他们,与电较劲
■ 与雷电较劲的“雷先生”
1
2014年夏天,爱人做好了晚饭,对着正在看书的谷博士说,吃饭了,“雷先生”!
谷博士一心钻在防雷上,天天说的是雷,看的是雷,写的也是雷,难怪爱人给了他这个雅号。
爱人说,快吃吧,都凉了。
谷博士端起碗,却望向了窗外。窗外正刮起狂风,眼看就要下起雨来。
谷博士放下饭碗,抓起雨衣就往外跑。
“雷先生”明白,夏天最容易有雷暴,他已经等了这“雷先生”好些天了。
看来,两个“雷先生”在今晚必有一会。
雷电是一种伴有闪电和雷鸣的放电现象。闪电过程中,最大电流可达30万安培。作为防雷研究者,为准确捕捉雷电全过程数据,谷博士常常要和雷电进行“亲密接触”。
大雨已经下来。
爱人在身后的喊话已经听不清了。
谷博士急匆匆赶到武汉高压研究所,喘着粗气爬上楼顶的雷电观测平台,打开了数据采集和分析仪器。
此时,一道刺眼的闪光划过,一声霹雳随后而来。
那霹雳就落在他不远的位置,发出震天动地的怒吼。
“雷先生”真的来了,在场的人都吓了一跳。谷博士却笑了,说,好家伙,这个“雷先生”,知道我在这里等它,它先来了一声问候。
这是近年来武汉遇到的最强的雷暴天气。
持续的雷声中,谷博士他们守在仪器跟前,看着屏幕上闪现的雷电影像。
2
2007年,谷博士清华大学博士毕业,分到了武汉高压研究所,也就是后来的“武汉南瑞”。他始终记着导师的话:“天上电闪雷鸣,它会落在哪里、放电原理是什么、如何加以防护?这个问题,将成为电网发展所遇到的重大问题。”
于是他选择了此前未曾涉及过的电网防雷领域,到了我国电网防雷研究第一线——防雷技术事业部。从此与雷结下了不解之缘。
瞬息万变的雷电,对电网威胁极大,世界上每年超半数的输电线路跳闸事故,皆由雷击造成,经济损失动辄数以亿计。雷电变化多端,全国每年1000万个雷打到地上,雷电的大数据靠人采集很有限。因此,提供准确预警并采取有效防雷措施,是减少电网损失的重要手段。
防雷无非有两种手段,一种是被动预防,安装避雷器,泄放雷电;二是主动预防,随时预警,对发生时空进行预测,调度运行部门采取措施,主动停掉部分设备或换线路。
谷博士入行初期,国内基础设施防雷开始有明显需求,但是防雷基础研究还比较薄弱。由于新能源大量接入电网,雷电对系统的风险点增多。随着新的需求增加,防雷技术需要不断更新。快速捕捉雷电,收集雷电数据,准确定位输电线路雷击故障点,是谷博士面对的艰巨任务。
当时,我国的防雷领域智能化发展程度低,捕捉雷电主要依靠人工监测。谷博士在单位办公楼顶建了一个观测站,用一台高速摄像机加一台电脑搭建起了简易的试验室。每当喻家山附近有雷电时,他总是第一时间和实验室人员站在距离雷电最近的位置,通过快速连续的手动方式触发高速摄像机,来捕捉雷电的放电过程。
事实上,“捉雷”总是很难的事情。一夜也难以拍到一幅满意的图像。
渐渐地,雷击故障点的定位改进方法找到了。下一步就是抓紧研发新一代雷电定位系统。
时间紧,任务重,别看这不足50平方米的房间,它通连着全国各大电网的生命线。
雷电还在高山峡谷、大江大河上鸣叫。
电网的安全运行使得研究刻不容缓。电脑和服务器堆满了整个房间,各种设备都在与人的大脑发挥着同步的作用。谷博士和同事们钻在这嘈杂而狭小空间里已经一个多月。
咖啡、方便面、各种药片,朝阳与明月,一天天过去。无数次的探讨、实验、解析,无数次的推翻重来。那些数据,那些设想,有时如一盆浆子,有时像瀑水奔流。
苦恼、忧烦与快乐相伴,一个陡坡接着一个陡坡过去了,前面还有一座大山。
谷博士说:只要有决心,就没有过不去的坎。他和大家一起对着电脑,一坐就是一整天,困了喝上一杯咖啡提神,饿了吃上一碗泡面充饥,一待就是一个多月。
打开窗户,又是一个不眠之夜过去。
谷博士和他的团队终于成功研发出一套稳定、高效、功能全面的新一代雷电定位系统。
这套系统,实现了雷击故障发生500m2区域范围内,落雷情况的智能判断,使得电网雷击故障恢复效率较以往大幅提升。
他们成功捕捉到的20多张雷击放电图像,清晰反映出雷电产生的全过程。
此后,团队继续研制出自动化、智能化的雷击光学路径综合监测系统。并于2012年成功捕获到世界上时空分辨率最高、过程最详尽的电网雷击地闪图像。这在世界上尚属首次。为雷电机理研究,取得了精确可靠的基础数据。
3
新的时代,必然要遇到新的挑战。
随着我国特高压直流输电线路工程建设的快速推进,高压直流输电线路防雷应对措施的研究,成为一项重大课题。谷博士所在的武汉南瑞公司又承担了超、特高压直流输电线路避雷器的研制。
义无反顾,迎难而上。谷博士带领着团队出发了。
他们到不同的地域进行实地考察。头上是超高压或特高压直流输电线路,脚下是荒无人烟的荆棘之地。有时跃上陡峭的山峰,有时蹚过湍急的水流。一整天或吃不上一顿饱饭,喝不着一壶热水。遇到蝎子、毒蛇也成了常事。但是他们有了满意的第一手的收获。
超、特高压,我国已经走在了世界的前列,但超、特高压直流线路型避雷器是闻所未闻,见所未见。参考文献几乎没有。
一张白纸,好写最美好的文字。谷博士还是发挥老一套,从一个零件设计开始,而后是加号、减号。在加减的过程中,总是加号在增多。就这样反复地加减,那个看似顽固不化的壁垒,被一点点攻克。
爱人的电话总是在他夜不归宿的时候响起。“你这个‘雷先生’,今天又不回来啦?”
