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广州供电局牵头研发的首台500千伏高压交流经济型限流器。 莫文雄 摄
一声巨响，一道弧光。广州城南夏日的宁静被打破。
弧光划破天际处，连着一条高压电线。数十千安的电流冲击下，这条500千伏的线路仍安然无恙。广东电网公司广州供电局员工开展的人工短路试验，验证了新加装的限流器设备性能完好。
这是世界首台500千伏/90千安交流限流器，能够将高达90千安的故障电流“化解”至63千安以下，从而保障系统断路器能够完成可靠开断。而此前国内外投入应用的限流、开关装置，能限制的最大短路电流是80千安。
“我们走了一条全新的技术路线，花了整整3年，研发出这台设备来。”限流器研发项目总指挥、广州供电局电力试验研究院院长莫文雄说。
国家级项目，解国际级难题
在我国一些局部地区，高电压等级电网故障情况下产生的强大短路电流，给整个电力系统运行造成了极大风险隐患。电力是关乎国计民生的重要行业，一旦风险应对不善，出现设备损坏、甚至大停电情况，将给经济社会造成不可估量的损失。
“像长三角、珠三角等区域，用电需求高，是典型的电力负荷中心，有多条500千伏甚至特高压线路集中，应对大电流隐患风险不小，短路电流超标成为电网企业必须面对和解决的重大共性技术问题。”项目核心成员、南方电网公司高级技术专家王勇称。
因此，如何应对故障大电流的冲击，这已不仅是电力行业考虑的问题，更上升到国家层面关注。于是，国家将“500千伏及以上电压等级经济型高压交流限流器的研制”列入2018年国家重点研发计划项目，并向社会各界“广发英雄帖”。
所谓限流器，顾名思义就是限制电流的器件。简言之，强大电流通过限流器后，其强度就被限制住，成为电力系统可承受的范围。
珠三角核心城市广州的电网运行者，决定挑战这个项目。在他们看来，项目的研发水平已经达到国际最先进级别。
“从调研结果来看，目前全国乃至世界，在不采取解环等电网层面措施下，发达地区的大电网短路电流水平，已经超过开关的63千安开断能力了。”莫文雄称：“我们要做的是把这个数据提升到90千安。”
与此同时，南方电网公司还提出，将研制出的限流器安上电网试运行，实际验证其性能，而不仅仅是实验室研究。
2018年6月，国家工业和信息化部产业发展促进中心批复，由广州供电局作为牵头承担单位，负责完成“500千伏及以上电压等级经济型高压交流限流器的研制”项目。
“我觉得，‘挂网运行’这一点尤其打动了答辩专家。项目没要求挂网，我们做了附加题。”广州供电局电力试验研究院设备监造部监造技术专责苏海博说。
三年磨砺，完成限流器研发
拿下项目后，广州供电局迅速联合国内包括重点高校、科研院所和制造企业在内的12家单位，组成团队开展设备研发。供电局初步定下的方向是，采用一条与现今行业领域中全然不同的技术路线，才能攻克如此重大课题。
“简单说，我们的思路是，加装设备后，让大电流实现平均分流。90千安的电流被分成两路，实际上每一路只有45千安，在此基础上，我们使用50千安的快速开关将电流全部转移到限流原件上，以实现有效限流。”苏海博说。
这一创新性的构想，完全改变了原有的设计原理。理论设计不再容易。“完全是‘无人区’，没有现成的构架模型可以借鉴，全得自己思考其中的逻辑，然后一点点写出来。”华中科技大学科研团队负责人袁召说。
一些客观因素也造成了巨大困难。2020年初疫情暴发，人员开始长期居家隔离，工作几乎陷入停顿。尤其是武汉，封城后直到4月份才开始解封。
“总共10多人的科研团队，解封后最先只有两个人返校。除了我，还有一个家在武汉的学生。我俩窝在实验室，拼命做试验。完成的数据，就交由其他成员远程计算。”袁召说。
理论完成了，就要投入设备生产。设想中以为的简单问题，实际却非常棘手。
整套限流器主要分两大件，快速开关和电抗器。快速开关中包含一种设备灭弧室的生产，让厂家犯了难。
“试验做了无数次，就是达不到要求。厂家一位负责人说起了丧气话，降低标准，或者干脆更换技术路线，不然做不了。我坚决不答应，一点点查找分析原因，最终还是完成了。”莫文雄感慨，“创新嘛，从来就不是一帆风顺的过程。”
