重庆大学高电压与绝缘技术团队钻研17年开发高稳定性植物绝缘油电炒锅

2019-10-09 04:54

七月十七日,重庆大学电气工程学院绝缘油研制实验室,摆放着菜籽绝缘油、山茶籽绝缘油等样品。记者 张锦辉 摄

团队负责人介绍

李剑,教授,博士生导师。现任输配电装备及系统安全与新技术国家重点实验室(重庆大学)副主任、重庆大学电气工程学院院长,兼任国际大电网会议(cigre)d1.52与d1.53工作组委员等。主要从事环保液体电介质、新能源装备可靠性评估、电气设备状态监测与故障智能诊断等研究。

重庆日报讯(记者 申晓佳)7月的重庆,夏日炎炎。用电保障,成了人们最关心的事情之一。

城市乡村随处可见的变压器,就像一位“二传手”,肩负着把发电厂输出的电改变电压、电流后,输送到千家万户的重任。由此可见变压器的使用安全之重要。

如何提升变压器安全性?重庆大学高电压与绝缘技术团队(下称:高压团队)敢为人先,从2000年起经过17年持续攻关,开发出高稳定性植物绝缘油。这种油应用于变压器,可以提高绝缘油燃点、提升变压器绝缘纸寿命,从而让变压器更安全。

由他们牵头完成的“高稳定性植物绝缘油关键技术及应用”项目,获得2017年重庆市科学技术奖技术发明一等奖。7月17日,重庆日报记者来到重庆大学,从项目负责人李剑那里了解到了该团队从零开始,一步一个脚印的研发经历。

孙才新院士的鼓励,让他们勇于踏入空白领域

“研发之初,我们除了想法,啥也没有。”谈到研发经历,李剑坦言,重庆大学高压团队是国内最早从事高稳定性植物绝缘油的研制与应用工作的一批人。在2000年起步时,他们没有任何先例可供参考,唯一的线索是国外的几篇相关技术专利和论文。

做科研的人,最怕选错方向。这个方向,走得通吗?让李剑坚定信心的是他的导师孙才新院士。早在1999年,孙才新院士就开始关注高稳定性植物绝缘油的国际研究动向。2000年,孙才新院士鼓励李剑:这个方向,值得钻研!

导师的鼓励,成了李剑和高压团队最大的动力。他们调查后发现,植物绝缘油燃点高、可再生、自然降解,被认为是矿物绝缘油的良好替代品。上个世纪90年代,欧美电力设备制造企业就对此十分重视。

但在国内,当时并不看好这项研究的价值。高压团队面临着这样的考验:作为电气领域的研究团队,他们得“跨界”研发一种新材料。

怎么办?团队决定,从零开始,自己干!

艰苦付出搞科研,兼职“搬运工”“清洁工”“工程师”

自己干,意味着持续而艰苦的付出。

李剑回忆,当时的研究团队,只有几名年轻教师和十几个硕士、博士研究生。条件也很有限,师生们全部得亲力亲为,身兼“数职”。

那时,实验室里没有空调,夏天做带电试验,需要忍受闷热长达数小时。做实验用的植物油采购回来,师生们自己当“搬运工”,肩挑手抬,把几百斤油倒进实验设备。一天下来,实验室的地板上都是油迹,师生们又当起“清洁工”,花一两个小时,把实验室的地板擦干净。

当植物绝缘油样本研发出来,进入实操环节,师生们又要到现场安装、调试设备。

经过6年摸索,高压团队从油品制备开始,经过反复试验和规律摸索,最终获得了高稳定性国产化植物绝缘油。李剑介绍,油品的主要理化与介电性能指标与国外同类产品先进水平相当,其中击穿电压、介质损耗、起始氧化温度等关键性能指标显著优于国外同类产品水平。

不放过任何小问题,将理论研究成功转化为工业化产品

但高压团队没有满足于仅仅在实验室做研究。他们希望把研究成果转化为工业化产品,真正服务市场。于是,批量化过程中的工艺、装备等问题,成为他们要跨越的下一道难关。

这期间,有一次波折令李剑印象深刻:在设备调试过程中,油品介损(即介质损耗。指绝缘材料在电场作用下,介质电导和介质极化在其内部引起的能量损耗)难以达到预期目标,但原因始终不明确。

为此,高压团队足足花了一个多月时间反复调试,最终发现,滤油机设备管道与油不相容,因此导致介损超标。

“这在我们遇到的众多问题中,只能算个小问题。”李剑说,但不管问题有多小、多琐碎,高压团队会追根究底,彻底解决。最终,他们建成了我国首套年产300吨植物绝缘油生产线。

正是这种一丝不苟的精神,让高压团队在2013年迈出了重要的一步:他们与河南省电力公司电力科学研究院合作,成功开发了我国首套具有全部自主知识产权的年产1500吨植物绝缘油生产成套设备。

2013年,国家重点实验室现场评估专家评价该技术成果“引领了我国植物绝缘油变压器的研究与应用”。重庆科技成果转化促进会的第三方评价意见认为,该项研究成果在“抗氧化和绝缘性能方面处于国际领先水平”。

到2017年,凭借全寿命周期成本低、安全性能高的突出优势,高压团队与河南、江苏、广东等地合作生产的植物绝缘油变压器已经在全国销售近千台。同年年底,高压团队与南方电网合作研发的我国首台110kv大型植物绝缘油电力变压器在广州投用。

至今,高稳定性植物绝缘油技术成果获国家发明专利21项、实用新型专利6项,发表sci论文32篇、ei论文56篇,sci他引375次,在国际上广受认可。

李剑透露,高压团队已牵头制定了行业标准1项,正牵头起草国家、行业标准各1项。下一步,高压团队将继续对植物绝缘油的凝点、粘度等进行优化,使它的应用范围更加广泛。

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