“我至今仍然记得，1991年1月我收到发表了我的第一篇学术论文的《高压电器》期刊时的情景，手捧期刊，闻了又闻，感受着油墨的香气，那是我论文发表0到1的突破。当年期刊品类很少，发文量也很低，作为研究生能发表论文是非常难得的。这篇论文扬起了我学术研究的风帆，也坚定了我在科研道路上继续前行的信念和决心。”何金良教授说，他的研究分为两个阶段，一是解决输变电系统过电压防护的技术需求，二是开展电力基础材料前沿探索，实现技术引领。他的研究经历生动的体现了那个时代科研工作者自强不息、攻关克难、勇于创新的家国情怀。
作为大会主席主持2015年国际磁学大会
上世纪九十年代初，我国国民经济高速增长，同时带动了我国电网高速发展，但雷击、短路等产生的瞬态大电流、高电压引发了约40%-60%的电网停电故障，对输变电系统安全提出了高难度挑战。包括雷电在内的过电压防护是全球各国电网面临的世界性科研攻关难题，亦是雷电物理学前沿科技。何金良教授及科研团队从大电流的安全泄放、高电压的深度抑制、瞬态故障的快速监测入手，构建了电力系统过电压防护的三道防线。
植根防雷接地 爆破降阻解决世界难题
接地系统是电网不可或缺的组成部分，是确保电力系统安全运行的基石！接地系统通过泄放雷电及短路电流来确保电网和人身安全。九十年代，国内外对雷电的散流特性缺乏认知，无法有效计算和防护，导致防雷系统效果差。何金良教授采用地中x光成像技术，让地中放电“看得见”，首次获得了雷电地中放电的清晰图像和发展过程，建立了土壤介观电击穿理论，以及考虑土壤介观放电时变特性和土壤参数宏观频变特性的接地系统瞬态特性计算方法。同时通过研究发现，在雷电作用下，地中接地导体存在有效散流长度、接地网存在有效散流面积，在改善线路防雷效果的同时还大幅减小了防雷接地装置的尺寸，减少占地面积。这些研究工作实现了雷电散流特性从认知不清到精确计算的基础理论突破，提出的雷电冲击接地电阻及有效接地散流长度等计算公式被我国接地国家标准，以及包括iec、itu、cigre及ieee在内的国际电工领域重要组织的标准及技术导则采纳推荐。
与团队青年骨干合影
随着我国经济快速发展，土地资源日益匮乏，大量变电站不得不建在地质恶劣地区，大型变电站发生短路事故时，接地不良可导致设备损毁及人身安全事故。接地电阻是衡量变电站接地系统安全性的重要指标。我国长期依赖采用扩大地网面积来降低接地电阻，如特高压福州变电站需建设7平方公里的地网才能达标。如何在高电阻率岩土地区实现输变电接地系统有效降阻属于世界难题。一次偶然的机会，受到大树地中巨大根系的启发，他提出能否构建地中低电阻率“根系”来降阻呢？他和研究团队一起，提出在地中钻深孔，利用爆破产生的“气刃效应”在岩壁制造裂纹，利用“水刃效应”扩展裂隙长度，然后通过压力机将低电阻填料注入裂隙中来形成低电阻率散流通道。通过千余次试验获得了不同地质地区的最佳爆破工艺，裂隙半径最长可达40米，将百米深范围内岩土等值电阻率降低了2个数量级，最终在接地系统周围形成地中立体散流网络。采用爆破接地技术解决了我国电网数百项恶劣地质地区电力工程的降阻难题。另外，他还提出了广域复杂地质中多尺度电磁场计算方法，实现电网大型三维接地系统散流特性准确计算，使复杂地中接地系统降阻更加有的放矢。爆破接地技术突破了长期困扰电力系统的高电阻率岩土地区接地降阻世界性技术难题，被全球业内专家评价为目前世界上“最有效的降阻技术”，美国俄亥俄州立大学将这一科研成果写入《高电压工程》教科书。
何金良教授团队在防雷接地技术方面的成果不仅在电力系统全面应用，同时也应用于通信、石化等行业，以及青藏铁路、奥运场馆等大量国家重大工程的防雷接地工程。他也在2010年荣获了ieee电磁兼容协会颁发的“技术成就奖，”表彰何金良教授在电力系统防雷接地技术方法取得的杰出成就。
突破避雷器关键技术 解决电网过电压深度抑制难题
