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该项目属于脉冲功率与放电等离子体、核技术应用和聚变科学等交叉学科领域。 Z箍缩是实现惯性约束聚变的一种有效技术途径，能够在实验室创造聚变点火和自持燃烧条件，支撑聚变能源研究，以及可产生极端高温、高密、高压、高速和强辐射等环境，在材料科学、辐射效应和天体物理等高能量密度物理研究具有重大需求，“电磁驱动聚变大科学装置”已列入“十四五”国家重大基础设施规划。 快脉冲直线变压器(FLTD)是百太瓦级Z箍缩极具优势的直接驱动型脉冲源技术，与传统多级压缩技术相比，可直接产生百纳秒级高功率电脉冲，效率高1倍且具有重频潜力，但需突破数千个封闭模块内的十数万个吉瓦级放电支路纳秒级同步放电的技术挑战，国际上还没有建成一台数十太瓦级的FLTD装置。项目瞄准放电支路、大规模气体开关同步触发、FLTD布局架构、脉冲源源总体参数优化设计等难题，实现了气体开关核心器件的协同创新、触发方法与布局结构的原始创新，设计方法填补国内空白。 应用情况： 项目成果在聚变科学、极端条件下的材料科学、辐射效应和天体物理等高能量密度物理研究方面具有重要应用前景，已被应用于中国工程物理研究院、西安交通大学、强脉冲辐射模拟与效应全国重点实验室等多家科研机构。中国工程物理研究院流体物理研究所将项目成果整体应用于“十四五”国家重大科技基础设施“电磁驱动聚变大科学装置”项目可研报告技术方案编制，支撑了可研报告通过国家评审。 中国工程物理研究院核物理与化学研究所利用该项目发明的内置触发方法、高功率支路等成果，与该项目团队合作研制出中国首套电流800kA，重频0.1Hz的FLTD模块及其附属系统，为5MA、100ns重频LTD驱动器设计提供了技术支撑。 西安交通大学将项目成果整体应用于单路28级串联FLTD脉冲源样机研制。项目发明的高功率支路和内置触发技术，用于产生小焦斑高亮度脉冲X射线，支持国家自然科学基金重大研究计划“极端条件电磁能装备科学基础”集成项目论证和实施。 强脉冲辐射模拟与效应全国重点实验室利用项目发明的内置触发方法、高功率支路等成果，研制了某大型硬X射线试验装置关键技术集成验证平台，支撑了大型硬X射线试验装置的可行性研究论证。 利用项目研制的4级FLTD组件和12级太瓦级FLTD脉冲源，开展了新型硬X射线负载技术实验研究，为突破新型脉冲硬X射线负载技术、构建大面积高强度硬X射线辐射环境提高了不可或缺的实验条件。 项目带动了国内脉冲功率行业相关企业技术进步，为大型FLTD型装置建设培育了产业链、产品链，例如低电感100kV高压薄膜电容器、高功率气体开关批量制造、老练测试筛选工艺、大尺寸非晶带材磁芯和MV级环氧树脂配方浇注绝缘子等，具有重大应用价值和社会效益。 经济效益和社会效益： 项目成果整体直接应用于“十四五”国家重大科技基础设施“电磁驱动聚变大科学装置”项目“综合考核实验平台”，项目成果创新强，触发脉冲路数由常规2240路降低至140路，高压充电电缆降低至常规方案的1/4，有效提升了系统集成度、可靠性和效率，提供考核实验和聚变分解实验条件，加速项目科学目标的尽快实现，推动了中国新一代Z箍缩驱动源技术的发展，为电磁驱动聚变大科学装置的论证和建设提供了关键技术支持，支撑可研报告通过中咨公司组织的专家评审。 项目成果中的低阈值触发气体开关、高功率支路等应用于“十四五”某融合重大示范工程项目“中能1.2 MV强脉冲X射线分系统”和“低能200kV脉冲X射线源分系统”，降低了初级脉冲源电感，提高了开关器件和系统可靠性。 利用研制的4级FLTD开展直接驱动同轴反射三级管及虚阴极RPD阵列产生硬X射线实验，输出X射线能注量85mJ/cm²，超过之前国内最高水平。 利用研制12级FLTD开展直接驱动串级虚阴极反射三极管阵列产生脉冲硬X射线实验研究，能注量达150mJ/cm²，辐照面积600cm²，为突破串级虚阴极反射三极管阵列高效产生硬X射线辐射提供关键支撑。 项目成果应用于“十四五”某大型试验装置关键技术集成验证平台，保证了某规划攻坚任务的高质量完成。 利用12级串联FLTD还开展了磁绝缘传输线(MITL)电流传输特性实验、柱孔汇流结构传输汇聚脉冲大电流实验，为国家重大科技基础设施的真空汇流区多层MITL、柱孔汇聚结构与内MITL结构的设计优化提供了数据和技术支撑。 在项目攻关过程中，依托基金重大项目支撑、战略需求牵引、产教深度融合、获国家级教学成果二等奖1项，为国防科研院所、军工企业等培养一批高素质的国家急需一流人才。

