“我至今仍然記得，1991年1月我收到發表了我的第一篇學術論文的《高壓電器》期刊時的情景，手捧期刊，聞了又聞，感受着油墨的香氣，那是我論文發表0到1的突破。當年期刊品類很少，發文量也很低，作為研究生能發表論文是非常難得的。這篇論文揚起了我學術研究的風帆，也堅定了我在科研道路上繼續前行的信念和決心。”何金良教授說，他的研究分為兩個階段，一是解決輸變電系統過電壓防護的技術需求，二是開展電力基礎材料前沿探索，實現技術引領。他的研究經曆生動的體現了那個時代科研工作者自強不息、攻關克難、勇于創新的家國情懷。

作為大會主席主持2015年國際磁學大會

上世紀九十年代初，我國國民經濟高速增長，同時帶動了我國電網高速發展，但雷擊、短路等産生的瞬态大電流、高電壓引發了約40%-60%的電網停電故障，對輸變電系統安全提出了高難度挑戰。包括雷電在内的過電壓防護是全球各國電網面臨的世界性科研攻關難題，亦是雷電物理學前沿科技。何金良教授及科研團隊從大電流的安全洩放、高電壓的深度抑制、瞬态故障的快速監測入手，構建了電力系統過電壓防護的三道防線。

植根防雷接地 爆破降阻解決世界難題

接地系統是電網不可或缺的組成部分，是确保電力系統安全運行的基石！接地系統通過洩放雷電及短路電流來确保電網和人身安全。九十年代，國内外對雷電的散流特性缺乏認知，無法有效計算和防護，導緻防雷系統效果差。何金良教授采用地中X光成像技術，讓地中放電“看得見”，首次獲得了雷電地中放電的清晰圖像和發展過程，建立了土壤介觀電擊穿理論，以及考慮土壤介觀放電時變特性和土壤參數宏觀頻變特性的接地系統瞬态特性計算方法。同時通過研究發現，在雷電作用下，地中接地導體存在有效散流長度、接地網存在有效散流面積，在改善線路防雷效果的同時還大幅減小了防雷接地裝置的尺寸，減少占地面積。這些研究工作實現了雷電散流特性從認知不清到精确計算的基礎理論突破，提出的雷電沖擊接地電阻及有效接地散流長度等計算公式被我國接地國家标準，以及包括IEC、ITU、CIGRE及IEEE在内的國際電工領域重要組織的标準及技術導則采納推薦。

與團隊青年骨幹合影

随着我國經濟快速發展，土地資源日益匮乏，大量變電站不得不建在地質惡劣地區，大型變電站發生短路事故時，接地不良可導緻設備損毀及人身安全事故。接地電阻是衡量變電站接地系統安全性的重要指标。我國長期依賴采用擴大地網面積來降低接地電阻，如特高壓福州變電站需建設7平方公裡的地網才能達标。如何在高電阻率岩土地區實現輸變電接地系統有效降阻屬于世界難題。一次偶然的機會，受到大樹地中巨大根系的啟發，他提出能否構建地中低電阻率“根系”來降阻呢？他和研究團隊一起，提出在地中鑽深孔，利用爆破産生的“氣刃效應”在岩壁制造裂紋，利用“水刃效應”擴展裂隙長度，然後通過壓力機将低電阻填料注入裂隙中來形成低電阻率散流通道。通過千餘次試驗獲得了不同地質地區的最佳爆破工藝，裂隙半徑最長可達40米，将百米深範圍内岩土等值電阻率降低了2個數量級，最終在接地系統周圍形成地中立體散流網絡。采用爆破接地技術解決了我國電網數百項惡劣地質地區電力工程的降阻難題。另外，他還提出了廣域複雜地質中多尺度電磁場計算方法，實現電網大型三維接地系統散流特性準确計算，使複雜地中接地系統降阻更加有的放矢。爆破接地技術突破了長期困擾電力系統的高電阻率岩土地區接地降阻世界性技術難題，被全球業内專家評價為目前世界上“最有效的降阻技術”，美國俄亥俄州立大學将這一科研成果寫入《高電壓工程》教科書。

何金良教授團隊在防雷接地技術方面的成果不僅在電力系統全面應用，同時也應用于通信、石化等行業，以及青藏鐵路、奧運場館等大量國家重大工程的防雷接地工程。他也在2010年榮獲了IEEE電磁兼容協會頒發的“技術成就獎，”表彰何金良教授在電力系統防雷接地技術方法取得的傑出成就。