经过三年的磨砺，限流器终于研发完成。
速度快损耗小经济性好，推广价值高
“但要不投入电网运行看看效果，就不能完完全全说设备研制成功。”莫文雄说，这也是挂网运行的意义所在。
6月15日下午，广州城南进行了短路试验。在类似雷电场景的试验下，电网运行完好。“非常成功，一次通过。”莫文雄难掩激动。从实际运行指标看，设备主要数据优良，除了限流能力高之外，响应速度快，损耗还低。
“开关响应速度不到20毫秒，传统设备是40—60毫秒；电抗器在正常电流强度下运行，几乎没有损耗，节能环保。”苏海博说。
损耗小，就意味着经济性好。而且，设备还具有很强的复制推广价值。
“我们是模块化系统设计，设计时还调研了750千伏电压等级的情况，设计路线只要稍作修改，完全可以应用。中低电压等级情况相对复杂，但从纯理论角度看，也没问题。”袁召信心满满。
新型限流设备的应用，对于提升珠三角电网的系统安全而言，无疑是重大利好，为我国甚至世界解决大电流隐患问题提供了全新的解决方案。
“以前的思路，要么改善网架，要么持续提升设备限流能力，但存在投资成本过大、传统设备研发陷入瓶颈等问题。”南方电网公司生技部变电管理经理喇元表示：“这个项目开启了一条新思路。”
广东电网公司广州供电局电力试验研究院设备监造部监造技术专责苏海博
是“甲方”，更是“战友”
2021年3月，500千伏经济型交流限流器项目到了冲刺阶段，一个大问题在出厂试验环节浮现——真空灭弧室触头碎裂。
此前从未出现这种情况，项目组被打了个措手不及。第二天，项目组核心成员、广东电网公司广州供电局电力试验研究院设备监造部监造技术专责苏海博立即飞往西安驻厂处理。
“距离项目规定的日期不到3个月，必须在有限的时间内找出原因，压力非常大！”甫至西安，苏海博便一头扎进厂里排查隐患。
按照广州供电局电力试验研究院院长莫文雄的建议，苏海博带领西安合作团队画起了思维导图，每个环节逐一分析，改变参数进行多次验证。
根据过去的经验，团队曾猜测真空灭弧室触头是合闸过程中撞裂的，这也是大多数专家的预判。但在多次试验后，结果却令人意外。
“实验显示是快速开关分闸过程中巨大的加速度使得多个部件结构失效，这个结果违背一般直觉。”苏海博感慨，“违背直觉”在整个研发过程中十分常见，也正体现了项目难度之高，“几乎每一步都是首次尝试与突破，没有经验可循，只能靠实验一点点分析。”
在西安西电开关电气有限公司技术中心设计员尹航眼中，苏海博是特别的“甲方代表”。“真空灭弧室触头碎裂的问题，他完全可以只等我们出结果报告，但他没有。”尹航说，苏海博全程冲在最前线，共同讨论一起解决，常常工作到凌晨一两点。
“他做了很多远超本职的工作，却从不计较个人得失。”尹航提到，分析原因、提出方案、实验验证、结论判定、报告撰写，每个环节都有他的智慧和身影。
苏海博积极实干的精神面貌，也影响着厂里的工人。尹航评价，苏海博幽默且具正能量，在他的鼓舞下，本因产品出问题而有些低落的士气又重新振奋。“与其说他是‘甲方’，我更愿意称他为‘战友’。”
自2018年加入项目组，为了更直接地了解、解决项目问题，苏海博往返广州西安的次数早已数不清。今年3月，他在广州仅待了4天。可即便长时间“泡”在西安，他也没有时间与西安交大的老同学聚会。
“特别是这半年，海博见我的时间可能比见家人的还多。”尹航打趣道。
常年在外工作，无暇照顾家庭，苏海博心中对妻子总有一份亏欠；而妻子顾乐却是百分百的理解与支持。
与苏海博同年进入电力试验研究院工作的顾乐也是项目组成员，负责生产计划停电协调。“我了解这个项目的难度，因为了解，所以更加支持！”顾乐说。
进行人工短路试验的那天，夫妻二人都在500千伏广南变电站，苏海博身处设备区，顾乐则在主控室负责协调工作。“‘主战场’虽不同，也有两个人并肩作战的感觉，”回想起试验成功的那一刻，顾乐仍然十分激动：“我们完成了！”
南网传媒全媒体记者 帅泉 许晓冰 通讯员 刘艳梅 李聃
标签：世界首台,500千伏,90千安,交流限流器,研发成功
