Villámvédelemtől a digitális ikrekig a BME Nagyfeszültségű Laborjában

A Nagyfeszültségű Laboratórium a BME Villamosmérnöki és Informatikai Karán, a Villamos Energetika Tanszéken működik, a Nagyfeszültségű Technika és Berendezések Csoport irányításával. A csoport fő célja a nagyfeszültségű, az erősáramú, illetve a szigeteléstechnikában járatos villamosmérnökök elméleti és gyakorlati képzése. Elődei között említhetjük Zipernowsky Károlyt, akit 1893-ban neveztek ki a Műegyetem (akkori nevén Királyi József Műegyetem) újonnan alakult Erősáramú Elektrotechnika Tanszékének élére. Az ő közreműködésével jött létre a Nagyfeszültségű Laboratórium 1936-ban, melynek első vezetője Verebélÿ László professzor lett. Idővel a laboratórium kinőtte az F épületet, így került át 1961-ben az újonnan épült V1 épület erre a célra kialakított csarnokába. Az 1960-as évek második felétől a laboratóriumi eszközpark folyamatosan bővült. Horváth Tibor professzor irányítása alatt előbb egy 600 kV feszültségszintű TuR próbatranszformátor, majd egy 750 kV feszültségszintű lökésgerjesztő is a laboratórium birtokába került. Ezzel egy időben zajlott az NFL első nagy korszerűsítése is.

„Bár a 2000-es évek elején többször is megkísérelték bezárni és átszervezni a laboratóriumot, Berta István professzor vezetésével sikerült ezeket a nehézségeket elhárítani. A Nagyfeszültségű Laboratórium 2012-ben a 21. századi elvárásoknak megfelelő teljes felújításon esett át, melynek költségeit az ipari partnerek támogatásai fedezték” - mondta a bme.hu-nak Németh Bálint egyetemi docens, a laboratórium vezetője.

A laboratórium leglátványosabb kísérletei a villámláshoz kapcsolódnak, ez a fő kutatási területük is?

Amellett, hogy laboratóriumunk egyik fő célja az erősáramú mérnökök utánpótlásának biztosítása, tevékenységi körünk kezdetektől magában foglalta a nagyfeszültségű berendezések továbbfejlesztését és a nagyfeszültségű technika területén használható új módszerek kutatását, tökéletesítését. A villámvédelem és az azokkal kapcsolatos kutatómunka valóban egy örökzöld téma. A Budapesti Villámvédelmi Iskolát Verebélÿ László professzor munkájára építve Horváth Tibor professzor, az első magyar villámvédelmi szabvány megalkotója alapította. Világhírű tudósként, kutatóként, a villámvédelem szakértőjeként nevéhez több, nemzetközileg is elismert elmélet fűződik. Ezt az iskolát már négy generáció végezte el, jómagam is ezen a területen szereztem a PhD fokozatomat.

Jelenleg a fő kutatási területek a szélerőműparkok és a nagyfeszültségű egyenáramú (HVDC) távvezetékek villámvédelme. A látványos villám- és kisülésfizikai kísérletek már az óvodáskorú gyermekek számára is kifejezetten érdekesek, az általános iskolás és középiskolás diákokkal pedig rendhagyó fizikaórák keretében igyekszünk megszerettetni a természettudományokat. Aki pedig a karon végez, legalább egyszer járt a Nagyfeszültségű Laboratóriumban. A szakirányunk hallgatói többórás méréseket végeznek nálunk, a doktoranduszaink és kutatóink pedig a fél életüket a laboratóriumban töltik. Szabadon választható tárgyaink (Villámvédelem, Villamosság élettani hatásai, Budapesti erőművek, Villamosenergetikai nagyberuházások stb.) nemcsak a kar hallgatói körében népszerűek. Az általunk képviselt mentorközpontú keretrendszerbe jól illeszkednek az ipari megbízásaink is, amelyek valós esettanulmányokkal sarkallják a hallgatókat a probléma felismerésre és a megszerzett alaptudás alkalmazására. Az ipari megbízási projektekbe gyakran kapcsolódnak be a még BSc képzésben részt vevő hallgatók is. Nagyrészt ezért is segíti a munkánkat egyre több tanítványunk demonstrátorként, a számuk jelenleg megközelíti a 15 főt. Ők azért is fontosak nekünk, mert közülük kerülnek ki az MSc hallgatóink, majd a doktoranduszaink, az út végén pedig ők lesznek az egyetem új oktatói. Büszkék vagyunk arra is, hogy a laboratórium 26 munkatársa közül öten külföldi doktoranduszok.

