已經(jīng)過(guò)了近17年，陸佳政還會(huì)回想起他見(jiàn)識(shí)“冰的威力”的那個(gè)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(chǎng)寒潮凍雨，電網(wǎng)受損，斷線倒塔。
當(dāng)時(shí)，36歲的陸佳政是國(guó)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(cè)與檢修技術(shù)上。沒(méi)承想，一場(chǎng)冰災(zāi)讓他開(kāi)始了半生的“破冰之旅”。爾后，因?yàn)?010年的一場(chǎng)山火，他又投身到防山火的事業(yè)。
2022年1月份，北京，中國(guó)電科院院士、國(guó)網(wǎng)湖南電力防災(zāi)減災(zāi)中心主任、國(guó)家電網(wǎng)有限公司輸變電設(shè)備防冰減災(zāi)技術(shù)實(shí)驗(yàn)室主任、電網(wǎng)輸變電設(shè)備防災(zāi)減災(zāi)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室主任陸佳政向記者回憶起自己開(kāi)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(duì)
在攻克直流融冰技術(shù)的同時(shí)，陸佳政團(tuán)隊(duì)還在覆冰預(yù)測(cè)及監(jiān)測(cè)領(lǐng)域取得重大突破。如今，電網(wǎng)已經(jīng)能夠從容面對(duì)“冰魔”，有冰也能無(wú)災(zāi)。
2005年湖南的局部冰災(zāi)為電網(wǎng)人敲響了警鐘：開(kāi)展覆冰監(jiān)測(cè)及融冰技術(shù)研究，是道必答題。
從冰災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)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(bào)道引起了他的注意。他仔細(xì)研究后發(fā)現(xiàn)，該裝置造價(jià)高達(dá)2億元、占地近20畝，相當(dāng)于建設(shè)一座變電站?！疤F了，也太大了，大規(guī)模推廣不切實(shí)際?！标懠颜f(shuō)，“為什么不研制更實(shí)用的融冰裝置？”2006年，陸佳政團(tuán)隊(duì)完成了直流融冰的理論分析和裝置設(shè)計(jì)，第二年完成模擬仿真計(jì)算和導(dǎo)線融冰試驗(yàn)，最終于2008年年初研制出一臺(tái)直流融冰樣機(jī)。
考驗(yàn)隨即而來(lái)。一場(chǎng)大范圍、長(zhǎng)時(shí)間的雨雪冰凍天氣猛烈襲擊中國(guó)南方，跳閘、倒塔、停電……湖南電網(wǎng)首當(dāng)其沖。據(jù)監(jiān)測(cè)，電網(wǎng)覆冰在夜間以每小時(shí)1毫米的速度“瘋長(zhǎng)”。經(jīng)過(guò)3天運(yùn)輸，這臺(tái)直流融冰裝置在當(dāng)年2月11日被運(yùn)到位于婁底的110千伏冷礦線開(kāi)展融冰試驗(yàn)。第一次合閘時(shí)，裝置運(yùn)行不久就劇烈震動(dòng)，冷卻風(fēng)扇脫落，停機(jī)保護(hù)開(kāi)啟。陸佳政的心情瞬間跌落谷底。冷靜下來(lái)后，他仔細(xì)檢查，發(fā)現(xiàn)冷卻風(fēng)扇的固定螺絲沒(méi)有使用彈簧墊圈?！坝才鲇?，沒(méi)有一點(diǎn)緩沖余地，不震動(dòng)才怪！”他說(shuō)。加裝完彈簧墊圈，裝置順利開(kāi)始融冰。20分鐘后，觀測(cè)哨傳來(lái)導(dǎo)線覆冰開(kāi)始融化脫落的報(bào)告。這成為我國(guó)首臺(tái)投入到實(shí)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(tái)裝置雖然作用有限，但表現(xiàn)不俗?！斑^(guò)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(gè)人用2個(gè)小時(shí)就可以完成，不再需要人工敲冰?！睍r(shí)任婁底電業(yè)局總工程師的曾建平說(shuō)。大家意識(shí)到：科技抗冰刻不容緩，直流融冰大有可為。
