華中科技大學在南方電網(wǎng)重大科研攻關(guān)項目“大容量短路電流開斷裝置研發(fā)及工程應(yīng)用”支持下研發(fā)的220kV系統(tǒng)用大容量短路電流開斷裝置成功通過100kA級短路電流開斷試驗，使我國220kV系統(tǒng)用高壓斷路器的開斷容量指標達到國際最高水平。

每逢高溫季節(jié)，用電負荷猛增，部分地區(qū)就開始限電，給人們的生活、生產(chǎn)帶來不便。這樣的場景你一定不陌生。然而，早在2007年，華中科技大學潘垣院士團隊就針對其中的技術(shù)難題展開攻關(guān)，目標就是：讓用電不再受束縛。

本著科研的初心，該團隊踏上了這段“未知”的征程，一走就是11年，他們打破了過去我國在高壓開關(guān)電器技術(shù)領(lǐng)域跟隨國外的局面，探索出了一套全自主創(chuàng)新的中國解決方案。

“不要等問題出現(xiàn)了才去解決”

2018年9月17日，潘垣院士、何俊佳教授、袁召等設(shè)計研發(fā)的220kV系統(tǒng)用大容量短路電流開斷裝置，在西安國家高壓電器產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗中心成功通過100kA級短路電流開斷試驗，這標志著我國220kV系統(tǒng)用高壓斷路器的開斷容量指標達到國際最高水平。

“潘院士提出的設(shè)想其實還是很超前的?！比虆⑴c研發(fā)的袁召至今感念潘垣的遠見卓識。他介紹說，當時“電網(wǎng)”企業(yè)采取限電措施解決用電負荷猛增的問題已是常態(tài)，因為解決該問題的研發(fā)難度較大，算是一個未來式本土難題。

袁召形象地打了個比方：“就好像現(xiàn)在城市采取的交通單雙限號，雖然可以部分解決交通問題，卻犧牲了出行的便利，也沒從根本上扭轉(zhuǎn)局面?！?br/>
潘垣提出的設(shè)想在當時來說有些“異想天開”，不像其他人一樣提升單個斷路器的開斷能力，而是通過高耦合電抗器實現(xiàn)斷路器并聯(lián)連接，將斷路器的開斷能力成倍提升。袁召提到其中一個設(shè)計關(guān)鍵，就是高耦合度空芯分裂電抗器，通過它可以實現(xiàn)開關(guān)電弧的并聯(lián)。而在此之前，開關(guān)電弧的并聯(lián)被認為無法實現(xiàn)。

把設(shè)計落實到現(xiàn)實中并非一帆風順。團隊核心成員何俊佳還記得，技術(shù)方案剛提出時，外界的質(zhì)疑聲不絕于耳?！斑@明明就是兩個不可能放在一起的東西！”“就算做出來也用不上??！咱們現(xiàn)在電網(wǎng)沒有這么大的短路電流，以后的事情以后再說?！?br/>
實際上，開展此類研究并非杞人憂天。當時，國外有些公司已經(jīng)投入大量資金對大容量斷路器進行研發(fā)。他們研制的252kV斷路器已可以實現(xiàn)90kA短路電流的開斷。何俊佳透露，國外技術(shù)壟斷的大容量開斷裝置一套大約要花費一兩千萬元，十分昂貴。當然，涉及的核心技術(shù)也是對方公司專利，絕不會輕易透露。

“做，一定要做！一定要做！滿足國家需求是一個科研工作者的責任，雖然現(xiàn)在大家還沒意識到大容量開斷的重要性，但等到問題真正出現(xiàn)了再去解決，那不就晚了嗎？我們不能被現(xiàn)在所局限！”彼時潘垣斬釘截鐵的話語至今回蕩在何俊佳的耳邊。

“這是最對的一條路”

“當時在西安做試驗，去時穿短袖，做完試驗回來時都要穿最厚的羽絨服了。”從理論到實驗的艱辛，沒有人比袁召更有體會：“白天做實驗，晚上找問題，每天就這么循環(huán)著，幾乎沒時間去賓館休息。試驗站很大，空蕩蕩的，還冷風陣陣，可把我們凍壞了。”

長達11年的科研“探險”中，遇到的很多問題都是世界首次，掉進“坑”里也只能一點點“爬出來”，沒有科學經(jīng)驗共享、沒有資料可查，甚至連相同的科研思路都無可借鑒。這注定是塊難啃的“硬骨頭”。

澆注模具的尺寸、導線繞制松緊程度甚至進出線焊接角度，看似微不足道的細節(jié)在實驗中卻舉足輕重?！熬偷萌ボ囬g盯著工人做了，實在不行還得自己上手。”袁召比劃著，自己都記不清去了多少次車間了。

