已經(jīng)過了近17年，陸佳政還會回想起他見識“冰的威力”的那個下午：百花坳冰雪茫茫，輸電線路上掛著密密麻麻的冰凌，鋼筋鐵塔有的傾斜扭曲，有的匍匐在地……那是2005年2月16日，湖南經(jīng)受一場寒潮凍雨，電網(wǎng)受損，斷線倒塔。
當(dāng)時，36歲的陸佳政是國網(wǎng)湖南省電力公司的一名科研骨干，研究重心在發(fā)、輸、變電設(shè)備的狀態(tài)監(jiān)測與檢修技術(shù)上。沒承想，一場冰災(zāi)讓他開始了半生的“破冰之旅”。爾后，因為2010年的一場山火，他又投身到防山火的事業(yè)。
2022年1月份，北京，中國電科院院士、國網(wǎng)湖南電力防災(zāi)減災(zāi)中心主任、國家電網(wǎng)有限公司輸變電設(shè)備防冰減災(zāi)技術(shù)實驗室主任、電網(wǎng)輸變電設(shè)備防災(zāi)減災(zāi)國家重點實驗室主任陸佳政向記者回憶起自己開展技術(shù)融冰和電網(wǎng)防山火的故事……
“破冰”有方 從容應(yīng)對
在攻克直流融冰技術(shù)的同時，陸佳政團隊還在覆冰預(yù)測及監(jiān)測領(lǐng)域取得重大突破。如今，電網(wǎng)已經(jīng)能夠從容面對“冰魔”，有冰也能無災(zāi)。
2005年湖南的局部冰災(zāi)為電網(wǎng)人敲響了警鐘：開展覆冰監(jiān)測及融冰技術(shù)研究，是道必答題。
從冰災(zāi)現(xiàn)場回到單位后，陸佳政出于科研工作者的本能，翻閱了大量資料。一篇關(guān)于1998年加拿大使用直流融冰裝置的報道引起了他的注意。他仔細(xì)研究后發(fā)現(xiàn)，該裝置造價高達(dá)2億元、占地近20畝，相當(dāng)于建設(shè)一座變電站。“太貴了，也太大了，大規(guī)模推廣不切實際?！标懠颜f，“為什么不研制更實用的融冰裝置？”2006年，陸佳政團隊完成了直流融冰的理論分析和裝置設(shè)計，第二年完成模擬仿真計算和導(dǎo)線融冰試驗，最終于2008年年初研制出一臺直流融冰樣機。
考驗隨即而來。一場大范圍、長時間的雨雪冰凍天氣猛烈襲擊中國南方，跳閘、倒塔、停電……湖南電網(wǎng)首當(dāng)其沖。據(jù)監(jiān)測，電網(wǎng)覆冰在夜間以每小時1毫米的速度“瘋長”。經(jīng)過3天運輸，這臺直流融冰裝置在當(dāng)年2月11日被運到位于婁底的110千伏冷礦線開展融冰試驗。第一次合閘時，裝置運行不久就劇烈震動，冷卻風(fēng)扇脫落，停機保護開啟。陸佳政的心情瞬間跌落谷底。冷靜下來后，他仔細(xì)檢查，發(fā)現(xiàn)冷卻風(fēng)扇的固定螺絲沒有使用彈簧墊圈?！坝才鲇玻瑳]有一點緩沖余地，不震動才怪！”他說。加裝完彈簧墊圈，裝置順利開始融冰。20分鐘后，觀測哨傳來導(dǎo)線覆冰開始融化脫落的報告。這成為我國首臺投入到實際融冰的直流融冰裝置。
在2008年湖南冰災(zāi)中，這唯一的一臺裝置雖然作用有限，但表現(xiàn)不俗?！斑^去，一條線路覆冰后，我們要組織200多人敲敲打打忙碌1天才能完成的任務(wù)，使用直流融冰裝置后只需4個人用2個小時就可以完成，不再需要人工敲冰。”時任婁底電業(yè)局總工程師的曾建平說。大家意識到：科技抗冰刻不容緩，直流融冰大有可為。
“當(dāng)年，國家電網(wǎng)公司電網(wǎng)冰災(zāi)預(yù)測、冰情監(jiān)測、交直流融冰和絕緣子防冰閃等5項關(guān)鍵課題研究都由我們承擔(dān)。”陸佳政回憶道，“年內(nèi)都要出成果，說沒壓力，那不可能?！?/p>
