| 西安交通大學(xué)電力設(shè)備電氣絕緣國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室： |
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| 電氣科技創(chuàng)新“夢之隊(duì)” |
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梧桐葉茂，樹影斑駁。走入西安交通大學(xué)電力設(shè)備電氣絕緣國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室（以下簡稱實(shí)驗(yàn)室），各臺設(shè)備正在有效運(yùn)轉(zhuǎn)，研究人員心無旁騖，在反復(fù)實(shí)驗(yàn)中采集出一組組數(shù)據(jù)。
成立28年來，實(shí)驗(yàn)室一直在我國電力能源建設(shè)方面扮演著舉足輕重的角色，每一項(xiàng)研究都致力于解決電氣絕緣和電力工業(yè)領(lǐng)域中的重大科技問題。
“從一定意義上來說，西安交通大學(xué)的電力設(shè)備電氣絕緣研究引領(lǐng)著我國電力設(shè)備行業(yè)的發(fā)展，得到了國內(nèi)外業(yè)界人士的認(rèn)可。”實(shí)驗(yàn)室主任王建華這樣評價(jià)他們的工作。
攻克難關(guān)，帶著經(jīng)驗(yàn)再出發(fā)
實(shí)驗(yàn)室建于1991年，是國家面向電力能源建設(shè)，依托西安交通大學(xué)，在電力設(shè)備電氣絕緣領(lǐng)域開展高水平科學(xué)技術(shù)研究、學(xué)術(shù)交流、高層次人才培養(yǎng)和科技成果轉(zhuǎn)化的國家級重要科研基地。2003年以來，實(shí)驗(yàn)室獲國家級科技成果獎(jiǎng)13項(xiàng)、省部級科技成果獎(jiǎng)55項(xiàng)，授權(quán)發(fā)明專利794項(xiàng)；在國內(nèi)外核心期刊上發(fā)表論文逾7000篇，科研成果轉(zhuǎn)化成績顯著。
實(shí)際上，實(shí)驗(yàn)室的發(fā)展也并非是一帆風(fēng)順的。
2003年，實(shí)驗(yàn)室曾一度陷入“低谷期”：新老人才交替青黃不接，管理制度有待完善，甚至面臨“被摘牌”的危險(xiǎn)。也就是從那時(shí)開始，王建華帶領(lǐng)實(shí)驗(yàn)團(tuán)隊(duì)開始發(fā)力，大膽啟用年輕人，組建國際學(xué)術(shù)委員會，開啟了實(shí)驗(yàn)室的“逆襲”之路。
首先，實(shí)驗(yàn)室把培養(yǎng)青年隊(duì)伍作為轉(zhuǎn)型升級的重中之重，聘請?jiān)菏孔鳛楦餮芯坎康闹魅危敝魅蝿t由40歲的年輕研究者擔(dān)任。
“通過5年時(shí)間建設(shè)實(shí)驗(yàn)室，再把這些年輕骨干推到第一線，讓他們挑重?fù)?dān)。”王建華說，這樣不僅激發(fā)了年輕人的積極性，更是壯大了隊(duì)伍。“我們現(xiàn)在也算得上是兵強(qiáng)馬壯了。”
同時(shí)，另一個(gè)問題也擺在了王建華眼前：實(shí)驗(yàn)室到底該怎么建，建到何種標(biāo)準(zhǔn)才算是“優(yōu)”？
2010年，實(shí)驗(yàn)室決定組建國際學(xué)術(shù)委員會，邀請國際知名的業(yè)界專家做評估、提建議，并聘請IEEE電介質(zhì)與電氣絕緣學(xué)會主席Paul Lewin教授擔(dān)任國際學(xué)術(shù)委員會主任。國際學(xué)術(shù)委員會定期召開會議，廣泛開展學(xué)術(shù)交流與合作。
2003年以來，實(shí)驗(yàn)室共主辦國際會議39次，每年約有50人次出國參加國際會議，374人次在國內(nèi)外重要學(xué)術(shù)組織、期刊任職……這一組組數(shù)字足以證明實(shí)驗(yàn)室在國際上的學(xué)術(shù)影響力。
“不得不說，我們運(yùn)氣很好，趕上了國家發(fā)展特高壓工程的機(jī)會，這才讓我們打了一場又一場漂亮的‘戰(zhàn)役’。”王建華謙虛地表示。
電力要發(fā)展，國家有需求，這就是實(shí)驗(yàn)室的使命。2005年，接下國家電網(wǎng)主持的百萬伏級特高壓交流工程項(xiàng)目后，實(shí)驗(yàn)室立即組建了30余人的團(tuán)隊(duì)，用極短的時(shí)間完成了特高壓十幾個(gè)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，為國家特高壓重點(diǎn)工程的建設(shè)提供了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)和保障。
