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零下40℃、濕度值90，一塊塊形狀、材質(zhì)不一的芯片，被放進(jìn)調(diào)好各種參數(shù)的“老化器”里。由于處于特殊的溫度、濕度等條件下，它們一兩個(gè)月后就“老了”。實(shí)驗(yàn)室會(huì)根據(jù)相關(guān)條件反向研發(fā)出可靠性更高的模塊、器件等，從而提高電力能源裝備及系統(tǒng)的安全性。

4月27日，重慶日?qǐng)?bào)記者在輸配電裝備及系統(tǒng)安全與新技術(shù)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室看到了這一幕。智能電力裝備及安全防護(hù)，是這個(gè)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室研究的新方向之一。

在青藏高原獲得世界唯一的、海拔5000米以上地區(qū)電氣外絕緣特性真實(shí)試驗(yàn)數(shù)據(jù)；為青藏鐵路、西電東送等多個(gè)國(guó)家重大工程提供輸配電數(shù)據(jù)；在湖南雪峰山建起全球唯一、獨(dú)具特色的能源裝備自然覆冰試驗(yàn)基地……自上世紀(jì)80年代開始建設(shè)的這個(gè)實(shí)驗(yàn)室，屢屢為國(guó)家建設(shè)立下功勞。

如何保障人類生產(chǎn)生活輸配電的安全？如何取得世界先進(jìn)前沿的研究成果？記者走進(jìn)這個(gè)實(shí)驗(yàn)室打探。

實(shí)驗(yàn)室名片

輸配電裝備及系統(tǒng)安全與新技術(shù)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室

歷史基因

以2000年批準(zhǔn)建立的高電壓與電工新技術(shù)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室為基礎(chǔ)，整合輸變電安全科學(xué)與電工新技術(shù)、高電壓技術(shù)與系統(tǒng)信息監(jiān)測(cè)、電工新技術(shù)3個(gè)重慶市重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室及西部雷電科學(xué)與防護(hù)技術(shù)研究中心，2007年獲科技部批復(fù)立項(xiàng)建設(shè)。

研究方向

電力裝備自然災(zāi)害防御、智能電力裝備及安全防護(hù)、可再生能源電力安全利用、綜合能源電力系統(tǒng)運(yùn)行安全。

光榮業(yè)績(jī)

近年來面向電力能源安全的國(guó)家重大需求，承擔(dān)國(guó)家自然科學(xué)基金重大項(xiàng)目1項(xiàng)、973項(xiàng)目1項(xiàng)、國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目5項(xiàng)、國(guó)家基礎(chǔ)加強(qiáng)計(jì)劃項(xiàng)目4項(xiàng)。在復(fù)雜氣候環(huán)境輸電安全、復(fù)雜多物理場(chǎng)超特高壓電力裝備安全、新能源電力裝備及系統(tǒng)運(yùn)行可靠性等方面取得引領(lǐng)國(guó)際發(fā)展的成果，在先進(jìn)電工材料和服務(wù)國(guó)防需求的特種電力能源系統(tǒng)方面取得具有國(guó)內(nèi)領(lǐng)先和國(guó)際先進(jìn)水平的成果，獲國(guó)家科技進(jìn)步特等獎(jiǎng)1項(xiàng)、一等獎(jiǎng)1項(xiàng)、二等獎(jiǎng)2項(xiàng)，國(guó)家技術(shù)發(fā)明二等獎(jiǎng)1項(xiàng)。

人才隊(duì)伍

現(xiàn)有固定研究人員239人，形成了以中國(guó)工程院院士楊士中、中國(guó)工程院外籍院士李文沅為學(xué)術(shù)帶頭人，以16位國(guó)家級(jí)中年領(lǐng)軍專家為骨干，以15位國(guó)家級(jí)青年拔尖人才為強(qiáng)力支撐的研究隊(duì)伍。建成國(guó)家自然科學(xué)基金創(chuàng)新研究群體2個(gè)。