不對就再來，還不對，就繼續(xù)重做……憑著精益求精的工匠精神，團隊和工人們一起苦熬，頑強地把實驗室里的圖紙變成實物。

“有時反復(fù)討論覺得沒問題的設(shè)計方案，通過計算或驗證可能又會推倒重來，這時候就有點懷疑能否成功?！笨鄲灂r，有一個人對袁召來說宛如暗夜燈塔，那就是潘垣。

談到這位耄耋之年仍堅持科研的老科學家，袁召滿臉欽佩：“都這么大年紀了，還是想到什么哪怕是大晚上也會跑到實驗室來找人討論。一想到他，我就覺得沒理由不好好干?！?br/>
糾結(jié)甚至懷疑，但最終還是選擇堅持。因為這是國家的需求，也是科研工作者應(yīng)有的責任擔當。從2007年到2018年，整個團隊一路奔跑，完成了“從無到有”，在遍布“荊棘”的途中收獲豐碩成果。

2012年，研制15kV/160kA大容量斷路器產(chǎn)品，開斷能力優(yōu)于國際領(lǐng)先企業(yè)的同類產(chǎn)品；2013年，研制126kV/5000A-80kA真空斷路器。2018年，研發(fā)220kV系統(tǒng)用大容量短路電流開斷裝置成功通過100kA級短路電流開斷試驗，相關(guān)指標超過了ABB等國際知名企業(yè)同類產(chǎn)品性能參數(shù)，為占領(lǐng)國際制高點和工程化應(yīng)用打下了堅實基礎(chǔ)，為我國電力系統(tǒng)大容量短路電流開斷的難題提供了更經(jīng)濟、有效的解決方案。

“你們做的東西，我們放心！”

“科研人員克服了工期要求緊、技術(shù)難度大、業(yè)主要求持續(xù)增加等困難，不厭其煩地為項目做了大量扎實的工作……”2018年12月，廣州供電局特意給團隊發(fā)來了感謝信,還表示將在后續(xù)國家重點研發(fā)計劃項目合作中繼續(xù)開展合作。

合作始于2013年。當時，廣州供電局在認真考察對比了很多包括ABB等跨國公司的產(chǎn)品后，主動叩響了團隊大門。他們希望通過斷路器開斷能力的提升，增加電網(wǎng)的可靠性與電力調(diào)度的靈活性，從而解決大規(guī)模電網(wǎng)短路問題?！拔覀兊脑O(shè)計原理與方案是獨一無二的，不僅技術(shù)參數(shù)、成本優(yōu)勢明顯，更存在可延續(xù)性的特點，能滿足電網(wǎng)持續(xù)發(fā)展的需求?！焙慰〖颜f。

按照預(yù)定計劃，此次合作的成果是設(shè)計出252kV/80kA的斷路器，該參數(shù)已經(jīng)遠超過了當時國內(nèi)252kV斷路器最大開斷能力——63kA。而更大的短路電流開斷能力就意味著更大的可靠性、更高的安全系數(shù)，為此，廣州供電局希望把并聯(lián)型斷路器的開斷能力進一步提升至85kA。

從63kA到85kA，簡單的數(shù)字背后卻蘊含著極大的技術(shù)難度，意味著方案要重新調(diào)整、設(shè)計，試驗難度進一步增大，這讓團隊的技術(shù)人員倍感壓力。然而他們最終作出了一個決定，交出了一份讓人驚嘆的答卷——100kA的斷路器，比最初設(shè)計足足提高了近兩倍。

“完成高耦合電抗器的設(shè)計后，經(jīng)過縝密的核算與論證，我們認為它可以完全滿足100kA等級電流的開斷要求。既然要超前，就要充分考慮到用戶未來的使用可能?！碧崞甬敃r做的這個重大決定，袁召坦言潘垣的話對團隊影響深遠，促使大家作出了決定。“他總說，國家發(fā)展這么快，一定會有新的需要?！比缃瘢嗽廊话堰@句話掛在嘴邊，還反復(fù)叮囑團隊一定要做到“人無我有，人有我強，人強我新”。團隊成員已經(jīng)把他的話當成了座右銘。

“大規(guī)模電網(wǎng)短路電流超標問題并非一勞永逸，這場電網(wǎng)‘馬拉松’也將一直在路上?！痹僬f，合作期間，廣州供電局反復(fù)提到“你們做的東西，我們放心”。這份信賴也體現(xiàn)在團隊與西安高壓電器研究院、國家電網(wǎng)常州電氣設(shè)備檢測中心、武漢供電局等用戶的合作中，并轉(zhuǎn)化為團隊不斷前進的動力?！案杏X身上的擔子更重了，我們得好好干，不能辜負別人的期待?！?br/>
目前，團隊再一次與廣州供電局合作，啟動了“500kV及以上電壓等級經(jīng)濟型高壓交流限流器”項目的研制。他們要將這種獨具特色的“大容量短路電流開斷裝置”推廣應(yīng)用于更高電壓等級。何俊佳說：“我們現(xiàn)在走的這條路可能比多數(shù)人要艱難，也沒有高回報，但這是最對的一條路。”