走进特高压直流工程科技研发团队，刘元庆

2017年1月，国家电网公司印发《国家电网公司关于命名公司第四批科技攻关团队的通知》（国家电网科【2017】3号）文件。截止目前，国家电网公司已命名4批共计71支科技攻关团队。为了促进高压学科进步，提升科技攻关团队在高压学术界的影响力，《高电压技术》微信平台开通了“走进科技攻关团队”系列栏目，对团队构成、研究方向及科研成果等进行全面的报道。

特高压直流输电工程电磁环境理论与测量技术科技攻关团队

基本概况

特高压直流输电工程电磁环境理论与测量技术科技攻关团队隶属于中国电力科学研究院高压所，是国家电网公司的首批科技攻关团队。团队目前由4名教高、5名高工、4名工程师和2名助理工程师组成，超过93%的科研人员具备硕士及以上学位。团队的研发实力在十三五末技术定位为国际领先水平。

团队成员

鞠勇，40岁，科技攻关团队带头人，教授级高工，现任中国电科院高压所直流电磁环境室主任，IECTC115WG3工作组召集人，国家环保专业青年拔尖人才，国家重点研发计划项目课题负责人，从事超、特高压直流线路电磁环境研究工作，在同塔多回直流线路、极间距优化、对地距离研究等方面取得显著成果，对向上、锦苏、溪浙、哈郑等多回±800kV和准东-华东±1100kV工程提供了有力技术支撑。

刘元庆，37岁，教授级高工，现任中国电科院高压所直流电磁环境室副主任，北京市青年拔尖人才，全国青年岗位能手，国家自然科学基金项目和北京市自然科学基金项目负责人，主要从事宽频域电晕电流、线路可听噪声预测等基础研究工作，成果显著。

谢莉，37岁，国家自然科学基金项目负责人，在直流线路下空间颗粒物荷电及运动模型、直流线路下三维合成电场、高海拔直流输电线路电磁环境等方面开展了深入研究。

赵明敏，36岁，电磁兼容检测部技术负责人。参与了2个国家重点研发计划项目，从事电力系统电磁环境与电磁兼容领域的科学研究、标准制定、技术服务等工作。

赵录兴，34岁，国家自然科学基金项目负责人，从事交、直流线路电磁环境研究等工作，在海拔对直流线路合成电场、可听噪声和无线电干扰影响研究方面取得突破性成果，已应用于青藏直流联网工程等。

白锋，36岁，主要从事电力系统接地技术及电力系统对其他系统的电磁影响研究，在电力系统对邻近埋地油气管道的电磁影响方面有丰富的工作经验。

陆家榆为攻关团队技术指导专家，长期从事超/特高压交直流工程电磁环境研究。在电磁环境标准、特高压和高海拔直流电磁环境试验、预测和控制方法及应用研究方面做出了重大贡献。

吴桂芳、赵鹏、杨志超、杨晓洪、林珊珊、曹方圆、薛辰东、刘跃等团队骨干成员长期从事电磁环境或电磁兼容的科研、试验等工作。

研究方向

超/特高压直流线路电磁环境研究

1、高海拔超/特高压直流输电线路电磁环境预控技术

2、环境气候对超/特高压直流输电工程电磁环境影响

3、超/特高压交直流输电线路混合电磁环境研究

4、不同架设方式下超/特高压直流线路电磁环境研究

5、电磁环境测试设备的研发

变电站、换流站电磁环境研究

1、变电站/换流站复杂多导体系统电场、磁场、无线电干扰预控技术

2、超/特高压直流输电工程的接地关键技术

3、变电站/换流站噪声预控关键技术

电力系统与外系统的相互影响研究

1、超/特高压交直流输电工程对输油输气管道、无线电台站的电磁影响及防护技术

2、超/特高压交直流输电工程对地磁台、地震台的电磁影响及防护技术

3、超/特高压直流输电线路对电信线路的电磁影响及防护技术

4、超/特高压交直流输电工程对轨道交通的电磁影响及防护技术

2017年1月，国家电网公司印发《国家电网公司关于命名公司第四批科技攻关团队的通知》（国家电网科【2017】3号）文件。截止目前，国家电网公司已命名4批共计71支科技攻关团队。为了促进高压学科进步，提升科技攻关团队在高压学术界的影响力，《高电压技术》微信平台开通了“走进科技攻关团队”系列栏目，对团队构成、研究方向及科研成果等进行全面的报道。

