進(jìn)入12月，上海將迎來(lái)一年中最冷的兩三個(gè)月，迎峰度冬保供工作成為能源電力行業(yè)的重中之重。國(guó)網(wǎng)上海市電力公司市南供電公司的運(yùn)維人員張寒，1日一大早就來(lái)到長(zhǎng)春變電站。

在他腳下，有一個(gè)-196℃的極寒世界。

這里是世界首條35kV公里級(jí)超導(dǎo)輸電示范工程的進(jìn)口端。張寒當(dāng)天的任務(wù)就是對(duì)超導(dǎo)電纜運(yùn)行的終端設(shè)備和外部環(huán)境進(jìn)行巡檢。

“主要是為了監(jiān)測(cè)整條線路的運(yùn)行環(huán)境是否安全穩(wěn)定。”國(guó)網(wǎng)上海市南供電公司總工程師宗明表示，對(duì)于示范工程而言，超導(dǎo)特性是它有別于常規(guī)輸電線路的關(guān)鍵所在。

據(jù)了解，超導(dǎo)輸電工程的一個(gè)難點(diǎn)就是如何維持電纜的超導(dǎo)態(tài)，也就是如何使電纜中的輸電介質(zhì)始終處于其臨界溫度及以下。“所以科研人員就想辦法讓線纜被液氮包裹起來(lái)。”宗明說(shuō)，獨(dú)特的電纜結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)解決了這一難題。

如果把這條超導(dǎo)電纜剖開(kāi)，大家會(huì)看到獨(dú)創(chuàng)的、類(lèi)似“三色圓珠筆”的結(jié)構(gòu)——外層的雙層柔性真空絕熱管中，包裹著三股相互絕緣的超導(dǎo)纜芯，仿佛三根“筆芯”，用以傳送三相交流電。運(yùn)行時(shí)，“三色圓珠筆”里充滿液氮，在冷卻系統(tǒng)加持下，讓整條輸電線路始終處于-196℃的臨界溫度。

“實(shí)時(shí)電流：517A，運(yùn)行壓力：正常，通道環(huán)境：正常……”宗明打開(kāi)超導(dǎo)電纜在線監(jiān)測(cè)平臺(tái)，查看著示范工程各監(jiān)測(cè)點(diǎn)的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)。

據(jù)介紹，在示范工程沿線，共布設(shè)電纜工作井9處，安裝了21個(gè)智能井蓋、80個(gè)智能地釘、9個(gè)可視化聯(lián)動(dòng)裝置，以及液氮監(jiān)測(cè)設(shè)備和光纖測(cè)振裝置，搭建起了一張電纜系統(tǒng)運(yùn)行的監(jiān)控網(wǎng)。

“這些設(shè)備的數(shù)據(jù)全部接入了超導(dǎo)電纜在線監(jiān)測(cè)平臺(tái)，可實(shí)時(shí)顯示電纜運(yùn)行溫度、壓力、電流、通道環(huán)境等多維度參量信息，呈現(xiàn)超導(dǎo)電纜及通道內(nèi)、外部環(huán)境的運(yùn)行實(shí)況。”宗明介紹，遇到異常情況，監(jiān)測(cè)系統(tǒng)會(huì)發(fā)出實(shí)時(shí)預(yù)警，同時(shí)可以實(shí)現(xiàn)超導(dǎo)電纜系統(tǒng)的無(wú)人值守智能調(diào)控。

線上監(jiān)測(cè)、線下巡檢。為確保萬(wàn)無(wú)一失，國(guó)網(wǎng)上海市南供電公司還組建了一支多專(zhuān)業(yè)運(yùn)維小組，針對(duì)重點(diǎn)區(qū)域設(shè)備開(kāi)展紅外測(cè)溫以及電流、溫度等重要參量的線下巡檢監(jiān)測(cè)，實(shí)現(xiàn)對(duì)示范工程的全方位立體式守護(hù)。