面對緊急的工作任務(wù)，實(shí)驗(yàn)室成員加班加點(diǎn)，在反復(fù)實(shí)驗(yàn)中研究難點(diǎn)。當(dāng)團(tuán)隊(duì)成功攻克±800千伏直流套管關(guān)鍵核心技術(shù)的消息傳出后，國內(nèi)外電工界都為之震驚。
“多年來，我們一直扎扎實(shí)實(shí)做研究。正因?yàn)榫哂泻軓?qiáng)的研究基礎(chǔ)，才能承擔(dān)起急難險(xiǎn)重的活兒。”實(shí)驗(yàn)室常務(wù)副主任李盛濤告訴《科學(xué)新聞》，實(shí)驗(yàn)室在特高壓發(fā)展過程中發(fā)揮了重要作用，“從基礎(chǔ)研究到應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)了理論和實(shí)踐的密切結(jié)合”。
立足前沿，創(chuàng)新永無止境
實(shí)驗(yàn)室全體成員深知，只有站在時(shí)代前沿，引領(lǐng)科技創(chuàng)新，才能發(fā)揮科研的最大效用。
進(jìn)入21世紀(jì)，環(huán)境保護(hù)和溫室效應(yīng)日益成為人們關(guān)注的焦點(diǎn)。SF6斷路器作為高壓開關(guān)的主力產(chǎn)品,其氣體的溫室效應(yīng)系數(shù)高達(dá)CO2的23900倍，在大氣中壽命長達(dá)3200年，是《京都議定書》限制使用的6種氣體中溫室效應(yīng)最高的。
自2003年起，王建華就帶領(lǐng)研究團(tuán)隊(duì)致力于解決高壓開關(guān)中SF6氣體的削減與替代問題，嘗試采用發(fā)展高電壓等級真空斷路器技術(shù)的方法來實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)。“由于真空不存在排放氣體的問題，自然是最清潔的技術(shù)，而且開斷性能很好。”
尋找新技術(shù)的路徑是艱辛而漫長的。特別是在研究過程中，團(tuán)隊(duì)還面臨擊穿電壓在長真空間隙下難以提高、額定電流與開斷電流難以同時(shí)提升以及高電壓大電流開斷易于失敗三大技術(shù)難題。
“真空電器的特點(diǎn)就是適應(yīng)中低壓領(lǐng)域，將單個(gè)斷口滅弧室的電壓等級提升到126kV是極難實(shí)現(xiàn)的。”業(yè)內(nèi)許多專家都曾對該項(xiàng)目提出過質(zhì)疑。
“我們原本計(jì)劃用3年時(shí)間完成這一項(xiàng)目，但沒想到在實(shí)驗(yàn)過程中屢次碰壁，壓力非常大。”王建華說。由于不具備研究條件，成員只能根據(jù)需求自己設(shè)計(jì)高壓大電流實(shí)驗(yàn)設(shè)備。到底是研究方法不對還是設(shè)備不行？成員們在反復(fù)實(shí)驗(yàn)中尋求突破。
最終，團(tuán)隊(duì)成員克服種種困難，終于取得突破，成功開發(fā)出126kV單斷口真空斷路器。對于這項(xiàng)“千呼萬喚始出來”的成果，教育部給出“整體技術(shù)處于國際領(lǐng)先水平”的鑒定意見；國際大電網(wǎng)會議CIGRE工作報(bào)告認(rèn)為“中國輸電等級單斷口真空斷路器技術(shù)在世界上處于突出的引領(lǐng)地位”。2018年，該項(xiàng)成果成功斬獲國家科技發(fā)明二等獎(jiǎng)。
“該項(xiàng)成果陸續(xù)在西電集團(tuán)、平高集團(tuán)等多家企業(yè)成功實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)化，開發(fā)出系列產(chǎn)品，為我國削減和替代高壓開關(guān)領(lǐng)域的強(qiáng)溫室效應(yīng)SF6氣體，發(fā)展環(huán)境友好電力裝備奠定了重要的技術(shù)基礎(chǔ)。”實(shí)驗(yàn)室副主任耿英三也是此次項(xiàng)目的主要參與者，“科研一定要和生產(chǎn)緊密結(jié)合，才能轉(zhuǎn)化為有效的生產(chǎn)力，推動社會進(jìn)步。”
