百年清华

我和中国的“互感器事业”

2009-01-15 |

赵修民(1958电机)

我从事互感器及其测试仪器的研究开发工作,始于1957年的毕业设计,至今已有50年。像我这样一生在一个单位而且局限于或者专一于这一小领域研发工作的,实属少数。

赵修民学长全家福

毕业设计

我学的是电机与电器制造专业,但是我并不喜欢机械结构更不喜欢机械制图,而最喜欢是做电工和电测试验,也喜欢画线路图。在分配毕业设计题目时,我根据自己的爱好,老师提出,要一个结构和制图最简单的题目,老师满足了我的要求。我毕业设计的题目是“单匝式10千伏电流互感器”,其核心部分或者说其基本结构就是一个环形铁心,在它上面绕绝缘带和线圈。铁心和10千伏的套管可以外协订做,在铁心上绕绝缘带和几十匝线圈,不用一天功夫就完成了。我毕业设计的任务:一是选用性能好的冷轧硅钢片铁心材料,二是参考仿苏产品上的方形磁分路补偿法,应用在环形铁心互感器上,总目标是提高互感器的准确度。我通过半年多的试验摸索,发现利用互感器校验仪不仅可以测试完整的铁心磁化曲线,而且还可以测试铁心各部位的磁密,这就为我的互感器研究工作提供了可靠的试验基础。经过不断地试验探索,终于对磁分路补偿的机理有所理解,推导了计算公式,提出了圆环磁分路补偿的电流互感器,可使小电流比互感器的准确度提高一个等级,很好地完成了毕业设计。这也是我第一项研发成果,而且是经济效益最好的,十年后为全国互感器统一设计采用,并列入《电机工程手册》,至今仍是国内产量最高的互感器。

在我的毕业设计答辩会上,北京开关厂的总工对我的设计很满意,会后就向学校提出要我,学校也答应了。当时学校准备建土电厂,要土电器,就把我们几个搞电器的同学,留下制作。我被留下,且担任组长,干了两个月。随后机械出版社组织我们编写《怎样制造土电器》一书。就在这时,北京开关厂又提出急需一个搞开关的。于是正在搞土开关的同学,就占了原定是我的名额,去了开关厂,而我除了写土互感器外,还替他整理编写了土开关这一章。45年后我才知道,我们两人的分配工作正是在这时对调了,我无缘留在北京而去了山西。我们的班主任老师后来在提到此事时说,现在两个人工作都干得很不错,好像是因此而各得其所。

再写续篇

我到了山西,到了刚成立的山西省机械研究所。我是全所第6人,所址在机械厅内,只有两间办公室,其它一无所有。第一年我受机械厅委派,参加了全国电器和继电器的现场会议,了解了一些电器生产的概况。接着到太原变压器厂,帮助他们解决电流互感器生产中的试验问题,后来就没事可干了。一个研究所既没有科研项目,也没有固定工作,像个“技术人员仓库”,我们都是随时准备被调出库的临时工。在大搞机械化和自动化运动中,我参加了简易数控车床的改装。在大搞技术革新运动中,我参加了导电切削的试验。此外我还参加了机械厅的工作组,搞了一年的清仓核资工作,接着又搞了一个多月的拖拉机分布情况的调研工作。到了第5年实在无所事事,我答应去北京机床研究所学习。当时处于经济困难时期,研究所人增多了,又压缩,筹建了试验工厂又撤销,就这样5年过去了,科研条件依然如故。这时领导给我的指令就是:“下厂搞自动化。”孤身一人赤手空拳如何自动化!我想来想去,再这样下去,必将一事无成。要是像毕业设计一样搞互感器研究,只要借一个互感器校验仪,我一个人就能搞,继续研究圆环磁分路补偿等新的补偿方法,也一定能提高精密互感器的准确等级。于是我提出了搞0.05级电流互感器(当时国产的最高等级为0.1级,只有几台瑞士进口的0.02级),得到了上级领导的支持。没有想到当时国内物资紧缺,用了一年时间才勉强搞到合格的铁心。在此期间我研究了新的补偿方法,经过两年的努力,国内第一台0.02级电流互感器诞生了。比原定的0.05级提高了一个等级。在研发工作中,我得到了极大的乐趣,从此我一生就准确地定位在这里,一步一步地走上了互感器研发之路。