突破避雷器關鍵技術 解決電網過電壓深度抑制難題

避雷器通過吸收能量來限制高電壓，保障電網設備安全，芯體為壓敏電阻閥片。我國1980年代引進日本技術，但先進閥片配方一直被封鎖，國産避雷器的保護性能差。特别是随着我國特高壓系統的全面建設，迫切需要提升避雷器的性能來深度限制過電壓，提高特高壓系統的安全性，同時實現經濟建設特高壓系統。1997年到1998年何金良教授在韓國電氣研究院工作期間接觸到了避雷器閥片的制備技術，回國後，二十餘年長期攻關，通過創新避雷器材料研究範式，先建立模型，分析影響避雷器閥片性能的可能配方，使閥片研制有的放矢，然後通過大量試驗研究提出了多元稀土摻雜閥片材料配方體系，取得了高端避雷器材料突破，研制出的高電壓梯度、低殘壓、大通流閥片的關鍵性能參數超過了代表國際最好水平的日本東芝公司的産品，解決了兆伏級雷電、操作電磁瞬态深度抑制難題及直流斷路器和可控串補的百兆焦級吸能裝置難題。與國内避雷器龍頭企業合作，研發出從低壓到特高壓交直流全系列高端避雷器，銷往全球110多個國家。與傳統避雷器相比，開發的高性能避雷器可将超特高壓系統雷電、操作過電壓降低約30%，大幅提升電網安全，也大幅降低了特高壓設備絕緣強度要求、制造難度及特高壓建設費用，為經濟建設特高壓系統提供重要支撐。另外，作為國際上的開拓者之一，他發明了全固體絕緣的複合外套避雷器，消除了傳統瓷套避雷器的爆炸隐患，同時實現将避雷器從變電站用于輸電線路防雷。我國30餘萬台線路避雷器運行證明，線路避雷器能100%消除被保護線段雷擊故障。另外，開發的高性能閥片還全面應用于我國動車組、5G基站的雷電防護，實現了國産替代，性能優于國外公司同類産品。最令其欣慰的是，2013年何金良教授被世界避雷器發源地日本的電氣設備協會授予第6屆星野獎，表彰他在避雷器等方面的國際突顯貢獻。

攻克微型電力傳感器 助力電網全景監測

我國從2009年開始正式啟動智能電網計劃，智能電網的核心内容之一是分布式傳感技術與電網的結合，快速清除電網的雷擊、短路等故障。經過多方論證，何金良教授又錨定了電力傳感器這一全新的領域，重點攻關微型電流傳感器和電壓傳感器。電網的電流可高達百千安，電壓高達百萬伏，頻率從直流到百兆赫茲，傳統技術難以滿足電網寬頻大電流、高電壓的監測需求。他提出采用隧穿磁阻效應來實現寬頻電流測量的傳感原理，先後攻克了傳感芯片設計及性能調控等關鍵技術，實現磁場傳感芯片的自主制造。針對電壓測量，團隊還發明了壓電壓阻、光電等耦合效應的電場傳感器。研制出頻率從直流到百兆赫茲級，電流從百微安到百千安級、電壓百萬伏級的系列傳感器。通過将傳感器與線路、設備深度融合，實現電網全工況監測及快速故障辨識定位。微型電力傳感器已成為電網實時監測及數智化轉型的關鍵核心基礎，為建設新型電力系統提供了關鍵技術支撐。傳感器及其在電網智能化的應用成果獲得了2022年英國工程技術學會工程技術創新大獎，評價該技術是“邁向智慧電網的跨越式突破”。

IEEE Herman Halperin獎授獎及發表獲獎演說

何金良教授在電力系統過電壓防護技術領域的研究成果都已實現成果轉化，推動了我國防雷接地技術、避雷器技術及傳感技術的技術創新和産業升級，已産生了巨大的經濟和社會效益，成果先後獲得了2項國家科技進步二等獎和一項國家技術發明二等獎，他個人也榮獲中國電力傑出貢獻獎。何金良教授及團隊的成果也獲得了國際學術組織的高度認可，2017年他被選為亞太雷電國際會議（常設機構）執委會主席，2018年榮獲輸變電領域國際權威獎IEEE Herman Halperin獎，為設獎59年來的第一位中國學者，IEEE頒獎詞評價：“何金良創新的分析方法及保護裝備，保障了輸配電系統更安全、更可靠”。談到2022年他被選為全球最古老的科學院之一的意大利博洛尼亞科學院外籍通信院士，何金良教授說，“這隻是一個榮譽，更多的意味着國際同行對我多年來研究工作的認可吧。”