板車?yán)?籮筐吊

擁有國(guó)內(nèi)首個(gè)小型多功能人工氣候模擬實(shí)驗(yàn)室

在重慶大學(xué)第一食堂背后，有一幢兩層樓的建筑掩映在郁郁蔥蔥的樹木中——這里是輸配電裝備及系統(tǒng)安全與新技術(shù)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行大型電力裝備實(shí)驗(yàn)的地方。

走進(jìn)一樓大廳，正對(duì)面是一個(gè)黃色、圓桶形的大罐子，左右兩邊分別是紅色的電力變壓發(fā)生器和黑色的大容量交流污穢試驗(yàn)電源。

“這是進(jìn)行輸配電研究最基礎(chǔ)的三樣‘武器’，是實(shí)驗(yàn)室的‘三大寶’?！睂?shí)驗(yàn)室副主任李輝介紹，大罐子是小型多功能人工氣候模擬實(shí)驗(yàn)室，是國(guó)內(nèi)最早的低溫模擬實(shí)驗(yàn)室——可模擬酸雨酸霧低溫和高海拔低氣壓的環(huán)境，為實(shí)驗(yàn)室在國(guó)內(nèi)外研究高海拔、覆冰雪、污穢等復(fù)雜環(huán)境下電氣設(shè)備外絕緣安全的引領(lǐng)地位奠定了基礎(chǔ)。

位于大罐子左邊的是±600KV直流高壓發(fā)生器，是為高壓電氣設(shè)備進(jìn)行直流耐壓試驗(yàn)的重要裝置。它像一個(gè)正方體的“變形金剛”，穿著中國(guó)紅的“外衣”，底部周圍有16根柱子。該裝置的測(cè)試數(shù)據(jù)支撐了我國(guó)首個(gè)特高壓直流輸電工程——云廣±800KV特高壓直流輸電工程建設(shè)。

大型電力變壓器外表是黑色的，通過產(chǎn)學(xué)研合作定制，可研究在各種復(fù)雜環(huán)境下交流閃烙（斷電）機(jī)制，以及如何應(yīng)對(duì)各種復(fù)雜環(huán)境環(huán)節(jié)防護(hù)技術(shù)和措施。150KV/900KVA，額定電流6A，曾是國(guó)內(nèi)單臺(tái)額定電流最大的污穢試驗(yàn)變壓器。

“在西電東送過程中，如何在復(fù)雜惡劣氣候條件下保障高壓輸電安全，這對(duì)實(shí)施國(guó)家戰(zhàn)略有著重要的意義，也是實(shí)驗(yàn)室成立的初衷?！崩钶x說。

1985年，重慶大學(xué)顧樂觀教授成功申報(bào)國(guó)家自然科學(xué)基金“絕緣子覆冰閃烙特性”項(xiàng)目；1986年，孫才新教授（2003年當(dāng)選中國(guó)工程院院士）受命組建實(shí)驗(yàn)室，研究不同氣候條件對(duì)輸電線路的影響。

學(xué)校最初投入了15萬元，但還不夠買一套交流試驗(yàn)設(shè)備。孫才新找到有關(guān)部門、廠家，用優(yōu)先輸送學(xué)生的條件提出使用對(duì)方即將退役的設(shè)備元件。

孫才新帶著青年教師，用板車從電力公司拉回一車車快廢棄的高壓設(shè)備、調(diào)壓器等。大家坐籮筐吊到20多米高的大廳橫梁上，懸掛電葫蘆，調(diào)試設(shè)備……就這樣，建起了國(guó)內(nèi)第一個(gè)小型多功能人工氣候模擬實(shí)驗(yàn)室和高壓試驗(yàn)樓。

2.0版“三大寶”

為青藏鐵路等多個(gè)國(guó)家重大工程提供實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)