特高压直流输电工程电磁环境理论与测量技术科技攻关团队

基本概况

特高压直流输电工程电磁环境理论与测量技术科技攻关团队隶属于中国电力科学研究院高压所，是国家电网公司的首批科技攻关团队。团队目前由4名教高、5名高工、4名工程师和2名助理工程师组成，超过93%的科研人员具备硕士及以上学位。团队的研发实力在十三五末技术定位为国际领先水平。

团队成员

鞠勇，40岁，科技攻关团队带头人，教授级高工，现任中国电科院高压所直流电磁环境室主任，IECTC115WG3工作组召集人，国家环保专业青年拔尖人才，国家重点研发计划项目课题负责人，从事超、特高压直流线路电磁环境研究工作，在同塔多回直流线路、极间距优化、对地距离研究等方面取得显著成果，对向上、锦苏、溪浙、哈郑等多回±800kV和准东-华东±1100kV工程提供了有力技术支撑。

刘元庆，37岁，教授级高工，现任中国电科院高压所直流电磁环境室副主任，北京市青年拔尖人才，全国青年岗位能手，国家自然科学基金项目和北京市自然科学基金项目负责人，主要从事宽频域电晕电流、线路可听噪声预测等基础研究工作，成果显著。

谢莉，37岁，国家自然科学基金项目负责人，在直流线路下空间颗粒物荷电及运动模型、直流线路下三维合成电场、高海拔直流输电线路电磁环境等方面开展了深入研究。

赵明敏，36岁，电磁兼容检测部技术负责人。参与了2个国家重点研发计划项目，从事电力系统电磁环境与电磁兼容领域的科学研究、标准制定、技术服务等工作。

赵录兴，34岁，国家自然科学基金项目负责人，从事交、直流线路电磁环境研究等工作，在海拔对直流线路合成电场、可听噪声和无线电干扰影响研究方面取得突破性成果，已应用于青藏直流联网工程等。

白锋，36岁，主要从事电力系统接地技术及电力系统对其他系统的电磁影响研究，在电力系统对邻近埋地油气管道的电磁影响方面有丰富的工作经验。

陆家榆为攻关团队技术指导专家，长期从事超/特高压交直流工程电磁环境研究。在电磁环境标准、特高压和高海拔直流电磁环境试验、预测和控制方法及应用研究方面做出了重大贡献。

吴桂芳、赵鹏、杨志超、杨晓洪、林珊珊、曹方圆、薛辰东、刘跃等团队骨干成员长期从事电磁环境或电磁兼容的科研、试验等工作。

研究方向

超/特高压直流线路电磁环境研究

1、高海拔超/特高压直流输电线路电磁环境预控技术

2、环境气候对超/特高压直流输电工程电磁环境影响

3、超/特高压交直流输电线路混合电磁环境研究

4、不同架设方式下超/特高压直流线路电磁环境研究

5、电磁环境测试设备的研发

变电站、换流站电磁环境研究

1、变电站/换流站复杂多导体系统电场、磁场、无线电干扰预控技术

2、超/特高压直流输电工程的接地关键技术

3、变电站/换流站噪声预控关键技术

电力系统与外系统的相互影响研究

1、超/特高压交直流输电工程对输油输气管道、无线电台站的电磁影响及防护技术

2、超/特高压交直流输电工程对地磁台、地震台的电磁影响及防护技术

3、超/特高压直流输电线路对电信线路的电磁影响及防护技术

4、超/特高压交直流输电工程对轨道交通的电磁影响及防护技术

变电站、换流站电磁兼容研究

1、变电站/换流站一次设备电磁干扰特性及防护技术

2、智能变电站二次设备的电磁干扰防护技术

3、变电站/换流站电磁兼容标准研究

科研条件

为了解决特高压直流工程的电磁环境问题，建立了以特高压直流试验线段、特高压直流电晕笼、交直流并行架设模拟试验线段、高海拔试验线段、小型模拟线段、以及电磁兼容实验室为核心设施的完整、先进的电磁环境试验手段。这些试验设施的功能各不相同、各有侧重。

