西安交大科研團隊研究成果占領真空開斷技術國際制高點

  

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  團隊成員在檢測設備。張梅 攝

  “得獎不是終點,只是對我們前一階段研究成果的一個肯定。接下來,我們還有更多難關要去攻克,有更高的目標要去努力實現。”說起團隊“輸電等級單斷口真空斷路器理論與技術”項目榮獲2018年度國家科技發明獎二等獎,團隊負責人王建華表示。

  寒假期間,團隊成員沒有休息,在實驗室里為研制550千伏真空斷路器設備緊張攻關。從126千伏真空斷路器設備到550千伏真空斷路器設備,隨著系列高壓真空斷路器設備的研制成功并走向市場,我國不斷走向真空開斷技術的國際制高點。

  沉淀與積累

  王建華帶領的智能化電器研究團隊,多年來一直致力于真空電器等各類新型電器及應用系統的研究。團隊創始人是被尊稱為“中國真空開關之父”的王季梅教授和低壓電器著名學者陳德桂教授,他們均是西安交通大學西遷老教授。

  團隊的研究歷經了數十年沉淀與積累。1958年到1964年,王季梅教授在極其簡陋的環境和條件下,從無到有研發出中國第一臺三相真空開關。王建華是王季梅教授培養的第一名研究生,也是我國電器專業培養的首位博士,20世紀80年代開啟了真空電弧及真空斷路器理論及關鍵技術研究。

  時間進入21世紀,環境保護日益成為人們關注的焦點。六氟化硫斷路器是高壓開關的主力產品。六氟化硫氣體在大氣中的壽命長達3200年,它的溫室效應系數高出二氧化碳23900倍,是《京都議定書》所限制使用的6種氣體中溫室效應最高的。為此,團隊瞄準解決高壓開關中六氟化硫氣體的削減與替代問題,想通過發展高電壓等級真空斷路器技術的方法來實現此目標。

  “高電壓等級真空斷路器技術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提升,以及高電壓大電流開斷易于失敗等多項技術難題。”王建華介紹。2003年,項目開始之初,許多專家根據真空電器幾十年的發展經驗,認為真空電器的特點就是適應中、低壓領域,對于將單個斷口滅弧室的電壓等級提升到126千伏提出強烈質疑。

  面對困難和質疑,王建華沒有退縮,而是帶領團隊迎難而上。據介紹,當時研究條件不具備,高壓大電流實驗設備全部是團隊成員根據需求研發設計“量身定做”的。在這種條件下,團隊成員堅定信心,克服種種困難,向一個個國際公認的難題挑戰,終于取得突破,成功開發出126千伏單斷口真空斷路器。與此同時,團隊在長期的研發過程中,和國內行業骨干企業建立了緊密的合作關系,西電集團、平高集團、陜西寶光、西安思瑞、浙江紫光等企業都有工程技術人員長期參加課題組的研究工作。“該項目的成功真正體現了‘產學研’合作的強大力量。”王建華介紹。

  由馬偉明院士擔任組長給出的教育部鑒定意見指出:“(該項目)整體技術處于國際領先水平”;國際大電網會議CIGRE工作報告評價指出:“中國輸電等級單斷口真空斷路器技術在世界上處于突出的引領地位”。該項成果陸續在中國西電集團、國網平高集團等多家知名企業成功轉化,開發出系列產品,為我國削減和替代高壓開關領域的強溫室效應六氟化硫氣體,發展環境友好電力裝備奠定了重要的技術基礎。

  傳承與創新

  “2011年,我博士后出站時,團隊正在建設實驗基地,需要專業的工程技術人員。我選擇成為一名工程技術人員,既是科研的需要,也發揮了自己的所長,實現了個人的價值。”翟小社是西安交大首位留校選擇當工程技術人員的博士,也是王建華團隊的一名成員。

  多年來,團隊在傳承老一輩科研精神、研究方向的同時,堅持不斷創新。為了形成良好的科學研究和人才培養條件,團隊長期堅持聚焦大平臺建設,建成了具有國際一流水平的智能化電器基礎理論與應用研究的實驗基地,為高質量人才培養提供了良好的環境條件保障。

  在建設科研平臺的同時,團隊通過多種途徑組建了強有力的工程技術人員團隊,為學生實踐教育提供有力的技術支持和堅實保障。團隊成員耿英三教授介紹,團隊克服了重重困難,從無到有,建成了目前國內外高校中最先進的高壓大電流合成試驗系統和國際一流水平的真空電弧等離子體物理實驗研究平臺,成為團隊不斷取得突破性成果的有力保障。

  “在實驗平臺建設期間,已經90歲高齡的王季梅教授常常到現場來指導我們,他的精神感染著大家,也給了我們克服困難的勇氣。”在耿英三看來,團隊能取得現在的成績正是秉承了“胸懷大局、無私奉獻、弘揚傳統、艱苦創業”的西遷精神,堅守研究方向,不斷創新。

  近年來,在堅持傳統優勢方向真空電器研究的同時,團隊通過“交叉”“引進”等方式,進一步拓展了電力儲能、超導電器等新研究方向。與此同時,團隊將國際化合作作為培養高質量人才的重要途徑,和國際知名大學、科研機構密切合作,采用“請進來,走出去”的方式,多渠道、多模式開展國際化人才培養合作,突破傳統的“師傅帶徒弟”模式,在學生培養過程中發揮教師群體優勢,培養出一批批得到國際認可的高素質學生:博士研究生田云博在2016年第27屆國際真空放電與絕緣會議上榮獲“杰出青年研究者獎”,成為該獎自1992年設立以來第二位獲此殊榮的中國人;博士研究生張穎瑤、姚曉飛等發表的文章獲2014年國際真空放電與絕緣會議最佳論文獎,為該獎2006年設立以來中國學者首次獲得……

  團隊也因此不斷結出累累碩果:近年來,團隊相關研究成果獲國家級科技二等獎兩項、省部級一等獎四項;先后承擔多項國家自然科學基金、國家重點基礎研究發展計劃、國家重點研發計劃及其他項目數十項;授權發明專利50余項(其中美國專利1項),出版專著3部、譯著1部,發表SCI/EI論文200余篇。

  “未來,還有更多技術難關需要我們去攻克,希望通過我們的努力,能為這一領域作出更多貢獻。”王建華表示。(記者 張梅)


標簽: 王建華 智能化電器 研究成果

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