，團(tuán)隊(duì)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(yùn)用在常規(guī)水電站中，“現(xiàn)在我們滿(mǎn)足400MW的發(fā)電機(jī)，未來(lái)可以根據(jù)需要開(kāi)發(fā)滿(mǎn)足更大功率發(fā)電機(jī)的斷路器。”

雖然通過(guò)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(diǎn)。合凱電氣還在積極準(zhǔn)備中試，繼續(xù)改進(jìn)設(shè)備，“在中試階段，斷路器和配套設(shè)備會(huì)安裝在國(guó)內(nèi)的抽水蓄能電站上檢驗(yàn)效果，我們還要持續(xù)跟進(jìn)，根據(jù)運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)不斷迭代優(yōu)化。”

在中試緊鑼密鼓籌備的同時(shí)，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(guó)內(nèi)首次，沒(méi)有現(xiàn)成的產(chǎn)業(yè)鏈，就需要開(kāi)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(guò)這樣一個(gè)產(chǎn)品，樹(shù)立相關(guān)的工藝標(biāo)準(zhǔn)、工序流程，最終將帶動(dòng)整個(gè)供應(yīng)鏈的技術(shù)進(jìn)步。”劉賢倉(cāng)說(shuō)。

目前，合凱電氣正擬建設(shè)12000㎡的總裝及試驗(yàn)數(shù)字化廠房，推進(jìn)發(fā)電機(jī)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?dòng)浾?nbsp;朱汗翔 通訊員 趙梅