天气预报: 合肥研究院主页English旧版主页联系我们
科学岛新闻网
科技成果产业化实例—电器设备厂发展历程回顾
文章来源: 科学家园离退休第三支部 李自淳 发布时间: 2015-01-14

  中科院合肥技术创新工程院及合肥研究院应用技术研究所相继成立,把科技成果产业化推到了前沿。其实我们早在30多年前就从事这项工作,从一个十来个人的科研小组发展到股份市值上亿元的上市公司,可供应220kV及以下全系列无间隙避雷器和300MW及以下发电机全套励磁系统等高科技产品,在国内励磁界享有领先地位。现在把我们的发展历程作一回顾,以供参考。  

  我们的公司是以氧化锌压敏电阻起家的,就让我们从氧化锌说起吧。氧化锌压敏电阻又叫非线性电阻(以下简称ZnO),起源于日本,上世纪七十年代传入我国。七十年代末中科院合肥分院等离子体物理研究所筹建受控核聚变8#工程,其子项目82电源大厅有4ZMF-500-50大型直流脉冲发电机。当时负责该项目的季幼章、乐秀夫等率先把高能ZnO引入到该发电机的灭磁回路作灭磁电阻用,创造了我国第一次把ZnO用于发电机灭磁的新纪录。 

  随后,电机组的同志开展了一系列高能ZnO的试验研究工作,并于1983年在安徽花凉亭水电站1kW的水轮发电机上做高能ZnO阀片灭磁试验获得成功,开创了我国首次把ZnO用于工业电站发电机灭磁的先河。 

  我们的ZnO灭磁技术进入电力系统,呈现出一系列优良特性,和传统的线性电阻灭磁相比,具有灭磁速度快、限制过电压低等无可比拟的优点,引起了电力部门的重视。中国水利水电科学研究院等单位的同志专程到我所参观,探讨学习ZnO应用的有关技术。我们遵循“科学技术为国民经济服务,面向国民经济主战场”的宗旨,毫无保留地与同行进行交流。 

  上世纪八十年代,我国改革开放政策带来了国民经济的飞速发展,作为先行官的电力事业更是龙腾虎跃。全国最大的葛洲坝水电站正在加紧建设,水轮发电机的容量首次从几万kW一下子提高到12.5kW及以上,相应对其灭磁装置的要求也大大提高。原始的DM2型灭磁开关和线性电阻灭磁远不能满足需求,已投运的新发电机不断发生烧坏灭磁开关的事故,电力部门急需新的灭磁技术来满足大型发电机的需要。 

  在这种情况下,1984年葛洲坝二江电厂邀请我们等离子体所和中国水科院一起到该厂12.5kW大型水轮发电机上做ZnO灭磁试验。这是国内首次把ZnO用于大型水轮发电机的试验。非常可惜的是,由于我们当时对DM2型灭磁开关的性能了解不足,换流灭磁没有成功。我们的试验虽然失利,但在整个工作过程中却显示了我所的科研实力,博得了所有参加试验同志的好感。其中有一位东北电管局的汤鸣招高工,是应邀前来观看试验的。他对我所的技术非常信任,决定给我们一次机会——介绍我们到东北吉林省的白山水电站,那里有3台当时国内最大的30kW的水轮发电机,也存在严重的灭磁问题,亟待解决。 

  19855月,季幼章老师、潘垣老师,带领我等4人首次在汤鸣招陪同下来到深山老林中的白山电厂(以下简称白山)。我们察看了现场,和电厂同志充分地交流,拟订了技术方案,最后签订了供货合同,要我们在年底供一台人工过零换流型的ZnO灭磁兼过电压保护装置。 

  吸取了在葛洲坝换流失败的教训,这次白山用的是“人工过零”换流,这方面我所有成熟的经验。我主要从事人工过零装置的研制和ZnO阀片安装的工艺结构,与研究生和工人师傅配合,工作进展良好。 

  年底我们终于完成了合同规定的装置,为了确保安全,所里派专车直送白山电厂。所车队马树德队长亲自带队,开一大一小两辆货车,冒着东北零下30℃的严寒,在崎岖的冰冻道路上小心驾驶。到达桦甸县后,将要进入长白山区,路况复杂。因当时无手机,路上无法联系,老马就从县城打电话给先头到达白山电厂的我联系。我就要电厂派小车去路上接应,自己在厂门口等候接应。当时室外温度零下28℃,我在厂门外瞭望等待,冻得受不了,就到厂内暖和一会。厂内有暖气,温度零上28℃。我从午后起就在门口等,多次交替出入,在这正负28℃的环境里经受考验,终于在傍晚等来了运货卡车。为了防止骤冷骤热损坏我们的设备,货车开进大门后就要停留,每开5米就要停留20分钟,缓慢前进,逐步升温。最后终于平安把几十件设备完好送到白山电厂。接下来就是安装、调试,一切准备就绪后,就等真机试验了。但是好事多磨,由于电力负荷紧张,调度不允许白山30kW的大发电机退出运行做试验。我们等了多日仍不能做,只好回家过年。 

  1986年春节刚过,大年初四,季幼章老师就带领项目小组乘头班火车再赴白山。所长霍裕平给我们下的指令是:“只准成功,不准失败”,并亲自坐十几个小时的硬座火车从长春到白山现场“督战”。当时闻讯前来“观战”的还有国内各大电机厂、开关厂、设计院、电力局、中试所、工程局和发电厂的几十位专家代表,每次来往要一辆大客车接送。 

  这次由于我们准备充分,工作仔细,与电厂配合良好,最后试验大获全胜! 

