创新工作1：先进GIL管廊输电绝缘关键技术研发，打破国外垄断

气体绝缘金属封闭输电线路GIL是环境友好、高效紧凑的大容量先进输电模式，可用于柔性直流、海上风电等新能源输电，城市管廊、穿江跨海等极端输电领域，对优化电力输送通道、保障清洁能源供应，意义重大。

本团队针对特高压交流GIL跨江输电中的关键核心技术问题，通过产学研用协同创新，攻克了特高压GIL输电绝缘与放电的关键核心技术，掌握了GIL绝缘材料、界面材料及导电材料的电热力特性，获得了典型结构工程应用方案的多物理场分布规律，提出了均压、均场、消除界面效应的方法和途径，给出了引发绝缘子气-固界面放电的影响因素，得出了绝缘子本体放电烧蚀和碳化的成因，优化了GIL绝缘子配置方式和均压屏蔽结构型式，实现了特高压GIL绝缘子多物理场分布均匀化、结构合理化，取得了一系列创新性成果。

联合厂家自主研发了特高压、大容量GIL管廊输电装备，入选国家能源局“首台（套）重大技术装备”名单，应用于世界上电压等级最高（电压等级1000千伏）、输送容量最大（总输电容量达1000万千瓦）、技术水平最高（埋深大、水压高、管线长、安装难）的特高压交流1000kV苏通GIL综合管廊工程，打通了华东特高压交流环网的“咽喉要道”，推动了我国GIL管廊输电技术进步，为我国“世界一流”特高压电网建设和世界电网技术新跨越贡献了中国智慧。目前，本团队正与国内外一流企业与研究院所合作，进行超特高压交流与±320kV、±800kV直流GIL管道输电关键核心技术研究及装备研发。

创新工作2：特高压套管关键技术开发，破解卡脖子难题

套管作为电力装备输送电能的“咽喉”，将高压带电导体引入电气设备或穿过墙体，承载着高电压、大电流，在电力系统中广泛应用。特高压工程用交、直流套管是发展特高压输电的关键设备，也是特高压装备研发领域的前沿技术和世界性难题。

本团队面向国家特高压工程建设的重大需求，采用产、学、研协同创新模式，解决了特高压高端套管制造和运行的关键科学问题、核心技术问题和重大工程问题：开发了完全自主产权的特高压套管用高性能环氧复合材料体系，发明了多物理场仿真、多因子分析、多目标寻优的特高压套管设计优化技术，攻克了特高压交、直流套管关键核心制造技术。联合创建了世界一流、学科交叉的高端套管协同创新基地与高新技术企业，实现了电压等级最高、输送容量最大、技术水平先进的~1100kV、±800kV、±1100kV特高压交、直流套管国产化，在高性能环氧复合材料、多目标优化设计技术等方面处于国际领先水平，突破了制约我国特高压输电的“卡脖子”技术问题。

目前，本团队在国家电网公司“特高压套管技术及工程应用”重大攻关项目中正承担“特高压套管绝缘材料特性、结构优化设计与等效考核方法应用基础研究”，组织国内一流的制造企业和科研院所，解决我国特高压套管制造和运行的关键科学问题、核心技术问题和工程应用问题。

创新工作3：高压变电站和输电线路电磁场调控与优化，构建绿色友好电磁环境

超、特高压变电站、换流站、输电线路等设备种类繁多，杆塔、构架复杂，连接方式多样，多导体电极系统、相间与极间相互影响，电场畸变严重，电晕与噪声成为影响特高压电磁环境的主要因素。

本团队首次提出了全场域三维电场仿真与优化，实现了均匀电场分布，抑制电晕放电，降低噪声污染，减少能量损耗。研究建立了特高压变电站、换流站、输电线路及设备、金具、连线及构架塔的三维有限元仿真模型，开发了三维全场域电磁场仿真计算方法，得出了设备均压屏蔽及连接金具的均压特性和不同工况下的放电模型与机理，掌握了特高压变电站、直流阀厅和输电线路的均压、防晕设计思路和控制参数，结合多目标寻优算法设计了多种均压装置与连接结构。

并结合金具电晕模拟试验，提出了通过三维电场仿真计算得到试验布置与实际工况的电场分布差异，应用场强等效方法获取电晕试验电压的场强修正和海拔修正，从而确定电晕试验电压的重要方法，为特高压工程设计、电晕模拟试验、电磁调控与优化提供了依据。

相关技术成果应用于20多个超、特高压及超高海拔工程，为金具优化设计与国产化、防晕降噪和可靠运行提供了重要依据，为构建绿色友好的电磁环境，助力国家“双碳”战略，提供了重要支撑。 

