電力設(shè)備與電氣絕緣國家重點實驗室

中國電力工業(yè)已經(jīng)步入以大單機(jī)容量、大區(qū)域聯(lián)網(wǎng)、特高電壓為特色的新時代。在這種背景下，國家計委于1989年批準(zhǔn)成立電力設(shè)備與電氣絕緣國家重點實驗室，1991年開始建設(shè)，1995年通過國家驗收。實驗室依托西安交通大學(xué)，是中國唯一從事電力設(shè)備與電氣絕緣研究的國家實驗室。

實驗室在國家計委、國家教育部的領(lǐng)導(dǎo)下和依托單位西安交通大學(xué)的支持下，努力健全開放、流動、聯(lián)合、競爭的體制，積極承擔(dān)國家科技攻關(guān)項目、國家自然科學(xué)基金項目和省部級科研攻關(guān)項目，努力錘煉業(yè)務(wù)素質(zhì)高、結(jié)構(gòu)合理的科研隊伍，培養(yǎng)了一批高層次人才。實驗室不斷擴(kuò)大對外學(xué)術(shù)交流，進(jìn)一步提高在國際國內(nèi)的學(xué)術(shù)地位，努力把實驗室建成面向電力能源建設(shè)的應(yīng)用基礎(chǔ)研究和高層次人才培養(yǎng)基地。

聚焦電力能源建設(shè)

1.電介質(zhì)介電性能和絕緣系統(tǒng)絕緣強度研究

研究電介質(zhì)的極化、損耗、電導(dǎo)、擊穿、靜電及流動帶電等特性理論；研究電介質(zhì)電性能與材料結(jié)構(gòu)、組成之間的關(guān)系；研究電力設(shè)備絕緣系統(tǒng)的絕緣強度，包括絕緣系統(tǒng)的破壞機(jī)理和影響因素、絕緣系統(tǒng)制造工藝?yán)碚摰龋蕴岣唠娏υO(shè)備絕緣強度、縮小體積、提高性能，為大容量高電壓電力設(shè)備的研制與開發(fā)提供基礎(chǔ)理論依據(jù)。

2.SF6及其混合氣體絕緣和滅弧性能研究

研究SF6及其混合氣體放電特性和滅弧理論，研究快速暫態(tài)過電壓下SF6及其混合氣體的擊穿機(jī)理、電弧狀態(tài)轉(zhuǎn)換機(jī)理等，為SF6氣體絕緣電器和全封閉組合電器的研制與開發(fā)服務(wù)，為提高氣體絕緣變電站運行可靠性服務(wù)。

3.絕緣測試技術(shù)和電力設(shè)備在線檢測與診斷技術(shù)研究研究各種運行條件下電力設(shè)備絕緣性能的變化規(guī)律；運用數(shù)字分析技術(shù)以及最新電子技術(shù)和光電技術(shù)，研究大型電力設(shè)備絕緣檢測與診斷的新理論、新技術(shù)，為提高輸變電設(shè)備在線檢測與診斷的準(zhǔn)確性和電力設(shè)備安全運行的可靠性服務(wù)。

4.電氣功能材料和特種絕緣的研究與開發(fā)

研究電氣功能材料和絕緣材料的組份、結(jié)構(gòu)以及性能與應(yīng)用之間的關(guān)系，著重研究有機(jī)絕緣及其功能材料、無機(jī)絕緣及其功能材料、有機(jī)無機(jī)復(fù)合電氣功能材料、電力電子器件絕緣以及特殊環(huán)境下使用的絕緣材料和絕緣技術(shù)，為電力設(shè)備朝著大容量高電壓方向發(fā)展以及相應(yīng)保護(hù)器件(氧化鋅避雷器)的開發(fā)奠定理論和技術(shù)基礎(chǔ)。

5.電力設(shè)備新技術(shù)研究

研究電力設(shè)備計算機(jī)輔助設(shè)計理論與技術(shù)，開發(fā)和完善電力設(shè)備絕緣結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計軟件和電力系統(tǒng)電器部件計算機(jī)輔助設(shè)計軟件；研究電力系統(tǒng)中的諧波對電力設(shè)備的影響及相應(yīng)的抑制措施；研究新型電力設(shè)備理論和技術(shù)，為發(fā)展新型電力設(shè)備奠定基礎(chǔ)。

