清华大学电机系何金良教授：久久为功，抢占电力科技原始创新高地

今年全国科技工作者日期间，清华大学电机工程与应用电子技术系何金良教授获得由市科协联合市委宣传部等部门遴选的2026北京市最美科技工作者称号。四十余载深耕电力领域的他，从攻克电网防雷世界性难题，到突破直流管道输电技术瓶颈，再到布局智能绝缘材料前沿方向，带领团队扎根输电技术“无人区”，坚持“啃”下周期长、难度大的硬核课题，推动我国超特高压输变电技术实现从追赶到领跑，以久久为功的钻研，不断抢占电力科技原始创新高地。

给闪电建一条“泄洪渠” 筑牢电网防雷安全屏障

“在很多人眼中，闪电是世界上美丽、壮观的自然现象，但对于电力输送，特别是超特高压输电来说，这份‘美丽’却暗藏巨大危险。”何金良向记者介绍。据统计，全球各国输电网发生的事故中，大约一半都是由雷电造成的。在我国跳闸率较高地区，高压线路运行的总跳闸次数中，雷击引起的次数占到50%至70%。如何为输电网络搭建一个有效的避雷系统，成为了何金良自工作之初便面临的难题。

避雷的基本原理并不复杂，简单说，就是要给闪电开辟一条“泄洪渠”，将其从输电杆塔及建筑物引导至地下。“从这个角度说，接地系统是输电线路的基本雷电防护措施，其畅通程度直接决定了防雷性能的好坏。”何金良意识到，想要让雷电流快速、安全导入地下，其关键就是要尽可能降低杆塔及变电站接地系统的散流阻力。否则，雷电流散流时遇到的阻力一旦过大，就会在塔顶形成高电位，导致线路绝缘故障，危及输电线路安全。

基于这一认识，何金良带领团队，先是借助地中X光成像技术，首次获得了雷电地中放电的清晰图像和发展过程，并建立了相关的理论构架。此后，他们还针对我国众多地区土壤电阻率过高、接地效果差的难题，创造性地发明了爆破降阻技术。

“我国很多特高压线路都建在深山、岩石地区，而岩石的电阻率极高，这会导致雷电流难以快速扩散，并会在瞬间导致线路闪络。”何金良说，团队模仿大树根系，制造散流“人造根系”，通过适量的炸药引爆，将地下岩石炸出几百条放射状细裂缝，并在其中灌入导电泥浆，形成四通八达的地中导电网络。经测算，该技术可使百米深岩土等值电阻率降低99%，被国际同行评价为“最有效降阻技术”。

这一技术成果被广泛应用于国内2万余座变电站和数十万公里输电线路中，结合其他防护措施，使我国超特高压系统雷击故障率降低了约90%。

除此之外，何金良还前瞻布局智能电网传感技术，带领团队研制出能够精准捕捉电网微秒级故障的系列高性能电力传感器，该技术获得英国工程技术学会（IET）的工程技术创新大奖，并被评价为“迈向智慧电网的跨越式突破”。

针对电网中的避雷器核心器件“卡脖子”难题，何金良带领团队历经20年实现了从材料、器件到装备的全链条创新，其研发的高性能避雷器，保护效果提升了约30%，大幅提升特高压电网运行安全并降低其建设费用，同时以极小的投入实现大幅提升新能源系统送出能力。相关成果经产业化后，产生的经济效益已达数百亿元。

“目前，我国因为雷电而导致的电网故障率已经是全世界最低的了。”说出这句话时，何金良的语气中满是自豪。

勇闯技术无人区 开拓地中大容量输电通道

完成避雷技术体系搭建后，何金良将目光投向清洁能源外送领域。本世纪第二个10年，我国清洁能源大规模外送以及超大城市供电需求快速增长。“我国电力需求快速增长，而风电、水电等清洁能源发电设备往往位于偏远地区，电力输送问题成为制约电力发展的重大问题之一。”何金良敏锐察觉到，发展直流管道和电缆输电技术势在必行。但直流输电导致的电荷积聚问题是阻碍直流输电管道工程应用的全球性难题。

“对于交流输电管道，由于电压正负来回转变，电荷不容易在绝缘件表面积聚；而直流输电管道则不同，其电压方向不变，导致电荷死死吸在绝缘表面不走，越积越多，最终会造成直流输电管道闪络，甚至引发故障。”何金良说。针对这一难题，2013年底，何金良作为“973”计划项目首席科学家，组织8个单位30名科研人员开展协同创新研究。最终，团队成功研制出国际上首台±500千伏直流输电管道，一举攻克这一难题。

当前，何金良正承担国家科技重大专项，向±800千伏特高压直流输电管道这一“无人区”进军，目标锚定雅下水电工程清洁能源高效外送。“雅下水电站位于雅鲁藏布江地区，地形复杂，需要采用输电管道穿越雪山地区。”何金良介绍，采用直流特高压输电管道，可以减少隧道开凿量，有望为国家节省巨额建设费用。另外，他牵头研发的可回收聚丙烯电缆绝缘材料，电缆工作温度可达120摄氏度，相较传统的交联聚乙烯电缆，输送容量大幅增加，全寿命周期碳排放减少约50%，有望破解电缆料长期依赖进口困境，实现电缆绝缘材料的“换道超越”。

笃信长期价值 甘做“短期无望”的前沿探索

常年奔走野外开展测绘、调研工作的同时，何金良始终坚守一线教学岗位。从教数十载，他先后培养64名博士和49名硕士，不少学生成长为行业中坚力量，15人次获国家级人才称号。

在育人过程中，他时常和学生探讨科研的本质。“搞科研，就一定要明白这是一个不停探索、不停失败的过程，成功只是少数，失败才是科研的家常便饭。”何金良说，科研工作者要适应“看不到希望”的工作。

当下，他重点攻关智能绝缘材料，并在国际上率先提出“智能绝缘材料”概念，打造可随场景自主调节性能、具备自主诊断、自动修复功能的新型材料。经过团队8年钻研，材料自动修复功能在原理层面得到验证，自主诊断功能也实现原理突破。

“任何一项有价值的科研都需要长期付出，所以我们要有这样的思维——如果一项工作在短期内就能看到希望，那往往是不值得做的，因为你看到的希望，别人也能看到。”何金良认为，短期内看不到曙光、甚至被视作“天方夜谭”的课题，才是值得深耕的科研“富矿”。“作为科研人员，我们最为追求的是从无到有的原始创新。”

内容来源：劳动午报