谷博士就笑,是啊是啊,又让“雷先生”给留下了,我们两个再好好过过手。
爱人唠唠叨叨的话语,谷博士很是受用,反而增强了他战胜困难的信心和决心。
有了信心和决心,任何堡垒都不在话下。
4
时间还是不短的,一晃两年过去了。
两年,怎么过来的?谷博士和他的团队谁也说不清。在他们的感觉中,这两年太漫长,又实在是太快。
谷博士带领一群平均年龄30出头的小伙子,一心扎在了避雷器技术的攻关上,不知翻越了多少个大大小小的山头。展现给我们的是100多个技术难点、300余张设计图纸、20余份技术报告。展现给中国和世界的,是我国第一台±500kV直流输电线路避雷器。
这一新贡献,填补了国内外高压直流输电线路防雷领域的技术空白。
2014年,浙江舟山,世界第一输电高塔上安装了雷击“千里眼”。安装位置距地面280米。同年,“西藏新一代雷电定位系统”项目启动。9个月的时间,先后9批共16名技术人员进藏,在平均海拔5000米的高原跋涉12万公里。2014年,雷电定位监测系统,成功监测到国网辖区内落雷740余万次,协助各省市电力公司完成线路雷击跳闸事故查询1000余次。
长期的数据积累,武汉南瑞建立了全国雷击大数据库,通过这些数据,获得了雷电频度、强度等分布规律,绘制出了我国第一张完整的从2005到2014年共十年间的雷电密度分布图。
“每年监测到的雷电活动达千万次以上,海量的、连续的优质雷电数据,为电网防雷奠定了基础。”谷博士说。
基于这些数据,他们为27个省级电网公司、6万多公里线路进行了防雷评估,在全国建设雷电预警站307套,覆盖5万公里的超高压、特高压线路,为它们提供雷电活动预报和预警信息。
这些成果应用后,电网输电线路雷击跳闸率、故障率显著下降。
再用两年时间,他们又研制出了±800kV直流线路避雷器。在2016年武汉市抗洪抢险中,为东湖高新区抗洪指挥部提供了精准的雷电预警播报。
随着世界最高电压等级±1100kV直流输电线路开工建设,他们将目标瞄准至±1100kV直流线路避雷器,并于2021年完成避雷器全套型式试验,再次实现了该领域的国际技术突破。
在2023年四川大运会、杭州亚运会等重大活动保电期间,针对重点保电线路逐小时滚动提前发布未来2小时雷电预警信息,支撑电网一线运维班组提前采取雷电防护措施。
此外,对现有的雷电原始数据进行比对分析,结合雷云形成等自然变化规律,谷博士他们又研制出可提前30至60分钟准确预报电网雷击风险的预警装置。
2015年,武汉南瑞“电网雷击防护关键技术与应用”项目获国家科学技术进步奖二等奖。2017年,这种“架空输电线路雷击闪络的预警方法”荣获第十九届中国专利唯一金奖,填补了全球在雷电大面积预警方面的空白。
为了限制雷雨季节雷电对电网输变电设备的威胁,减少线路发生跳闸的次数,2019年初,谷博士又提出,将原来小范围的30分钟雷电临近预警,提升至广域的未来72小时雷暴预报。这次由谷博士的得力助手、技术负责人李博士带领核心研发人员冲锋在前。他们结合雷雨季系统运行的实践效果,针对系统数据源、算法和分析过程中存在的问题进行攻关。
在大家的共同努力下,雷暴72小时预报技术,终于完成。而且,在疫情防控的特殊时期,距离原本预定的上线运行时间,提前了整整一个月。
2020年3月21日,依托该技术编制的雷电监测预警报告,及时推送至国网设备部及相关网省公司。当晚21时08分及次日16时22分,±800 kV、±500 kV两条重要输电线路相继因雷击发生跳闸。由此成功验证了雷暴72小时预报结果的准确性。这种72小时内的中长期预警,准确率达80%。监测技术达到全球领先水平。
5
在武汉南瑞的新址,我随着防雷实验中心的李博士登上9楼楼顶,这是公司最高的地方,是实验室观测平台。
楼上设立着密密麻麻的防雷设施,它们各自起的作用不同,有些电磁雷电探测仪能探测100到200公里的范围。同步时间精度达20纳秒,定位精度在500米以内。20多根白色立柱的椭圆形防护罩内,是自主研发的集成电路。有的设备三面有摄像镜头,一旦雷声响起,就可以360度进行主动拍摄,同时将信息反映到雷电实验中心站,中心站的研究人员就会据此进行研究并得出有效信息。