20載碩果累累

實驗室是國際上較早開展SF6及混合氣體放電特性研究的單位之一。主要研究了SF6及其混合氣體的氣體放電參數(shù)測量、沿面放電特性、快速暫態(tài)過電壓下的擊穿特性。電介質(zhì)理論研究方面，集中研究了絕緣系統(tǒng)的樹枝化和空間電荷效應(yīng)。通過廣泛的國際交流和合作，建立了液體和固體空間電荷測量系統(tǒng)，進(jìn)行了大量的絕緣系統(tǒng)中空間電荷效應(yīng)的研究工作。電樹枝現(xiàn)象是實驗室重要的研究課題之一。根據(jù)實驗結(jié)果和理論分析，實驗室提出了固體擊穿的低密度區(qū)理論，并提出了一系列抑制XLPE電纜絕緣中樹枝化和提高擊穿強度的方法。將空間電荷效應(yīng)和電介質(zhì)特性結(jié)合起來，研究填充和增強聚合物材料中的界面效應(yīng)，提出界面空間電荷積聚的動力學(xué)模型。

開關(guān)電器電弧物理過程是個非常短暫和復(fù)雜的瞬態(tài)過程，也是個科研難題。實驗室最早在國內(nèi)從事該方面研究的，從一開始的學(xué)習(xí)跟蹤，到創(chuàng)出自己的理論體系，在國際上獨樹一幟。在一些重大應(yīng)用項目的研究上，電力設(shè)備與電氣絕緣國家重點實驗室也取得了標(biāo)志性成果，引領(lǐng)了學(xué)科技術(shù)發(fā)展方向。如“智能化電器”的研究前后歷時15年，從最早概念的提出，到理論體系的建立再到技術(shù)應(yīng)用，實驗室開發(fā)了一大批工業(yè)產(chǎn)品，形成了系統(tǒng)的和原創(chuàng)性研究成果。國家對重點實驗室的評估意見認(rèn)為該項成果“引領(lǐng)了國際上智能電器領(lǐng)域的技術(shù)發(fā)展方向”。

在特高壓電力設(shè)備關(guān)鍵技術(shù)的研究與開發(fā)中，實驗室提出了特高壓電力設(shè)備試驗方法，擬定了一批重大電力裝備國家試驗和驗收標(biāo)準(zhǔn)。以實驗室為主制訂的1000KV交流特高壓輸變電工程關(guān)鍵設(shè)備技術(shù)規(guī)范15項，已經(jīng)用于我國第一條1000KV特高壓輸電線路建設(shè)之中。制定的±800KV直流特高壓輸變電工程設(shè)備技術(shù)規(guī)范11項，已經(jīng)用于國際上第一條±800KV直流特高壓直流輸電線路的建設(shè)之中。這些研究成果將解決我國特高壓輸變電工程發(fā)展中高電壓與絕緣技術(shù)的瓶頸問題，提升我國電力設(shè)備關(guān)鍵絕緣部件的制造水平和國際競爭力。

在中國西北電網(wǎng)750KV輸電工程電力設(shè)備電氣絕緣關(guān)鍵技術(shù)研究中，制定了中國第一條750KV輸電線路主要電力設(shè)備的技術(shù)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)和現(xiàn)場驗收方法，目前這個成果已在世界上第一條高海拔750KV輸變電示范工程中得到應(yīng)用。

