Лаборатория была организована в 1950 году, по совету выдающегося советского электроэнергетика академика Глеба Максимильяновича Кржижановского (на Ученом совете инсти тута, носившего его имя еще при жизни, и на котором защитил докторскую диссертацию Ч.М. Джуварлы) и по инициативе корифея азербайджанской науки академика Ю.Г.Мамедалиева.
С первых же дней организации лаборатории для работы в ней были привлечены талантливые молодые ученые-электрики республики.
Уже в первые годы своей деятельности лаборатория приступила к выполнению серьезных работ в Азербайджанской энергосистеме и нефтяной промышленности. Так, проводились необходимые исследовательские работы по увеличению пропускной способности линии электропередачи Баку-Мингечаур, работы по исследованию изоляции высоковольтных линий электропередачи 35-220 кВ в условиях загрязнения и тумана, исследованию перенапряжений и изоляции ЛЭП 220кВ.
Для энергетики азербайджанской нефтяной промышленности была разработана селективная защита высоковольтных сетей, исследовались вопросы регулирования напряжения с помощи продольной компенсации линий, что значительно улучшило каче ство электроснабжения отдаленных морских буровых.
Значительные работы проводились в области обезвоживания нефтей в поле им пульсного напряжения биполярной волны. Результаты этих работ были использованы в нефтяных районах Союза и удостоены Большой Серебрянной медали ВДНХ СССР.
В те годы интересные работы проводились в области повышения нефтеотдачи из истощенных пластов путем электротермического воздействия на пласт. Результаты этих работ также были переданы в соответствующие нефтяные районы.
Более значительные работы в 50-ые годы были связаны с исследованиями перенапряжений, в частности, вызванных заземляющими дугами. Важными результатами в этой области явилась оценка перенапряжений от заземляющих дуг, основанная на статистическом подходе к возможности возникновения таких перенапряжений. На базе многочисленных исследований в этой области был составлен раздел проекта "Руководящих указаний по защите от внутренних и грозовых перенапряжений сетей."
Если в 40-50-х годах одними из актуальных вопросов были внутренние перенапряжения в сетях с незаземленной нейтралью класса 35 кВ, то по мере роста рабочих напряжений и освоения электропередач сверхвысокого напряжения 330-750 кВ, а затем и разработки передачи экстравысокого напряжения 1150 кВ, центр тяжести исследований перемещался к этим классам напряжений. Вместе с ростом рабочих напряжений изменялись и объекты исследований, проводимых в лаборатории; исследования в области переходных процессов и перенапряжений всегда находились на переднем крае этой части электроэнергетической науки. Так, в начале 60-х годов, в лаборатории начала одной из первых в стране широко внедрять ЭВМ в практику исследований сложных электромагнитных процессов, приводящих к перенапряжениям и сверхтокам в электропередачах и сетях крупных энергосистем. Составлены библиотеки стандартных программ и внедрены в ряде головных институтов страны. Они являются наиболее полными и совершенными из программ, принимаемых при решении сложных электротехнических задач. Широко применяются в исследованиях математическое моделирование и численные методы расчета волновых процессов. Эти работы посвящены вопросам расчета и анализа процессов в электрических сетях в результате коротких замыканий, различных коммутационных напряжений и т.д. Расчетные формулы с учетом диссипативных факторов получены как применительно к разработанным математическим моделям только для этих факторов, так и в общей форме, позволяющей использовать иные модели. При разработке метода использовались введение дополнительных пере менных, различные разностные схемы и аппроксимация частотных характеристик поверхностного эффекта и короны. Этот метод позволяет исследовать несимметричные режимы, с высокой точностью учитывать поверхностный эффект в земле и в проводах.
Уникальные и универсальные математические модели для расчета сложных электромагнитных процессов в современных электрических системах позволяют решать задачи, недоступные ранее для теоретического анализа. За эту разработку лаборатории в 1973 г. была присуждена премия им. П.Н. Яблочкова АН СССР.