特高压技术是中国高端制造的一张“金色名片”，±800kV巴西美丽山输电线路作为特高压输出的示范性工程，推动了中国特高压技术与装备制造走向海外，走向“一带一路”沿线国家。其中电力器材产品是指系列化的电力金具和绝缘子产品，用于铁塔与导线的连接，是建立电磁环境、承载机械应力、避免雷击断串与风振疲劳灾害的核心保障。 “一带一路”沿线国家电网需按国际化运营理念与标准进行建设，这些差异与各国不同的气候环境共同对电力器材的综合性能提出了更高的要求。以±800kV巴西美丽山为代表的海外输电线路工程为例，全工程按IEC国际标准建设，穿越全球最大的亚马逊热带雨林，面对严苛环保、软弱土质、雷雨湿热、持续季节风、施工机械使用受限等严峻挑战，研制具有模块化、轻量化、机电耦合承载、精准风振防护等技术特征的海外电力器材产品，具有重大的意义。 项目针对海外国家输电线路建设需求，成功研制了海外首条±800kV巴西美丽山及“一带一路”沿线国家输电线路配套的系列化电力器材产品，基于IEC标准提出了输电线路串型及防振系统方案，打破了欧美金具厂家的技术垄断，实现了特高压电工装备中国制造的率先输出。项目主要技术特点和创新如下： (1)建立了多目标优化、机电耦合的输电线路器材设计模型，揭示了电晕、不均衡载荷、大电弧、风振等因素对输电线路器材机械、电气性能的影响关系，提出了面向复杂振动与大电弧冲击的串型可靠性评价与轻量化设计方法，解决了海外极端环境下特高压工程建设与运维难题。 (2)提出了等温多向热挤压成形工艺与超疏水长寿命玻璃复合绝缘子制造技术，建立了多材质异形在线检测和缺陷控制方法，形成了基于IEC标准的电力器材制造检测平台，发明了高湿热环境电力器材放热焊接施工工艺，大幅提升了电力器材的可靠性。 (3)研发了自适应间隔棒、六分裂联板等关键产品，形成了防风偏用半V型悬垂串等系列串型，保障了海外首条特高压及“一带一路”沿线国家输电线路工程施工效率和运行安全。 项目获得国家发明专利11件、实用新型专利7件、软件著作权1件，参编国家标准2项、行业标准6项，发表论文2篇。 经谭建荣院士等7位业内专家会议评价，项目总体技术处于国际先进水平。项目产品经国内外具有资质的第三方检测机构检验，符合相关标准要求。项目成果已成功应用于巴西美丽山±800kV输电线路工程(一期、二期)、乌干达卡鲁玛输变电工程、安哥拉400kV输电线路项目等103个海外输电线路工程，帮助了“一带一路”沿线国家电力基础建设不断增强，用户反映良好，取得了显著的经济、社会和生态环境效益。完成单位近3年新增销售额116470.31万元人民币、新增利润9564.51万元人民币，其他应用单位近3年新增销售额1275173.77万元人民币、新增利润38692.86万元人民币。 未来“一带一路”倡议下能源合作将继续深化，推动全球能源体系变革。绿色低碳能源与新型电网建设将形成更多接地气、聚人心的电力项目合作成果，切实增进沿线国家民生福祉，推动海外电力器材产业快速发展。

该项目属于电气工程学科高电压与绝缘技术领域，由陕西省电力公司牵头，联合西安交通大学、西安工程大学等单位，历经9年产学研用联合攻关，获经费支持5807余万元。项目聚焦输变电设备绝缘子污闪频发、运维困难、设计针对性不足等重大挑战，创新性地提出了基于光谱重构带电检测的污秽全状态可视化技术及工程应用解决方案。 随着工业排放和复合型大气污染的加剧，输电线路外绝缘面临的污秽环境日趋复杂。外绝缘污闪跳闸事件呈现频次高、范围大、损失重的严峻态势，自2015年以来，陕西、宁夏、甘肃、内蒙等多地区发生绝缘子污闪跳闸事故，特别是在局部工业密集区一如化工园区、燃煤电厂、冶金厂区及煤炭集散地等特殊污秽区域，绝缘子污闪事件频发，成为制约电网高可靠运行的潜在威胁。这类区域的大气污染物成分复杂，包含硫化物、氮氧化物、金属氧化物粉尘、碳黑颗粒及酸性气溶胶等，附着于绝缘子表面后不仅显著降低其表面电阻，还可能引发局部电弧、加速材料老化，严重削弱耐压性能。更为关键的是，由于地理布局、主导风向、工业类型差异，不同区域的污秽化学成分、颗粒粒径、沉积分布形态存在显著差异，导致污闪特性呈现高度非均匀性和不确定性。 现有污秽检测体系仍主要依赖盐密(ESDD)和灰密(NSDD)等宏观指标，缺乏对污秽化学成分构成及其在绝缘子表面空间分布状态的精细化感知能力，并且传统离线攀塔污秽检测覆盖率低(仅5-10公里/基塔)、漏检隐患大，难以实现快速精准检测。