青藏鐵路、西電東送、三峽工程……

　　輸配電裝備及系統安全與新技術國家重點實驗室

　　國家多個重大工程輸配電數據從這個實驗室獲得

4月27日，輸配電裝備及系統安全與新技術國家重點實驗室，技術人員正在進行高電壓沖擊試驗。

4月27日，技術人員在多功能人工氣候實驗室做氣候模擬實驗。

4月27日，技術人員正在進行實驗准備。本組圖片除署名外均由記者 解小溪 攝/視覺重慶

　　2018年12月28日，湖南省懷化市雪峰山，重慶大學野外覆冰試驗基地被冰雪覆蓋。（本報資料圖片）記者 龍帆 攝/視覺重慶

　　零下40℃、濕度值90，一塊塊形狀、材質不一的芯片，被放進調好各種參數的“老化器”裡。由於處於特殊的溫度、濕度等條件下，它們一兩個月后就“老了”。實驗室會根據相關條件反向研發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的安全性。

　　4月27日，重慶日報記者在輸配電裝備及系統安全與新技術國家重點實驗室看到了這一幕。智能電力裝備及安全防護，是這個國家重點實驗室研究的新方向之一。

　　在青藏高原獲得世界唯一的、海拔5000米以上地區電氣外絕緣特性真實試驗數據﹔為青藏鐵路、西電東送等多個國家重大工程提供輸配電數據﹔在湖南雪峰山建起全球唯一、獨具特色的能源裝備自然覆冰試驗基地……自上世紀80年代開始建設的這個實驗室，屢屢為國家建設立下功勞。

　　如何保障人類生產生活輸配電的安全？如何取得世界先進前沿的研究成果？記者走進這個實驗室打探。

　　板車拉+籮筐吊

　　擁有國內首個小型多功能人工氣候模擬實驗室

　　在重慶大學第一食堂背后，有一幢兩層樓的建筑掩映在郁郁蔥蔥的樹木中——這裡是輸配電裝備及系統安全與新技術國家重點實驗室進行大型電力裝備實驗的地方。

　　走進一樓大廳，正對面是一個黃色、圓桶形的大罐子，左右兩邊分別是紅色的電力變壓發生器和黑色的大容量交流污穢試驗電源。

　　“這是進行輸配電研究最基礎的三樣‘武器’，是實驗室的‘三大寶’。”實驗室副主任李輝介紹，大罐子是小型多功能人工氣候模擬實驗室，是國內最早的低溫模擬實驗室——可模擬酸雨酸霧低溫和高海拔低氣壓的環境，為實驗室在國內外研究高海拔、覆冰雪、污穢等復雜環境下電氣設備外絕緣安全的引領地位奠定了基礎。

　　位於大罐子左邊的是±600KV直流高壓發生器，是為高壓電氣設備進行直流耐壓試驗的重要裝置。它像一個正方體的“變形金剛”，穿著中國紅的“外衣”，底部周圍有16根柱子。該裝置的測試數據支撐了我國首個特高壓直流輸電工程——雲廣±800KV特高壓直流輸電工程建設。

　　大型電力變壓器外表是黑色的，通過產學研合作定制，可研究在各種復雜環境下交流閃烙（斷電）機制，以及如何應對各種復雜環境環節防護技術和措施。150KV/900KVA，額定電流6A，曾是國內單台額定電流最大的污穢試驗變壓器。

　　“在西電東送過程中，如何在復雜惡劣氣候條件下保障高壓輸電安全，這對實施國家戰略有著重要的意義，也是實驗室成立的初衷。”李輝說。

　　1985年，重慶大學顧樂觀教授成功申報國家自然科學基金“絕緣子覆冰閃烙特性”項目﹔1986年，孫才新教授（2003年當選中國工程院院士）受命組建實驗室，研究不同氣候條件對輸電線路的影響。

　　學校最初投入了15萬元，但還不夠買一套交流試驗設備。孫才新找到有關部門、廠家，用優先輸送學生的條件提出使用對方即將退役的設備元件。

　　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備、調壓器等。大家坐籮筐吊到20多米高的大廳橫梁上，懸挂電葫蘆，調試設備……就這樣，建起了國內第一個小型多功能人工氣候模擬實驗室和高壓試驗樓。

　　2.0版“三大寶”

　　為青藏鐵路等多個國家重大工程提供實驗數據

　　目前，老“三大寶”已“退休”，作為“鎮室之寶”放在實驗室，成為精神象征激勵后來的科研工作者。大廳左邊，是另一塊有兩個籃球場大小的實驗區域，這裡有更高階的2.0版“三大寶”——13米多高的大型多功能人工氣候模擬實驗室、像蘑菇一樣的大容量超高壓試驗變壓器、像巨型樓梯一樣的沖擊電壓發生器。

