【項目簡介】： 

華中科技大學在南方電網重大科研攻關項目“大容量短路電流開斷裝置研發及工程應用”支持下研發的220kV系統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，用電負荷猛增，部分地區就開始限電，給人們的生活、生產帶來不便。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難題展開攻關，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電器技術領域跟隨國外的局面，探索出了一套全自主創新的中國解決方案。

“不要等問題出現了才去解決”

2018年9月17日，潘垣院士、何俊佳教授、袁召等設計研發的220kV系統用大容量短路電流開斷裝置，在西安國家高壓電器產品質量監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。

“潘院士提出的設想其實還是很超前的。”全程參與研發的袁召至今感念潘垣的遠見卓識。他介紹說，當時“電網”企業采取限電措施解決用電負荷猛增的問題已是常態，因為解決該問題的研發難度較大，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，也沒從根本上扭轉局面。”

潘垣提出的設想在當時來說有些“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斷路器并聯連接，將斷路器的開斷能力成倍提升。袁召提到其中一個設計關鍵，就是高耦合度空芯分裂電抗器，通過它可以實現開關電弧的并聯。而在此之前，開關電弧的并聯被認為無法實現。

把設計落實到現實中并非一帆風順。團隊核心成員何俊佳還記得，技術方案剛提出時，外界的質疑聲不絕于耳。“這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啊！咱們現在電網沒有這么大的短路電流，以后的事情以后再說。”

實際上，開展此類研究并非杞人憂天。當時，國外有些公司已經投入大量資金對大容量斷路器進行研發。他們研制的252kV斷路器已可以實現90kA短路電流的開斷。何俊佳透露，國外技術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了再去解決，那不就晚了嗎？我們不能被現在所局限！”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在實驗中卻舉足輕重。“就得去車間盯著工人做了，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。

“有時反復討論覺得沒問題的設計方案，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。”苦悶時，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。”

糾結甚至懷疑，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大容量斷路器產品，開斷能力優于國際領先企業的同類產品；2013年，研制126kV/5000A-80kA真空斷路器。2018年，研發220kV系統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，相關指標超過了ABB等國際知名企業同類產品性能參數，為占領國際制高點和工程化應用打下了堅實基礎，為我國電力系統大容量短路電流開斷的難題提供了更經濟、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、技術難度大、業主要求持續增加等困難，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來了感謝信,還表示將在后續國家重點研發計劃項目合作中繼續開展合作。

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，增加電網的可靠性與電力調度的靈活性，從而解決大規模電網短路問題。“我們的設計原理與方案是獨一無二的，不僅技術參數、成本優勢明顯，更存在可延續性的特點，能滿足電網持續發展的需求。”何俊佳說。

按照預定計劃，此次合作的成果是設計出252kV/80kA的斷路器，該參數已經遠超過了當時國內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，為此，廣州供電局希望把并聯型斷路器的開斷能力進一步提升至85kA。

從63kA到85kA，簡單的數字背后卻蘊含著極大的技術難度，意味著方案要重新調整、設計，試驗難度進一步增大，這讓團隊的技術人員倍感壓力。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，比最初設計足足提高了近兩倍。

“完成高耦合電抗器的設計后，經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。”提起當時做的這個重大決定，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，國家發展這么快，一定會有新的需要。”如今，潘垣依然把這句話掛在嘴邊，還反復叮囑團隊一定要做到“人無我有，人有我強，人強我新”。團隊成員已經把他的話當成了座右銘。

“大規模電網短路電流超標問題并非一勞永逸，這場電網‘馬拉松’也將一直在路上。”袁召說，合作期間，廣州供電局反復提到“你們做的東西，我們放心”。這份信賴也體現在團隊與西安高壓電器研究院、國家電網常州電氣設備檢測中心、武漢供電局等用戶的合作中，并轉化為團隊不斷前進的動力。“感覺身上的擔子更重了，我們得好好干，不能辜負別人的期待。”

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”推廣應用于更高電壓等級。何俊佳說：“我們現在走的這條路可能比多數人要艱難，也沒有高回報，但這是最對的一條路。”

《中國教育報》2019年03月25日第7版