如何突破“成分识别难、分布量化难、状态可视难”的技术瓶颈，实现复杂工业环境下外绝缘污秽的精准感知与动态评估，已成为提升重点区域电网抗污闪能力的关键挑战。针对上述问题，项目组从理论研究、装置研发、现场应用等方面开展技术攻关，提出了光谱重构增强成像带电检测技术，实现了线路绝缘子污秽全状态可视化巡检，为不同污秽地区绝缘子清洗、维护及伞型优化提供了科学依据，显著提升了线路外绝缘闪络防范能力： 1)首创了绝缘子污秽全状态光谱图像原位诊断技术：创建了绝缘子污秽反射光谱正交化解析理论，揭示了污秽分子构型、表面附着和混合状态下光谱指纹，实现了绝缘子污秽全状态光谱完备表征；提出了绝缘子污秽及老化混合光谱解耦预编码技术，建立了基于光谱解耦的污秽图像重构方法，实现了污秽度和憎水性的量化分级可视化；建立了基于时序反射光谱和大气环境参数的绝缘子污秽动态预测模型，提出了基于光谱图像的绝缘子电气特性可视化反演方法，实现了污秽短期趋势模拟与风险预警。经13个地区应用验证，该技术在等值盐密(ESDD)预测误差小于0.015mg/cm²，污秽成分和憎水性检准率分别达84.1%和92.4%。 2)研制了无人机载污秽成像系统与污秽可视化平台：攻克了区域化片上镀膜、矢量增强成像和非同轴光谱图像配准3项关键技术，创新了高分辨率多光谱成像的技术路线，打破国外技术垄断；开发了轻量化绝缘子污秽光谱图像重构及诊断算法，集成污秽/老化智能量化评级、外绝缘电气性能评价和积污趋势预测等功能；研制了适配于无人机的轻小型多光谱成像系统和遥测诊断平台。实现了绝缘子污秽全状态、非接触、原位化诊断，使绝缘子污秽检测由攀塔人工检测小时级/串，缩短至分钟级/串，使检测覆盖率由不足10%提升至全覆盖。 3)建立了基于污秽可视化评估的绝缘子污闪防治体系：揭示了污秽光谱特征与电场畸变分布的耦合机制，构建了基于随机游走理论的伞间电弧路径预测模型，提出了面向差异化污区的绝缘子伞型优化配置方案，实现了闪络电压提升度超10%；开发了融合反射光谱与地理信息系统的污秽分布热力图动态可视化技术，绘制了精细化的陕西电网走廊污秽区分布图，颗粒度达到0.5km，实现了不同污区绝缘子的精细化选型；开展了宝鸡、渭南、榆林等化工业区及秦岭覆冰区绝缘子防污及憎水特性动态预测，实现了特殊地区外绝缘状态的主动运维。 该项目成果广泛辐射到了西北五省、内蒙、安徽、河北等全国十多个省份和地区。仅陕西省统计，成果已成功应用于21条330kV线路和16条110kV线路，至今零事故，保障了电力系统稳定运行。无人机污秽多光谱成像系统上架国网电商平台和大疆生态平台，累计销售超200套，受用户广泛好评。近三年来新增销售额超6亿元，利润超0.66亿元。 该项目在污秽全状态可视化技术及工程应用领域取得了多项原创性成果，获得授权发明专利17件，发表高水平论文32篇，登记软著2项，国际会议大会特邀报告5次，研发新型检测装备2套。成果被Obayya教授(IEEE Fellow)、吴广宁教授(长江学者、国家杰青)等知名学者高度评价。经韩英铎院士领衔的鉴定委员会认为，成果居国际领先水平。

玛尔挡水电站是黄河流域海拔最高的水电工程，也是“西电东送”和“青电入豫”的骨干电源点，工程位于青海省果洛藏族自治州玛沁县黄河干流上，平均海拔高度3500m，工程通过青豫±800kV配套特高压直流线路送出。该项目针对玛尔挡水电站高海拔、强紫外线环境，研发800kV变压器套管用空心瓷绝缘子，助力电站核心设备电力变压器的安全稳定运行。 800kV变压器套管用空心瓷绝缘子产品高度8787mm，产品通过三节元件粘接而成。与国内外同类产品所采用的有机粘接工艺相比，该项目在国内外首次采用高温无机粘接釉配方及工艺，各元件通过研磨V型接口，涂抹无机粘接釉在1200℃下高温粘结，产品机械性能优异、抗震性能更优，接口材料抗紫外线强，长期运行无老化衰减；产品整体设计采用塔形结构，优化各元件接口尺寸，提高二次烧成截面高温荷重性能，有效解决了细高产品易变形的技术难题。 该项目的顺利完成为中国高海拔地区超特高压工程提供了有力的资源保障，为电力变压器设备提供了可靠的关键核心部件，确保了国家重点电力工程的供应链安全，为后期雅江工程提供了应用依据。