避雷器通过吸收能量来限制高电压，保障电网设备安全，芯体为压敏电阻阀片。我国1980年代引进日本技术，但先进阀片配方一直被封锁，国产避雷器的保护性能差。特别是随着我国特高压系统的全面建设，迫切需要提升避雷器的性能来深度限制过电压，提高特高压系统的安全性，同时实现经济建设特高压系统。1997年到1998年何金良教授在韩国电气研究院工作期间接触到了避雷器阀片的制备技术，回国后，二十余年长期攻关，通过创新避雷器材料研究范式，先建立模型，分析影响避雷器阀片性能的可能配方，使阀片研制有的放矢，然后通过大量试验研究提出了多元稀土掺杂阀片材料配方体系，取得了高端避雷器材料突破，研制出的高电压梯度、低残压、大通流阀片的关键性能参数超过了代表国际最好水平的日本东芝公司的产品，解决了兆伏级雷电、操作电磁瞬态深度抑制难题及直流断路器和可控串补的百兆焦级吸能装置难题。与国内避雷器龙头企业合作，研发出从低压到特高压交直流全系列高端避雷器，销往全球110多个国家。与传统避雷器相比，开发的高性能避雷器可将超特高压系统雷电、操作过电压降低约30%，大幅提升电网安全，也大幅降低了特高压设备绝缘强度要求、制造难度及特高压建设费用，为经济建设特高压系统提供重要支撑。另外，作为国际上的开拓者之一，他发明了全固体绝缘的复合外套避雷器，消除了传统瓷套避雷器的爆炸隐患，同时实现将避雷器从变电站用于输电线路防雷。我国30余万台线路避雷器运行证明，线路避雷器能100%消除被保护线段雷击故障。另外，开发的高性能阀片还全面应用于我国动车组、5g基站的雷电防护，实现了国产替代，性能优于国外公司同类产品。最令其欣慰的是，2013年何金良教授被世界避雷器发源地日本的电气设备协会授予第6届星野奖，表彰他在避雷器等方面的国际突显贡献。
攻克微型电力传感器 助力电网全景监测
我国从2009年开始正式启动智能电网计划，智能电网的核心内容之一是分布式传感技术与电网的结合，快速清除电网的雷击、短路等故障。经过多方论证，何金良教授又锚定了电力传感器这一全新的领域，重点攻关微型电流传感器和电压传感器。电网的电流可高达百千安，电压高达百万伏，频率从直流到百兆赫兹，传统技术难以满足电网宽频大电流、高电压的监测需求。他提出采用隧穿磁阻效应来实现宽频电流测量的传感原理，先后攻克了传感芯片设计及性能调控等关键技术，实现磁场传感芯片的自主制造。针对电压测量，团队还发明了压电压阻、光电等耦合效应的电场传感器。研制出频率从直流到百兆赫兹级，电流从百微安到百千安级、电压百万伏级的系列传感器。通过将传感器与线路、设备深度融合，实现电网全工况监测及快速故障辨识定位。微型电力传感器已成为电网实时监测及数智化转型的关键核心基础，为建设新型电力系统提供了关键技术支撑。传感器及其在电网智能化的应用成果获得了2022年英国工程技术学会工程技术创新大奖，评价该技术是“迈向智慧电网的跨越式突破”。
ieee herman halperin奖授奖及发表获奖演说
何金良教授在电力系统过电压防护技术领域的研究成果都已实现成果转化，推动了我国防雷接地技术、避雷器技术及传感技术的技术创新和产业升级，已产生了巨大的经济和社会效益，成果先后获得了2项国家科技进步二等奖和一项国家技术发明二等奖，他个人也荣获中国电力杰出贡献奖。何金良教授及团队的成果也获得了国际学术组织的高度认可，2017年他被选为亚太雷电国际会议（常设机构）执委会主席，2018年荣获输变电领域国际权威奖ieee herman halperin奖，为设奖59年来的第一位中国学者，ieee颁奖词评价：“何金良创新的分析方法及保护装备，保障了输配电系统更安全、更可靠”。谈到2022年他被选为全球最古老的科学院之一的意大利博洛尼亚科学院外籍通信院士，何金良教授说，“这只是一个荣誉，更多的意味着国际同行对我多年来研究工作的认可吧。”