特高压直流试验线段

1、特高压直流试验线段，长1080m

2、最高长期运行电压±1200kV

3、可实现同塔双回的所有极性排列方式

4、导线高度、水平和垂直极间距可自动调节

5、全天候自动测量

主要功能：试验考核；不同极性排列方式研究；±1200kV以下单回、同塔双回直流线路电磁环境研究。

特高压直流电晕笼

我国特高压直流电晕笼整体尺寸70m×22m×13m，采用了特殊设计的两厢式结构，使其开展单、双极直流试验。其配备的人工降雨、造雾系统，可模拟不同的自然环境。

主要功能：可开展超/特高压直流线路各种分裂导线的电晕特性试验，以研究适合我国国情的各种分裂导线的可听噪声、无线电干扰预测公式。

西藏高海拔试验线段（海拔4300m）

全长500m

+1000kV/-1500kV直流电源

完整的电磁环境测试系统

主要功能：利用高海拔试验线段，可开展高海拔地区的直流线路电磁环境试验考核，以及一系列电磁环境研究。

电磁环境模拟试验场

模拟线段长100m

±800kV/50mA直流电压发生器

三相500kV/1000kVA交流变压器

主要功能：采用了极为特殊的三柱体、七横梁的门型塔设计，其主要功能是开展多回直流线路、以及交直流线路同塔或同走廊时的电磁环境研究。

不同海拔模拟试验线段

海拔50m、1700m、3400m、4300m处建设了参数相同的100m长的小型试验线段，并配备了适用于高海拔、可移动的直流电压发生器，可开展不同海拔下的直流线路电磁环境特性研究。

电磁兼容试验室

电磁兼容实验室包括一个10m法半电波暗室、一个3m法半/全电波暗室和5个电磁屏蔽室。测试系统的测试精度、试验等级均达到IEC现行标准的最高要求。作为核心测试场地的10m法半电波暗室，其归一化场地衰减等各项性能指标均远好于IEC标准要求，是目前国内最大、性能最好的常规民用10m法半电波暗室。

归一化场地衰减优于2.0dB

场地电压驻波比优于4.0dB

屏蔽效能：150kHz以下高于70dB，150kHz以上高于100dB。

场均匀性：75%以上点的场强幅值偏差在0～5dB之内。

测量系统

1）电磁环境参数自动测量系统

具有一整套电磁环境参数自动测量系统，由直流地面合成电场、交直流混合电场、离子流密度、可听噪声和无线电干扰等子测量系统组成，其中地面合成电场、交直流混合电场和离子流密度测量系统均为自主研发，可用于复杂环境下的特高压电磁环境测量，系统整体性能指标达到国际先进水平。

2）宽频域电晕电流测量系统

具有国际上处于绝对领先水平的特高压直流线路宽频域电晕电流全天候自动测量系统，传感器测量带宽可达30MHz。

3）电磁兼容测试系统

具有一整套电磁兼容标准测试系统，可开展26项电磁兼容试验，包括辐射发射、传导干扰、抗扰度类试验。其中10m法半电波暗室试验静区6m(可测试直径最大为6m的设备)，辐射发射试验频率范围30MHz-18GHz，辐射抗扰度试验频率范围80MHz-6GHz，全频段场强均可达30V/m。

3m法半/全电波暗室试验静区1.5m(可测试直径最大为1.5m的设备)，辐射发射试验频率范围30MHz-18GHz,辐射抗扰度试验频率范围80MHz-6GHz，场强最高可达54V/m。

研究成果

团队在电磁环境标准、特高压和高海拔电磁环境试验、预测和控制方法及应用研究方面取得了显著成果。

发展特高压输电是实现我国西电东送重大战略举措，电磁环境直接关系工程环境影响和投资，但特高压研究初期电磁环境标准不完善；我国输电走廊紧张，交直流线路同走廊日益增多，但缺乏交直流混合场评价标准。

①开展了特高压电磁环境前期论证，研究成果对国网公司特高压工程国家立项起到重要作用；提出了特高压直流电磁环境控制值，为工程设计、环评和竣工环保验收奠定了基础，研究成果获中国标准创新贡献奖一等奖。

②基于人体感受试验研究，提出了交直流混合电场控制值和评价方法，填补了国际空白，为交直流并行线路设计提供了电磁环境控制依据。

我国特高压直流电压高达±800kV和±1100kV，线路不可避免经过高海拔，新电压等级应用前需进行大量试验研究，当时我国缺乏特高压和高海拔直流电磁环境试验手段；对新出现的交直流混合电场测量国内外也未涉及；对特高压直流电磁环境，用过去电晕效应测量的方法研究难以满足需求，需研究电晕放电与效应的本征关系，但缺乏宽频域电晕电流测试手段。