晶体沿着线性链方向生长的低维陶瓷材料被称为一维陶瓷材料，包括纤维、晶须、纳米管等多种类型。与传统陶瓷材料不同，低维材料在不同维度方向上生长受限，因此表现出多种特殊性能。尤其一维材料非常容易满足任一维处于1-100nm尺度范围的要求，而被划入纳米材料范畴。纳米级结构材料由于其具有表面界面效应、小尺寸效应、微观量子隧道效应等，而显示出了独特的电学、力学、光学、磁学等特殊性能。持续几十年的纳米材料研究热潮已在信息、绿色制造、生物和医学等领域取得迅猛发展，对国家核心竞争力的提升起到重要推进作用。在这样的双重特殊性叠加之下，一维微纳尺度陶瓷材料在结构、功能陶瓷中都有着及其重要的应用，具有极高的科学研究价值，成为世界范围内的研究热点。 然而微纳尺度一维陶瓷材料也受到尺寸限制，无法单独成型为器件，工程上多数作为复合材料增强相使用，应用方式单一，限制了一维陶瓷材料多种类优异性能特殊作用的发挥。一维陶瓷材料之间进行相互组装、并在微纳尺度控制其方位和结构，必然可以拓展其使用方式和应用领域，更广、更多元地发挥其优异性能。因此，开展一维陶瓷材料微纳尺度结构控制与组装技术体系研究，有巨大的社会需求，是亟待解决的工程问题。 项目组以国家和企业项目为依托，历经十余年的产学研用协同攻关，先后开发了氧化铝基纤维晶粒形态控制和组织定向工艺、晶须搭接结构多孔陶瓷微观结构控制技术和低成本纤维组装晶须次级结构构建方案，并在飞轮储能设备、高温烟气过滤、柔性保温材料等领域实际应用，拓宽了一维陶瓷材料的应用领域和使用场景。 主要的科学发现和技术要点有以下3方面： (1)首次将模板晶粒生长技术(TGG)成功应用于陶瓷纤维组织定向，实现了微纳尺度对籽晶晶须位向和纤维基体晶粒形态的双重控制。 针对氧化铝基连续纤维传统等轴晶结构细晶强化方法的不足之处，利用定向的纳米莫来石晶须作为模板籽晶，依据TGG原理诱导纤维基体晶粒各向异性生长并随之定向；实现超细直径纤维、超细直径晶须模板籽晶尺寸控制及二者的轴向一致性、氧化铝基纤维强韧化等效果，建立双重尺度调控下氧化物纤维制备工艺、Al-Si-O陶瓷体系纳米晶粒尺度形态和取向度调控等理论与方法。最终使氧化铝基纤维等轴晶粒组织改变为棒状晶粒定向排布组织，打破传统细化晶粒思路，而是从设计组织形态角度实现力学性能优化。 (2)多种技术完善晶须搭接框架形成多孔材料制备工艺，攻克了此种结构气孔率不易控制的难题，显著提升高气孔率多孔陶瓷强度。 为制备兼具高气孔率和高强度的理想多孔材料，针对晶须框架结构多孔陶瓷进行了研究。证实了液态催化剂优于固态催化剂的对晶须原位生成的催化效果，并探究了催化机理；改善溶胶-凝胶制备工艺，采用冷冻干燥提高凝胶骨架强度；开发出溶胶混合-细磨-加压的制备技术，打破凝胶多孔结构后，通过原位反应形成的框架重新获得微纳级孔隙，极大增强了对多孔材料气孔率的调控和可获得气孔率的范围，同时分析了框架结构高强度的具体原因和产生机制。 (3)开发干法粉体烧结工艺构建纤维表面生产晶须次级结构的原位自组装技术，并应用于柔性保温材料，拓宽应用领域的同时降低工艺难度和生产成本。 基于莫来石晶须气固生长机理，提出了粉体烧结纤维-晶须次级结构微纳设计方案，利用原位反应，使纤维的表面生成绒毛状的莫来石晶须，实现纤维、晶须两种一维陶瓷的新型组装结构。此工艺以更为简单的工艺制备具有晶须次生结构的陶瓷纤维或纤维膜层，达到提升材料比表面积效果的同时大幅降低工艺成本。 项目研究成果获国家核心知识产权10项(发明专利10项)，专利转让5项；相关的研究案例选用在2部出版教材中；发表科研论文20余篇。多名知名专家认为，该成果技术先进，创新性强，总体达到国内领先水平，国际先进水平。 研究成果已成功应用于西安斯派新材料科技有限公司、铜川铜瓷特种陶瓷制造有限公司、陕西海创实业发展有限公司等，近三年经济效益上亿元，且社会效益显著。 项目的应用推广及效益情况： 该项目研究成果2020年在铜川铜瓷特种陶瓷制造有限公司开始应用，2021年至今在陕西省海创实业发展有限公司、西安斯派新材料科技有限公司、江苏泰芯源科技有限公司推广应用。使用情况表明：一维陶瓷材料提升制品的韧性与延性，为公司节约了成本，创造了良好的经济和社会效益。通过棒状晶粒定向互锁结构设计，结合三维立体织构结构，获得具有高强韧性的氧化铝块体陶瓷。 产品主要应用于异型设备保温材料、飞轮储能系统中的结构支撑部件等产品中，各项技术均能满足用户单位要求，其中异型设备保温材料可以提高产品使用温度，属于节能降耗产品，经济和社会效益显著；飞轮储能系统中的结构支撑部件具有超高的力学性能外，还需要具备良好的电绝缘性能，该成果应用提升氧化铝陶瓷绝缘子品质，降低成产成本，增强企业核心竞争力，推动中国高端装备行业发展，强化中国绝缘子产业链的健康稳定，助力制造业转型升级与新质生产力发展。