  白山试验成功后,所里就决定成立专门的部门,进行ZnO的研制开发和推广应用工作,现在就叫“产业化”,命名为“电器设备厂”,时间是19863月。 

  由于试验成功,白山电厂当即又订了两台ZnO灭磁装置,用于该厂其余两台30kW的发电机。1986年秋,我们在白山电厂召开了成果鉴定会,由邱励俭副所长带队,全国各地参会的有60多位专家代表,对我们ZnO灭磁技术和装置给予了高度评价,该项目随后荣获中科院科技进步二等奖。 

  四川东方电机厂励磁组的同志一直参加了我们在白山的试验,对我们的技术非常感兴趣。当时他们已经承接了葛洲坝大江电厂12.5kW水轮发电机的制造任务,正为灭磁设备的选用大伤脑筋。看到我们在白山的成功,就决定让我们再试制一台ZnO灭磁装置,用在他们1986年即将在葛洲坝大江电厂投运的11#发电机上。 

  当时我们的年轻人有点被胜利冲昏头脑,在大江电厂11#机的装置中又改用了“串联型人工过零”新方案(白山成功的是“并联型”),由于经验不足,工作不够谨慎,又导致869月再次试验失败。我痛心地看到我们精心制作安装的设备被拆掉,度过了一个不眠之夜。 

  同时由于我们对可控硅整流励磁装置的换相毛刺过电压认识不足,在白山电厂后续的2台装置上烧坏了ZnO阀片。刚成立的“电器设备厂”面临严峻的挑战。 

  但是我们辛勤工作的精神还是得到了人们的同情,支持我们的朋友还是很多。东方电机厂的余希农工程师在葛洲坝看到我们失败,就来安慰我,让我不要气馁。他说他负责后面15#机的励磁系统,他可以让我们在他负责的那台机上再次试验,他愿意和我们共担风险。 

  有了11#机和1984年两次失败的教训,我们在15#机上分外谨慎,我亲自把关,狠抓安全可靠,终于在1987年获得圆满成功。我们在葛洲坝电厂两次失败后终于转败为胜。 

  同时,东方电机厂又请我们在葛洲坝大江电厂12#14#机上提供2ZnO过电压保护器,以替代进口的SiC过电压保护器;在13#机上提供一台熔丝换流型ZnO灭磁兼过电压保护装置,均可靠成功,正常运行。 

  正是我们在葛洲坝大江电厂的4台机上成功地配置了ZnO装置,使我们这项技术牢固地站稳了脚跟。 

      另外,与发电机快速灭磁相关联的转子回路过电压保护同样是电力界的一大难题。随着发电机容量的增大,励磁参数的提高,以及可控硅整流静止励磁的大量应用,原始的过电压保护设备均不能满足要求,电站事故频发。上述白山电厂1986年烧坏了ZnO阀片,富春江水电厂198924月间连续发生5次转子过电压事故,严重影响发电机的安全运行。当时该厂急邀我们去现场紧急处理,我到厂里住半个多月,和电厂同志一起试验、分析、研究,最后利用我所研制的ZnO元件,配以可控硅自动触发开关电路,发明研制出GB02型过电压保护装置,先后在白山和富春江电厂试用,均取得良好效果,从根本上解决了转子过电压保护荷电率过高的问题。后推广到全国,并成为多个同类厂家普遍采用的技术方案。 

  在白山和葛洲坝两大水电站的成功,使我们在全国水电领域名声大振,不断有水电单位来联系采用我们的装置,但是火电领域还是空白。东方电机厂这个老朋友再次伸出友谊之手,同意在他们生产的山东黄台火电厂30kW汽轮发电机上配用我们的ZnO灭磁装置。有了在水电机组成功的经验,我们在火电机组上更加得心应手,所以黄台的装置进行得较顺利,1987年底我们的ZnO装置首次在黄台火电厂应用成功。 