Az egyetemi oktatás, a K+F, az akkreditált vizsgálatok mellett felnőttképzéssel is foglalkoznak?

Igen, a BME Mérnöktovábbképző Intézetével együttműködve oklevéllel rendelkező mérnököknek tartunk kurzusokat olyan specifikus területeken, mint a robbanásbiztonság. Az elméleti képzést a kollégáim tartják, a gyakorlati részeknek pedig az NFL ad otthont. Más területeken is vannak képzéseink a feszültség alatti munkavégzéssel (FAM) vagy szigeteléstechnikával kapcsolatban. Néhány éve a távvezeték-nyomvonalak karbantartása közben bekövetkezett balesetek számának megugrása miatt keresett fel minket az egyik hazai hálózati engedélyes. Kidolgoztunk egy olyan oktatási programot, amelynek eredményeképpen gyakorlatilag megszűntek ezek a balesetek. A nemzetközileg is egyedülálló képzéseink keretében éves szinten több száz fő érkezik hozzánk Japánból, az Európai Unió országaiból, sőt az Egyesült Államokból és Kanadából is voltak már diákjaink. Laboratóriumunkban a Dr. Csikós Béla Oktatási Központ keretében zajlik a feszültség alatti munkavégzéshez szükséges ismeretek oktatása. A FAM lényege, hogy az egyes, a hálózat részét képező berendezések ellenőrzése, karbantartása, javítása a megfelelő technológiák alkalmazásával kikapcsolás nélkül, folyamatos üzem közben is lehetséges. Ezzel a biztosítható szolgáltatás zavarmentessége, a fogyasztók folyamatos ellátásban részesülnek, továbbá a ki-és bekapcsolások nem terhelik feleslegesen a hálózatot. Ezen a területen is a világelsők között vagyunk: Magyarországon az 1960-as években dolgozták ki a nagyfeszültségű FAM szabályrendszerét.

Az oktatás mellett mennyire fontos a kutatás?

Ha szabad így fogalmazni: a kedvenc tevékenységünk a kutatás. Ez jól illeszkedik a BME mint kutatóegyetem profiljába is. A 2010-es évektől számtalan nemzetközi projektben vettünk és veszünk részt jelenleg is. Nagyfeszültségű kutatólaboratóriumként 2014 és 2018 között az FP7, jelenleg pedig a Horizon 2020 uniós technológiai eszközfejlesztési és villamosenergetikai projektekben működünk közre. A BME egyik kiemelkedő energetikai projekteket gondozó tanszéke és laboratóriuma vagyunk, jelenleg öt nagy nemzetközi projektben veszünk részt. Folyamatosan bővítjük a kapcsolatrendszerünket, előadásokat tartunk, konferenciákra járunk, szabványosítási folyamatokban veszünk részt és a tudásunkat igyekszünk implementálni a nemzetközi gyakorlatba. A tudásalapú értékteremtés és a nemzetközi beágyazottság kulcstényező a pályázati sikerességben. Küldetésünk, hogy ne csak Magyarországon mondják ránk, hogy világhírű kutatók vagyunk, hanem kiharcoljuk azt a nemzetközi elismerést, amely további lehetőségeket teremt. Az EU-s projektek mellett több komoly nemzetközi megbízásunk is van, ezek súlyát jól mutatja, hogy az elmúlt években a laboratóriumi vizsgálatokból, K+F-ből és eszközfejlesztésekből származó bevételeink 80 százaléka külföldről származott. E megbízások feltétele a Nemzeti Akkreditáló Hatóság (NAH) akkreditációja. 