①课题来源与背景：a)课题来源：GGD3-4000～1600低压开关柜(以下简称开关柜)的研制是根据国内外电力工业发展及低压开关柜市场的需要开发的成套输配电设备，由天水长城控制电器有限责任公司提出，在天水长城控制电器有限责任公司科技管理部立项，委托天水长城控制电器有限责任公司产品研发部研发的低压成套开关柜项目。b)背景：GGD3-4000～1600低压开关柜是吸取该公司多年来低压开关柜生产制造经验，借鉴国内外低压开关柜制作先进技术，在GGD1、GGD2基础之上自行研制开发，在基该技术参数、主要技术性能、可靠性方面在国内同类产品中均处于领先地位，相对于公司原有GCS、MNS低压开关柜产品具有明显的价格优势和简洁的制造工艺。 ②技术原理及性能指标：a)技术原理：GGD3-4000～1600低压开关柜在柜体顶部通风方面进行了创新性设计，下顶板改为可翻起式内向上凸起通风结构，去掉原结构中易变形的上顶板，产品的散热性能进一步得到改善；由于采用模数化设计，零部件专业生产，标准化、通用化程度高；它具有制作简单、操作安全，维修方便，相对于GCS、MNS抽屉柜价格较低，是国内组装式、固定面板开关柜的代表产品。具有分断能力高，动热稳定性好，电气方案灵活，组合方便、系列性、实用性强等特点。b)性能指标：额定电流1600A、2000A、2500A、3150A、4000A；额定电压AC400V(AC690V)；额定频率50HZ(60HZ)；开关柜额定绝缘电压AC690V；额定短时耐受电流80kA/1s；额定峰值耐受电流176kA。 ③技术的创造性与先进性：(1)研究柜体散热通风性能，在原柜体基础上，下顶板改为可翻起式内向上凸起通风结构，去掉原结构中易变形的上顶板，额定电流提升至4000A，主母排额定短时耐受电流达到80kA，额定峰值耐受电流达到176kA；(2)研究柜体信号线隔室设置，为柜体智能化加载创造条件；(3)研究柜体特殊短路故障气压排除，泄压功能设置。GGD3-4000～1600低压开关柜安全、合理、经济、可靠；分断能力高，动热稳定性好；电气方案灵活，组合方便、系列性、实用性强；结构新颖，防护等级高、安装维护方便；外形美观。 ④技术的成熟程度，适用范围和安全性：a)技术的成熟度：GGD3-4000～1600低压开关柜柜架采用冷轧钢板冷拉成型型材，均布模数孔安装，开关柜门板采用弹簧转轴插销式安装形式，将下顶板设计为可翻起式内向上凸起通风结构，额定电流提升至4000A，主母排额定短时耐受电流达到80kA，额定峰值耐受电流达到176kA。该产品经国家智能电网输变电设备质量监督检验中心型式试验，试验项目符合GB/T 7251.12-2013等标准。获得实用新型专利2件，制定了企业标准1项。B)适用范围：GGD3-4000～1600低压开关柜适用于额定工作电压交流380V(690V)，频率50Hz(60Hz)额定电流至4000A户内正常使用的装置。该装置在低压配电系统中作电能分配，转换和电动机控制之用。C)安全性：为明确环保设施操作人员岗位责任，加强公司污染防治设施的运行管理，达到保护环境、控制污染的目的，公司特制定了适用于公司焊接、打磨、切割岗位的《环保设施、设备操作岗位职责》；为了保证环保设备正常运行，及时发现和解决环保设备运行中存在的问题，防治环境污染，公司制定适用环保设备巡查工作的《污染治理设施巡检制度》。为了预防、控制、消除职业病危害，防治职业病，保护职工的健康，特制定了《职业卫生管理制度》、《职业卫生安全操作规程》及相应的《应急救援措施》。该产品所用材料90%以上为可回收利用的金属材料，避免对环境损害和有限资源的浪费，该产品所用的绝缘子，绝缘夹，热缩套管，线缆材料在加工、制造和使用过程中无毒害，是新型环保产品。 ⑤应用情况及存在的问题：该项目研发的GGD3-4000～1600低压开关柜主要被广泛用于石油、化工、冶金、轻纺、发电厂等工矿企业。作为电能的输配电设备及电动机控制使用，由于该产品制作简单，操作安全，维修方便，可靠性高，抗过载能力强，电气方案灵活，组合方便、系列性、实用性强，结构新颖，相对于抽出式低压开关柜造价较低，应用范围广，该产品有广阔的市场前景。存在的问题是需要加大市场推广力度。 ⑥历年获奖情况：无。

