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高电压工程系

发表时间:2017-01-16 发布者: 浏览次数:2571

高电压与绝缘技术是电气工程二级学科,涉及气体放电、等离子物理、电介质物理等多个方面,是电力和国防工业发展的重要基础。华中科技大学电气与电子工程学院高电压工程系成立于20世纪50年代,前身为华中工学院电力系高压教研室,是“电气工程”一级学科的博士学位授予点,也是首批电气工程博士后流动站。依托强电磁工程与新技术国家重点实验室,拥有脉冲功率技术教育部重点实验室和合成试验振荡回路实验室。

高电压工程系现在岗人员22人,其中中国工程院院士1人,教授5人,副教授8人,讲师3人,高工1人,80%以上的教师具有博士学位。长期以来,面向电力工业和电工技术发展的重大需求,紧跟学术前沿,创新进取,形成了大功率开关技术、脉冲功率技术及应用和电力系统过电压与雷电防护三个特色研究方向:

大容量开关技术:早在二十世纪八十年代,程礼椿教授出版了国内第一部电接触专著《电接触理论及应用》。聚焦交、直流开关装备研发,提出了开关触头分离熔焊现象的物理机制,被IEEE DEI会刊封面重点推介。研制出10kV系列真空灭弧室及户外真空断路器,创造产值上亿元。研制出126kV/5000A-80kA串并联型真空断路器、252kV/85kA SF6断路器,开断能力达同电压等级的世界领先水平。首次提出了面向柔性直流电网应用的新型机械式高压直流断路器。首次提出了电流转移和能量转移方法,研制出世界首台转移电流高达320kA的大型铝电解槽不停电检修用电流转换开关,应用于国内30余家单位,并出口俄罗斯、乌克兰等国,获2012年国家技术发明二等奖。

脉冲功率技术与应用:在潘垣、姚宗干、李正瀛、李劲等教授的倡导下,自二十世纪八十年代初开始持续从事脉冲功率技术及其应用研究,在高储能高功率特种脉冲源领域取得了一系列技术突破,形成了高储能密度电容器、高通荷能力开关、全电源集成与小型化等多项具备完整、独立知识产权的创新性科技成果,在此基础上承担完成了一批国家973计划、863计划、国防预先研究、国家自然科学基金等重大重点项目和课题。研制出700kA/250C的高通荷能力闭合开关、2.7MJ/m3高储能密度电容器,作为核心单位之一完成了国家重大专项“神光III”主机装置能源组件的研制建设任务,为激光泵浦源提供了54套能源组件模块。2009年获教育部科技进步奖一等奖,2014年获湖北省技术发明二等奖。

电力系统过电压与雷电防护:早在二十世纪六十年代,朱木美教授与美国学者在同一时期提出了物理意义更明确的电气几何模型。王晓瑜教授提出了输电线路雷电屏蔽模拟试验方法和约束先导发展理论,解决了我国500kV输电线路雷击异常闪络问题。面向特高压交直流输电工程雷电防护的重大需求,在973计划等重点项目支持下,深入开展了长间隙放电机理、雷电屏蔽和冲击接地散流特性基础研究,成果应用于我国首个特高压交流试验示范工程,获2015年国家科技进步二等奖。研发了全计算机流程化的高压直流输电系统绝缘配合方法和软件,支撑我国首个±800kV特高压直流输电系统的绝缘配合设计,与南方电网公司联合申请成立国家能源柔性直流输电系统集成研发中心。

近年来,高电压工程系承担了《高电压与绝缘技术》、《电磁兼容原理及应用》、《电工材料》等电气工程学科主干课程教学工作。通过学科交叉融合,派生了“环保工程”、“超导电力技术与应用”、“脉冲功率技术”等新的学科和研究方向,主持编撰了国家自然科学基金委电工学科“十一五”发展规划,为国家培养了大批高素质的专业人才。近十年来,科研经费逾2亿元,获国家级科技奖励2项、省部级奖6项。发表SCI/EI论文300余篇,授权发明专利40余项,出版专著2部,培养硕、博士生370余人。

高电压工程系热忱欢迎各方有识之士的加盟合作,一展宏图,共创美好明天!

 

    研究方向

(一)大容量交直流开关电器关键技术

交流大容量开断技术方面,主要研究模块化串、并联大容量开关技术和高精度故障电流选相开断技术;面向未来柔性直流电网和主动配电网重大需求,研究新型机械式高压直流开断技术和电容缓冲型混合式配网直流断路器技术。积极探索高压电器设备的多物理场分析和虚拟设计方法,支撑其智能研发和制造。聚焦电弧电接触基础理论,研究复杂条件下基于多物理量测量的熔焊机理和调控方法。研究高压智能电器的多状态参量监测及可靠性评估方法。

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IEEE 封面推介

(二)电力系统雷电防护与接地技术

    聚焦长空气间隙的放电机理,开展防雷多物理参量的同步观测方法、放电特性和理论建模研究。研究输电网、配电网和风力发电机等重要设施的雷击接闪放电过程和雷击瞬态电磁响应数值建模方法,研发电力系统雷击风险评估软件和差异化防护技术。研究接地装置的冲击特性、大型地网的腐蚀诊断方法等。

 

 

负极性操作冲击下10m棒-棒间隙中梯级下行先导与上行先导连接过程及其放电电流、电场参数

(三)电力系统过电压与绝缘配合

围绕传统直流输电系统和模块化多电平柔性直流输电系统,开展控制策略与过电压特性仿真研究,积极研发LCC/MMC-HVDC系统、交流输电系统过电压与绝缘配合分析软件。研究多相体放电机理、特高压直流输电积污特性及闪络机理、沿海输电线路外绝缘特性及状态评估方法。研究直流电流熄弧特性及保护间隙优化设计。

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                                                            研发高压直流输电系统绝缘配合分析工具ICTDC

(四)电力设备状态监测和评估技术

研究基于OPGW光传感技术的雷击分布式监测方法和工程应用技术。研究交、直流电力电缆故障监测技术及绝缘状态评估方法。研究电力变压器状态评估及故障诊断方法。

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变压器结构故障振动监测

(五)电磁发射基础理论与关键技术

    研究电磁发射过程关键物理参量测量方法,研究脉冲大电流高速滑动条件下的电接触转捩机理、电接触熔化磨损特性及其调控方法,攻克一体化C型电枢设计理论与应用关键技术。研究电磁发射用脉冲功率电源关键器件、小型化与整体集成技术,攻克多模块分时序工作下的精确控制和保护技术。

 

 

                                                                                                                                                 电磁发射电源与电枢

(六)脉冲功率技术及其应用

开展高储能密度电容器、高通荷能力闭合开关、脉冲电感等脉冲功率器件物理特性及参数提升关键技术研究。研究高重复频率、高功率脉冲电源整体集成技术、控制保护技术及可靠性评估方法,为激光核聚变等国防重大工程提供支撑。研究高功率密度条件下气体、液体电介质的放电机理和特性,研发高功率密度下介质放电在水处理、水果保鲜、燃烧强化、除尘除霾、油气增产等重要民用领域应用的关键技术。

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空气放电负压水果保鲜