目前，老“三大寶”已“退休”，作為“鎮(zhèn)室之寶”放在實(shí)驗(yàn)室，成為精神象征激勵(lì)后來的科研工作者。大廳左邊，是另一塊有兩個(gè)籃球場(chǎng)大小的實(shí)驗(yàn)區(qū)域，這里有更高階的2.0版“三大寶”——13米多高的大型多功能人工氣候模擬實(shí)驗(yàn)室、像蘑菇一樣的大容量超高壓試驗(yàn)變壓器、像巨型樓梯一樣的沖擊電壓發(fā)生器。

大型多功能人工氣候模擬實(shí)驗(yàn)室建于2000年初，除低溫、高壓外，還可模擬覆冰、地震等多種狀況。它旁邊像蘑菇一樣的大容量超高壓試驗(yàn)變壓器，負(fù)責(zé)為其營(yíng)造不同的電力、電壓等條件。沖擊電壓發(fā)生器高20米，像一層層樓梯，產(chǎn)生的電壓更高，可達(dá)±3200KV。

“每次實(shí)驗(yàn)的時(shí)候，整個(gè)區(qū)域不能有人?！崩钶x告訴記者，閃烙時(shí)火花四濺，實(shí)驗(yàn)效果會(huì)通過電腦監(jiān)控和自動(dòng)錄像、拍照等進(jìn)行分析。

青藏鐵路、西電東送、三峽工程……國(guó)家多個(gè)重大工程的輸配電數(shù)據(jù)都是從這個(gè)實(shí)驗(yàn)室獲得。其中，三峽電站電氣主接線和第一條±500KV“葛—上”直流工程的可靠性評(píng)估，就是由該實(shí)驗(yàn)室完成。

“電力傳輸過程中，要經(jīng)過鐵路、隧道、高山等多種環(huán)境，電氣絕緣距離、電壓的高低等都是電路設(shè)計(jì)時(shí)非常重要的參數(shù)?！敝貞c大學(xué)教授、湖南懷化雪峰山野外觀測(cè)站負(fù)責(zé)人蔣興良告訴記者，國(guó)家建設(shè)青藏鐵路時(shí)，鐵路供電工程外絕緣和隧道電氣間隙的設(shè)計(jì)遇到瓶頸，建設(shè)團(tuán)隊(duì)隨即向重慶大學(xué)求助。

青藏高原白天有太陽時(shí)，氣溫可升至40℃。一旦變天，暴風(fēng)雪來臨，溫度在短時(shí)間內(nèi)可以降至零下十幾攝氏度。這些情況都需要在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行無數(shù)次模擬，以分析天氣情況對(duì)電路的影響。

除了在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行大量模擬分析，為獲取第一手?jǐn)?shù)據(jù)資料，2003年蔣興良還帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)前往青藏鐵路建設(shè)沿線，在海拔2800米至5100米的格爾木、昆侖山口、風(fēng)火山等高原地帶開展科學(xué)試驗(yàn)，獲得了世界唯一的、海拔5000米以上地區(qū)電氣外絕緣特性真實(shí)試驗(yàn)數(shù)據(jù)，為青藏鐵路科學(xué)、安全的高壓輸配電線路設(shè)計(jì)提供了可靠的參數(shù)。

雪峰山野外觀測(cè)站

全球唯一、獨(dú)具特色的能源裝備自然覆冰試驗(yàn)基地

在2.0版的實(shí)驗(yàn)區(qū)里，有一個(gè)特殊的模型——雪峰山國(guó)家野外科學(xué)觀測(cè)站模型。

距離重慶大學(xué)700多公里的雪峰山，位于湖南懷化岳麓山山脈。其海拔有1500米，全年雨霧天氣超過200天，雷暴天氣超過80天。

為什么要在雪峰山建觀測(cè)站？

“2008年初，南方發(fā)生嚴(yán)重冰凍災(zāi)害，十多個(gè)省市電網(wǎng)大面積停電限電，全國(guó)直接經(jīng)濟(jì)損失超過1000億元?！笔Y興良告訴記者，每年我國(guó)南方高濕地區(qū)因覆冰導(dǎo)致的電網(wǎng)故障高達(dá)數(shù)千次，覆冰還導(dǎo)致風(fēng)力發(fā)電機(jī)每年損失發(fā)電量超過15%。