①课题来源与背景：一般在耐张塔跳线串需要配重锤片，预防导线摆动，保障与杆塔的电气安全距离，避免对杆塔放电。近年来，随着架空输电线路复合绝缘子的大量应用，特别是耐张杆塔引流线吊串，因复合绝缘子重量轻，防风偏能力差，容易发生风偏放电事故，所以需要加装重锤片来提高输电线路的防风偏能力，预防导线摆动，保障与杆塔的电气安全距离，避免对杆塔放电。其中沿海地区的海风会影响到重锤片的使用寿命。同时现有的重锤片结构单一，不易调整整体重量，重锤片的质量得不到适应性调整。 ②技术原理及性能指标：适用于沿海地区的可调耐腐蚀重锤片及其实施方法，包括负重仓体和封板，封板布置在负重仓体的上方，负重仓体和封板均安装在承重竖杆的外侧，负重仓体包括底仓、侧仓和环状过渡仓，底仓的边缘与侧仓固定连接，底仓的上表面中心处安装环状过渡仓，环状过渡仓与封板活动连接，封板包括圆板面、基台、保护环和伸出环，圆板面的底面边缘安装同轴心的伸出环，圆板面的中心处固定有同轴心的基台和保护环，保护环位于基台的外侧，基台的外壁开设有外螺纹，基台通过螺纹配合的方式连接环状过渡仓。 圆板面的边缘处开设有均匀分布的槽纹。 环状过渡仓的内壁预设有与基台相配合的螺纹。 基台的中心圆孔侧壁上开设有矩形凹槽，基台通过中心圆孔和矩形凹槽连接承重竖杆。 伸出环与侧仓的外壁接触连接，侧仓的外壁标注有刻度。 圆板面的上表面开设有均匀分布的卡位凹槽，底仓的下表面开设有均匀分布的卡位凸槽，卡位凸槽与卡位凹槽相配合。 保护环的内壁与环状过渡仓接触连接。 侧仓的外壁和伸出环的外壁均涂覆有耐腐蚀涂层。 ③技术的创造性与先进性：该适用于沿海地区的可调耐腐蚀重锤片及其实施方法，封板布置在负重仓体的上方，负重仓体与封板制备时可以相互独立，同时负重仓体和封板可以根据需求相互装配，负重仓体和封板的相对高度同样可以根据需求调整，以满足不同的使用需求，调整后的负重仓体内部可以填装干燥铁砂，负重仓体与封板中心线重合，这样负重仓体能更好的与封板配合，负重仓体与封板间通过螺纹配合，装配方便，通过卡位凸槽与卡位凹槽的配合可以使上下相邻的重锤片相互匹配，重锤片的安装后稳定性好，同时整个重锤片制备、安装和维护较为简单，实用性好。 ④技术的成熟程度，适用范围和安全性： S1：首先进行零件的检查，其中取得制成的负重仓体和封板，检查负重仓体和封板边缘是否覆膜完整，同时检查其内部焊接处是否有较大的凸块； S2：再将负重仓体的底仓与封板的圆板面相互匹配，检查两者是否匹配； S3：然后根据需求确定单个重锤片的重量，确定重锤片重量后减去负重仓体和封板的自身重量然后向负重仓体的内腔中添加干燥铁砂，然后将负重仓体与封板拧紧； S4：在将拧紧后的负重仓体与封板安装到承重竖杆上； S5：最后调整承重竖杆上负重仓体与封板的位置，使上下相邻的重锤片相互匹配，然后插入竖直状插销完成定位。 ⑤应用情况及存在的问题：该品未进行大面积的投产和试用，主要应用于公司内产品的小批量生产中，试用过程中未发现问题，后期会大量投入生产。 ⑥历年获奖情况：该项目获得一项专利，专利名称：适用于沿海地区的可调耐腐蚀重锤片及其实施方法。专利号：ZL202111271773.X。

1.课题来源与背景：铁路在综合交通运输体系中起着骨干作用，是国民经济发展的大动脉。随着中国铁路营业里程不断增加，电气化里程也在迅速增加，截止2020年底，全国铁路营业总里程达到14.6万公里以上，电气化率73%以上，位居世界第一，已覆盖80%以上大城市。电气化铁路接触网无备用，沿线途经化工厂、盐湖、沙漠及农田等多种污染源，除特殊区段布置在隧道内，其余均裸露于外界大气环境中，常年面对大气环境的侵袭。电气化铁路接触网上腕臂绝缘子具有电气绝缘和机械支撑的两大作用。然而，电气化铁路接触网绝缘子安装高度低，接触网跨越距离大，沿线途经地区繁多、复杂的污染源种类使得接触网外绝缘受污染程度更严重，一旦绝缘失效，就会造成两相短路故障，导致牵引变电所跳闸中断牵引供电，造成大面积和长时间停电，严重影响供电稳定和设备安全，破坏列车的运行秩序。因此，接触网绝缘子性能对维持电气化铁路牵引供电系统的安全性与可靠性起着至关重要的作用。引起绝缘失效的主要原因有雷击和污闪等，虽然雷击事故的次数最多，但污闪造成的损失却是雷击的10倍。复合绝缘子具有重量轻、强度高、耐污性能好、运行维护方便等优点，在电气化铁路接触网上得到了广泛应用，尤其在高污秽度地区。从实际使用情况看，复合绝缘子能有效抑制大面积污闪事故的发生，很大程度上减轻了高污秽地区长期而繁重的清扫、零值检测等运行维护工作。使用复合绝缘子已成为中国解决电气化铁路接触网外绝缘污闪问题最为有效的途径之一。复合绝缘子的广泛使用并未杜绝污闪事故，兰新铁路污闪事故时有发生。新疆达坂城盐湖地区是兰新普铁和高铁必经之地，每年春天都会出现大风扬尘/扬沙雪雾天气，暴露其中的接触网绝缘子常处于重或很重的高污秽度等级，盐碱含量很高的沙土在绝缘子表面形成高电导率的介质层，极易造成接触网绝缘子污闪。 