開展關(guān)鍵課題研究時，陸佳政首先遇到的難題就是傳統(tǒng)的SVC型直流融冰裝置三相晶閘管整流諧波高，易引起諧振造成避雷器等炸毀，需加裝龐大的濾波器。陸佳政團隊先后進行了10余種拓?fù)浞桨傅恼撟C，提出了新型整流變壓器消除諧波、二極管整流減少發(fā)熱的關(guān)鍵技術(shù)路線。2012年，他們掌握了多檔位多繞組諧波抵消直流融冰方法，采用諧波內(nèi)部反相自動抵消的方式，無需濾波裝置，就將諧波含量從30%降低至5%以下，裝置占地面積減少60%、造價成本降低70%。
在此基礎(chǔ)上，陸佳政團隊研制出3個系列9種型號直流融冰裝置，涵蓋10千伏到1000千伏各個電壓等級，1小時可快速加熱融化數(shù)百千米線路覆冰。其中，2014年，陸佳政領(lǐng)銜的“電網(wǎng)大范圍冰凍災(zāi)害預(yù)防與治理關(guān)鍵技術(shù)及成套裝備”項目獲得2013年度國家科學(xué)技術(shù)進步獎一等獎。2017年，陸佳政帶隊取得的“一種集約型直流融冰裝置拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)”發(fā)明專利獲得第十九屆中國專利金獎。
陸佳政團隊攻克直流融冰技術(shù)的同時，還在覆冰預(yù)測及監(jiān)測領(lǐng)域取得重大突破。
災(zāi)害防治首先要靠預(yù)測?！拔覀兤綍r看的天氣預(yù)報是基于中尺度的預(yù)測，比如10千米的空間網(wǎng)格，但對于我們輸電線路來說這個尺度就大了。”陸佳政舉例說，輸電線路常?？缭礁呱?、峽谷等地形，往往山下晴天、山上大雪，百米內(nèi)外環(huán)境迥異，電網(wǎng)覆冰預(yù)測必須要做微地形。
沒有現(xiàn)成的關(guān)系因子，陸佳政團隊就一項項查找資料。根據(jù)過去60年間湖南的覆冰資料，他們繪制了上萬張?zhí)柡谧印喼迾O渦、副熱帶高壓、電網(wǎng)地形等因子與覆冰的關(guān)系圖。沒有實測數(shù)據(jù)，他們就一套一套地安裝觀測裝置自己采集。
陸佳政團隊通過對比多年觀測、試驗的數(shù)據(jù)，揭示了線路覆冰與線路電流、線路走向、凍雨、風(fēng)向等參數(shù)的相互耦合規(guī)律，創(chuàng)建了地形抬升、埡口風(fēng)增大、高山分水嶺、峽谷風(fēng)道、水體凝結(jié)5種典型的電網(wǎng)微地形覆冰模型，解決了覆冰預(yù)測問題，并研制出我國首套電網(wǎng)覆冰預(yù)測系統(tǒng)?！氨葘译娋W(wǎng)經(jīng)營區(qū)省級電力公司10年間線路應(yīng)用這套系統(tǒng)的數(shù)據(jù)，我們發(fā)現(xiàn)這套系統(tǒng)提前3天電網(wǎng)覆冰預(yù)測準(zhǔn)確率達(dá)98.2%。”陸佳政說，2020年11月15日，他們準(zhǔn)確預(yù)測了當(dāng)月17～20日吉林等地的覆冰，并派出融冰支援小組千里馳援吉林。
接過電網(wǎng)防山火技術(shù)攻關(guān)接力棒
在盛夏時節(jié)，陸佳政和團隊成員穿著棉襖反復(fù)進出人工氣候室開展覆冰試驗，在“冰窟”與“火爐”間穿梭。后來，一次契機，陸佳政開始接觸“火熱”的事業(yè)：電網(wǎng)防山火。
那是2010年的春節(jié)，陸佳政和妻兒從長沙回重慶探親，正吃著午飯，同事打來電話說：“今天發(fā)生了山火，220千伏線路跳了幾條，趕緊回來看看吧！”陸佳政趕忙訂了最近班次的飛機，當(dāng)天18時回到了長沙。那時陸佳政的主攻方向和“火”八竿子打不著。