當(dāng)時(shí)，全國(guó)只有重慶大學(xué)團(tuán)隊(duì)在研究覆冰。那年春節(jié)，蔣興良帶隊(duì)實(shí)地考察冰災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)后，選擇在雪峰山建設(shè)野外觀測(cè)基地。

自行設(shè)計(jì)、開挖土石……歷經(jīng)十余年邊建設(shè)、邊試驗(yàn)、邊完善，雪峰山已成為全球唯一、獨(dú)具特色的能源裝備自然覆冰試驗(yàn)基地。

巨型三角形的電壓發(fā)生器、高達(dá)36米的風(fēng)力發(fā)電機(jī)、可模擬雷暴的藍(lán)色電壓發(fā)生器……在雪峰山觀測(cè)站的模型上，這些科研設(shè)備都覆蓋著皚皚“白雪”。這是雪峰山在冬天時(shí)的常態(tài)。

13年的基地建設(shè)與野外觀測(cè)研究中，蔣興良有10個(gè)春節(jié)是在山上度過的。正是由于深入一線、嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)的科學(xué)態(tài)度，團(tuán)隊(duì)在世界上首次揭示了電網(wǎng)覆冰形成及其導(dǎo)致災(zāi)害的機(jī)制，研發(fā)出全球首套電網(wǎng)覆冰預(yù)報(bào)預(yù)警系統(tǒng)；創(chuàng)造性提出數(shù)十種防冰除冰方法，牽頭制定8項(xiàng)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)與6項(xiàng)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)；研究成果在全國(guó)電網(wǎng)大規(guī)模推廣應(yīng)用，抑制了電網(wǎng)大面積冰凍雨雪災(zāi)害再次發(fā)生。

低碳高效現(xiàn)代能源體系研發(fā)

對(duì)不同材料的絕緣子進(jìn)行納米改性

重慶大學(xué)第六教學(xué)樓的一二樓，是實(shí)驗(yàn)室主要進(jìn)行智能電網(wǎng)設(shè)備、先進(jìn)能源材料與器件研究的地方。

“隨著社會(huì)的發(fā)展，風(fēng)能、熱能等多種能源出現(xiàn)，近年來實(shí)驗(yàn)室致力于多種能源的可靠性和風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估等理論研究，以及智能電網(wǎng)設(shè)備開發(fā)。”李輝介紹。

在結(jié)構(gòu)化功能表面與界面建構(gòu)實(shí)驗(yàn)室，記者看到工作人員使用幾臺(tái)不同的機(jī)器，對(duì)一些不同材料的絕緣子進(jìn)行納米改性。

“我們把多個(gè)絕緣子放進(jìn)功能箱，在每個(gè)絕緣子的表面涂上不同的化學(xué)試劑，改變其分子狀態(tài)。然后通過不同溫度、濕度條件下的對(duì)比，分析改性材料對(duì)絕緣子使用壽命的作用?！崩钶x說，好的改性材料可以將絕緣子的壽命從5年延長(zhǎng)到30年甚至更長(zhǎng)。

本文開頭所描述的，則是實(shí)驗(yàn)室在研究如何加速各種電力電子器件的老化，從而更快速地分析各種器件及改性材料的作用。

纖維雜質(zhì)顆粒對(duì)絕緣油電氣性能的應(yīng)用研究、變壓器油紙絕緣老化狀態(tài)評(píng)估及壽命預(yù)測(cè)、多因素作用下氣固界面沿面失效特性與機(jī)制……近年來，隨著新時(shí)代多能源的發(fā)展，實(shí)驗(yàn)室圍繞低碳高效的現(xiàn)代能源體系進(jìn)行系列可靠性評(píng)估研究，提出可再生能源電力系統(tǒng)可靠性優(yōu)化方法，研究成果獲重慶市科技進(jìn)步獎(jiǎng)一等獎(jiǎng)。

