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    科系導航
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    建一流電氣學科

    王建華教授團隊,數十年磨一劍,理論及技術雙突破
    2019-01-31  

     

    數十年磨一劍,理論與技術雙雙突破

     

    從20世紀60年代中期起,使用六氟化硫氣體絕緣的全封閉開關設備就被廣泛用于高壓電力系統。但是,六氟化硫氣體的溫室效應系數高達二氧化碳的23900倍。生態環境沒有替代品,用之不覺,失之難存。進入21世紀后,環境保護和溫室效應日益受到重視,發展環境友好的真空斷路器替代六氟化硫氣體斷路器被認為是一種有效途徑,國際同行也一直致力于該領域的研究。

    然而,科學技術的發展不是一蹴而就的,研發高電壓等級真空斷路器新產品十分不易,擊穿電壓在長真空間隙下難以提高、真空滅弧室額定電流與開斷電流難以同時提升、高電壓大電流開斷易于失敗等三大世界性技術難題一直是制約該技術發展的瓶頸。

    同時,王建華團隊還面臨了其他難以想象的困難。在理論層面,許多業內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126kV及以上提出強烈質疑。另一方面,在技術層面,當時團隊缺乏實驗設備和平臺,由于從來沒有人做過這方面的研究,市面上找不到合適的設備,高壓大電流真空電弧實驗研究平臺需要全部新建。

    沒有設備,就與企業合作,租賃廠房,自主設計研發實驗設備;人手不足,就發動所有的教師、學生、工人一起實驗,連續奮戰在廠房一線?!白鰧嶒灂r間緊、任務重,很多實驗都是晚上加班加點做出來的,往往一個方案的驗證就要經歷不計其數的反復測試?!被厥淄?,團隊成員耿英三教授感慨,辛苦之余,更多的是充實、快樂,因為每一位團隊成員心里都憋著一股勁兒,只許成功不許失敗。

    寶劍鋒從磨礪出,梅花香自苦寒來。2013年,團隊研制的126kV單斷口真空斷路器終于通過了全部型式試驗。教育部鑒定意見指出“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”。2019年1月,團隊獲得2018年度國家技術發明二等獎。

     

    堅持“三個面向”

    科研報國矢志不渝

     

    “我們做研究的目標并不是獲獎,對我們來說,最期待的是看到自主設計的真空斷路器被應用到全國電力系統,解決電力設備的環境友好問題?!奔幢惬@得了國家科學技術方面的最高榮譽,王建華團隊最牽掛的還是產品如何在電力系統中全面推廣應用。

    團隊的研究從一開始就致力于解決生產、生活的實際問題,技術一經突破,團隊立即與國內相關企業合作,科研成果陸續在中國西電集團、國網平高集團、江蘇寶勝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。

    “科學研究不應該僅僅停留在理論層面,而是要面向世界科技前沿、面向經濟主戰場、面向國家重大需求,走中國特色自主創新道路,掌握全球科技競爭先機。”耿英三介紹道,因為真空斷路器具備耐高寒的獨特優點,真空斷路器在我國東北高寒地區應用尤顯優勢,同時還遠銷俄羅斯、韓國等國家,讓“中國創造”走向了世界。

    在堅持傳統優勢方向真空電器的同時,團隊通過交叉融合等方式,進一步拓展了電力儲能、超導電器等新研究方向。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重點基金、國家重點基礎研究發展計劃、企業合作研發等各類項目數十項。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。

    科研之路永無止境,剛剛放下獲獎證書,王建華團隊就對自己發起了新的挑戰?!拔覀兿乱徊降哪繕耸窃?-5年內把真空斷路器的應用范圍提高到550kV超高電壓系統,發展選相投切快速真空斷路器,實現電路故障在更短的時間內的可靠分斷?!蓖踅ㄈA介紹道,在國家實現中華民族偉大復興“中國夢”的偉大征程中,團隊正在謀劃利用中國西部創新港建設的歷史性機遇,與國內領軍企業合作創建新的高端電力裝備研究基地,建設先進電力儲能技術研究中心,為國家民族的進步做出新的貢獻。

     

    西遷精神代代相傳 科研火種生生不息

     

    “我們獲得的成功,不僅是我們努力的結果,同時也承載著老一輩科研工作者無數的智慧和汗水?!闭劦将@獎感受,王建華團隊成員們無一例外地將成績歸功于王季梅教授的指導。

    作為交通大學西遷大軍的一員,王季梅一手創建了西安交通大學真空電器研究課題組。

    長期以來,王季梅最大的心愿就是能夠將真空斷路器的電壓等級提升,用于輸電等級?!巴趵蠋?0多歲時還堅持參加課題研討會,90多歲時還來到實驗現場指導工作。遇到困難時,他總是充滿激情地鼓勵大家‘我們肯定行!’?!蓖踅ㄈA回憶道,與王老師并肩戰斗的這些場景至今依然歷歷在目。

    在王季梅的言傳身教下,團隊培養的學生也大多選擇留在西部干事創業。2003年,劉志遠放棄通用電氣上海研發公司的職務,重新回到西部專注科研,目前已經成長為團隊內獨當一面的青年教授。劉志遠說:“老一輩西遷人白手起家,克服了常人難以想象的困難。我們現在的條件已經好太多了,更應該做出新的貢獻?!?/p>

    “個人發展應該和國家、和社會的需要緊密結合。我在博士后階段研究的是儀器科學與技術,當時團隊正在建設實驗平臺,需要我這樣懂設備的專業人才?!本瓦@樣,翟小社成為了西安交大第一位博士畢業的實驗工程技術人員。8年過去了,團隊建立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,為取得突破性成果提供了堅實保障。

    在幾代教師的持續努力下,王建華團隊形成了“嚴謹、和諧、樸實、求真、奉獻”的優良傳統和“功崇惟志,業廣惟勤”的團隊核心文化。近5年來,共有15名博士研究生、50余名碩士研究生在團隊指導下畢業,并迅速成長為電氣相關領域各高校、企業與研究院所的業務骨干。

    培養研究生也得到國際同行認可,連續榮獲大獎。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榮獲“杰出青年研究者獎CHATTERTON AWARD”,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、姚曉飛等獲2014年國際真空放電與絕緣會議最佳論文獎,這也是自該獎2006年設立以來中國學者首次獲得。早在2011年,博士研究生孫麗瓊和余礫就聯手拿到了第一屆國際電力開斷技術會議的“最佳論文獎”(唯一獲獎)。

    “看到學生們這么優秀,我們很欣慰,我們沒有辜負王季梅老師的囑托,我們將繼續奮斗,為祖國電氣事業發展培育更多人才,攻克更多科研難題?!泵鎸ξ磥?,王建華充滿信心。

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