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【交大力量】电力设备电气绝缘国家重点实验室

——电力行业的根基与卫士

来源:交大新闻网 日期 2017-06-19 18:13 点击:

电力是国家的经济命脉,与人们的日常生活紧密相关,电力系统的安全可靠运行直接影响到经济发展和社会稳定。2015年底,我国发电装机容量15亿千瓦,220千伏及以上输电线路回路长度61万千米,公用变电设备容量 31亿千伏安,已成为世界上发电装机规模、电网规模和电能消费规模最大的经济体。目前我国正处于电力建设的高峰期和关键期,电力工业已经进入大电网、大电厂、大机组、超/特高电压输电、高度自动控制的新时代,对超大容量、超/特高压电力设备的设计、制造新技术及与之相适应的电工新材料的需求日益迫切。

谁来担当电力设备设计和制造技术的排头兵,谁是电力设备安全运行的忠诚卫士?让我们走近电力设备电气绝缘国家重点实验室。

责任与使命——特高压套管突破国外垄断

长期以来,国家交、直流工程用特高压套管依赖进口,关键技术由国外公司垄断,成为制约我国特高压主设备研制和运维的瓶颈。重点实验室以彭宗仁教授为首的科研团队与西电集团联合攻关,建立了具有自主知识产权的特高压交、直流套管材料开发、结构设计和工艺优化平台。在建成世界一流、国内领先的超(特)高压交、直流套管研制基地的基础上,通过多年系统的技术攻关,实现了特高压交、直流套管关键技术的创新和突破,2012年自主研制成功了特高压1100kV交流套管和±800kV直流套管,性能达到国内领先、国际先进水平,打破了国外垄断。近期又研制成功了世界首个特高压±1100kV直流环氧芯体SF6气体复合绝缘穿墙套管,为中国赢得了荣誉。

作为国家重点实验室,科学研究面向国家需求,是我们的使命。

积累与坚守——大容量直流断路器性能世界最高

在2017年1月9日举行的国家科学技术奖励大会上,西安交通大学和大全集团联合完成的“直流配电系统大容量断路器快速分断技术及应用”被授予国家技术发明二等奖。

与当前普遍应用的交流配电、输电系统相比,直流配电系统具有可靠性高、运行稳定、经济环保、电能质量优异等特点,是配电系统未来发展的方向。被称为“电力系统卫士”的大容量直流断路器在世界范围内研发长期停滞不前,导致直流配电系统应用计划难以实施。经过仔细的论证分析和深思熟虑,重点实验室以荣命哲教授为首的研究团队自2006年起迈上了漫漫求索创新之路。“首先这是一次机遇,更重要的是责任,我们有义务为国家重大需求服务。”荣命哲教授如是说。

无数个日夜攻关,几十万组数据,难以计数的实验记录、报告以及高强度的身心投入,长达11年的孕育,该团队在直流断路器方面取得大批具有完全自主知识产权的原创性成果,开发出的产品通过了权威检测机构德国IPH试验站的型式试验,性能指标达世界同类产品的最高水平。

科学研究的道路,从来不是一帆风顺,靠的是对科研事业执着的信念与坚守。

创新与攻坚——大功率特种电源实现技术超越

飞机降落之后,发动机已经停止工作,但是飞机上的电子设备仍在运行,如何为功率大、精度要求高的机载设备供电?这就必须将电网中的电能通过特种电源进行转换。然而,我国大功率电源技术在跟踪精度、稳定度、低纹波、高效节能等方面无法满足加速器、飞机、电力系统等领域的使用要求。

从1998年起,重点实验室王兆安、杨旭研究团队经过10多年科研攻关,在大功率特种电源的数字控制系统建模、多频段优化控制等基础理论方面取得了长足进展,在纳秒分辨率错相串并联、微秒级延时压缩、秒级扰动抑制等关键技术上取得了突破,研制出多个系列的大功率特种电源产品,为我国科研、航空、电力、电化学工业等领域打破国外垄断、实现技术超越和经济发展做出了重要贡献。“大功率特种电源多时间尺度精确控制技术”获得了2015年度国家科学技术进步二等奖。

艰苦攻关,将创新写在了产品上。

忠诚与奉献——心系国防事业

依靠科技创新加快高新技术武器装备研制步伐,推动武器装备的基础研究,对国防极其重要。重点实验室利用在电力设备电气绝缘领域的研究优势,积极承担国防项目,创新国防电气装备技术,改善服役环境下装备性能,为新一代国防电气装备发展提供理论与技术支撑。

脉冲功率技术和特种绝缘技术是高新技术武器的基础支撑技术,实验室深入系统地研究了功率脉冲的传输与汇聚过程中的真空-固体复合绝缘沿面放电闪络的现象、机理与抑制技术。针对涉及超高功率驱动源的关键技术:氙灯电源的两电极气体开关、Trigatron气体开关、用于LTD驱动源的多级多通道气体开关、功率脉冲的传输与汇聚、汇聚中的真空沿面绝缘以及脉冲氙灯负载和激光诱导产生Z-pinch无丝负载等,实验室开展了广泛深入的研究。实现了两电极气体开关的大通流能力、长寿命和低成本,在“神光-III”装置上得到批量应用。实现了Trigatron开关可靠稳定工作,取代了进口器件。在大容量直流开断上取得突破,研制出性能指标国际领先的大容量直流断路器,解决了舰船综合电力技术中直流开断的关键问题。

对国防事业的强力支撑,是义务,也是荣耀。

传承与发展——国际学术交流日益繁荣

1985年,在西安交通大学有一件新鲜事,当时全国规模最大的国际学术会议在学校召开,400多人的会议规模,近半数是境外来宾。大会主席、绝缘专业创始人之一刘子玉先生用流畅浑厚的英文欢迎来自世界各地的学者,金发碧眼的国外友人引来学子的频频注目,国外学者对绝缘实验室参观后赞不绝口。这就是由绝缘系创办的首届电介质材料性能与应用国际会议(IEEE ICPADM)的盛况,如今已成为IEEE的系列会议、电气绝缘界的学术盛会。

首届电介质材料性能与应用国际会议为我们在“国际化”道路上迈出了坚实的第一步。在此基础上,实验室不断发扬光大国际化传统,1989年创办了电接触、电弧、电器及应用国际会议(ICECAAA),1996年创办了亚洲电介质和绝缘国际会议, 2011年创办了电力装备-开断技术国际会议(ICEPE-ST 2011),2017年创办并了第一届电气材料与电力设备国际会议(ICEMPE2017)。这些国际会议逐步与其他国际会议合并,演变成为系列国际会议,进一步加强了实验室在国际学术界的重要地位。

我们用开放的胸怀,广阔的视野,雄厚的学术实力,在国际化道路上稳步前进。

“和谐,朴实,求真,奉献”,电力设备电气绝缘国家重点实验室在实验室文化引领下,在科学研究的道路上继续求索,做好行业的根基与卫士。

作者:科研院 电力设备电气绝缘国家重点实验室
编辑:力 行

 
 
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