  我国自行设计建造的秦山核电站在上世纪八十年代已经开工,其31kW汽轮发电机由上海电机厂制造。该发电机的灭磁及过电压保护系统陈旧落后,同样的装置在安徽洛河电厂曾经发生十次爆炸事故,上海电机厂和秦山核电站的同志对此深感不安。他们获悉我们研制的新型ZnO灭磁和过电压保护装置在白山、葛洲坝和黄台电厂已成功应用,就来找我们联系探索解决核电机组的问题。经过交流,他们对我们的技术深信不疑。但核电站有个潜规则:“绝不做第一个吃螃蟹的人”,就是为了保证绝对安全可靠,核电站使用的所有设备都必须在同类机组上先试用成功,然后才能在核电站放心使用。为此我们找到了上海电机厂生产的洛河电厂30kW汽轮发电机,其参数和核电机组基本相同,我们和安徽电力中试所等单位合作,在该机上安装了我们的ZnO灭磁保护装置,运行一年证明效果良好,1989年底召开了成果鉴定会,1990年获得安徽省科技进步一等奖。 

  在此基础上我们进军秦山核电站。1990年秦山核电站邀请我们去上海,会同上海电机厂、华东电力设计院和浙江火电建设公司等单位共同研讨,最后一致确认应增设我所的MB11ZnO灭磁及过电压保护装置,以确保核电机组的安全。我们为核电站精心设计研制了一台ZnO保护装置,并由所长万元熙亲自带队去核电站安装、调试。我们一起工作,一起熬夜,一起经历了中国第一座自行设计建造的核电站首次并网发电那个激动人心的时刻—19911215014分,我们终于又获得了成功! 

  后来我们又为中国出口到巴基斯坦恰希玛核电站的310MW发电机配置了同样的ZnO保护装置,同时继续为秦山核电站提供了落后蓄电池补充电装置、应急柴油发电机过电压保护、大功率硅整流励磁/灭磁系统、应急发电机励磁系统、多功能稳压电源等多种专用产品,全部都长期安全可靠运行,深得核电站好评。 

  我们自己研制的高能ZnO阀片在经过反复周折磨练后终于取得成功。1989年召开了产品鉴定会,正式成立ZnO阀片制造车间,开始批量生产。 

  虽然我们在高能ZnO阀片研制及均能配片领域中占领先地位,ZnO灭磁及过电压保护装置也已经推广应用。但是关键的换流手段只有“人工过零”及“换流熔丝”,前者过于复杂,后者需人工更换,不能满足现代电厂“简单可靠”和“自动遥控”的要求。所以我们又探索机械换流开关。从1991年开始和沈阳低压开关厂的老专家联合研制DMX型新型磁场断路器,1994年获得成功,1995年通过了机械、电力两部鉴定,填补了国内空白。现已生产了几千台投放市场,并形成从400A4000A的全系列产品,2004年又改进为DMX2型,深受用户欢迎。 

  随着ZnO阀片生产规模的扩大,我们又从高能型拓展到高压型。利用我们自己研制生产的优质高压ZnO阀片,开发了新产品—ZnO无间隙避雷器。1992年底开发出0.22kV110kV全系列产品并通过国家机、电两部鉴定。后来又升级到220kV产品,同样通过两部鉴定。我们的大量优质无间隙避雷器对全国城乡电网改造起了很大作用。 

  为了扩大我们产品的市场,我们又从单纯制造发电机灭磁装置发展为供应全套励磁系统。2000年开始研制大功率静止整流装置,2001年我们为300MW发电机研制的风冷单桥3000A/1000V的大功率硅整流励磁装置在铁岭电厂首次成功投运,我们研制的可调均流磁环可使其并联整流桥间的均流系数达到99.5%,位居国内榜首,达到国际先进;2003年开始我们又成功研发了微机励磁调节装置,先后开发了SEC1000SEC2000SEC500型微机励磁调节器,加上我们原来的灭磁兼过电压保护装置,配成全套发电机励磁系统。此外,我们还开发了电流互感器二次开路保护器、三相限压器、压敏电阻器、SF6罐式避雷器芯体、限流断路保护装置等一系列新产品,均取得良好效果。 

  回顾“电器设备厂”20多年来的发展历程,我们在老一辈科学家乐秀夫、季幼章、潘垣的带领下,在几任所领导霍裕平、邱励俭、万元熙、李建刚等的关怀下,在众多同仁和朋友们的帮助支持下,经历了成功—失败—再成功—再失败—再成功的反复磨练,开创了水电—火电—核电—整个电网的拓展过程,我们的名称从开始的“电器设备厂”,变成后来的“科聚公司”。公司的产品也由当初的单一ZnO灭磁及过电压保护装置发展到后来的十几种产品上百个规格。“合肥科聚高技术有限责任公司”所持有的“科大创新股份有限公司”股份市值2008年达到上亿元。 

  我本人一直担任总工职务18年,直到退休后还返聘干了6年,尽了自己一点微薄的力量。 

                                              20151

1985年底作者在白山水电站做大型同步发电机ZnO灭磁试验留念(气温零下28℃)

在遥远艰苦的白山电厂工作

左起:生技科长左光、作者、总工劳国强、电气分场主任

秦山核电公司采用我所成果的文件

4中国第一个自主核电站首次并网发电留念

左起:梁向阳、万元熙院士、核电站电气队长徐俊栋、作者 

    

    

    

                                                               

    

   
  • 科学岛报
  • 科学岛报
  • 科学岛报