На основе использования математических моделей выполнен комплекс научно-технических разработок для ограничения уровня опасных внутренних перенапряжений в электропередачах 6-1150 кВ, включающих разработку принципиально новых технических решений, позволивших повысить надежность межсистемных связей, надеж ность эксплуатации мощных конденсаторных батарей в сетях энергосистем, предотвратить длительную неполнофазную работу ЛЭП 110 кВ с трансформаторами на отпайках и исключить в них возможность появления опасных феррорезонансных перенапряжений. Решен вопрос об ограничении феррорезонансных перенапряжений в трансформаторах напряжений сетей 110-500 кВ; установлены все необходимые параметры устройства, надежно исключающие возможность возникновения повторного резонанса.
В сетях 110-500 кВ феррорезонансные перенапряжения возникают в трансформаторах напряжения при их работе через емкости отделителей воздушных выключателей, и проблема решена с помощью устройства, состоящего из системы датчиков и исполнительных элементов. Устройство передано в НПО "Преобразователь "(г.Запорожье), для серийного выпуска. Эти результаты послужили основой для разработки "Методических указаний по предотвращению феррорезонанса в распределительных устройствах 110-500 кВ с электромагнитными трансформаторами напряжения и выключателями, содержащими емкостные делители напряжения ".
Выполнен комплекс исследований восстанавливающихся напряжений между контактами выключателей в электрических сетях при изменении коэффициента заземления от 0,5 до 0,8, при наличии и отсутствии шунтирующих резисторов и резисторов в нейтрали, частичном разземлении нейтрали и заземлении нейтрали через реакторы, в том числе насыщающиеся. Показана перспективность заземления нейтрали через нелинейные сопротивления. Эти результаты были использованы при разработках "Руководящих указаний по ограничению токов однофазных коротких замыканий в электрических сетях 110-220 кВ энергосистем".
Одним из важных результатов является разроботка комплекса мероприятий по исключению феррорезонансных перенапряжений при коммутациях распредустройств вставки постоянного тока между энергосистемами, работающими на разных частотах.
На основании комплексных исследований разработаны технические решения по глубокому ограничению перенапряжений в электропередачах ультравысокого класса напряжения 1150 кВ.
Установленный уровень перенапряжений, подтвержденный головными институтами, обеспечивает значительный технико-экономический эффект, причем проведенный анализ показал, что решение вопроса является оптимальным.
Значительным вкладом лаборатории в решении фундаментальных проблем физико-технических аспектров электроэнергетики является разработка методов ограничения сверхтоков при коротких замыканиях в современных сетях мощных энергетических систем. Разработанные новые методы ограничения токов короткого замыкания признаны как основное направление в разрешении проблемы.
В зависимости от мощности и класса напряжения электрических сетей предложено несколько способов ограничения токов короткого замыкания. На основе новой математической модели автотрансформатора практически решен вопрос об ограничении токов короткого замыкания через автотрансформаторы в сетях 110-220 кВ и обеспечено эффективное их ограничение с помощью специальной схемы. При этом выполнен комплекс многоплановых исследований, показавший возможность и эффективность заземления нейтрали автотрансформаторов через реактор и заземления нейтрали блочных трансформаторов через реактор с защитным резистором.
Разработано принципиально новое техническое решение ограничения токов однофазных коротких замыканий, позволяющее ограничить их на сверхмощных электростанциях в 2-3 раза. Высокая эффективность предложенного решения подтверждена экспериментами, проведенными в реальной энергосистеме. Предложенный способ име ет большие перспективы и решает проблему ограничения токов короткого замыкания в распределительных сетях 330 кВ и выше. Эта работа отнесена Минэнерго СССР к числу особо важных и намечено внедрение ее на сверхмощных электростанциях страны.
Значительное внимание уделялось проблеме физики изоляционных масел. Проведенные исследования позволили установить природу диэлектрических потерь и механизм электропроводности масел, влияние технологических факторов и исходного сырья на электрофизические показатели. Выявлена причина низкой стабильности масел. Установлено непосредственное влияние исходного сырья, фракционного состава и режима очистки на их стабильность. Показаны преимущества для бакинских нефтей адсорбционного метода очистки, внедрение которого взамен существующего кислотно-щелочного открыло большие перспективы для производства высококачественных изоляционных масел и расширения сырьевых ресурсов для их получения. Усовершенствование технологии производства масел обеспечило значительное повышения срока их службы. Разработанный метод внедрен на нефтеперерабатывающих заводах. Выявлены оптимальные технологические условия получения качественных масел из нефтей, содержащих сернистые соединения различных классов, а также разработано специальное масло для оборудования сверхвысокого напряжения.