2.研究目的及意义：污秽沉积在洁净绝缘子表面后变成了染污绝缘子，在潮湿天气和工作电压作用下，绝缘子表面产生局部放电现象，长时间持续放电最终发展为闪络。积污特性和电场特性是衡量绝缘子性能的两大重要指标，积污是污闪发生的前提，绝缘子表面积污分布与电位和电场分布相互影响，污秽的存在极大地改变了电位和电场分布，而闪络电弧在绝缘子上出现的位置与其电位和电场分布密切相关。因此，研究绝缘子的积污和电场特性，可预测绝缘子在不同气象条件下的积污程度，并判断其绝缘状况，针对性地采取防污闪措施，最大限度避免污闪事故的发生，为提高接触网外绝缘水平提供理论与实践指导，保障高速电气化铁路安全稳定运营，具有重要的理论研究意义与工程应用价值。 3.主要论点与论据：(1)绝缘子表面污秽物特性。采集兰新铁路达坂城-乌鲁木齐区间盐湖接触网腕臂复合绝缘子表面沉积的自然污秽，利用扫描电镜和能谱仪分析污秽的微观形貌及元素组成；采用电感耦合等离子体质谱仪和离子色谱仪分析污秽可溶盐中主要的阴、阳离子；运用X-射线衍射仪分析不溶物的主要成分；借助激光粒度分析仪分析平、斜两种布置方式下粒度特性。(2)绝缘子表面的积污特性。采用欧拉-拉格朗日法描述绝缘子的积污过程，建立电场-流场-粒子追踪场三者单相耦合的颗粒轨道数学模型，将兰新铁路盐湖风区的气象条件和绝缘子污秽特征参数分别作为连续气流相和离散颗粒相的边界条件，在COMSOL Multiphysics软件平台上构建绝缘子风洞积污数值仿真模型，分析绝缘子外流场特性及特有布置方式下风速、风向及粒径等因素对积污特性的影响。(3)新型绝缘子设计及防污性能分析。以绝缘子的电场特性和积污特性研究为基础，在绝缘子结构高度不变，有效爬电距离最大、伞间平均场强最小的前提条件下，设计一种适用于高污秽度环境电气化铁路接触网的超大伞裙绝缘子，采用数值分析和自然积污试验相结合的方法论证新型伞裙结构绝缘子防污的有效性。 4.创见与创新：(1)针对薄污层不利于有限元网格剖分的难题，提出了附有湿污层绝缘子电场计算的新方法，湿污层在整个绝缘子三维有限元模型中无物理厚度，通过建立二维表面单元时考虑湿污层的电导属性，污层厚度越大或电导率越大，伞型结构对表面电流密度的影响越显著。(2)建立了电场-流场-粒子追踪场单相耦合的复合绝缘子动态积污模型，分析了腕臂复合绝缘子平、斜两种特有布置方式下粒径分布特性和积污特性。平安装方式下，粒径集中在8～32μm；斜安装方式下，粒径集中在8～25μm，相对而言，斜安装绝缘子表面污秽颗粒的粒径分布集中程度更明显。风速越大或粒径越大或气流角度[0°，±30°]时，布置方式对碰撞系数的影响越明显。(3)从绝缘子结构高度保持不变、有效爬电距离最大、伞间平均场强最小的角度出发，设计了一种适用于高污秽度环境下电气化铁路接触网的超大伞裙复合绝缘子，在不同气流角度下，其具有2个有效的防污区域，即使在极端情况下，与两个超大伞裙相邻且远离电极的2个小伞裙防污效果显著，绝缘性能良好。 5.社会经济效益，存在问题：该项目培养了1名博士研究生和3名硕士研究生，发表了5篇高水平论文，授权了2项专利，研究成果指导了高污秽地区接触网运维工作的展开，提高了牵引供电的可靠性与安全性。 6.历年获奖情况：沙尘地区接触网绝缘失效在线监测及运维技术.甘肃省科技进步三等奖，2019。

1、课题来源与背景：课题来源：自主立项。 背景：箱变一体化智能测控装置是指将变电站中的箱式变压器和智能测控装置相结合，实现集成化管理和监控。 智能化趋势：随着物联网、云计算、大数据等技术的发展，各行业都在向智能化方向迈进，电力行业也不例外。智能测控装置的出现是电力系统智能化的必然趋势之一。 安全稳定需求：电力系统的安全稳定运行对社会经济发展至关重要。而箱式变压器作为电力系统的重要组成部分，其运行状态的监控和管理对保障电网运行安全稳定具有重要意义。 节能减排要求：智能化测控装置可以实现对电力设备的精准监控和管理，提高设备利用率，降低能耗，从而达到节能减排的目的。 2、研究目的与意义：提升电力系统运行效率：智能测控装置可以实现对箱式变压器的实时监测和远程控制，及时发现故障并采取措施，提高了电力系统的运行效率。 降低运维成本：传统的箱式变压器监测和维护工作通常需要大量人力物力，而智能测控装置可以实现远程监测和自动化维护，大大降低了运维成本。 提高电力系统安全性：智能测控装置能够对箱式变压器的运行状态进行实时监测，及时发现潜在故障隐患，从而提高了电力系统的安全性。 