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、變電設備的狀態(tài)監(jiān)測與檢修技術上。沒承想，一場冰災讓他開始了半生的“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)湖南電力防災減災中心主任、國家電網(wǎng)有限公司輸變電設備防冰減災技術實驗室主任、電網(wǎng)輸變電設備防災減災國家重點實驗室主任陸佳政向記者回憶起自己開展技術融冰和電網(wǎng)防山火的故事……
“破冰”有方 從容應對
在攻克直流融冰技術的同時，陸佳政團隊還在覆冰預測及監(jiān)測領域取得重大突破。如今，電網(wǎng)已經(jīng)能夠從容面對“冰魔”，有冰也能無災。
2005年湖南的局部冰災為電網(wǎng)人敲響了警鐘：開展覆冰監(jiān)測及融冰技術研究，是道必答題。
從冰災現(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。他仔細研究后發(fā)現(xiàn)，該裝置造價高達2億元、占地近20畝，相當于建設一座變電站。“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計，第二年完成模擬仿真計算和導線融冰試驗，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，他仔細檢查，發(fā)現(xiàn)冷卻風扇的固定螺絲沒有使用彈簧墊圈?！坝才鲇?，沒有一點緩沖余地，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，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?！睍r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。
“當年，國家電網(wǎng)公司電網(wǎng)冰災預測、冰情監(jiān)測、交直流融冰和絕緣子防冰閃等5項關鍵課題研究都由我們承擔?！标懠颜貞浀?，“年內(nèi)都要出成果，說沒壓力，那不可能?！?/p>
開展關鍵課題研究時，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余種拓撲方案的論證，提出了新型整流變壓器消除諧波、二極管整流減少發(fā)熱的關鍵技術路線。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，陸佳政領銜的“電網(wǎng)大范圍冰凍災害預防與治理關鍵技術及成套裝備”項目獲得2013年度國家科學技術進步獎一等獎。2017年，陸佳政帶隊取得的“一種集約型直流融冰裝置拓撲結構”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的同時，還在覆冰預測及監(jiān)測領域取得重大突破。
災害防治首先要靠預測。“我們平時看的天氣預報是基于中尺度的預測，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?！标懠颜e例說，輸電線路常常跨越高山、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)覆冰預測必須要做微地形。
沒有現(xiàn)成的關系因子，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?、亞洲極渦、副熱帶高壓、電網(wǎng)地形等因子與覆冰的關系圖。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、風向等參數(shù)的相互耦合規(guī)律，創(chuàng)建了地形抬升、埡口風增大、高山分水嶺、峽谷風道、水體凝結5種典型的電網(wǎng)微地形覆冰模型，解決了覆冰預測問題，并研制出我國首套電網(wǎng)覆冰預測系統(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)覆冰預測準確率達98.2%?！标懠颜f，2020年11月15日，他們準確預測了當月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)防山火技術攻關接力棒
在盛夏時節(jié)，陸佳政和團隊成員穿著棉襖反復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。陸佳政作為防災減災領域的專家，責無旁貸地接過了電網(wǎng)防山火技術攻關的接力棒。
陸佳政的思路很明確：一定要先做預測。如果能提前預判火災趨勢，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?！标懠颜榻B道。
建立模型的過程并非一帆風順?！白铋_始靠摸索，對數(shù)據(jù)的認識也沒那么全面。”陸佳政說，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?，F(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警系統(tǒng)研制成功，準確率達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。
山火預警之外，不停電滅火也是公認的世界性難題。“你看，世界上所有的消防安全準則都有一條：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?！爱敃r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？”陸佳政反復試驗了十余次，又喊來團隊其他成員試驗，才確認了試驗結論。后來，他們又從機理上分析了細水霧帶電滅火的科學性。
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)出高效防復燃滅火劑。2019年，陸佳政主持的“電網(wǎng)大范圍山火災害帶電防治關鍵技術”成果獲2018年度國家技術發(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，攻克了防災減災技術難題，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)輸變電設備防災減災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博士畢業(yè)，入職當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。“最初實驗室條件不好，基本都是格子間，場地不夠。”陸佳政說，家里7平方米的陽臺就成為他長待的“實驗室”。
當時，他全身心投入到狀態(tài)監(jiān)測技術的攻關中，焊接測試電路板，反復改寫源代碼，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。”那些“在陽臺上做成的試驗”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。在做覆冰預測模型時，陸佳政團隊把分析尺度精度從3千米細致到30米，由此捕捉的數(shù)據(jù)計算量相當于一般天氣預報尺度的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。”陸佳政說。
在電網(wǎng)輸變電設備防災減災國家重點實驗室博士后陳寶輝眼中，陸佳政既嚴格又寬容，寬容是鼓勵放手干，嚴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)，又要符合科學原理。”在水霧帶電滅火技術研究中，陸佳政開展了數(shù)千次試驗，詳細分析試驗數(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，攻克了防災減災技術難題，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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