Внедрение предложенных сотрудниками лаборатории новых физических методов анализа трансформаторных масел и состояния изоляции трансформаторов способствовало существенному повышению надежности их работы. Результаты работ в этой области легли в основу двух монографий, посвященных изоляционным маслам.
С 60-х годов центр тяжести исследований лаборатории переносится на электрофизические проблемы техники высоких напряжений. К этому времени в лабораторию привлекаются талантливые физики - питомцы Азерб. Гос. Университета.
С 1963 г. в лаборатории электрофизики Института физики АН Азербайджанской СССР были начаты исследования электрического разряда в промежутке, ограниченном диэлектриком. Эти исследования имели важное значение для установления физических процессов, происходящих при частичных разрядах в электрической, в частности полимерной, изоляции. Были установлены основные закономерности развития этого типа разряда и построена обоснованная физическая модель, позволяющая из макроскопических характеристик газов получить основные параметры импульсов тока разряда в промежутке и оценить степень воздействия разрядов на диэлектрик.
Было установлено наличие двух, резко различающихся по характерам импульсов тока и свечения, форм электрического разряда в различных газах. Были получены характерные зависимости изменения электрических параметров импульсов разряда от давления и состава газа. В 1968г. впервые было зарегистрировано с помощью техники электронно оптического преобразователя форма канала элементарного разряда между диэлектриками. Эти данные позволили получить надежную основу для связи между микро- и макрохарактеристиками разрядов. Спектральным методом была измерена температура газа в канале разряда и установлена зависимость ее от геометрических характеристик и физических условий в разрядном промежутке.
Изучение разряда в атмосфере газов и их смесей, имеющих непосредственное промышленное значение для изоляции высоковольтных установок, привело к постановке и проведению широкого комплекса исследований разряда в газах и смесях с электроотрицательным компонентом. Эти исследования, помимо установления фундаментальных закономерностей, характерных для разрядов в изученных смесях, позволили разработать целый ряд устройств, работающих на принципах, установленных при изучении этого вида разряда. К таковым относятся: газоразрядный преобразователь для измерения неэлектрических величин, способ увеличения адгезионных свойств полимерных материалов с помощью обработки электрическими разрядами и др.
Насущные потребности повышения надежности работы электрической изоляции при воздействии частичных разрядов, привели к необходимости развернуть цикл исследований по выявлению причин и механизма старения полимерной изоляции. В этой области с результатами работ лаборатории связана идея о влиянии объемных зарядов в полимере на свойства и характеристики материалов при воздействии разрядов. Последующие исследования, включающие работы по изучению растекания зарядов по поверхности диэлектриков, термостимулированной релаксации объемных зарядов, позволили с достоверностью установить и четко сформулировать главные закономерности формирования объемного заряда в полимерных материалах, подвергнутых воздействию разрядов. Позднейшие исследования в этой области позволили установить связь между концентрациями свободных и захваченных зарядов в некристаллическом диэлектрике и указать на определяющую роль прыжковой проводимости при электропереносе в полимерном материале с объемным зарядом. Эти результаты нашли отражение в решениях ряда всесоюзных конференций.
Комплекс исследований разряда в промежутке, ограниченном диэлектриком, проведенный в лаборатории, позволил обратиться непосредственно к внедрению полученных результатов в народное хозяйство. Установленные закономерности предопределили высокий уровень разработанного устройства для ультразвуковой локации развивающихся дефектов в электрической изоляции силовых трансформаторов. Разработанный метод позволяет без выведения трансформаторов из рабочего режима контролиро вать наличие развивающихся повреждений, вовремя принимать профилактические и иные меры, повышая надежность и качество работы энергосистемы.