0.02级电流互感器研发成功,省里决定新建山西互感器厂生产,我参加了筹建工作。我自己安排下一步的研发工作:一是补齐0.05级至0.01级电流从0.1A5000A的各种规格;二是研发检定它的标准,即准确度更高达0.002级的比例标准。在“文革”的混乱局势中,又经过7年的努力,在国家计量院和部电科院等单位的支持和协作下,不仅完成了上述两项工作,而且还研发了零磁通电流互感器检定系统,其最高准确级达到了0.00005级(比第一台0.05级提高了整一千倍)和比较仪式互感器校验仪(最小读数比当时国内生产的仿苏的校验仪,也提高了一千倍)。采用加拿大库斯特提出的加法和乘法线路,实现了电流比例的自检系统。此两项成果1978年获全国科学大会奖。“电流互感器的综合补偿线路”获国家四等发明奖。

电流互感器的研发工作告一段落(后来又继续研发了电流比较仪和双级电流互感器),我开始研发高准确度电压互感器(当时国产的最高等级为0.1级,瑞士进口的为0.03级),经过5年,研发了10千伏以下的0.01级电压互感器和0.002级双级电压互感器。后来又研发了可自校的1千伏感应分压器,最高准确级达到了0.0001级,采用我国计量院提出的参考电势法,并通过乘法线路实现了电压比例的自检系统。

为了检定互感器校验仪,我又先后研发了由标准互感器校验仪和相应电源组成的互感器校验仪检定装置和直接输出电流和电压比值的互感器校验仪检定标准,并提出了检定装置和标准本身的检定方法,提供了相应的检定标准器具。

不久国内各省级计量和电力研究院所都先后配备了上述0.002级和0.01级的互感器标准、0.0001级感应分压器和比较仪式互感器校验仪,以及互感器校验仪的检定装置或检定标准,使我国互感器的检测达到了国际先进水平。

几千安大电流互感器和几十千伏高压电压互感器的检测,需要相应的大容量大电流设备和高电压设备,在上世纪80年代中期,我就开始探索并先后提出了在小电流下检测大电流互感器,实即“测导纳”法;以及在低压下测高压电压互感器的方法,简称为“低检高”法。

进入本世纪,尽管我已退休多年,但我和搞微机的同事合作,探索微机式互感器测试仪器,先后研发了几种微机新仪器。在此基础上,根据上述“测导纳”法和“低检高”法,分别研发了电流互感器和电压互感器现场检定装置。实现了只要几百毫安下就可检测几千安的大电流互感器,以及在550V低电压下检测110千伏的高压电压互感器。

我搞互感器的研发工作,都是自己根据实际需要和可能而提出的,好像是毕业设计的继续。每次我都是先弄一两个铁心,绕制需要的线圈,在互感器校验仪上进行模拟试验,等到有了眉目之后,才向院里报课题。因此我的研发项目,都能如期地顺利完成。

50年来,我在互感器及其测试仪器这个小小领域,取得了一项又一项的新成果。获国家、部、省级科技成果奖30项,其中国家级3项,部省级一等奖2项,二等奖7项,机械部科学大会奖3项。获国家专利12项。著有《测量用互感器》和《互感器丛书》等书共8部,在国内外发表论文113篇。参加《电机工程手册》、《电能计量手册》和《中国大百科全书(电工)》的编写。

20073月,山西省机电研究院授予我功勋奖。古稀之年获此殊荣,深感欣慰,这是我一生从事互感器研发工作的最好总结。

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