2012年12月31日,世界首臺220kV飽和鐵心型超導限流器在國家電網(wǎng)石各莊變電站正式掛網(wǎng)運行。此項世界級的技術創(chuàng)新成果是在國家863計劃支持下,由天津百利機械裝備集團有限公司與北京云電英納超導電纜有限公司和天津市電力公司等單位合作,從2006年開始研制,并于2011年12月28日國家科技部高技術中心在天津組織了“220kV/800A飽和鐵心型高溫超導限流器的研究與開發(fā)”課題驗收會;2014年3月29日天津市科學技術委員會組織專家對“220kV/800A飽和鐵心型高溫超導限流器”進行了科技成果鑒定。兩批驗收專家組均前往天津石各莊變電站對超導限流器設備進行了現(xiàn)場考察,聽取了課題組的報告,審閱了相關資料并一致通過項目驗收。
超導限流器是利用超導技術實現(xiàn)避免或降低輸、配電線路中短路故障電流危害的電力設備,是最有可能首先實現(xiàn)大規(guī)模商業(yè)應用的超導電力設備,是目前可應用于大容量、高電壓骨干電網(wǎng)中的功能特性最理想的限流裝置。與其他目前或可以預見的將來可以實現(xiàn)的限流技術相比,超導限流器對優(yōu)化電網(wǎng)設計、保證電力質(zhì)量、穩(wěn)定系統(tǒng)電壓、提高電網(wǎng)安全性等多方面都具有不可比擬的獨特優(yōu)勢,并且從價格及實際需求角度考慮,輸電網(wǎng)將是其率先應用的最大場所。隨著城市化和工業(yè)化的發(fā)展,用電需求大增,電網(wǎng)容量不斷擴大,電網(wǎng)短路帶來的危險將大大增加。升級改造、更換電力傳輸系統(tǒng)將會耗費巨資,而超導限流技術,可以使?jié)撛诘南到y(tǒng)短路電流大大降低,有效緩解電力系統(tǒng)的升級壓力,避免了電網(wǎng)巨大的潛在投資。據(jù)美國NCI等機構調(diào)查預測,超導限流器在超導電力應用方面價值最大。
超導限流器與現(xiàn)有繼電保護系統(tǒng)相結合,可以形成“繼電保護系統(tǒng)+斷路器+超導限流器”模式,從而組成一個更加可靠的保護系統(tǒng),大大增強電網(wǎng)對短路故障的防范能力。超導限流器的使用,可降低電網(wǎng)中斷路器的遮斷容量和變壓器等設備的短路容量要求,減少電網(wǎng)系統(tǒng)建設成本,具有極好的市場前景。
目前,220kV飽和鐵心型高溫超導限流器已經(jīng)經(jīng)過近兩年的并網(wǎng)運行檢驗,各項性能指標達到了預期效果,如主要技術指標:高壓電氣絕緣油箱內(nèi)部壓力50kPa密封試驗時間大于72小時;快速響應時間小于8毫秒;勵磁恢復時間小于600毫秒;溫升、工頻耐壓、局部放電、雷電沖擊、聲級和絕緣電阻等試驗均符合國家標準要求,運行狀態(tài)良好,提高了我國石孟輸電網(wǎng)線路運行的安全穩(wěn)定性。
220kV/800A飽和鐵心型高溫超導限流器不僅是目前世界上在電力系統(tǒng)實際應用的電壓等級最高、容量最大,而且是響應時間最快;勵磁恢復時間最短的超導限流器,是其他類型的超導限流器不可比擬的,如:電阻型、電感型和屏蔽型超導限流器均需利用超導材料的“超導—失超—超導” 轉(zhuǎn)變過程,存在限流動作后恢復時間長的問題,不適用于需要重合閘的超高壓電網(wǎng)場合。而飽和鐵心型高溫超導限流器原理類似于飽和鐵心電抗器,超導繞組在限流過程中不失超,避免了恢復時間過長的問題,可以滿足高壓電網(wǎng)故障后快速重合閘的要求,其技術水平已遙遙領先目前國際同類產(chǎn)品,達到國際領先水平,是實現(xiàn)高電壓等級應用的超導限流器首選。
它標志著我國超導限流器技術在電力工業(yè)水平又邁上了一個新的臺階,對推進我國超導限流器產(chǎn)業(yè)化具有十分重大的意義,同時它標志著我國超導限流器在高電壓等級電網(wǎng)中的應用取得了突破性的進展,使我國在發(fā)展超導限流器技術方面始終保持世界領軍地位。