С 1967 г. в лаборатории были начаты комплексные исследования физики одной из основных форм лавинного электрического разряда в газах - коронного разряда. Благо даря наличию у короны активной зоны коронного чехла, возможно выделить и тщательно изучить те процессы, которые протекают непосредственно в электронных лави нах. Вместе с тем, чрезвычайно сильные поля в чехле короны и малая его протяженность потребовали разработки новых методик с использованием новейшей физической техники. Исследования велись с учетом того, что коронный разряд является не только удобньм физическим объектом, но и представляет собой мощное технологическое средство. Он служит источником ионов в аппаратах электронно-ионной технологии.
При исследованиях физических механизмов основное внимание было уделено изучению тех специфических особенностей, которые в дальнейшем могут быть исполь зованы для управления характеристиками короны при ее технических и технологических применениях. Были получены важные результаты о влиянии материала и конфигурации электродов на интенсивность различных физических процессов, протекающих в чехле короны. На их основе в лаборатории был разработан ряд новых технических решений. Были получены уникальные данные о спектрах излучения чехла лавинной короны, спектроскопическим методом измерена температура газа непосредственно в электронных лавинах чехла и др.
Сотрудниками лаборатории электрофизики был проведен комплекс исследований короны в электроотрицательных газах. Изучен специфический процесс распада отрица тельных ионов в сильных электрических полях. Показано, что распад отрицательных ионов в условиях биополярной короны сдвигает внешнюю границу чехла в сторону меньших напряженностей поля. В электроотрицательных газах впервые экспериментально обнаружено явление несамостоятельной положительной короны, инициируемой и поддерживаемой за счет распада отрицательных ионов, определена область существования и изучены характеристики нового явления. До этих работ существования короны в режиме интенсивного несамостоятельного разряда представлялось невозможным.
Изучение механизма распада отрицательных ионов и их влияния на параметры несамостоятельной и самостоятельной короны, кроме чисто физических результатов, дало возможность разработать новые физические и технические решения. На основе использования импульсной несамостоятельной короны предложен, теоретически обоснован и применен новый метод измерения и исследования такой важной характеристики слабоионизованного газа, как подвижность ионов обоих знаков в неоднородных полях. С помощью этого метода получены данные о подвижностях ионов и закономерностях их изменения в смесях элегаза с азотом. Предложены методики определения напряженности поля распада ионов и интенсивности этого процесса в полях различной напряженности. Разработан уникальный способ управления начальным напряжением самостоятельной положительной короны. Для практических целей разработан коронноразрядный способ контроля качества поверхности металла, позволяющий обнаруживать дефекты электродов высоковольтных вакуумных устройств. Разработано устройство для сигнализации об опасности пробоя воздушной изоляции при одновременном воздействии тумана и газовых выбросов химических предприятий.
Весьма успешной является деятельность лаборатории по использованию сильных электрических полей и разрядов для интенсификации технологических процессов.
Исследования вопроса о воздействии сильных электрических полей на водно-нефтяные эмульсии привели к установлению механизма воздействия различных электрических полей на процессы коалесценции диспергированных в нефтях и нефтепродуктах капель жидкости. На основе проведенных исследований разработан эффективный метод обезвоживания нефтяных эмульсий в поле импульсного напряжения биполярной волны. Разработан также метод очистки дизельных топлив в электрическом поле в процессе их производства.
Одним из актуальных вопросов электронно-ионной технологии является процесс зарядки частиц, определяющий интенсивность большинства технологических процессов. Вместе с тем, теоретические расчеты этих процессов, а также сил, действующих на частицы со стороны электрического поля, являются труднейшей задачей.
Большой цикл работ лаборатории посвящен разработке теоретических методов расчета зарядки частиц. В результате разработки этих методов появилась возможность проводить достаточно точные количественные расчеты процессов зарядки частиц различной формы как в поле униполярной короны, так и при их контакте с электродом. Особенным ценным является возможность проведения количественных расчетов процессов зарядки частиц неправильной формы.
Не менее существенной является возможность рассчитывать усилия, воздействующие на частицы неправильной формы, с учетом таких факторов, как объемная и поверхностная проводимости и диэлектрическая постоянная среды и частицы.