這，成為實(shí)驗(yàn)室未來發(fā)展的新方向和又一大特色。

高端對(duì)話

輸配電裝備及系統(tǒng)安全與新技術(shù)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室主任李劍：未來用人工智能構(gòu)建新型電力系統(tǒng)

“今后，實(shí)驗(yàn)室將把極端環(huán)境電力、特種電力能源的安全作為研究新方向，并深度融入人工智能技術(shù)?！?月27日，輸配電裝備及系統(tǒng)安全與新技術(shù)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室主任李劍接受重慶日?qǐng)?bào)記者專訪，介紹了實(shí)驗(yàn)室的特點(diǎn)、人才隊(duì)伍和未來的發(fā)展方向。

重慶日?qǐng)?bào)：在全國(guó)高校，電力領(lǐng)域有幾個(gè)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，彼此之間的差異是什么？

李劍：全國(guó)高校共有5個(gè)電力領(lǐng)域的國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室。其中，清華大學(xué)重在電力系統(tǒng)研究；西安交通大學(xué)重在電氣絕緣研究；華中科技大學(xué)重在強(qiáng)磁場(chǎng)技術(shù)；華北電力大學(xué)重在新能源電力系統(tǒng)研究；重慶大學(xué)重在輸電及電力裝備安全研究，因?yàn)殡娏ρb備是電網(wǎng)安全第一道防線，需要保障在各種不同的內(nèi)外部條件下安全運(yùn)行。

重慶日?qǐng)?bào)：實(shí)驗(yàn)室今后的發(fā)展方向是什么？

李劍：實(shí)驗(yàn)室的主要任務(wù)是圍繞國(guó)家重大需求和重大戰(zhàn)略進(jìn)行有組織地科研。輸配電安全關(guān)系國(guó)計(jì)民生與國(guó)家安全，是現(xiàn)代能源體系下電力發(fā)展的長(zhǎng)期挑戰(zhàn)。

未來，實(shí)驗(yàn)室將面向“碳達(dá)峰、碳中和”戰(zhàn)略目標(biāo)，聚焦清潔能源電力高效變換與安全傳輸及利用的科學(xué)問題，重點(diǎn)服務(wù)“清潔能源電力高端裝備”“特高壓直流輸電”等國(guó)家重大工程，突破清潔能源電力變革性技術(shù)和空間電力無線傳輸顛覆性技術(shù)，并深度融入人工智能技術(shù)，為構(gòu)建新型電力系統(tǒng)并促進(jìn)清潔能源電力開發(fā)提供支撐。

重慶日?qǐng)?bào)：在黨建工作方面，實(shí)驗(yàn)室也很有特色，請(qǐng)問是如何做到的？

李劍：目前，實(shí)驗(yàn)室共有239名科研人員，90%以上都是黨員。

保障極端環(huán)境下的輸配電安全，為人民謀幸福，這是實(shí)驗(yàn)室多年來堅(jiān)持的信念。一代代電氣人秉承老一輩教授吃苦耐勞的精神，在輸配電裝備及系統(tǒng)安全與新技術(shù)領(lǐng)域?yàn)閲?guó)家作出了卓越的貢獻(xiàn)。

尤其值得驕傲的是，2020年，實(shí)驗(yàn)室高電壓與絕緣技術(shù)教工支部成功通過全國(guó)首批樣板支部培育創(chuàng)建單位的驗(yàn)收。團(tuán)隊(duì)的黨員同志發(fā)揮了極好的先鋒模范帶頭作用，我們也將繼續(xù)用這樣的精神鼓舞大家，在兩個(gè)“一百年”的新征程中作出新貢獻(xiàn)。