北京云電英納超導電纜有限公司技術人員在實驗室中為超導限流器試驗機加注液氮。
2014年7月30日，印度北方邦一座高壓變電站故障導致當?shù)剌旊娋€路超負荷，電網(wǎng)設備毀壞，隨后全國近一半地區(qū)供電中斷，逾6億人口受到影響。因為一個節(jié)點故障導致整個電網(wǎng)崩潰，類似印度大停電這樣的事故并非絕無僅有。
為什么不用安全保護裝置呢?家庭用電負荷過高時，保險絲會熔斷，從而保護家庭和整個線路不會起火。“我們正在研發(fā)的超導限流器，應用于發(fā)電廠、 輸電網(wǎng)、變電站等場所，功能就相當于家庭電表箱里的保險絲。”北京云電英納超導電纜有限公司實驗室主任田波說，云電英納研發(fā)的220千伏超導限流器即將在 天津電網(wǎng)掛網(wǎng)運行，這是全球最大容量的超導限流器產(chǎn)品。此前，該公司研發(fā)的35千伏限流器產(chǎn)品，已經(jīng)創(chuàng)造過一次“全球首臺”。
“家庭電表箱的保險絲熔斷或自動跳閘后，要更換或重新開閘，需要幾分鐘乃至更長時間。”田波說，但輸電電網(wǎng)哪怕停電幾秒鐘，后果都是非常嚴重的。因此，輸電電網(wǎng)的“保險絲”必須符合兩個要求—在電流過大時迅速降低電流，同時輸電不能停止一分一秒!
田波說，高溫超導材料的面世，讓輸電電網(wǎng)的“保險絲”有了基礎材料。不過，高溫超導材料可是一門尖端學科，目前國際上有能力生產(chǎn)高溫超導材料的企業(yè)屈指可數(shù)，云電英納的母公司—北京英納超導技術有限公司就是其中一家，產(chǎn)品性能排名全球第二。
在北京經(jīng)濟技術開發(fā)區(qū)，英納超導從董事長到保潔員不過50來人，企業(yè)的兩層樓，一層生產(chǎn)，二層研發(fā)。別看企業(yè)規(guī)模不大，實力卻不容小覷，在納斯達克上市的美國超導公司每次發(fā)布季報年報，英納超導都會被作為主要競爭對手被提及。
在零下200攝氏度的環(huán)境下，超導線材沒有電阻，意味著電能傳輸沒有損耗。而常規(guī)銅、鋁等作為輸電線路材料，通常都有6%左右的電力損耗。目前 世界上多數(shù)超導材料還主要在實驗室階段，未能完全產(chǎn)業(yè)化。基于此，英納超導與云南電網(wǎng)云南電力試驗研究院合資，在亦莊組建云電英納，著眼于超導材料在電力 行業(yè)的應用。
超導電纜是云電英納第一個攻關項目。曾經(jīng)在美國中西超導公司工作8年的信贏博士，帶領云電英納的團隊刻苦攻關。2004年4月，一組33.5米 的超導電纜在云南普吉變電站并網(wǎng)運行，這是繼美國、丹麥之后由我國自行研制開發(fā)的世界上第三組高溫超導電纜，多項技術創(chuàng)新使其在主要技術參數(shù)上領先。
超導限流器成為云電英納第二個攻關目標。
在云電英納的實驗室，記者見到了一臺超導限流器的樣機。這是一個直徑約一米、高不到半米的圓柱體，圓柱體內(nèi)布滿了鐵方框，這些鐵芯柱體上纏繞著線圈。中間一個大線圈是超導材料做的，它的四周分布了若干銅線小線圈。
電網(wǎng)的電流經(jīng)過小線圈，但不與超導材料線圈連接。“普通的銅線本身有電阻，纏繞成線圈后，對電流的阻礙作用更大，這是限流器可以‘限流’的原理。”田波說，不過這樣一來，只要電流經(jīng)過這些線圈都會產(chǎn)生電阻，造成電能浪費。
最好是正常輸電時，讓銅線圈的電阻為零，這樣可以最大限度減少電能損耗，又可以在需要的時候起到限流作用。田波說，之前國外已經(jīng)開始研發(fā)常規(guī)限流器，但前提要求有連續(xù)穩(wěn)定的高電流直流電源，這在業(yè)界是難以攻克的技術難關。
云電英納劍走偏鋒，不對外部電源做苛刻要求，而采用超導材料，使小線圈的電阻大幅降低甚至為零。一旦輸電網(wǎng)的電流異常，超導材料的大線圈停止供應直流電源，沒有了電磁轉化，小線圈立即恢復為高電阻，就能起到“限流”的作用。
云電英納沒有成功經(jīng)驗可以遵循，他們從幾百伏的超導限流器產(chǎn)品開始做起，一代代升級，直到現(xiàn)在的220千伏。現(xiàn)在企業(yè)正在加緊試驗，不久將推出 500千伏的產(chǎn)品。這每一代產(chǎn)品，都是國際上首創(chuàng)的獨一份兒，性能越來越高，而設備的體積卻越來越小。“現(xiàn)在高壓輸電成為一種常態(tài)，超導限流器規(guī)格必須與 之適應。”田波說。
作為目前高壓輸電網(wǎng)中唯一能解決短路電流過大的產(chǎn)品，超導限流器的市場潛力巨大。有業(yè)內(nèi)人士按照“十二五”規(guī)劃數(shù)據(jù)測算，到2020年，我國超 導限流器潛在市場容量將達到2000億元。信贏也表示，估計超導限流器在中國未來十年將會有過千億元人民幣的市場，每年就有百億元的市場總量。