Рассчитаны растягивающие усилия, действующие на вытянутую частицу, оценены предельные значения растягивающих сил до возникновения короны. Разработан ме тод расчета предельного заряда и растягивающих сил для частицы в форме кругового цилиндра конечных размеров, являющейся хорошей моделью волокна. Полученные результаты представляют значительный интерес и используются при расчетах и проектировании процессов электронно-ионной технологии.
Разработаны также методы интенсификации с помощью сильных электрических полей адсорбционных процессов. Интенсификация этих процессов с помощью электрического поля оказалось весьма перспективной для химической, в частности полимерной, промышленности, для которой чистота исходных продуктов-мономеров является определяющей для качества конечного продукта. Интенсификация процессов абсорбционной очистки мономеров с помощью электрических полей позволила провести тонкую очистку мономеров и довести содержание примесей до единиц ррт, что обеспечивает значительное улучшения качества полимера. В настоящее время метод внедряется в промышленность.
Для всей лаборатории характерно тесное сочетание глубоких теоретических исследований с внедрением их результатов в промышленности. Ее разработки внедрены во многих научно-исследовательских институтах, в ряде крупнейших энергосистем страны, на многих промышленных предприятиях.
Лаборатория признана далеко за пределами республики - в России, на Украине и в ряде зарубежных стран.
Сотрудники лаборатории имеют 7 Государственных премий - Азербайджана, Украины, СССР, дважды лаборатория удостаивалась премии им. Яблочкова АН СССР и ряда других именных премий.
Представители лаборатории привлекались к участию в работе ученых советов по защите диссертаций ряда учебных заведений и НИИ Москвы, Ленинграда и Закавказских республик, комиссий Госкомитета по науке и технике СССР, участвовали в качестве экспертов ВАК СССР, комиссии дальних электропередач СССР, Методического Совета по технике высоких напряжений Мин ВУЗ СССР.
Сотрудники лаборатории являются ведущими лекторами в области физики и техники высоких напряжений и электротехники в ВУЗах республики. Ими написаны сотни научных статей, опубликованных в центральных журналах СССР и за рубежом, получено более 100 авторских свидетельств, ряд которых уже реализован в практике. Они являются авторами нескольких Руководящих Указаний директивных материалов СССР-России, Украины и Азербайджана. Ряд талантливых представителей лаборатории в настоящее время работает в ведущих научных центрах России.
По результатам исследований лаборатории опубликовано более 10 монографий, ряд учебников и учебных пособий. Лабораторию неоднократно посещали выдающиеся ученые СССР, академики А.В. Винтер, В.И. Попков, Л.Р. Нейман, М.П. Костенко, К.С. Демирчян, Н.Н. Тиходеев, М.К. Болога члены-корреспонденты АН СССР М.В. Костенко, Ю.Н Вершинин, профессора М.Л. Левинштейн, К.П. Кадомская, Д.В. Разевиг и др. Близкие отношения лаборатория поддерживает с Институтом Электродинамики АН Украины с академиком Г.Е. Пуховым, А.К. Шидловским, чл. корр. В.Г. Кузнецовым. Лаборатория с благодарностью вспоминает близкое участие указанных ученых в обсуждении ее научных результатов, а также благодарна им за высокие оценки ее деятельности. С участием ведущих ученых Москвы, Ленинграда, и других центральных горо дов СССР, лаборатория организовала в Баку ряд общесоюзных конференций по вопросам физики и техники высоких напряжений.
В стенах лаборатории прошли научную подготовку и защитили диссертации ученые и специалисты ряда регионов СНГ и ряда стран - Польши, Чехии, Китая и др.
Научно-практическую деятельность лаборатории красноречиво характеризуют два нижеследующих отзыва из многочисленных других отзывов:
Президиум АН СССР: "Лаборатория является одной из ведущих в Советском Союзе в области физики и техники высоких напряжений"
Минэнерго СССР: "Глубокие теоретические разработки лаборатории связаны с практическим воплощением в жизнь. Ею разработан ряд принципиально новых решений, связанных с повышением надежности энергетической системы Союза".
Результаты работ лаборатории систематически отмечались в докладах АН СССР.
Приятно отметить, что о научных результатах лаборатории упоминается в юбилейной статье в "Известиях АН России" в разделе "Развитие электротехники в СССР", посвященной 275-летию АН России.