近年來，我國年均發(fā)生7萬多起山火，對電網(wǎng)線路特別是特高壓線路危害很大。陸佳政作為防災(zāi)減災(zāi)領(lǐng)域的專家，責(zé)無旁貸地接過了電網(wǎng)防山火技術(shù)攻關(guān)的接力棒。
陸佳政的思路很明確：一定要先做預(yù)測。如果能提前預(yù)判火災(zāi)趨勢，就近部署滅火車，可以事半功倍。
利用全國1995～2009年的山火數(shù)據(jù)，陸佳政團隊開始建模分析，最開始按照省份劃分網(wǎng)格，然后不斷縮小?！敖?jīng)過反復(fù)試驗，我們發(fā)現(xiàn)60千米×60千米的網(wǎng)格是具有統(tǒng)計學(xué)意義的尺度。一方面，網(wǎng)格內(nèi)山火密度趨于穩(wěn)定。另一方面，一個網(wǎng)格里布局一臺消防車，到網(wǎng)格邊緣的距離只用半個小時車程，滅火救援是比較合理的。”陸佳政介紹道。
建立模型的過程并非一帆風(fēng)順?！白铋_始靠摸索，對數(shù)據(jù)的認(rèn)識也沒那么全面?！标懠颜f，一次“烏龍事件”讓他終生難忘。那是2011年，團隊已經(jīng)初步建立了預(yù)測模型，但有一處位于四川的點位天天告警起火。什么地方會天天起火呢？這一反常現(xiàn)象引起了陸佳政的注意，并將該點位的經(jīng)緯度數(shù)據(jù)發(fā)給國網(wǎng)四川省電力公司協(xié)助核實。原來，那處天天“著火”的點位是攀枝花鋼鐵公司，監(jiān)測系統(tǒng)將高爐的煙囪識別為著火。
這次“烏龍”讓陸佳政團隊意識到，對歷史照片進行點位標(biāo)記時，機器識別存在一定誤差。那有沒有消除誤差的方法？陸佳政想到了疊加“植被”“降水”等因子來排除干擾。2012年，覆蓋全國范圍的山火預(yù)警系統(tǒng)研制成功，準(zhǔn)確率達(dá)92%，目前已累計監(jiān)測到電網(wǎng)山火熱點2.8萬多處，發(fā)布2500余基鐵塔的告警信息。
山火預(yù)警之外，不停電滅火也是公認(rèn)的世界性難題?！澳憧?，世界上所有的消防安全準(zhǔn)則都有一條：先停電，再滅火?！标懠颜忉尩溃珜﹄娋W(wǎng)來說，停電滅火就已經(jīng)造成了停電，“所以，不停電滅火是必須攻克的難題?！蓖ｋ姕缁鸬膰H慣例，源于水導(dǎo)電的特性。
一天，陸佳政突然想到：如果將水霧化后，水分子之間形成了間隙，是不是就可以實現(xiàn)絕緣？說干就干，陸佳政一頭鉆進了實驗室，通過電場作用將水霧極化，霧徑越來越小，擊穿電壓測試儀上的數(shù)值也越來越大，當(dāng)陸佳政將霧徑減小至400微米時，以水霧作為介質(zhì)的電極之間的間隙發(fā)生擊穿時的電壓，比以空氣作為介質(zhì)的擊穿電壓還高。“當(dāng)時我以為做錯了，水霧絕緣度怎么會比干燥空氣的絕緣度還高？”陸佳政反復(fù)試驗了十余次，又喊來團隊其他成員試驗，才確認(rèn)了試驗結(jié)論。后來，他們又從機理上分析了細(xì)水霧帶電滅火的科學(xué)性。
經(jīng)過陸佳政團隊的研發(fā)，2014年，首套線路山火不停電裝置投運。截至目前，已有135套裝置在全國多個省份應(yīng)用，累計不停電帶電撲滅線路山火2358起。陸佳政團隊還自主研發(fā)出高效防復(fù)燃滅火劑。2019年，陸佳政主持的“電網(wǎng)大范圍山火災(zāi)害帶電防治關(guān)鍵技術(shù)”成果獲2018年度國家技術(shù)發(fā)明二等獎。
