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赞!华中科大团队用中国智慧破解了“异想天开”的难题!

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来源:华中科技大学,文 / 高翔 张雯怡

曾经“异想天开”,他们用11年来攻克难关。没有经验借鉴,没有资料可查,这支团队立足本土、探索创新。

每逢高温季节,用电负荷猛增,部分地区就开始限电,给人们的生活、生产带来不便。这样的场景你一定不陌生。然而,早在2007年,电气学院潘垣院士团队就针对其中的技术难题展开攻关,目标就是:让用电不再受束缚。

本着科研的初心,该团队踏上了这段“未知”的征程,一走就是11年,他们打破了过去我国在高压开关电器技术领域跟随国外的局面,探索出了一套全自主创新的中国解决方案。

“不要等问题出现了才去解决”

2018年9月17日,潘垣院士、何俊佳教授、袁召等设计研发的220kV系统用大容量短路电流开断装置,在西安国家高压电器产品质量监督检验中心成功通过100kA级短路电流开断试验,这标志着我国220kV系统用高压断路器的开断容量指标达到国际最高水平。

“潘院士提出的设想其实还是很超前的。”全程参与研发的袁召至今感念潘垣的远见卓识。他介绍说,当时“电网”企业采取限电措施解决用电负荷猛增的问题已是常态,因为解决该问题的设备研发难度较大,算是一个未来式本土难题。

袁召形象地打了个比方:“就好像现在城市采取的交通单双限号,虽然可以部分解决交通问题,却牺牲了出行的便利,也没从根本上扭转局面。”

潘垣提出的设想在当时来说有些“异想天开”——不是像其他人那样去提升单个断路器的开断能力,而是通过高耦合电抗器实现断路器的并联连接,从而将断路器的开断能力成倍提升。袁召提到,该设想的一个关键设计就是高耦合度空芯分裂电抗器,通过它可以实现开关电弧的并联。而在此之前,开关电弧的并联被认为是无法实现的。

把设计落实到现实中并非一帆风顺。团队核心成员何俊佳还记得,技术方案刚提出时,外界的质疑声不绝于耳。“这明明就是两个不可能放在一起的东西!”“就算做出来也用不上啊!咱们现在电网没有这么大的短路电流,以后的事情以后再说。”

实际上,开展此类研究并非杞人忧天。当时,国外有些公司已经投入大量资金对大容量断路器进行研发。他们研制的252kV断路器已可以实现90kA短路电流的开断。何俊佳透露,国外技术垄断的大容量开断装置一套大约要花费一两千万元,十分昂贵。当然,涉及到的核心技术也是对方公司专利,绝不会轻易透露。

“做,一定要做!一定要做!满足国家需求是一个科研工作者的责任,虽然现在大家还没意识到大容量开断的重要性,但等到问题真正出现了再去解决,那不就晚了吗?我们不能被现在所局限!”彼时潘垣斩钉截铁的话语至今回荡在何俊佳的耳边。

“这是最对的一条路”

“当时在西安做试验,去时穿短袖,做完试验回来时都要穿最厚的羽绒服了。”从理论到实验的艰辛,没有人比袁召更有体会:“白天做实验,晚上找问题,每天就这么循环着,几乎没时间去宾馆休息。试验站很大,空荡荡的,还冷风阵阵,可把我们冻坏了。”

长达11年的科研“探险”中,遇到的很多问题都是世界首次,掉进“坑”里也只能一点点“爬出来”,没有科学经验共享、没有资料可查,甚至连相同的科研思路都无可借鉴。这注定是块难啃的“硬骨头”。

浇注模具的尺寸、导线绕制松紧程度甚至进出线焊接角度,看似微不足道的细节在实验中却举足轻重。“就得去车间盯着工人做了,实在不行还得自己上手。”袁召比划着,自己都记不清去了多少次车间了。

不对就再来,还不对,就继续重做……凭着精益求精的工匠精神,团队和工人们一起苦熬,顽强地把实验室里的图纸变成实物。

“有时反复讨论觉得没问题的设计方案,通过计算或验证可能又会推倒重来,这时候就有点怀疑能否成功。”苦闷时,有一个人对袁召来说宛如暗夜灯塔,那就是潘垣。

谈到这位耄耋之年仍坚持科研的老科学家,袁召满脸钦佩:“都这么大年纪了,还是想到什么哪怕是大晚上也会跑到实验室来找人讨论。一想到他,我就觉得没理由不好好干。”

纠结甚至怀疑,但最终还是选择坚持。因为这是国家的需求,也是科研工作者应有的责任担当。从2007年到2018年,整个团队一路奔跑,完成了“从无到有”,在遍布“荆棘”的途中收获丰硕成果。

2012年,研制15kV/160kA大容量断路器产品,开断能力优于国际领先企业的同类产品,并应用于西安高压电器研究院、国家电网常州电气设备检测中心等大容量电器试验站。2013年,研制126kV/5000A-80kA真空断路器,在武汉供电局挂网运行。2018年,研发220kV系统用大容量短路电流开断装置成功通过100kA级短路电流开断实验,为我国电力系统大容量短路电流开断的难题提供了更经济、有效的解决方案……

11年前的“异想天开”如今变成了现实。潘垣常把“人无我有,人有我强,人强我新”挂在嘴边,还反复叮嘱团队:“国家发展这么快,一定会有新的需要。”何俊佳说,这就像是给自己和团队上了生动的一课。“未来的路还很长。做科研永远只有进行时,没有完成时。同时,也不能忘记国家的需要就是科研工作者的目标。”

目前,团队已启动“500kV 及以上电压等级经济型高压交流限流器”项目的研制。他们要将这种独具特色的“大容量短路电流开断装置”推广应用于更高电压等级。何俊佳说:“我们现在走的这条路可能比多数人要艰难,也没有高回报,但这是最对的一条路。”

科研永不止步,

为未雨绸缪的科学家们点赞!

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