電力設備與電氣絕緣國家重點實驗室

電力設備與電氣絕緣國家重點實驗室

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

實驗室在國家計委、國家教育部的領導下和依托單位西安交通大學的支持下，努力健全開放、流動、聯合、競爭的體制，積極承擔國家科技攻關項目、國家自然科學基金項目和省部級科研攻關項目，努力錘煉業務素質高、結構合理的科研隊伍，培養了一批高層次人才。實驗室不斷擴大對外學術交流，進一步提高在國際國內的學術地位，努力把實驗室建成面向電力能源建設的應用基礎研究和高層次人才培養基地。

聚焦電力能源建設

1.電介質介電性能和絕緣系統絕緣強度研究

研究電介質的極化、損耗、電導、擊穿、靜電及流動帶電等特性理論；研究電介質電性能與材料結構、組成之間的關系；研究電力設備絕緣系統的絕緣強度，包括絕緣系統的破壞機理和影響因素、絕緣系統制造工藝理論等，以提高電力設備絕緣強度、縮小體積、提高性能，為大容量高電壓電力設備的研制與開發提供基礎理論依據。

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，研究快速暫態過電壓下SF6及其混合氣體的擊穿機理、電弧狀態轉換機理等，為SF6氣體絕緣電器和全封閉組合電器的研制與開發服務，為提高氣體絕緣變電站運行可靠性服務。

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

4.電氣功能材料和特種絕緣的研究與開發

研究電氣功能材料和絕緣材料的組份、結構以及性能與應用之間的關系，著重研究有機絕緣及其功能材料、無機絕緣及其功能材料、有機無機復合電氣功能材料、電力電子器件絕緣以及特殊環境下使用的絕緣材料和絕緣技術，為電力設備朝著大容量高電壓方向發展以及相應保護器件(氧化鋅避雷器)的開發奠定理論和技術基礎。

5.電力設備新技術研究

研究電力設備計算機輔助設計理論與技術，開發和完善電力設備絕緣結構優化設計軟件和電力系統電器部件計算機輔助設計軟件；研究電力系統中的諧波對電力設備的影響及相應的抑制措施；研究新型電力設備理論和技術，為發展新型電力設備奠定基礎。

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測量、沿面放電特性、快速暫態過電壓下的擊穿特性。電介質理論研究方面，集中研究了絕緣系統的樹枝化和空間電荷效應。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，進行了大量的絕緣系統中空間電荷效應的研究工作。電樹枝現象是實驗室重要的研究課題之一。根據實驗結果和理論分析，實驗室提出了固體擊穿的低密度區理論，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。將空間電荷效應和電介質特性結合起來，研究填充和增強聚合物材料中的界面效應，提出界面空間電荷積聚的動力學模型。

開關電器電弧物理過程是個非常短暫和復雜的瞬態過程，也是個科研難題。實驗室最早在國內從事該方面研究的，從一開始的學習跟蹤，到創出自己的理論體系，在國際上獨樹一幟。在一些重大應用項目的研究上，電力設備與電氣絕緣國家重點實驗室也取得了標志性成果，引領了學科技術發展方向。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應用，實驗室開發了一大批工業產品，形成了系統的和原創性研究成果。國家對重點實驗室的評估意見認為該項成果“引領了國際上智能電器領域的技術發展方向”。

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

在中國西北電網750KV輸電工程電力設備電氣絕緣關鍵技術研究中，制定了中國第一條750KV輸電線路主要電力設備的技術規范標準和現場驗收方法，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用。

實驗室在電氣功能材料和特殊絕緣技術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并聯陶瓷電容器已經在電力系統中得到廣泛應用，開發的阻燃絕緣電纜料已經在全國推廣使用。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研究始終處于國際領先地位。對“電介質物理”基礎理論問題和特殊現象的認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構及器件絕緣技術的研究成果就處于當前國際領先水平。該領域中世界范圍內的大型國際會議在實驗室開過兩次，由電力設備與電氣絕緣國家重點實驗室擔任主席，并作大會報告。

實驗室特別注意計算機和信息技術在絕緣研究中的應用，開發了電力設備絕緣結構優化設計軟件、電力系統電器部件計算機輔助設計軟件，應用各種信號分析和處理技術研究電力設備故障診斷和壽命評估技術，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的重大需求、國際學術前沿和國防科技發展需要，圍繞本學科領域關鍵科學和技術問題，開展了系統、深入的研究工作，在電氣工程的重大基礎研究和應用基礎研究及成果轉化方面始終走在前面。

近年來，實驗室承擔了大量的國家攻關項目、國家自然科學基金項目、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，為國家建設培養了一批棟梁之材。

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

實驗室建設總投資115萬美元，國內配套資金427.6萬元人民幣，原有進口儀器設備85萬美元，現有一幢科研用實驗大樓，以及從事電力設備電氣絕緣研究的各類先進儀器、設備和相關的實驗條件。實驗室現有的工作和研究條件可以和世界一流大學的同類實驗室相媲美。實驗室廣泛進行國際、國內學術交流，已與日本、英國、加拿大等國家的大學、科研機構建立了科研合作關系。

布局未來

現在中國的電力工業和電氣技術發展非常活躍，裝機容量可能會在一兩年之內成為世界第一。目前，電力設備與電氣絕緣國家重點實驗室考慮的是在國家新的發展形勢下如何把工作做得更深入。

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

下一階段實驗室的人才培養工作也要更多地實現國際化。電力設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構聯合來培養，教師會加強互動。電力設備與電氣絕緣國家重點實驗室將開展更高層次的國際學術交流與合作，為國家電力事業做貢獻。