陽臺和大山都是他的“實驗室”
小小的陽臺和奇?zhèn)サ拇笊蕉际顷懠颜摹皩嶒炇摇?。在這些“實驗室”里，他融過冰雪、滅過山火，攻克了防災(zāi)減災(zāi)技術(shù)難題，用行動詮釋了創(chuàng)新無止境的職業(yè)追求。
在長沙龍華路，電網(wǎng)輸變電設(shè)備防災(zāi)減災(zāi)國家重點實驗室門前，“創(chuàng)新降冰魔，溫暖滿人間”10個字十分醒目。這里已經(jīng)發(fā)展成為占地200畝、擁有3個實驗室、建設(shè)了800萬億次超算中心和大型人工氣候室等的國家重點實驗室。
1995年，陸佳政從華中科技大學(xué)博士畢業(yè)，入職當(dāng)時的湖南電力試驗研究所，成為國網(wǎng)湖南電力引進的第一位博士?！白畛鯇嶒炇覘l件不好，基本都是格子間，場地不夠?！标懠颜f，家里7平方米的陽臺就成為他長待的“實驗室”。
當(dāng)時，他全身心投入到狀態(tài)監(jiān)測技術(shù)的攻關(guān)中，焊接測試電路板，反復(fù)改寫源代碼，為電子元件選型……失敗了一次又一次，可陸佳政從中獲取了大量第一手資料，積累了豐富的軟、硬件開發(fā)經(jīng)驗。陸佳政反復(fù)跟記者說：“科技創(chuàng)新要敢為人先，但不要急于求成，也不要急于否定，試一試，沒有白走的路?！蹦切霸陉柵_上做成的試驗”就是最好的例證。
陸佳政特別的“實驗室”還有很多。2008年，陸佳政團隊攻堅直流融冰技術(shù)時，單位的人工氣候?qū)嶒炇疫€沒建起來。于是，他們租下了長沙南湖路菜市場的一座冷庫?！袄鋷煲郧笆欠艃鋈獾?，剛進去時還一股子肉味，說實話不具備試驗條件?！标懠颜貞?，當(dāng)時他們做防冰試驗的思路比較發(fā)散，比如有人提出研制不結(jié)冰的材料為線路穿上“保暖外衣”，有人就想到用不沾水的荷葉作為試驗材料。于是，他們買了近千張荷葉片。然而在零下10攝氏度下，荷葉被凍得硬邦邦的?！斑@次試驗之后，我們放棄了其他思路，全力攻堅直流融冰。”
“科技創(chuàng)新離不開體制機制支撐?！标懠颜f，有底氣，才敢放手干。在做覆冰預(yù)測模型時，陸佳政團隊把分析尺度精度從3千米細(xì)致到30米，由此捕捉的數(shù)據(jù)計算量相當(dāng)于一般天氣預(yù)報尺度的100萬倍?！?015年，國家電網(wǎng)公司大力支持，為我們建設(shè)了一臺800萬億次算力的超級計算機，解決了研究中的計算難題?！标懠颜f。
在電網(wǎng)輸變電設(shè)備防災(zāi)減災(zāi)國家重點實驗室博士后陳寶輝眼中，陸佳政既嚴(yán)格又寬容，寬容是鼓勵放手干，嚴(yán)格是對試驗精益求精?！八３８嬖V我們，創(chuàng)新要敢為先，要敢于試，方法既要突破常規(guī)，又要符合科學(xué)原理。”在水霧帶電滅火技術(shù)研究中，陸佳政開展了數(shù)千次試驗，詳細(xì)分析試驗數(shù)據(jù)，終于弄清楚了水霧提升空氣間隙絕緣性的機理。
其實，陸佳政最大的“實驗室”在山里。壺瓶山、雪峰山、天堂山……陸佳政爬過的山數(shù)不勝數(shù)，見過許多“世之奇?zhèn)ァ?。在這些山上，他融過冰雪、滅過山火，攻克了防災(zāi)減災(zāi)技術(shù)難題，把論文寫在祖國大地上，用行動詮釋了創(chuàng)新無止境的職業(yè)追求。（國網(wǎng)湖南電力供圖）
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