长江科学技术奖获奖成果展示 | 2025年度科技进步一等奖：大型电力变压器故障防御关键技术及自主装备研发与应用

主要完成单位

中国长江电力股份有限公司、南方电网科学研究院有限责任公司、特变电工沈阳变压器集团有限公司、西安交通大学、北京中瑞和电气有限公司、华北电力大学、工业和信息化部电子第五研究所

主要完成人

薛炳、闫晨光、汤正阳、程建伟、李洪波、张保会、徐波、吴泽华、万书亭、柳呈祥、朱述友、易万爽、张宝林、杨家辉、向艾军

主要科技创新

近年来，随着电压等级与传输容量的不断攀升，更高的运行温度与紧凑的内部结构导致大型变压器更易因绝缘劣化出现电弧短路。此类故障发展速度快、释放能量大，易引发结构失效、爆炸及火灾等严重事故。长期以来，我国防爆泄压装备研发基础薄弱，设计分析和试验检测技术及软件工具均受制于人，亟需开展大型电力变压器故障防御关键技术及自主装备研发。

项目聚焦变压器安全运行和故障防御重大需求，采用“学－研－产－用”协同创新模式，从基础理论、软件研发、装备研制、一体化监测保护四个层面开展系统性研究，先后攻克了大型电力变压器燃弧故障演化过程精确建模与多物理场耦合求解技术，研发了适应变压器复杂结构和场量特征的电磁特性专用计算软件，研制了变压器高能燃弧试验检测技术及燃爆故障防御装备，创建了状态监测与非电量保护一体化的变压器多元数据可视化孪生平台，形成了精确建模理论、专用计算软件、高速泄压装置和多元数据孪生平台等系列自主创新成果。

项目共授权发明专利96项、软件著作21项，制定标准4项，出版专著1部，发表论文141篇。实现了变压器关键核心技术自主化和重要软件工具国产化，在能源装备技术领域开辟了核心技术的创新链和产业链，经济社会效益巨大。

成果图片

图1 项目整体技术路线

图2 变压器燃弧故障演化过程精确建模与多物理场耦合求解方法

图3 变压器内部短路高能电弧试验检测技术及燃爆故障防御装备研发   

图4 状态监测与非电量保护一体化的变压器多元数据可视化孪生平台   

第一完成人

薛炳，中国长江电力股份有限公司科学技术研究中心首席研究员，正高级工程师。主要从事水轮机、发电机、变压器及水工结构等水力发电设备设施的多物理场仿真技术与数字孪生技术的研究与应用工作。主导了溪洛渡、葛洲坝、向家坝等多座大型水电站设备设施实际运维问题的分析与解决，参与了相关设备设施技术改造方案的制定与实施。负责水轮机流场稳定性及关键结构疲劳破坏、油浸式变压器在外部故障下的电气与机械响应机理研究，以及水电站数字孪生运行与管理环境等重点科研项目。作为核心骨干参与国家重点研发计划两项，负责湖北省自然科学基金1项；曾在达索系统Simulia美国研发部门担任研发技术经理，参与国际知名非线性结构有限元软件ABAQUS仿真计算功能的研发工作，参与了多项与达索系统Simulia主要客户（如Apple、BMW、Boeing、ExxonMobil、GM等）的联合开发项目。已发表论文30余篇，其中SCI论文20余篇，授权发明专利8项，获国家海外高层次人才等称号。

长江科学技术奖

为贯彻落实《中华人民共和国长江保护法》，促进流域生态文明建设，鼓励长江大保护科技创新，长江技术经济学会设立长江科学技术奖，奖励在长江流域自然资源、水利能源、交通航运、生态环境等领域开展基础研究、应用研究、技术开发以及推进科技成果转化应用等活动中，为促进科学技术进步作出突出贡献的组织和个人。