北京云電英納超導電纜有限公司技術(shù)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(shè)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(chǔ)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(shù)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(shù)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(guān)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(lǐng)云電英納的團隊刻苦攻關(guān)。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(shù)創(chuàng)新使其在主要技術(shù)參數(shù)上領(lǐng)先。
超導限流器成為云電英納第二個攻關(guān)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(shù)難關(guān)。
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(zhuǎn)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?，F(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(shè)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。