何金良教授指导110kv可回收电缆的研制
转变方向 引领电力基础材料创新
2014年到2015年何金良教授在斯坦福大学做客座教授期间，与多位国际著名教授接触后发现，“他们的研究都很基础，但很前沿、很实用。这对我的研究道路产生了深远的影响，导致我从长期解决工程需求向开展前沿探索、实现技术引领的方向转变。”
2013年何金良教授迎来了他科研方向的重大转变，从电力工程的“灭雷者”转变为电力基础材料的“探路人”。他作为首席科学家获批了国家重点基础研究发展计划（973计划）项目，开展大容量直流电缆输电和管道输电关键基础研究，为建设大容量地下能源通道提供关键支撑。一方面重点揭示气固界面电荷的集聚及消散机理，提出绝缘介质多性能协同调控的理论及方法，在大输送容量直流输电管道方面取得重大突破，研制的我国首台320kv直流输电管道已通过试验。另外，在可回收的非交联聚烯烃电缆绝缘材料方面，和中石化（北京）化工研究院合作，已研制出性能优异的接枝聚丙烯电缆绝缘材料，制造出的接枝聚丙烯电缆可实现120c高温下长期运行，输送容量比交联聚乙烯电缆提升了30%，在解决我国高端电缆绝缘材料卡脖子难题方面取得了重要突破。他说，他的目标是研制出800kv直流输电管道，500kv及更高电压等级的交直流可回收电缆，构建新能源送出、大城市电力接入的地下大容量输电通道。
另外，近年他还提出了“智能绝缘材料”概念，他认为未来的绝缘材料应该具有“三自特性”，性能随应用环境自适应变化，同时还具有绝缘老化的自诊断和自修复功能。他发明了具有电导非线性和介电非线性的电场自适应调控复合材料，实现电力设备从传统的结构均场到材料参数自适应变化的自均场的重大突破，目前已研制出200kv自均场套管，正在朝高电压等级攻关，以期解决超特高压直流套管的重大技术难题。电力设备绝缘在长期运行过程中会发生电树老化，严重时会导致绝缘击穿、设备损毁。他提出利用磁纳米颗粒熵耗散迁移行为及磁热效应，实现了电缆绝缘的电树损伤靶向重复修复和绝缘性能完全恢复，在国际上首次实现了电树老化这一不可逆过程的逆转，可大幅提高电缆寿命和运行可靠性。他也从绝缘领域的门外汉到成为绝缘前沿领域的探索者，成果引起了广泛的国际关注。今年6月和7月，ieee电力与能源协会和ieee电介质与电气绝缘协会都邀请何金良教授作全球直播的网络报告，作为亚洲首位受邀学者介绍他在非线性复合材料及可回收高性能聚丙烯电缆绝缘材料方面的重要进展。
教师节看望导师吴维韩教授（右）
展望未来 任重道远
他经常问研究生的一个问题是，“我们做研究和做时装有什么相同之处？”他说，“做时装是引领服装潮流，而作研究的一个重要意义在于引领科技未来的发展。“这也是对他当前所开展研究的一个很好的注释。研究会涉及到很多不同的研究领域，何教授说，“作为工科老师，在当前科技日新月异高速发展的时刻，核心技术往往不是一个学科的知识能够解决的，我们应该具有快速学习不同学科知识的能力，融汇多学科的知识来实现关键技术的突破，这也是近年来新工科建设的核心内容。研究不止，学习不止。”
何金良和国家自然基金委创新研究群体的部分老师商讨科研工作
多年来，何金良教授的研究团队也在发展壮大，从1994年留校时的“单兵独将”发展为10人的大团队，团队2019年被评为国家自然科学基金委员会创新研究群体。到目前为止，他已培养博士57人，硕士50人，大多学生都已成为各界精英，其中也不乏在学术上卓有成效的学者。展望电力行业未来，何金良教授说，“一是通过材料、器件、原理的突破，带动电力能源装备及新型电力系统跨越式发展，二是实现信息感知技术和人工智能与电网的深度融合，将我国大电网打造为智慧巨系统。”（吴瑞霞）
转载自人民日报·有品质的新闻
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