何金良教授指導110kV可回收電纜的研制

轉變方向 引領電力基礎材料創新

2014年到2015年何金良教授在斯坦福大學做客座教授期間，與多位國際著名教授接觸後發現，“他們的研究都很基礎，但很前沿、很實用。這對我的研究道路産生了深遠的影響，導緻我從長期解決工程需求向開展前沿探索、實現技術引領的方向轉變。”

2013年何金良教授迎來了他科研方向的重大轉變，從電力工程的“滅雷者”轉變為電力基礎材料的“探路人”。他作為首席科學家獲批了國家重點基礎研究發展計劃（973計劃）項目，開展大容量直流電纜輸電和管道輸電關鍵基礎研究，為建設大容量地下能源通道提供關鍵支撐。一方面重點揭示氣固界面電荷的集聚及消散機理，提出絕緣介質多性能協同調控的理論及方法，在大輸送容量直流輸電管道方面取得重大突破，研制的我國首台320kV直流輸電管道已通過試驗。另外，在可回收的非交聯聚烯烴電纜絕緣材料方面，和中石化（北京）化工研究院合作，已研制出性能優異的接枝聚丙烯電纜絕緣材料，制造出的接枝聚丙烯電纜可實現120C高溫下長期運行，輸送容量比交聯聚乙烯電纜提升了30%，在解決我國高端電纜絕緣材料卡脖子難題方面取得了重要突破。他說，他的目标是研制出800kV直流輸電管道，500kV及更高電壓等級的交直流可回收電纜，構建新能源送出、大城市電力接入的地下大容量輸電通道。

另外，近年他還提出了“智能絕緣材料”概念，他認為未來的絕緣材料應該具有“三自特性”，性能随應用環境自适應變化，同時還具有絕緣老化的自診斷和自修複功能。他發明了具有電導非線性和介電非線性的電場自适應調控複合材料，實現電力設備從傳統的結構均場到材料參數自适應變化的自均場的重大突破，目前已研制出200kV自均場套管，正在朝高電壓等級攻關，以期解決超特高壓直流套管的重大技術難題。電力設備絕緣在長期運行過程中會發生電樹老化，嚴重時會導緻絕緣擊穿、設備損毀。他提出利用磁納米顆粒熵耗散遷移行為及磁熱效應，實現了電纜絕緣的電樹損傷靶向重複修複和絕緣性能完全恢複，在國際上首次實現了電樹老化這一不可逆過程的逆轉，可大幅提高電纜壽命和運行可靠性。他也從絕緣領域的門外漢到成為絕緣前沿領域的探索者，成果引起了廣泛的國際關注。今年6月和7月，IEEE電力與能源協會和IEEE電介質與電氣絕緣協會都邀請何金良教授作全球直播的網絡報告，作為亞洲首位受邀學者介紹他在非線性複合材料及可回收高性能聚丙烯電纜絕緣材料方面的重要進展。

教師節看望導師吳維韓教授（右）

展望未來 任重道遠

他經常問研究生的一個問題是，“我們做研究和做時裝有什麼相同之處？”他說，“做時裝是引領服裝潮流，而作研究的一個重要意義在于引領科技未來的發展。“這也是對他當前所開展研究的一個很好的注釋。研究會涉及到很多不同的研究領域，何教授說，“作為工科老師，在當前科技日新月異高速發展的時刻，核心技術往往不是一個學科的知識能夠解決的，我們應該具有快速學習不同學科知識的能力，融彙多學科的知識來實現關鍵技術的突破，這也是近年來新工科建設的核心内容。研究不止，學習不止。”

何金良和國家自然基金委創新研究群體的部分老師商讨科研工作

多年來，何金良教授的研究團隊也在發展壯大，從1994年留校時的“單兵獨将”發展為10人的大團隊，團隊2019年被評為國家自然科學基金委員會創新研究群體。到目前為止，他已培養博士57人，碩士50人，大多學生都已成為各界精英，其中也不乏在學術上卓有成效的學者。展望電力行業未來，何金良教授說，“一是通過材料、器件、原理的突破，帶動電力能源裝備及新型電力系統跨越式發展，二是實現信息感知技術和人工智能與電網的深度融合，将我國大電網打造為智慧巨系統。”（吳瑞霞）

轉載自人民日報·有品質的新聞