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高电压与绝缘技术是构建新型电力系统与新质工业发展的重要支撑学科。高电压工程系现有在岗人员21人，其中中国工程院院士1人，教授/研究员12人，副教授/高工5人。承担完成国家重点研发计划、国家重大专项、国自科基金重点项目、国家科技支撑计划、973项目等一系列国家级重要课题。近年来，取得的标志性科研成果进展如下：成功研制世界首台160kV和535kV机械式高压直流断路器、252kV/100kA交流断路器、500kV经济型限流器，应用南澳柔性直流输电工程与珠三角负荷中心交流电网。提出了超/特高压输电线路雷电先导三维发展模型，研制的输电线路雷击风险评估软件应用于多个省级电网。研制的高性能高能量密度电容器，在高端电工装备中批量应用，特种脉冲电源装备实现工程化，服务国家重大需求。研制了具有超浸润性的超自洁、防积污、防凝露新型绝缘材料并在国家电网等电力运营单位推广应用。发明了基于等离子体通道调控的高效激波产生技术，研发出环保高效的油气增产装备。

形成了大容量开关技术、过电压与设备状态评价、脉冲功率技术及应用、功率电子集成封装、智能传感与高电压测试、新型电工材料与器件等特色研究方向。获国家级科技奖励3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；出版教材《高电压工程》入选国家级规划教材，《高电压与绝缘技术课程》入选国家一流本科课程，《科研综合训练》课程入选高教出版社《中国校企合作典型案例50篇》；培养硕、博士生370余人，高压系毕业生活跃在教育、电力、管理等各个领域。

大容量开关技术：

提出了高压/超高压耦合型机械式直流断路器成套技术方案，2017年研制成功世界首台机械式高压直流断路器（160kV），入选2018年中国电力报电气设备十大新闻，被评价为“标志世界首台完全基于中国自主知识产权研制的机械式高压直流断路器投运”。2020年研制成功世界参数最高的直流断路器（535kV），两次创造“世界首台套”记录，为2022年北京冬奥会提供坚强充裕的绿色能源保障。针对大容量交流开断难题，提出基于高耦合分裂电抗器（HCSR）的并联型断路器方案，通过自动均流/限流供能实现非线性开关电弧的并联难题，成倍提升断路器开断能力。提出了全新高耦合电抗器方案，将HCSR耦合系数从0.3提升至0.98。研制了参数世界领先的252kV/100kA交流断路器（2020年）。在超高压大电流交流限流器研究方面，提出了全新超高压限流器原理，仅需开断50%电流即可快速进入限流状态；解决了限流器限流深度与绝缘要求之间的矛盾， 形成了兼顾可靠性、经济性的500kV级别限流器电路拓扑方案，提出了限流器电弧过零前电流转移过程的正反馈机制，通过核心限流部件参数优化保证了转移开断、限流的可靠性。在高能量密度吸能器件研发方面，突破了用于柔直系统中的高能耗散需求，提出了基于功能陶瓷电介质的碳陶瓷电阻吸能器件设计方案，构建碳链—陶瓷骨架—孔隙协同导电网络，实现单位体积吸能密度超过600 J/cm³，工作温度稳定超过300 ℃，支撑柔直启动电阻样机挂网运行与合闸充电试验，推动国产吸能电阻实现关键工程配套与进口替代。

535kV机械式直流断路器在张北投运

过电压与设备状态评价：

在特高压直流系统过电压与绝缘配合方面，研发出集避雷器方案配置、过电压特性分析和绝缘配合计算功能为一体的HVDC绝缘配合分析软件ICTDC，应用于±800kV云—广、糯扎渡等特高压直流输电工程设计。在特高压输电工程雷击放电机理研究方面，构建了长间隙放电过程多物理参量同步观测系统，获得了先导起始时延随空间电荷的变化规律等影响雷击放电特性的关键参数（1m~12m尺度）。在特高压线路雷击风险评估方面，建立了雷电先导发展三维仿真模型，研发出输电线路防雷分析软件LPTL，应用于我国多个特高压工程防雷设计，在江苏、广东等9个省级电网应用超过200套，支撑获得2015年国家科技进步二等奖。在电力电缆和GIL故障诊断技术方面，提出基于频变输入阻抗的电缆局部缺陷诊断和故障定位方法，研制出基于振动检测原理的GIL故障在线监测系统，工程应用效果良好。

长空气间隙放电观测系统

在航空电气化绝缘系统服役性能检测、介质性能表征与故障识别方面：开发了能够模拟实际运行工况的复合波形高电压、大电流及强电磁脉冲的先进强场加载电源，建设了气压、温度、风速、湿度及辐照均可调节的极端环境支撑系统，构建了电-磁-光-声多模态特征的高精度、宽频带、高时空分辨的综合测量系统，实现了对极端环境下各种设备的工作状态变化衍生的自然规律科研性探讨，发展了多环境应力耦合作用下的绝缘失效机理；围绕低气压、高载流、高梯度等复杂工况下绝缘退化与局部击穿的演化规律，开展微观陷阱态识别、电荷迁移路径解析与早期故障特征提取等关键技术研究。提出并构建基于摩擦纳米发电机的高压恒电荷源系统，实现对聚合物介质、液态纳米电介质等材料的原位陷阱态精密测试，发展介观尺度下的动态电荷俘获-释放模型，精准揭示浅陷阱态在绝缘性能劣化过程中的响应机制。