“當(dāng)年，國(guó)家電網(wǎng)公司電網(wǎng)冰災(zāi)預(yù)測(cè)、冰情監(jiān)測(cè)、交直流融冰和絕緣子防冰閃等5項(xiàng)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(shuō)沒(méi)壓力，那不可能?！?/p>
開(kāi)展關(guān)鍵課題研究時(shí)，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(tuán)隊(duì)先后進(jìn)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(dòng)抵消的方式，無(wú)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(jià)成本降低70%。
在此基礎(chǔ)上，陸佳政團(tuán)隊(duì)研制出3個(gè)系列9種型號(hào)直流融冰裝置，涵蓋10千伏到1000千伏各個(gè)電壓等級(jí)，1小時(shí)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(xiàng)目獲得2013年度國(guó)家科學(xué)技術(shù)進(jìn)步獎(jiǎng)一等獎(jiǎng)。2017年，陸佳政帶隊(duì)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(zhuān)利獲得第十九屆中國(guó)專(zhuān)利金獎(jiǎng)。
陸佳政團(tuán)隊(duì)攻克直流融冰技術(shù)的同時(shí)，還在覆冰預(yù)測(cè)及監(jiān)測(cè)領(lǐng)域取得重大突破。
災(zāi)害防治首先要靠預(yù)測(cè)。“我們平時(shí)看的天氣預(yù)報(bào)是基于中尺度的預(yù)測(cè)，比如10千米的空間網(wǎng)格，但對(duì)于我們輸電線路來(lái)說(shuō)這個(gè)尺度就大了?！标懠颜e例說(shuō)，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(cè)必須要做微地形。
沒(méi)有現(xiàn)成的關(guān)系因子，陸佳政團(tuán)隊(duì)就一項(xiàng)項(xiàng)查找資料。根據(jù)過(guò)去60年間湖南的覆冰資料，他們繪制了上萬(wàn)張?zhí)?yáng)黑子、亞洲極渦、副熱帶高壓、電網(wǎng)地形等因子與覆冰的關(guān)系圖。沒(méi)有實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，他們就一套一套地安裝觀測(cè)裝置自己采集。
陸佳政團(tuán)隊(duì)通過(guò)對(duì)比多年觀測(cè)、試驗(yàn)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(cè)問(wèn)題，并研制出我國(guó)首套電網(wǎng)覆冰預(yù)測(cè)系統(tǒng)?！氨葘?duì)國(guó)家電網(wǎng)經(jīng)營(yíng)區(qū)省級(jí)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(cè)準(zhǔn)確率達(dá)98.2%。”陸佳政說(shuō)，2020年11月15日，他們準(zhǔn)確預(yù)測(cè)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(guò)電網(wǎng)防山火技術(shù)攻關(guān)接力棒
在盛夏時(shí)節(jié)，陸佳政和團(tuán)隊(duì)成員穿著棉襖反復(fù)進(jìn)出人工氣候室開(kāi)展覆冰試驗(yàn)，在“冰窟”與“火爐”間穿梭。后來(lái)，一次契機(jī)，陸佳政開(kāi)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(zhǎng)沙回重慶探親，正吃著午飯，同事打來(lái)電話說(shuō)：“今天發(fā)生了山火，220千伏線路跳了幾條，趕緊回來(lái)看看吧！”陸佳政趕忙訂了最近班次的飛機(jī)，當(dāng)天18時(shí)回到了長(zhǎng)沙。那時(shí)陸佳政的主攻方向和“火”八竿子打不著。
近年來(lái)，我國(guó)年均發(fā)生7萬(wàn)多起山火，對(duì)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(zhuān)家，責(zé)無(wú)旁貸地接過(guò)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(cè)。如果能提前預(yù)判火災(zāi)趨勢(shì)，就近部署滅火車(chē)，可以事半功倍。