3、主要论点与论据：变压器是利用电磁感应的原理来改变交流电压的装置，在电器设备中，变压器常用于升降电压、匹配阻抗、安全隔离等，箱式变压器是其中一种，多是被设置在室外，会持续受到所处环境的潮气、下雨、粉尘、等自然因素影响，箱式变压器长期在这种恶劣的环境中运行，在高压柜绝缘件表面沉积了盐污。含盐污秽被湿润后形成电解质，导电能力增强，泄露电流增大，为爬电创造了条件，极易引起开关设备的放电闪络，直接影响到母线、套管、支柱绝缘子、电缆和互感器等柜内设备的绝缘性能，直接导致设备运行故障，诱发设备缺陷，因此需要工作人员到现场定期检测，浪费了大量劳动力，不能做到远程无线通讯，因此需要监控装置来对变压器进行实时监控和保护。 4、创见与创新：通过散热件对监控器进行散热，避免监控器因为温度过高，导致监控器不能正常工作，通过调向组件可以调整监控器的监控角度，使其监测不会产生死角，从而可以更好地监测箱体内部，控制器与监控组件连接，检测箱体内部部件运行环境和状况并能采取一定操作进行调整，对箱式变压器进行实时监控和保护，有效应对受潮气、盐雾、粉尘、沙尘暴等自然因素影响，有效提升电气设备运行可靠性及安全性，保证箱式变压器安稳运行。 采用现场总线技术，结合工业级工控产品总线式智能采集装置、总线式智能断路器、PLC等，不仅降低了箱式变电站智能化的门槛，而且使其整体的配电水平得到了显著提高。 在调试方法上，采用组态王工业控制软件开发远程控制系统，对采用现场总线技术实现智能配电系统的各项指标进行了模拟测试，验证并完善了系统的正确性、安全性和稳定性，对智能化箱式变电站生产的工厂化进行了尝试与探索，缩短了产品的调试周期，为生产企业带来了好的经济效益和社会效益。 5、社会经济效益：项目产品能有效应对受潮气、盐雾、粉尘、沙尘暴等恶劣天气，对变压器进行实时监控和保护，有效提升电气设备运行可靠性及安全性的箱变智能测控装置，产品具有较为广泛的应用前景，市场前景优异。该产品投放市场后，根据市场需要情况分析，预计2024年销售产品1300万元，利润130万元，税收40万元。随着市场的不断开拓，该产品生产规模的进一步扩大，单位产品的生产成本和管理成本也随之下降，经济效益也将会进一步提高。

该项目属电气工程学科，涉及复合绝缘子性能评估、带电检测技术、材料修复技术等多个专业，是推动特高压输变电设备复合绝缘子智能化运维方式提升的基础，是响应国家“3060”双碳目标，实现绿色制造、无害化生产、节能减排输变电设备制造和应用的前提，实现了特高压复合绝缘子在复杂运行环境下的性能评估，并通过激光清洗技术实现复合绝缘子性能的修复，以此来提升产品质量，延长电力设备使用寿命，对推动实现双碳目标，构建新型电力系统，保障国家能源安全具有重要意义。复合绝缘子广泛应用于超特高压为主的坚强智能电网输变电工程。在高电压大电流复杂服役环境下，复合绝缘材料会加速劣化，导致性能下降甚至引发设备绝缘故障，严重威胁电网安全可靠运行。在运行中由于缺乏合理的复合绝缘子关键性能评价体系，在运复合绝缘子缺陷检测方法粗糙，传统人工清扫或设备更换存在效率低、成本高、及时性差、需要停电作业等问题，对复合绝缘子，尤其是特高压、大吨位复合绝缘子的运行可靠性提出了更大挑战，对电力系统安全稳定运行形成了巨大隐患。 针对复合绝缘子，特别是特高压复合绝缘子在应用过程中面临的困境，项目跨度近20年，从机理分析、试验研究、方案制定与工程应用等多方面对复合绝缘子的带电检测和性能修复开展全面研究，提出了反映复合绝缘子老化状态的敏感参量和局部绝缘失效特征量，构建了严苛运行条件下复合绝缘子性能劣化评价指标体系和复合绝缘子寿命预测模型，实现了特高压复合绝缘子运行寿命的有效预测；提出了老化状态敏感参量和局部绝缘失效特征多信息融合的复合绝缘子缺陷早期诊断方法，研制了国际首台超声相控阵探头柔性水囊耦合装置，实现了对在运特高压复合绝缘子敏感参量中的界面特性检测；提出了解决复合绝缘子局部失效的激光清洗方法，研发了一种新的高吸光与低反射激光清洗辅助剂并研制了便携式、快速无损激光清洗装置，实现了复合绝缘子全自动智能化激光清洗。 项目成果在11项国家与行业标准制修订中采纳应用，授权发明专利20余项，国内外高水平期刊发表文章20余篇，其中SCI7篇，EI8篇。研制的国内首台超声相控阵探头柔性水囊耦合带电检测装置和便携式、快速无损激光清洗性能修复装置，成果应用于世界上电压等级最高、输送容量最大、输送距离最远、技术水平最先进的昌吉-古泉±1100kV特高压直流工程，显著降低了复合绝缘子的运维成本，社会效益、经济效益巨大。