①建成了北京特高压直流试验线段、电晕笼、电磁环境模拟试验场、西藏高海拔试验线段。

②提出了基于场磨的交直流混合电场检测方法并研制出测量系统。

③发明了宽频域电晕电流传感器，研制出宽频域电晕电流测量系统。形成了国际领先的直流输电工程电磁环境试验研究能力。

为提高单位走廊宽度输电能力，我国陆续采用极导线垂直排列、同塔多回和同走廊多回直流线路及交直流并行线路，但缺乏电磁环境计算方法；无高海拔直流线路电磁环境预测方法；国际原有适用6分裂以下直流线路噪声预测公式已不满足我国特高压直流电压发展需求。针对新问题开展了电磁环境预测方法攻关：

①提出了极导线任意排列的单回和同塔多回直流线路及交直流并行线路电磁环境计算方法。

②提出了海拔0m-4300m直流线路电磁环境参数海拔修正方法，填补了国际空白。

③提出了8分裂及以下直流线路噪声预测公式，在±1100kV直流线路电磁环境研究方面取得重大突破。

我国直流输电电压等级多，线路覆盖面广，同一线路海拔和气候环境差别极大；线路架设方式多，极导线水平和垂直排列、同塔双回、同走廊多回直流线路以及同走廊交直流线路并存；特高压工程与无线电台站、地震台、输油输气管道等外系统的邻近、交叉、跨越等更加突出，已制约线路路径选择和工程建设。为建设技术先进、资源节约和环境友好型超/特高压工程，电磁环境控制面临极大挑战。在电磁环境控制措施研究方面：

①获得了不同电压等级、不同方式架设的直流和交直流并行线路的电磁环境分布规律及线路结构和环境气候参数对电磁环境的影响规律。

②确定了不同电压、不同方式架设的直流线路在不同海拔、不同气候环境下的导线型式、极间距、导线最小高度、走廊宽度等关键参数；确定了多回交直流线路并行时的导线最小高度、线路接近距离和走廊宽度。

③综合考虑电磁环境和外绝缘等，提出了不同海拔、不同污秽和覆冰区的±800kV直流线路极间距、导线高度、空气间隙和污秽绝缘子串长及塔头优化方案。

④研究获得了特高压线路与邻近的无线电台站、地震台、输油输气管道等系统的电磁影响规律，提出了防护措施和相应的防护距离。研究成果为我国超/特高压直流线路、多回交直流并行线路和高海拔直流线路设计提供了关键技术支撑，在工程中广泛使用。成果用于青藏直流工程，攻克了高海拔直流电磁环境控制难题，该工程获国家科技进步二等奖。

个人及团队荣誉

团队在十二五期间，获得各类科技奖励24项，其中公司科技进步奖9项，省部级奖项13项，国家级奖项2项；获得授权发明专利16项；发表科技论文72篇，其中SCI/EI检索论文61篇；编制各项标准8项，其中国际标准3项，国家标准2项，行业标准3项。出版专著13部；申请软著著作权3项。

十三五主要研究方向

团队在十三五期间承担了“±1100kV直流输电关键技术研究与示范”和“高压大容量柔性直流输电关键技术研究与示范”等2项国家重点研发计划项目中相关电磁环境课题的研究，承担了“高压直流输电线路下空间颗粒物荷电及运动模型研究”和“海拔对直流输电线路可听噪声的影响机理及修正方法研究”等2项国家自然科学基金项目的研究。

1、±800kV直流线路（6分裂）在不同海拔下的电磁环境试验研究、电磁环境海拔修正及预测和控制技术研究。

2、空中颗粒物对直流线路地面合成电场的影响机理及预测方法研究。

3、复杂结构特高压直流线路三维合成电场预测和控制措施研究。

4、高压直流接地极对埋地金属管道腐蚀影响的评估方法、计算方法和防护措施研究。

5、特高压直流线路对无线电台站干扰计算、模拟试验和现场试验、综合防护措施优化研究。

开发共享

团队积极对外开放，与国内外科研院所和高校开展合作，提高了大型仪器设备的共享和利用率，已成为电网电磁环境与电磁兼容领域的公共研究平台和学术交流中心。近3年来，团队与外部单位联合攻关课题10余项，经费约1.3亿元，取得了丰硕的成果。