利用全國(guó)1995～2009年的山火數(shù)據(jù)，陸佳政團(tuán)隊(duì)開(kāi)始建模分析，最開(kāi)始按照省份劃分網(wǎng)格，然后不斷縮小。“經(jīng)過(guò)反復(fù)試驗(yàn)，我們發(fā)現(xiàn)60千米×60千米的網(wǎng)格是具有統(tǒng)計(jì)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(gè)網(wǎng)格里布局一臺(tái)消防車(chē)，到網(wǎng)格邊緣的距離只用半個(gè)小時(shí)車(chē)程，滅火救援是比較合理的。”陸佳政介紹道。
建立模型的過(guò)程并非一帆風(fēng)順。“最開(kāi)始靠摸索，對(duì)數(shù)據(jù)的認(rèn)識(shí)也沒(méi)那么全面?！标懠颜f(shuō)，一次“烏龍事件”讓他終生難忘。那是2011年，團(tuán)隊(duì)已經(jīng)初步建立了預(yù)測(cè)模型，但有一處位于四川的點(diǎn)位天天告警起火。什么地方會(huì)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(diǎn)位的經(jīng)緯度數(shù)據(jù)發(fā)給國(guó)網(wǎng)四川省電力公司協(xié)助核實(shí)。原來(lái)，那處天天“著火”的點(diǎn)位是攀枝花鋼鐵公司，監(jiān)測(cè)系統(tǒng)將高爐的煙囪識(shí)別為著火。
這次“烏龍”讓陸佳政團(tuán)隊(duì)意識(shí)到，對(duì)歷史照片進(jìn)行點(diǎn)位標(biāo)記時(shí)，機(jī)器識(shí)別存在一定誤差。那有沒(méi)有消除誤差的方法？陸佳政想到了疊加“植被”“降水”等因子來(lái)排除干擾。2012年，覆蓋全國(guó)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(jì)監(jiān)測(cè)到電網(wǎng)山火熱點(diǎn)2.8萬(wàn)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。”陸佳政解釋道，但對(duì)電網(wǎng)來(lái)說(shuō)，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?guó)際慣例，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(shí)現(xiàn)絕緣？說(shuō)干就干，陸佳政一頭鉆進(jìn)了實(shí)驗(yàn)室，通過(guò)電場(chǎng)作用將水霧極化，霧徑越來(lái)越小，擊穿電壓測(cè)試儀上的數(shù)值也越來(lái)越大，當(dāng)陸佳政將霧徑減小至400微米時(shí)，以水霧作為介質(zhì)的電極之間的間隙發(fā)生擊穿時(shí)的電壓，比以空氣作為介質(zhì)的擊穿電壓還高。“當(dāng)時(shí)我以為做錯(cuò)了，水霧絕緣度怎么會(huì)比干燥空氣的絕緣度還高？”陸佳政反復(fù)試驗(yàn)了十余次，又喊來(lái)團(tuán)隊(duì)其他成員試驗(yàn)，才確認(rèn)了試驗(yàn)結(jié)論。后來(lái)，他們又從機(jī)理上分析了細(xì)水霧帶電滅火的科學(xué)性。
經(jīng)過(guò)陸佳政團(tuán)隊(duì)的研發(fā)，2014年，首套線路山火不停電裝置投運(yùn)。截至目前，已有135套裝置在全國(guó)多個(gè)省份應(yīng)用，累計(jì)不停電帶電撲滅線路山火2358起。陸佳政團(tuán)隊(duì)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(guó)家技術(shù)發(fā)明二等獎(jiǎng)。
陽(yáng)臺(tái)和大山都是他的“實(shí)驗(yàn)室”
小小的陽(yáng)臺(tái)和奇?zhèn)サ拇笊蕉际顷懠颜摹皩?shí)驗(yàn)室”。在這些“實(shí)驗(yàn)室”里，他融過(guò)冰雪、滅過(guò)山火，攻克了防災(zāi)減災(zāi)技術(shù)難題，用行動(dòng)詮釋了創(chuàng)新無(wú)止境的職業(yè)追求。