“電子元器件絕緣粉末包封理論、關(guān)鍵技術(shù)及系列產(chǎn)品開發(fā)”獲國家科技進(jìn)步獎(jiǎng)二等獎(jiǎng)，“直流配電系統(tǒng)大容量斷路器快速分?jǐn)嗉夹g(shù)及應(yīng)用”獲國家技術(shù)發(fā)明獎(jiǎng)二等獎(jiǎng)；“大功率特種電源的多時(shí)間尺度精確控制技術(shù)及其系列產(chǎn)品開發(fā)”獲國家科技進(jìn)步獎(jiǎng)二等獎(jiǎng)……每一個(gè)獲獎(jiǎng)項(xiàng)目的背后都凝聚著創(chuàng)新的力量。
作為支撐電力科技領(lǐng)域發(fā)展的重要平臺，實(shí)驗(yàn)室正在不斷創(chuàng)新中引領(lǐng)產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級。西安交通大學(xué)首位留校的工程技術(shù)人員翟小社博士，可以說見證了實(shí)驗(yàn)基地的發(fā)展。
“留校時(shí)沒想太多，只想用自己的所學(xué)為實(shí)驗(yàn)基地的建設(shè)貢獻(xiàn)一點(diǎn)點(diǎn)力量。”如今，這個(gè)在國內(nèi)外高校中首屈一指的先進(jìn)高壓大電流合成試驗(yàn)系統(tǒng)和國際一流水平的真空電弧等離子體物理實(shí)驗(yàn)研究平臺，為科技成果的創(chuàng)新提供了有力保障。
開創(chuàng)模式，煥發(fā)人才新活力
“在日本京都大學(xué)聯(lián)合培養(yǎng)的一年時(shí)間里，我學(xué)習(xí)超導(dǎo)實(shí)驗(yàn)和仿真分析方法、參與超導(dǎo)限流器的項(xiàng)目，增長了知識，了解了超導(dǎo)領(lǐng)域的國際前沿，拓展了國際視野。”項(xiàng)彬是實(shí)驗(yàn)室和日本京都大學(xué)聯(lián)合培養(yǎng)的博士生，因表現(xiàn)出色而留校任教。
參加國際會議10次；發(fā)表論文37篇，其中第一作者論文20篇，SCI第一作者論文8篇；參與973計(jì)劃“高壓直流短路電流開斷機(jī)理及其應(yīng)用基礎(chǔ)”、國家自然科學(xué)基金“面向超導(dǎo)電力設(shè)備的液氮開斷電弧特性研究”等多個(gè)項(xiàng)目的研究……這是項(xiàng)彬在博士畢業(yè)時(shí)交出的成績單。
實(shí)驗(yàn)室堅(jiān)持將國際化合作作為培養(yǎng)高質(zhì)量人才的重要途徑，和國際知名大學(xué)、科研機(jī)構(gòu)密切合作，多渠道、多模式開展國際化人才培養(yǎng)。同時(shí)，突破傳統(tǒng)的“師傅帶徒弟”模式，在學(xué)生培養(yǎng)過程中發(fā)揮教師群體優(yōu)勢，培養(yǎng)出一批批得到國際認(rèn)可的高素質(zhì)學(xué)生。
博士研究生田云博榮獲2016年國際真空放電與絕緣會議“杰出青年研究者獎(jiǎng)”，成為該獎(jiǎng)自1992年設(shè)立以來第二位獲此殊榮的中國人；博士研究生張穎瑤、姚曉飛等發(fā)表的文章獲2014年國際真空放電與絕緣會議“最佳論文獎(jiǎng)”，這也是該獎(jiǎng)自2006年設(shè)立以來首次由中國學(xué)者摘得……
“實(shí)驗(yàn)室涉及的學(xué)科領(lǐng)域越來越寬泛，所以我們更加重視學(xué)科交叉融合。”實(shí)驗(yàn)室電工電能新技術(shù)及應(yīng)用研究部主任劉進(jìn)軍表示，實(shí)驗(yàn)室十分注重發(fā)揮每一個(gè)人的力量，進(jìn)而增強(qiáng)團(tuán)隊(duì)的凝聚力。比如，每一筆資金該如何使用，該重點(diǎn)爭取哪些科研項(xiàng)目，都是集體研究的結(jié)果。“總務(wù)、財(cái)務(wù)等事項(xiàng)都有專人負(fù)責(zé)，保證研究人員不會被瑣事困擾。”
實(shí)驗(yàn)室公共技術(shù)服務(wù)部主任彭宗仁有個(gè)別稱叫“彭套管”，這是業(yè)界對他在套管研究方面取得的成績的肯定。他目前正在參與世界首個(gè)特高壓GIL輸電工程建設(shè)，研究其絕緣與放電特性。而王建華、耿英三則思考在3~5年內(nèi)，將真空斷路器的應(yīng)用范圍提高到550kV超高電壓系統(tǒng)，發(fā)展選相投切快速真空斷路器，實(shí)現(xiàn)電路故障在更短的時(shí)間內(nèi)的可靠分?jǐn)�。他們面向國家需求，永遠(yuǎn)奮進(jìn)在創(chuàng)新的征程上，勇攀高峰，永無止境。■
《科學(xué)新聞》 (科學(xué)新聞2019年6月刊 實(shí)驗(yàn)室)