脉冲功率技术及应用

在高储能密度脉冲电容器方面，提出了薄膜-电极参数调控方法，研制出高储能密度脉冲电容器，居国际先进水平。在长寿命强流开关方面，揭示了脉冲大电流下石墨及石墨-金属界面的烧蚀机理，发明了新型石墨电极强流脉冲开关，处于国际领先水平。

长寿命强流开关

在电感储能型脉冲功率电源技术方面，建立了电感型电源与直线电机型非线性负载的全系统仿真模型与数值计算方法，确立了具有高效高能密特征的电源总体设计方案，改进经典的电感型电源电路拓扑，提升能量利用效率并降低器件要求，提出了大容量储能电感的精确计算公式并利用人工智能算法优化脉冲电感的结构参数。成功研制了大容量高储能密度电感储能型脉冲功率电源模块。

在强脉冲电源轻小型集成技术方面，发明了高功率器件小型化封装与电源热管理技术，攻克了强震动下强流脉冲可靠输出的难题，电源整体储能密度等技术指标国际领先，牵头获得2018年国家科技进步二等奖。

相关技术在激波油气增产应用方面拓展应用，发明了基于等离子体通道调控的高效激波产生技术，研发出环保、高效的油气增产装备，应用于新疆、胜利、大庆等多家油田。

功率电子集成封装

在高功率电子系统集成封装方面，提出了三维堆叠封装结构可靠性评估方法，建立了考虑电-磁-热-力多物理场耦合影响的半导体功率芯片能量-信息流模型，明晰了瞬态强场作用下三维堆叠封装结构的劣化失效机理与微观表征的演化过程，并在此基础上提出了基于异质异构三维堆叠封装集成技术的新型特种电源，将功率半导体芯片及其驱动电路直接互联集成，解决了紧凑体积与高绝缘强度协同优化难题，实现了功能结构一体化设计，突破了现有工业器件水平限制，不仅使电源体积减少到原来的五分之一，而且将杂散电感减少到纳亨级，输出脉冲上升时间缩短50%。

全固态脉冲电源及封装集成

智能传感与高电压测试

在高电压大电流基标准装置研制方面，提出高电位跨越精密电压测量技术，研发了全屏蔽高压隔离型电压互感器，获2022年中国专利奖金奖。建立国家工频高电压计量基准，研制出1kV～1000kV工频高电压基准装置，测量不确定度达1×10^-5。创建1000kV现场高可靠性一体化校准系统，准确度0.05%，解决电力量测设备运行与量值统一难题，成果获2018年国家科学技术进步二等奖。研制1200kV、200kA冲击电压电流国家标准，成果获2024年中国电工技术学会科技进步一等奖。

在高性能国产化量测装置研制方面，研发出国产高性能中低压电力互感器，满足新型电力系统宽量程电流测量需求，提升复杂波形测量准确度，广泛应用于26个省份。研制首台全国产化零磁通互感器实现挂网运行，应用于46座特高压换流站。建立电力系统量子化量测试验平台，研发出可编程量子电压标准装置，测量不确定度10-7；研制了基于金刚石NV色心的0.1级量子电流互感器并挂网试运行。

在量测设备在线监测装置研制方面，研发了计量二次回路状态识别装置，状态识别预警准确率超95%，提升了电能计量装置现场运行状态监测水平。研制出互感器带电校准装置，提升了带电复杂环境下多源干扰及全量程校准能力。

在电力装备多参量智能感知与自供能系统研发方面，提出基于微纳能源驱动的自供能传感器技术体系，构建多节点多参量感知网络，实现振动、电流、电压、电磁场等关键状态参量的跨尺度协同感知与自标定。发展压电-摩擦电复合能量采集技术，提升极端环境下传感器的稳定供能能力；构建基于多路信号重构的时间序列对齐与场源映射方法，显著增强感知节点的解析精度与边缘决策能力。相关样机已在110kV输电线路完成挂网运行与现场示范，推动构建面向泛在电力物联网的低功耗、高鲁棒性智能监测平台。

国家工频高电压计量基准装置及现场应用

新型电工材料与器件

在新型电工材料方面，研发了高耐磨超疏水和超双疏绝缘材料，在江西、广东等多省国家电网系统得到推广应用，为解决高压输电线路、绝缘子等电力设备防腐蚀、防凝露、防除冰、防污闪等问题提供了可行解决方案。技术成果“超疏水超自洁防污防覆冰涂料”被评价为“国际领先”（2018年中国电力企业联合会组织专家鉴定意见）。2019年超疏水新型防污闪绝缘材料被列为国家电网有限公司直流技术中心推荐产品。“超疏水（油）超自洁防污防凝露新材料”通过了国家电网有限公司2021年新技术评估，入选了南方电网有限责任公司2021年度第二批新技术产品挂网试运行计划。研发的超双疏防雨衰涂层列入华为5G基站生产线供应商名录，能保证信号在5G天线罩表面的低损耗。超双疏防覆冰材料在宁德时代2023年用于电动重型卡车的动力电池底护板防覆冰的对比测试中，性能通过了宁德时代规定的各项技术规格指标测试。

新型绝缘材料试验室

研制开发的超疏水超疏油外绝缘材料