在長(zhǎng)沙龍華路，電網(wǎng)輸變電設(shè)備防災(zāi)減災(zāi)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室門(mén)前，“創(chuàng)新降冰魔，溫暖滿(mǎn)人間”10個(gè)字十分醒目。這里已經(jīng)發(fā)展成為占地200畝、擁有3個(gè)實(shí)驗(yàn)室、建設(shè)了800萬(wàn)億次超算中心和大型人工氣候室等的國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室。
1995年，陸佳政從華中科技大學(xué)博士畢業(yè)，入職當(dāng)時(shí)的湖南電力試驗(yàn)研究所，成為國(guó)網(wǎng)湖南電力引進(jìn)的第一位博士?！白畛鯇?shí)驗(yàn)室條件不好，基本都是格子間，場(chǎng)地不夠?！标懠颜f(shuō)，家里7平方米的陽(yáng)臺(tái)就成為他長(zhǎng)待的“實(shí)驗(yàn)室”。
當(dāng)時(shí)，他全身心投入到狀態(tài)監(jiān)測(cè)技術(shù)的攻關(guān)中，焊接測(cè)試電路板，反復(fù)改寫(xiě)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(kāi)發(fā)經(jīng)驗(yàn)。陸佳政反復(fù)跟記者說(shuō)：“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(méi)有白走的路?！蹦切霸陉?yáng)臺(tái)上做成的試驗(yàn)”就是最好的例證。
陸佳政特別的“實(shí)驗(yàn)室”還有很多。2008年，陸佳政團(tuán)隊(duì)攻堅(jiān)直流融冰技術(shù)時(shí)，單位的人工氣候?qū)嶒?yàn)室還沒(méi)建起來(lái)。于是，他們租下了長(zhǎng)沙南湖路菜市場(chǎng)的一座冷庫(kù)。“冷庫(kù)以前是放凍肉的，剛進(jìn)去時(shí)還一股子肉味，說(shuō)實(shí)話不具備試驗(yàn)條件?！标懠颜貞洠?dāng)時(shí)他們做防冰試驗(yàn)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(yàn)材料。于是，他們買(mǎi)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(yàn)之后，我們放棄了其他思路，全力攻堅(jiān)直流融冰?！?/p>
“科技創(chuàng)新離不開(kāi)體制機(jī)制支撐?！标懠颜f(shuō)，有底氣，才敢放手干。在做覆冰預(yù)測(cè)模型時(shí)，陸佳政團(tuán)隊(duì)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(jì)算量相當(dāng)于一般天氣預(yù)報(bào)尺度的100萬(wàn)倍?！?015年，國(guó)家電網(wǎng)公司大力支持，為我們建設(shè)了一臺(tái)800萬(wàn)億次算力的超級(jí)計(jì)算機(jī)，解決了研究中的計(jì)算難題。”陸佳政說(shuō)。
在電網(wǎng)輸變電設(shè)備防災(zāi)減災(zāi)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室博士后陳寶輝眼中，陸佳政既嚴(yán)格又寬容，寬容是鼓勵(lì)放手干，嚴(yán)格是對(duì)試驗(yàn)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?！痹谒F帶電滅火技術(shù)研究中，陸佳政開(kāi)展了數(shù)千次試驗(yàn)，詳細(xì)分析試驗(yàn)數(shù)據(jù)，終于弄清楚了水霧提升空氣間隙絕緣性的機(jī)理。
其實(shí)，陸佳政最大的“實(shí)驗(yàn)室”在山里。壺瓶山、雪峰山、天堂山……陸佳政爬過(guò)的山數(shù)不勝數(shù)，見(jiàn)過(guò)許多“世之奇?zhèn)ァ薄Ｔ谶@些山上，他融過(guò)冰雪、滅過(guò)山火，攻克了防災(zāi)減災(zāi)技術(shù)難題，把論文寫(xiě)在祖國(guó)大地上，用行動(dòng)詮釋了創(chuàng)新無(wú)止境的職業(yè)追求。（國(guó)網(wǎng)湖南電力供圖）
評(píng)論