　　大型多功能人工氣候模擬實驗室建於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變壓器，負責為其營造不同的電力、電壓等條件。沖擊電壓發生器高20米，像一層層樓梯，產生的電壓更高，可達±3200KV。

　　“每次實驗的時候，整個區域不能有人。”李輝告訴記者，閃烙時火花四濺，實驗效果會通過電腦監控和自動錄像、拍照等進行分析。

　　青藏鐵路、西電東送、三峽工程……國家多個重大工程的輸配電數據都是從這個實驗室獲得。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估，就是由該實驗室完成。

　　“電力傳輸過程中，要經過鐵路、隧道、高山等多種環境，電氣絕緣距離、電壓的高低等都是電路設計時非常重要的參數。”重慶大學教授、湖南懷化雪峰山野外觀測站負責人蔣興良告訴記者，國家建設青藏鐵路時，鐵路供電工程外絕緣和隧道電氣間隙的設計遇到瓶頸，建設團隊隨即向重慶大學求助。

　　青藏高原白天有太陽時，氣溫可升至40℃。一旦變天，暴風雪來臨，溫度在短時間內可以降至零下十幾攝氏度。這些情況都需要在實驗室進行無數次模擬，以分析天氣情況對電路的影響。

　　除了在實驗室進行大量模擬分析，為獲取第一手數據資料，2003年蔣興良還帶領團隊前往青藏鐵路建設沿線，在海拔2800米至5100米的格爾木、昆侖山口、風火山等高原地帶開展科學試驗，獲得了世界唯一的、海拔5000米以上地區電氣外絕緣特性真實試驗數據，為青藏鐵路科學、安全的高壓輸配電線路設計提供了可靠的參數。

　　雪峰山野外觀測站

　　全球唯一、獨具特色的能源裝備自然覆冰試驗基地

　　在2.0版的實驗區裡，有一個特殊的模型——雪峰山國家野外科學觀測站模型。

　　距離重慶大學700多公裡的雪峰山，位於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。

　　為什麼要在雪峰山建觀測站？

　　“2008年初，南方發生嚴重冰凍災害，十多個省市電網大面積停電限電，全國直接經濟損失超過1000億元。”蔣興良告訴記者，每年我國南方高濕地區因覆冰導致的電網故障高達數千次，覆冰還導致風力發電機每年損失發電量超過15%。

　　當時，全國隻有重慶大學團隊在研究覆冰。那年春節，蔣興良帶隊實地考察冰災現場后，選擇在雪峰山建設野外觀測基地。

　　自行設計、開挖土石……歷經十余年邊建設、邊試驗、邊完善，雪峰山已成為全球唯一、獨具特色的能源裝備自然覆冰試驗基地。

　　巨型三角形的電壓發生器、高達36米的風力發電機、可模擬雷暴的藍色電壓發生器……在雪峰山觀測站的模型上，這些科研設備都覆蓋著皚皚“白雪”。這是雪峰山在冬天時的常態。

　　13年的基地建設與野外觀測研究中，蔣興良有10個春節是在山上度過的。正是由於深入一線、嚴謹求實的科學態度，團隊在世界上首次揭示了電網覆冰形成及其導致災害的機制，研發出全球首套電網覆冰預報預警系統﹔創造性提出數十種防冰除冰方法，牽頭制定8項行業標准與6項國家標准﹔研究成果在全國電網大規模推廣應用，抑制了電網大面積冰凍雨雪災害再次發生。

　　低碳高效現代能源體系研發

　　對不同材料的絕緣子進行納米改性

　　重慶大學第六教學樓的一二樓，是實驗室主要進行智能電網設備、先進能源材料與器件研究的地方。

　　“隨著社會的發展，風能、熱能等多種能源出現，近年來實驗室致力於多種能源的可靠性和風險評估等理論研究，以及智能電網設備開發。”李輝介紹。

　　在結構化功能表面與界面建構實驗室，記者看到工作人員使用幾台不同的機器，對一些不同材料的絕緣子進行納米改性。

　　“我們把多個絕緣子放進功能箱，在每個絕緣子的表面涂上不同的化學試劑，改變其分子狀態。然后通過不同溫度、濕度條件下的對比，分析改性材料對絕緣子使用壽命的作用。”李輝說，好的改性材料可以將絕緣子的壽命從5年延長到30年甚至更長。

　　本文開頭所描述的，則是實驗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。

　　纖維雜質顆粒對絕緣油電氣性能的應用研究、變壓器油紙絕緣老化狀態評估及壽命預測、多因素作用下氣固界面沿面失效特性與機制……近年來，隨著新時代多能源的發展，實驗室圍繞低碳高效的現代能源體系進行系列可靠性評估研究，提出可再生能源電力系統可靠性優化方法，研究成果獲重慶市科技進步獎一等獎。

　　這，成為實驗室未來發展的新方向和又一大特色。

　　本報首席記者 李星婷

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