不僅如此，宗明和同事們也會(huì)定期對(duì)超導(dǎo)電纜進(jìn)行檢修試驗(yàn)，分析超導(dǎo)電纜投運(yùn)后的真空層、冷卻層狀態(tài)變化及絕緣老化情況等，結(jié)合日常運(yùn)維工作，形成工程運(yùn)維、狀態(tài)評(píng)價(jià)技術(shù)體系，并完成運(yùn)維數(shù)據(jù)庫(kù)搭建，進(jìn)一步填補(bǔ)了相關(guān)數(shù)據(jù)空白。

“我們還搭建了一套用戶負(fù)荷‘畫(huà)像’數(shù)據(jù)庫(kù)及預(yù)測(cè)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)不同溫度條件下各用戶電流曲線的模擬仿真，幫助調(diào)度控制人員更好地預(yù)判負(fù)荷變化情況，使調(diào)度更精準(zhǔn)更高效。”宗明表示，示范工程供能用戶涵蓋居民樓、交通樞紐以及大型商業(yè)、產(chǎn)業(yè)園區(qū)等多種類(lèi)型，用能習(xí)慣千差萬(wàn)別。

為做到既能滿足不同用戶對(duì)用電質(zhì)量的需求，又確保超導(dǎo)示范工程精準(zhǔn)保持在合適的負(fù)荷區(qū)間且不會(huì)發(fā)生過(guò)載情況，運(yùn)行近兩年時(shí)間，國(guó)網(wǎng)上海市電力公司還充分驗(yàn)證了超導(dǎo)電纜帶大負(fù)荷運(yùn)行能力以及制冷系統(tǒng)裕度等，并獲得了相關(guān)數(shù)據(jù)。

前段時(shí)間，在各項(xiàng)條件具備且確保用戶可靠供電的情況下，國(guó)網(wǎng)上海市電力公司通過(guò)電網(wǎng)運(yùn)行方式調(diào)整，實(shí)現(xiàn)用電負(fù)荷向超導(dǎo)輸電工程的集中，進(jìn)一步驗(yàn)證超導(dǎo)輸電工程在2200安培的設(shè)計(jì)載流量和極限承載能力。

保持負(fù)荷高位運(yùn)行期間，最高電流達(dá)2160.12A，刷新了我國(guó)商用超導(dǎo)輸電工程最大實(shí)際運(yùn)行電流的紀(jì)錄。其間，示范工程的電壓、頻率、冷卻系統(tǒng)功率等重要參數(shù)均保持在正常范圍內(nèi)，各系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)良好，示范工程的整體可靠性得到全面驗(yàn)證。

“迎峰度冬，我們信心滿滿。”宗明表示，這是一個(gè)里程碑，也是一個(gè)新起點(diǎn)。“未來(lái)，我們還將在公里數(shù)和電壓等級(jí)上繼續(xù)探索，發(fā)掘超導(dǎo)電纜更多的應(yīng)用場(chǎng)景，將綠色低碳的理念融入到發(fā)電、輸電、供電、用電的每一步。”

如今，作為世界首條35kV公里級(jí)超導(dǎo)輸電示范工程，自正式投入運(yùn)行以來(lái)，這條線路已連續(xù)安全穩(wěn)定運(yùn)行超過(guò)700天，累計(jì)為上海徐家匯商圈等徐匯區(qū)核心區(qū)域4.6萬(wàn)戶用戶供電3.2億度，開(kāi)創(chuàng)了公里級(jí)超導(dǎo)電纜在大型城市核心區(qū)域運(yùn)行的先例。

上海電纜研究所下屬上海國(guó)際超導(dǎo)科技有限公司為本項(xiàng)目提供了超導(dǎo)電纜、中間接頭、超導(dǎo)終端、液氮回流管、制冷及監(jiān)控系統(tǒng)等關(guān)鍵裝備部件。