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智能电网有了“保护神”

行业上下游中国仪表网2012年10月15日 13:18人气:20777

  今年7月30日,印度北方邦一座高压变电站故障导致当地输电线路超负荷,电网设备毁坏,随后全国近一半地区供电中断,逾6亿人口受到影响。因为一个节点故障导致整个电网崩溃,类似印度大停电这样的事故并非绝无仅有。
  
  为什么不用安全保护装置呢?家庭用电负荷过高时,保险丝会熔断,从而保护家庭和整个线路不会起火。“我们正在研发的超导限流器,应用于发电厂、输电网、变电站等场所,功能就相当于家庭电表箱里的保险丝。”北京云电英纳超导电缆有限公司实验室主任田波说,云电英纳研发的220千伏超导限流器即将在天津电网挂网运行,这是全球最大容量的超导限流器产品。此前,该公司研发的35千伏限流器产品,已经创造过一次“全球首台”。
  
  “家庭电表箱的保险丝熔断或自动跳闸后,要更换或重新开闸,需要几分钟乃至更长时间。”田波说,但输电电网哪怕停电几秒钟,后果都是非常严重的。因此,输电电网的“保险丝”必须符合两个要求—在电流过大时迅速降低电流,同时输电不能停止一分一秒!
  
  田波说,高温超导材料的面世,让输电电网的“保险丝”有了基础材料。不过,高温超导材料可是一门尖端学科,目前国际上有能力生产高温超导材料的企业屈指可数,云电英纳的母公司—北京英纳超导技术有限公司就是其中一家,产品性能排名全球第二。
  
  在北京经济技术开发区,英纳超导从董事长到保洁员不过50来人,企业的两层楼,一层生产,二层研发。别看企业规模不大,实力却不容小觑,在纳斯达克上市的美国超导公司每次发布季报年报,英纳超导都会被作为主要竞争对手被提及。
  
  在零下200摄氏度的环境下,超导线材没有电阻,意味着电能传输没有损耗。而常规铜、铝等作为输电线路材料,通常都有6%左右的电力损耗。目前世界上多数超导材料还主要在实验室阶段,未能完全产业化。基于此,英纳超导与云南电网云南电力试验研究院合资,在亦庄组建云电英纳,着眼于超导材料在电力行业的应用。
  
  超导电缆是云电英纳第一个攻关项目。曾经在美国中西超导公司工作8年的信赢博士,带领云电英纳的团队刻苦攻关。2004年4月,一组33.5米的超导电缆在云南普吉变电站并网运行,这是继美国、丹麦之后由我国自行研制开发的世界上第三组高温超导电缆,多项技术创新使其在主要技术参数上领先。
  
  超导限流器成为云电英纳第二个攻关目标。
  
  在云电英纳的实验室,记者见到了一台超导限流器的样机。这是一个直径约一米、高不到半米的圆柱体,圆柱体内布满了铁方框,这些铁芯柱体上缠绕着线圈。中间一个大线圈是超导材料做的,它的四周分布了若干铜线小线圈。
  
  电网的电流经过小线圈,但不与超导材料线圈连接。“普通的铜线本身有电阻,缠绕成线圈后,对电流的阻碍作用更大,这是限流器可以‘限流’的原理。”田波说,不过这样一来,只要电流经过这些线圈都会产生电阻,造成电能浪费。
  
  最好是正常输电时,让铜线圈的电阻为零,这样可以最大限度减少电能损耗,又可以在需要的时候起到限流作用。田波说,之前国外已经开始研发常规限流器,但前提要求有连续稳定的高电流直流电源,这在业界是难以攻克的技术难关。
  
  云电英纳剑走偏锋,不对外部电源做苛刻要求,而采用超导材料,使小线圈的电阻大幅降低甚至为零。一旦输电网的电流异常,超导材料的大线圈停止供应直流电源,没有了电磁转化,小线圈立即恢复为高电阻,就能起到“限流”的作用。
  
  云电英纳没有成功经验可以遵循,他们从几百伏的超导限流器产品开始做起,一代代升级,直到现在的220千伏。现在企业正在加紧试验,不久将推出500千伏的产品。这每一代产品,都是国际上首创的独一份儿,性能越来越高,而设备的体积却越来越小。“现在高压输电成为一种常态,超导限流器规格必须与之适应。”田波说。
  
  作为目前高压输电网中唯一能解决短路电流过大的产品,超导限流器的市场潜力巨大。有业内人士按照“十二五”规划数据测算,到2020年,我国超导限流器潜在市场容量将达到2000亿元。信赢也表示,估计超导限流器在中国未来十年将会有过千亿元人民币的市场,每年就有百亿元的市场总量。
(本文来源:北京日报转载请注明出处
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