Melyek az aktuális kutatási területek?

A feszültség alatti munkavégzés, a szigeteléstechnika, a szigetelésdiagnosztika, illetve  távvezetéki eszközmenedzsment. Ez utóbbihoz kapcsolódik a dinamikus távvezeték-terhelhetőség (dynamic line rating, DLR), amely világszinten is új és egyre népszerűbb kutatási irány. Lényege, hogy kidolgoztunk egy fizikai szenzoron alapuló, saját fejlesztésű algoritmusokkal és mesterséges intelligenciával támogatott rendszert, amely a távvezetékek különböző tényezők által meghatározott statikus állapotú maximális terhelhetősége átlagosan 20-30 százalékkal biztonságosan növelhető. Eddig a hálózatok szerepe az erőművek és a fogyasztók összekötése volt, most kettőjük közé kerültek a megújulóenergia-termelők, és az általuk megtermelt energiát is a már meglévő hálózatoknak kell továbbítaniuk - a fejlesztésünk ennek a megoldásában is segít. Fontos a nagyfeszültségű berendezések diagnosztikája, élettartambecslése, eszközmenedzsmentje is. Ilyen és ehhez hasonló feladatok például a Paksi Atomerőműnél is adódnak. Emellett nem szabad figyelmen kívül hagyni azokat a technológiai lehetőségeket, amelyek nem témaspecifikusak, éppen ezért több területen is segíthetik a munkánkat. A mesterséges intelligencia és a digitális ikrek fejlesztése és alkalmazása olyan lehetőségeket rejt magában, amely jól hasznosítható a villámvédelemtől a FAM témakörén át a távvezeték-eszközmenedzsmentig. Jó példa erre az Európai Unió Horizon égisze alatt futó TwinEU projekt is, ahol az NFL hazai és osztrák partnerekkel dolgozik szoros együttműködésben digitális ikrek fejlesztésében.

Mi várja az önöknél végzett hallgatókat a munkaerőpiacon?

Tapasztalataink szerint a villamosmérnöki képzés szakirányválasztásakor a klasszikusan népszerű ágazatok - automatizáció, beágyazott rendszerek, hírközléstechnika - mellett egyre keresettebb a villamos energetika és maga a Villamos Energetika Tanszék. Nemcsak a hallgatói érdeklődésben érzünk növekedést, egyre több nő választ nálunk kutatási témát. A műegyetemi képzés hagyományosan magas minősége miatt nagy az igény a nálunk végzettek iránt itthon és külföldön egyaránt. Ez azt is jelenti, hogy a diplomásaink gyorsan és magas kezdőfizetéssel tudnak elhelyezkedni.

Ugyanakkor a hallgatóinkat már a BSc-képzés alatt elkezdik foglalkoztatni, és bár a tanulás melletti munkavégzés például az informatika esetében nem megoldhatatlan, a laboratóriumba bejárás sokkal nehezebben kivitelezhető a napi munkavégzés mellett anélkül, hogy a tanulás rovására menne. Igyekszünk elmagyarázni az ipari partnereknek, hogy közös érdekünk a hallgatók minél magasabb szintű oktatása, hiszen hosszú távon egyetlen cég sem profitál abból, hogy egyes hallgatók abbahagyják a BSc tanulmányaikat a részmunkaidős szerződéseik miatt. A tapasztalatunk pedig sajnos az, hogy azok a hallgatók, akik egyszer kilépnek az egyetemi közegből, nem térnek vissza az MSc-képzésre. Ha pedig valaki a BSc után kiszáll, a tudása nem ér majd annyit, mintha elvégezné az MSc-, netán a PhD-képzést is. Összességében azt mondhatjuk, hogy jó helyen van, aki a tanszékünket és a laboratóriumunkat választja: az itt szerzett tudás akár az oktatói, akár a kutatói, akár az ipari szférában elhelyezkedve jól kamatoztatható.

KJ