前不久，由西安交通大学电气工程学院教授荣命哲团队联合多家单位共同研制的800千伏/80千安大容量断路器，顺利通过中国电机工程学会的新产品技术鉴定，标志着世界首台800千伏大容量断路器研制成功。
团队成员、西安交通大学电气工程学院教授孙昊至今仍清楚记得，最后一次试验成功时，大家紧紧握手庆祝，彼此都能清晰感受到手心的汗水。
荣命哲教授团队合影。李媛 摄核心技术从打破垄断到填补空白
过去我国电力主要依赖煤炭，如今风能、光伏等新能源快速发展，新能源装机容量已跃居世界首位，占总装机容量超过三分之一。随着接入电网的电源类型日益丰富，原有电力系统的设计参数与容量匹配关系发生变化，一旦发生故障，短路电流可能急剧增大，对整个电网构成严重威胁。
荣命哲形容道：“如果把能源电力系统比作人体的‘大动脉’，那么大容量断路器就是守护这条动脉的‘外科医生’，它的任务就是确保电力‘大动脉’的安全畅通。”
然而，这项关键技术此前长期被国外几家龙头企业垄断，国内既无成熟产品，也无相关研发经验可供借鉴。
2022年，为解决500千伏电网短路电流超标问题，团队率先开始了500千伏80千安断路器的研发攻关。“核心技术买不来，我们有能力、也有信心自己突破。”荣命哲表示。
得益于团队在基础研究上的长期积累，对瞬态电弧物理过程原位测量技术的突破，以及等离子体数据库和智能设计方法的有力支撑，研发得以快速推进。在成功研制550千伏80千安断路器的基础上，团队联合国网陕西省电力股份有限公司、河南平高电气股份有限公司等单位共同攻坚，去年底完成800千伏80千安断路器的研制。
西安交通大学电气工程学院实验室。李媛 摄“我们进行了大量试验，目前运行一切稳定。”团队成员、西安交通大学电气工程学院教授吴翊介绍说，与国外同类产品相比，这台断路器实现了多项突破：开断电流达到最高的80千安同时电压达到最高的800千伏，仅采用2个断口串联，结构更紧凑、操作更便捷。
如何“擒住闪电”？
孙昊坦言，团队最初与河南平高电气股份有限公司首次合作攻关80千伏开断技术时，对产品性能极限没有十足把握。“每次开断试验都提心吊胆，不知道下一次会不会失败。”
团队首先面对的是“热”与“电”两大核心难题：一个是切断大电流时产生的电弧长达数十厘米，温度达到数万度、气压极高，需要在十几毫秒内快速拉长并冷却。这相当于要在极短时间内“擒住闪电”，并利用超音速气流强制将其冷却。
“电弧温度高、电压高，很难测试，这在很长一段时间把我们难住了。”吴翊回忆。
另一个是必须在十几微秒内，使导电的电弧等离子体从导电状态转为绝缘状态，这对冷却速度与介质恢复提出了近乎矛盾的双重要求。
吴翊表示，团队早年建立的专业数据库为仿真设计提供了关键支撑，最终实现了技术突破。同时，通过搭建融合电磁、热、流体等多物理场耦合的仿真模型，团队成功揭示了电弧冷却过程中的“热阻滞”现象，明确了关键区域与参数，据此创新设计出高性能灭弧室结构，为样机研制奠定了坚实基础。
目前，这项仿真技术已可推广至低压断路器乃至百万伏特高电压等级的设备研发。在测试方面，团队采用非接触式激光光谱测量手段，精准获取电弧放电过程的电子密度等关键参数，该方法也获得了国际同行的认可。
“在这些技术突破基础上，我们进一步优化了产品内部结构。”吴翊介绍，2024年底团队完成整体方案设计，2025年相继完成加工制造、调试与第三方检测试验，最终全部试验一次性通过测试。
在实战中锤炼科研品格
“我们不做虚的科研，只做解决问题的科研。团队作风就是脚踏实地，认准了再难也要坚持下去。”荣命哲介绍道，团队长期承担国家重大项目，锤炼出务实攻坚的科研风格。
硕士生和博士生从入学起便进入项目一线，正是在一个个实战课题中，团队既产出了成果，也培养了人才。
攻关期间，博士生罗泽远一度受困于电弧仿真精度难题。“荣老师常说，人这一生总要完成几项有挑战的工作。这句话在压力最大时给了我很强的信心。”罗泽远表示，能在求学阶段参与国际领先的产品研发，让他深切体会到科研服务社会的意义。
荣命哲教授（右三）在给团队成员指导。李媛 摄博士生刘子祺也从项目实践中快速成长：“在团队的指导下，我从单台计算机起步，到进行实际产品设计的实战，在不断进步中我学会了独立思考和解决问题。老师们脚踏实地、一丝不苟的科研态度，深深影响了我。”
在西安交通大学创新港校区，荣命哲团队与河南平高电气股份有限公司建立的联合研究院同楼办公。高校科研人员与企业工程师协同工作、高效对接，这种“企业进校园”的校企融合模式，正在交大校园里落地生根。
“必须让用户、生产方和研发方紧密绑定，技术才能持续迭代。这是双赢的事情，我们攻克‘卡脖子’难题的同时，培养了青年教师和研究生，也为企业锻造了一支年轻的创新力量。”荣命哲深有感触地说。
展望未来，团队将继续向百万伏级断路器发起挑战，并将研发重点从交流扩展至直流领域，以应对能源结构转型带来的新需求。
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