如何加快適應我國特高壓電網和新能源發展建設，確保電網安全可靠穩定運行？如何進一步提高傳統斷路器開斷時間，解決沖擊電流過大？面對世界電力科技界共同矚目的攻關難題，近日從西安高壓電器研究院傳來喜訊：363kv/0a/63ka快速真空斷路器取得關鍵技術突破，將開斷短路電流時間由60毫秒提升至10-20毫秒。

60毫秒與20毫秒是什么感覺？根據醫學界定義，正常人眨動一下眼睛約需要0.1秒時間，即100毫秒，60毫秒意味著來不及完成一次眨眼，20毫秒則僅相當于眼皮顫動一次。在電光火石瞬間，快速真空斷路器順利完成分閘動作，成功切除電網故障線路，確保了電網設備、千家萬戶百姓平穩安全供用電。

要做就一定做到最好

“雖然還未正式認證，但說它是‘世界首臺超高壓快速真空斷路器’一點也不為過！”項目參與者之一，國網寧夏電科院科技部負責人黃永寧自豪地說。

363kv/0a/63ka快速真空斷路器項目自2011年著手，由51位來自電網企業、科研機構的研發團隊擔綱實施，歷時7年攻堅克難，連續突破了多項世界性技術難題。據黃永寧介紹，該項技術實現了短路電流的開斷能力由研發目標的63千安提升到80千安，突破了目前傳統斷路器最大開斷63千安短路電流的能力；實現了由60毫秒開斷短路電流提升至10-20毫秒，突破了世界目前范圍已有真空斷路器最快開斷短路電流速度；實現了363千伏電壓等級下對短路電流的直接開斷，將在超高壓電網應用方面取得新突破……”

閃電動作堪比神經中樞

將快速斷路器動作時間從60毫秒提速到20毫秒，對于普通的居民用電來說，幾乎難以察覺，而縮短故障持續時間40毫秒，對于工業企業的生產用電則意義非凡。

據相關資料顯示，近20年來，全世界由于電壓暫降(包括短時電壓中斷）造成的損失，約占工業樣本總損失的60%。如20世紀90年代末，英國某造紙廠因一次僅持續0.3秒的電壓暫降導致關鍵負荷裝置跳閘，生產線作業中斷，給企業帶來的直接經濟損失高達14萬英鎊；據中國電力科學研究院對北京首都鋼鐵廠的調查，2002年企業發生電壓暫降情況19次，每次造成的直接經濟損失折合人民幣達200-300萬元人民幣。

而當短路故障發生時，363kv/0a/63ka快速真空斷路器檢測到短路電流，在2毫秒內預測電流過零點，控制器迅速反應，發出分閘指令，超快速電磁斥力機構收到分閘指令后開始動作，在5毫秒內完成分閘操作，即斷開故障電流。

就如同人的手指忽然被針扎到，人體神經中樞將信息迅速傳送至大腦，大腦收到指令后指揮手指動作，在5毫秒內完成手指離開針尖的動作，從而保護手指免受更大傷害。

科技發展之路加速度

傳統斷路器開斷時間長、沖擊電流大，當發生短路故障以后，繼電保護裝置動作時間通常在10到20毫秒，斷路器固有分閘時間為30到60毫秒，燃弧時間為10到20毫秒，再到故障切除時間更是長達60毫秒至140毫秒。

據業內人士介紹，對于國內50赫茲的電網，短路后5到10毫秒之內就已達到沖擊電流最大值。而對于更高等級的363千伏電壓等級線路，國內外較為先進的六氟化硫斷路器最快分閘時間也在50毫秒以上。這意味著早在斷路器開斷之前，系統的設備就已經受到了五六次大電流的沖擊，后果可想而知。

“從2011年確定研發快速真空斷路器，到2013年快速斷路器的分閘時間試驗僅僅提升了5毫秒，每再提升1毫秒或者電壓等級再加高一點，就會產生抖動現象、快速斷開無法自愈合、設備不動作等問題，可謂困難重重。”

為了突破一個個研發障礙，由國網寧夏電力有限公司首席專家、寧夏電科院名譽院長艾紹貴帶隊的科研團隊，7年累計進行了10次試驗，成功突破多項關鍵核心技術，最終使得研制快速真空斷路器樣機的目標得以實現。

在成功研制“363kv/0a/63ka快速真空斷路器”期間，國網寧夏電科院還衍生出快速開關型變阻抗節能變壓器、快速開關型限流技術、快速開關型串聯補償技術、快速開關型變壓器隔直裝置、快速開關型消弧消諧裝置等眾多科技創新成果，多項科技成果位于世界領先地位，填補了相關領域空白。

一臺快速開關型的零損耗深度限流裝置用于240mva變壓器的35千伏側，一年僅運行損耗電量折算成電費就可節省166萬元；僅此一項技術的運用，每年就可為寧夏電網節約電費16.6億元。

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