张冠军:快乐让科研更精彩
张冠军,1970年生,西安交大电气学院教授,2011年获得国家杰出青年科学基金资助,主要从事高电压绝缘放电与劣化特性、电力设备状态检测与诊断、放电等离子体技术及生物环保应用方面研究。
在“学术矛盾体”中探索真知
众所周知,电气绝缘与放电是一对矛盾体,一方面,各类强电装备都面临高电压、强电场下绝缘放电破坏问题,制约其整体性能;另一方面,也可主动利用放电产物—等离子体,因其特殊的电、热、光及化学活性。张冠军将自己置身于这样的“学术矛盾体”中,瞄准多介质的复合绝缘与放电问题进行开拓性研究。
作为电网能量变换的枢纽设备,一台大容量变压器事故可带来数十万家庭停电。他认识到,目前国家电力规程中变压器绝缘试验和老化评估存在局限性,他深入研究变压器油纸复合绝缘的介电响应现象,提取了极化响应时间、特征频率、固体绝缘含水量、等值聚合度等4个新的绝缘表征参数,用于大型变压器状态检修。
针对近年来我国频发冰雪和污闪放电灾难,张冠军开展了输电线路运行工况在线监测与预警的应急研究,建立了载流量评估、导线风舞和覆冰预测等模型,可给出导线载流量裕度、线路及时除冰雪等预警信息。
相关成果用于我国首个1000kV交流特高压、±800kV直流特高压、西北750kV、三峡输变电工程等重点工程,系列系统推广3000多套,用于台湾外全国各网省公司并出口国外,成功预警100多次,制定新型试验方法建议规程2项,弥补了现有规程不足。
针对并联复合绝缘沿面放电/闪络制约设备性能的瓶颈问题,他改进并提出了两个模型:基于固体能带理论的闪络双层发展过程模型,发展了目前国际公认的二次电子发射雪崩(SEEA)模型;阳极-阴极闪络起始的博弈模型,这对绝缘性能提高具有重要指导意义。相关成果用于指导我国2种脉冲功率重大装置的绝缘结构设计。
交叉融合开拓新的研究空间
鉴于放电等离子体的重要潜在应用,他积极探索等离子体作用于黑素瘤细胞的分子生物学机制,开展了等离子体对乙肝病人病毒血清的灭活实验,10s内使病毒表面抗原(HBsAg)由阳性转化为阴性,40s内乙肝病毒DNA拷贝数下降5个数量级,达到医学消毒标准,且对肝功能指标没有明显影响。
当前我国大气污染形势严峻,以PM2.5为典型污染物的区域性大气环境问题日益突出,严重损害人民群众身体健康。2013年,他倡导成立“放电等离子体与大气污染物治理”创新团队,作为负责人带领团队致力于污染治理的创新性研究。
该创新团队融合了西安交大电气工程、环境工程、生物医学等3个学院的多个学科,研究放电等离子体及其与大气污染物相互作用和治理的核心科学问题,立足于污染源源头治理及提出雾霾消减新方法。研究表明等离子体能够快速消除废气白色烟带、降解VOCs以及灭活其中大量微生物,并用于复合肥厂废气治理,应用效果良好。2014年,该团队获准西安交大创新团队培育项目。
短短两年,张冠军发表国际期刊论文16篇,其中电气工程IEEE顶级期刊5篇、物理类APL、JAP等权威期刊7篇,IEEE等国际会议特邀报告3次,获得授权国家发明专利5件。获得2012年陕西省科技进步二等奖、2013年教育部高校科研优秀成果奖二等奖等各1项。杰青项目中期考核成绩为“特优”。
感言:获得国家杰出青年科学基金资助,是对我前期工作的初步认可,只代表着过去的成绩,“杰青”对我是一个全新的地点,是一种压力和鞭策。我将继续前行,在科学研究的路上,享受事业,热爱生活,勇往直前,健康快乐,做一个快乐的科研人。