河南省输配电装备与电气绝缘工程技术研究中心

作者: 时间:2020-04-25 点击数:

一、研究中心概况

郑州大学河南省输配电装备与电气绝缘工程技术研究中心于201712月获河南省科技厅批复建设,研究中心组合了郑州大学高电压与绝缘技术二级学科和电机与电器二级学科电器方向的学科资源,共建单位包括国家电网平高集团、国家电网河南省电力公司电科院、许继电气股份有限公司、河南省共赢铁路实业有限公司、河南索凌电气有限公司。科研用设备总值2000余万元,校内科研场地800余平米,校外现场测试基地达20000余平米。研究中心下设郑州市智能电器及系统工程技术研究中心、郑州大学开关设备与绝缘技术研究所等科研平台。

二、研究中心团队

研究中心科研团队主要在开关设备与电气绝缘技术、设备状态检测与系统安全技术、脉冲功率与等离子放电技术三个方面开展研究工作。英国皇家工程院院士Novac教授为团队首席科学顾问,团队现有人员15名,其中正高级职称5人、副高级职称4人、中级职称6人,另有在读博士、硕士研究生50余名。团队成员近5年主持国家级科研项目5项,省部级科研项目20余项、横向科研课题30余项(含重大横向科研项目2项);获得河南省科学技术进步奖、河南省青年科技奖、河南省科学普及成果奖、河南省教育厅科技成果奖、河南省自然科学学术奖等奖励10余项;发表SCIEI等高水平论文100余篇,获得全国性、地区性学术会议优秀论文奖、EI期刊年度优秀论文等奖励30余次;申请专利40余项并获得授权20余项。

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部分团队成员合影

团队研究生导师及具有博士学位的青年教师

三、团队代表性成果

1)在国内率先开始基于气体间隙与真空间隙串联的混合式断路器开断技术研究,研究了开断过程中气体、真空电弧特性及其相互作用关系,探明了两间隙弧后阶段不同协同动作策略下的介质恢复过程,提出了混合式断路器两间隙协同开断的“最优控制策略”,为解决电网容量日益增大断路器开断能力不足、高压断路器SF6气体的环保替代等问题提供了可借鉴技术路线和试验依据;开展了多断口真空断路器非同期协同控制方法和模块样机研究,参与研制完成的基于多个真空断路器模块串联的126kV高压真空断路器在武汉汤山110kV变电站完成了挂网试运行,为多断口真空断路器在高压、超高压领域替代SF6气体断路器提供了工程依据,提出的环保型罐式多断口真空断路器技术较好满足了国网智能变电站模块化建设需要,有利于推动环保型GISHGIS高压组合电器发展;主持开展40.5kV环保型气体绝缘金属封闭开关柜关键技术研究,研制的40.5kV环保型气体绝缘金属封闭开关柜样机2016年通过型式试验并在平高集团试产,样机与现有充SF6气体的C-GIS尺寸相同、绝大部分零部件通用,相比同类产品大幅减少SF6气体使用量。

2)在国内率先开展了基于空间有限元与时域有限差分相结合的接地系统动态冲击散流的空间电磁场数值计算方法研究,为解决超特高压输电线路防雷设计方案与现场运行数据差异明显、高土壤电阻率地区精确降阻以及具有空间分布式特征的时变电磁场计算问题提供了可靠的技术方案;国内率先开展基于薄壳理论的大型接地网冲击、频率接地特性电磁场数值计算方法,为解决超特高压变电站大型地网尺寸与其截面尺寸差异巨大引起的计算奇异问题、大型地网接地性能测量困难以及具有薄膜型特征的特殊结构电磁场计算问题提供了技术方案;在多个省、市级电力公司开展了降损节能规划、低负荷密度地区配电网电压等级序列优化、电网发展能力综合性诊断模型等研究,提出了多种电网规划和负荷建模方法;主持研制的轨道交通电力接触网施工作业平台,解决了目前铁路电力接触网抢修及建设中大型作业车上线程序繁杂和传统梯车作业效率低引起的抢修响应速度慢、作业窗口时间利用率低等问题,可在5分钟内实现运行轨道上线施工或撤离,填补了轨道交通行业在该领域的空白,目前产品作业区间已覆盖了全国18个铁路局辖区中的16个,极大保障了轨道交通电力接触网系统的安全运行。

3)提出了基波磁通补偿、高次谐波部分补偿的高压并联混合型电力有源滤波器的电路拓扑结构,解决了高压混合型并联有源滤波器所需APF容量过大问题,具有较高的应用价值;在国内率先开展磁控电抗器及其特性的电磁仿真及混合特性仿真研究,解决了磁控电抗器特性计算和运行行为实时分析的技术难题,为开发出高性能、低成本的磁控电抗器奠定了理论基础;长期专注于电力检测产品的研究与开发,研制的保护出口检测仪、电力变压器漏电流在线检测仪、多通道电参数综合录波仪等多种产品已应用于电力系统现场;主持开发的SF6断路器防液化一体化系统有效解决了高寒地区126kV瓷柱式断路器冬季SF6气体液化导致断路器闭锁或开断容量下降的问题;提出了固体绝缘开关在长期正常和严酷条件下的加速老化试验方法,借助绝缘参数的统计学运算处理固体绝缘柜长期运行绝缘水平的历史数据,实现了对其绝缘可靠性的综合监测和评价,该方法在固体绝柜三工位固封极柱产品的老化试验中得到了应用和验证。

4)基于MarxTesla等拓扑结构研制多种类型的高压脉冲电源,在设备绝缘水平评估、恶劣电气环境模拟、等离子体产生、污染物处理、材料绝缘改性及生物医学领域开展广泛应用;从放电发生机制、等离子体物理化学效应基础研究以及协同催化技术的机理探索等方面开展污染物脱除研究,为实现电力行业SF6废气处理、挥发性有机污染物(VOCs)高降解效率及较高的能量利用效率提供技术支持和理论依据;通过对脉冲电场下可逆电穿孔与不可逆电穿孔在肿瘤组织中的空间分布规律研究,提出的组合式新型脉冲电场方法能够产生协同效应,在增强脉冲电场治疗肿瘤效果方面具有较好的临床应用前景;采用DBD、电晕和滑动弧等多种大气压放电形式产生等离子体,并将其应用于低碳燃料重整制氢和污染物脱除等领域,提出的等离子体催化技术为解决等离子体制氢的高能耗和低产物选择性问题提供了可借鉴的新技术路线,在低碳燃料重整制氢、车载制氢和加氢站现场制氢方面有着较好的应用前景。

代表性成果技术应用:

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研究中心网址:http://www5.zzu.edu.cn/zndq/

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