创新工作4：聚合物空间电荷特性及测量技术研究，探索电荷效应机理机制

清洁能源的远距离输送所用大多电力设备和电力电子器件中，环氧基聚合物材料承担电气绝缘与绝缘封装，其绝缘性能优劣很大程度影响着设备的安全稳定长期运行。在长期的直流高压与高温作用下，环氧基聚合物内易积聚空间电荷且不宜消散，造成局部场强畸变，严重时引发局部放电乃至绝缘击穿。

本团队立足空间电荷效应的国际学术前沿问题，搭建了先进的电热力耦合空间电荷测试平台、热刺激电流测试平台、高温高场直流电导电流测试平台和热击穿测试平台；开展了高温、高场、应力、水分、交直流叠加等条件下环氧基复合材料的空间电荷特性研究；探究了纳米颗粒抑制空间电荷的机理及环氧/纳米界面对空间电荷的调控机制；提出了抑制电荷效应、消除电荷积聚的方法，掌握了高压直流套管、GIL的空间电荷时空演变特性，为高压直流装备的结构设计与可靠运行提供了理论与实践依据。

创新工作5：输变电装备数字化与自主专用软件开发，赋能高端装备

特高压变电站、换流站是交直流输电系统的咽喉，随着输变电装备技术和关键材料的突破，当前国内高端电力装备的设计制造和运行维护已基本实现了国产化，但用于装备多物理场分析的有限元、有限体积等核心计算软件还受制于人，ANAYS、COMSOL、ABAQUS等主流仿真计算软件均为国外进口，而国产软件还存在工程验证不足、易用性差等问题，一旦技术封锁将严重制约国内电力装备制造行业发展与技术迭代。另一方面，为提升变电站运维管理的自动化和智能化水平，数字孪生系列化软件研发也亟待开展。

本团队针对输变电装备数字化与自主专用软件关键技术问题，研发了特高压交、直流套管多物理场仿真与等厚度、等裕度、等电容等设计计算软件，实现了不同形式与运行条件的特高压套管快速设计与分析；提出了数字化电力设备电、热、力多物理场的秒级正演快速计算方法，研发了融合物理特征的电磁快速计算技术和内特性可视化反演技术，开发了特高压套管、GIL等装备的温度场快速反演与诊断评估算法，为电力装备关键工业软件自主可控与国产化产业应用提供了重要支撑。

创新工作6：面向国家需求和学术前沿，探索新工科背景下电气领军人才联合培养模式

本团队坚持立足行业特色与学科优势，通过言传身教让学生在科研实践中培养创新能力，树立正确的人生观和价值观；并选拔、派遣优秀学生参加本领域的高水平学术交流、行业热点技术研讨、国际高校或研究机构联合培养等。特别是从科研活动中凝练题目，多次指导学生积极参加国家级、省部级，科技创新竞赛，共获奖7项。如2019年全国大学生节能减排社会实践与科技竞赛中，参赛项目荣获成果转化专项赛金奖（第一名）；2020年第七届中国研究生能源装备创新设计大赛中，参赛项目荣获特等奖，协助学生未来成长为新世纪的电气领军人才。

创新工作7：参与筹建教育部“智慧输变电装备多工况模拟试验平台”

中国西部科技创新港是落实国家“一带一路”、“西部大开发”、“创新驱动”的重要平台，2019年起，本团队在学校、学院的领导下，承担了教育部“智慧输变电装备多工况模拟试验平台”方案设计规划、内涵建设策划、可研报告编制、教育部立项审查等重要任务，并负责“多工况等效模拟试验系统”、“多物理场仿真与设计系统”等建设，积极协调平台设备配置协调。

该平台是西安交通大学面向国家重大需求，聚焦我国能源领域关键科学问题、核心技术问题和重大工程问题，与制造企业、电网公司、科研院所等密切合作、学科交叉、产学研用、协同攻关的创新技术策源地，将建成世界一流水平的具备“智慧输变电装备多工况模拟考核”试验能力，可为高校、科研院所、制造企业等提供研发与试验的综合研究平台。该平台于2020年11月获得教育部立项，投资1.59亿、建筑1.2万平米，预计2023年建成使用，将对我校“双一流”建设和电气A+学科的科研条件提升发挥重要作用。

综上，本团队继承和发扬西迁精神，坚持服务国家战略和能源安全，创新性强，产教融合，成果转化成效突出，得到了电网公司、制造企业、科研院所和用人单位的高度评价。习近平总书记、李克强总理先后莅临西安交通大学，对本团队特高压套管、GIL输电技术等产学研创新成果给予关注肯定。