實驗室在電氣功能材料和特殊絕緣技術(shù)研究方面也取得了重要成果，研制的超高壓氧化鋅避雷器元件、500KV并聯(lián)陶瓷電容器已經(jīng)在電力系統(tǒng)中得到廣泛應(yīng)用，開發(fā)的阻燃絕緣電纜料已經(jīng)在全國推廣使用。目前正在開展納米電工功能材料、光電材料與器件等方面的研究工作。電氣絕緣研究方面的理論基礎(chǔ)研究始終處于國際領(lǐng)先地位。對“電介質(zhì)物理”基礎(chǔ)理論問題和特殊現(xiàn)象的認(rèn)識和理解是實驗室始終不斷探索的課題，如電壓敏陶瓷材料缺陷結(jié)構(gòu)及器件絕緣技術(shù)的研究成果就處于當(dāng)前國際領(lǐng)先水平。該領(lǐng)域中世界范圍內(nèi)的大型國際會議在實驗室開過兩次，由電力設(shè)備與電氣絕緣國家重點實驗室擔(dān)任主席，并作大會報告。

實驗室特別注意計算機(jī)和信息技術(shù)在絕緣研究中的應(yīng)用，開發(fā)了電力設(shè)備絕緣結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計軟件、電力系統(tǒng)電器部件計算機(jī)輔助設(shè)計軟件，應(yīng)用各種信號分析和處理技術(shù)研究電力設(shè)備故障診斷和壽命評估技術(shù)，研究工作得到國家電力公司的支持。近年來，實驗室針對國家能源電力建設(shè)的重大需求、國際學(xué)術(shù)前沿和國防科技發(fā)展需要，圍繞本學(xué)科領(lǐng)域關(guān)鍵科學(xué)和技術(shù)問題，開展了系統(tǒng)、深入的研究工作，在電氣工程的重大基礎(chǔ)研究和應(yīng)用基礎(chǔ)研究及成果轉(zhuǎn)化方面始終走在前面。

近年來，實驗室承擔(dān)了大量的國家攻關(guān)項目、國家自然科學(xué)基金項目、省部委基金項目，取得了豐碩成果，獲得國家級科研成果獎近10項。實驗室成立以來，為國家建設(shè)培養(yǎng)了一批棟梁之材。

近年來實驗室共有縱橫向課題經(jīng)費600余萬元，在電工材料和電氣絕緣新理論、新技術(shù)方面有較大的突破，發(fā)表論文近500篇（其中被EI、SCI、ISTP收錄140余篇）、出版著作17本、獲準(zhǔn)專利5項，為工廠新增產(chǎn)值超過2億元。

實驗室建設(shè)總投資115萬美元，國內(nèi)配套資金427.6萬元人民幣，原有進(jìn)口儀器設(shè)備85萬美元，現(xiàn)有一幢科研用實驗大樓，以及從事電力設(shè)備電氣絕緣研究的各類先進(jìn)儀器、設(shè)備和相關(guān)的實驗條件。實驗室現(xiàn)有的工作和研究條件可以和世界一流大學(xué)的同類實驗室相媲美。實驗室廣泛進(jìn)行國際、國內(nèi)學(xué)術(shù)交流，已與日本、英國、加拿大等國家的大學(xué)、科研機(jī)構(gòu)建立了科研合作關(guān)系。

布局未來

現(xiàn)在中國的電力工業(yè)和電氣技術(shù)發(fā)展非常活躍，裝機(jī)容量可能會在一兩年之內(nèi)成為世界第一。目前，電力設(shè)備與電氣絕緣國家重點實驗室考慮的是在國家新的發(fā)展形勢下如何把工作做得更深入。

電力設(shè)備與電氣絕緣國家重點實驗室要把競爭目標(biāo)定在全球范圍內(nèi)，將實驗室建設(shè)成為在國際上具有舉足輕重地位的高水平研究基地、學(xué)術(shù)交流的中心和高層次研究型人才培養(yǎng)基地。吸引全世界優(yōu)秀的資源和人才，面向世界承擔(dān)重大研究任務(wù)。

下一階段實驗室的人才培養(yǎng)工作也要更多地實現(xiàn)國際化。電力設(shè)備與電氣絕緣國家重點實驗室的研究生會同國外重要的研究機(jī)構(gòu)聯(lián)合來培養(yǎng)，教師會加強互動。電力設(shè)備與電氣絕緣國家重點實驗室將開展更高層次的國際學(xué)術(shù)交流與合作，為國家電力事業(yè)做貢獻(xiàn)。