李博士说,这些防雷装置,分布在各地,差不多有1000多个点和300多个雷电预警站,覆盖全国90%以上大陆面积,在实验室数据中心,即可通过多个探测站同步探测雷电产生的电磁信号,结合综合定位模型,实时获取雷电发生的时间、位置、极性、回击次数等多项基础参数。比如哪个地方线路跳闸或者发生了故障,就可以在系统上查出来。
武汉南瑞经过多年攻关,解决了地闪信号识别难、探测效率低的一系列难题,优化了定位方法,建立了高算力、多能力、可扩展的广域雷电监测系统。
我一个个细致地看去,这些防雷设备有的体格精干,有的体量很大,有的高,有的矮。让人感觉,它们都有着十分敏感的“神经”,随时会因为雷电的光顾而启动,发挥自己的作用。
这比谷博士最初使用的拍摄装置,真的是先进多了。
李博士和谷博士一样,都是出自清华。他说,这些先进的防雷设施,正是我们最初防雷设施的演变,是一点点凭着实践总结研制出来的。
在下面防雷实验室,我看到了更大的家伙。有的设备有四层之高,加起来一吨多重,需用吊车才能搬运。这样的防雷器,可不是用在一般的地方。还有那些像糖葫芦样的串串,有些需竖着、有些是横着挂在电塔上,雷来了就会被层层分解,可以起到释放电压的作用。反正无论是炸雷、闷雷、拉磨雷还有滚地雷,遇到这些防雷装置,都会显得无可奈何,失去初开始的狂野。而电网设备也不会胆战心惊了。
这些防雷设备,凝聚着南瑞无数科技工作者的心血和时间。
谷博士、李博士他们仍然没有停止脚步,还在这条道路上跋涉。他们说,科学技术是无止境的,对于防雷设备,我们只会做得越来越精细、越来越精密。
在防雷中心的一间间实验室,一个个格子间坐满了人。我知道,他们每一位都身手不凡。一旦从这里走出,到达工地现场,都是个顶个的专家,能够应付任何关于防范雷电的问题。
在另一间堆满设备和元器件的屋子里,一个年轻的研发人员正专心致志地对着电脑。看到我们进来,她微笑着站起来。
听李博士介绍,这位年轻的科研人员毕业于华中科技大学,在这里已经工作了八个年头。
她的电脑页面上,是密密麻麻、红红绿绿的图形及标示,很多还是英文。一定是与雷电、防雷仪器有关,我一点也看不懂,她刚才却看得津津有味,像是看一幅美丽的风云图。
在防雷中心,其他成员也会给你讲述他们团队“捉雷”“追雷”“防雷”的探索雷电之路,讲他们冒严寒战酷暑,经过上万次放电试验,才摸准了“雷公”脾气的故事。故事里有前辈,有师傅,也有他们自己。
他们为前辈的精神所感染,也为自己的坚持而感动。
让人感到,这是一支凝聚力十分强悍的队伍,这支队伍也可以统称为“雷先生”。
在这样的雷先生面前,那位天上雷先生的气性,早就被打压下去。
谷博士说,对于电网来说,大家觉得电网防雷已经不是问题,而社会发展还有新的问题,除了电网还有别的领域,雷电灾害同样非常严重。现在,武汉南瑞对雷电探测站硬件进行全新升级,进一步提高探测技术实力,其雷电探测数据也在交通运输、石化工程、森林防火、新能源等行业开展了应用。
在谷博士的带领下,陆续成立并建设了国家能源局、湖北省和国家电网雷电实验室、雷电监测预警中心、雷电科教体感中心等。他们最大限度发挥防雷技术价值,取得了显著的社会效益。
■ 在一线,女人和男人没区别
1
内蒙古薛家湾魏家峁工地。
武汉南瑞的史博士带着一个同事,正在蒙西至晋中1000千伏特高压交流输电工程上。他们已经来了半个月,爬上爬下地配合施工单位,做着互感器交接实验检测。来的时候,史博士想了一个办法,在武汉租用运货汽车的时候,就谈妥条件,到现场以后,设备不下车,所有的实验设备都在车上,在工地拉着走。
现场交接实验的互感器设备很大,每一个都有几吨重。而且是六个大家伙,都要一一进行细致的检测,看是否符合设计及安装的要求。货车拉着设备就在现场不断地移动。
到了跟前,人要站立在斗臂车上升上去布线。每个设备都是三四层楼那般高。史博士也像小伙子一样爬来爬去。这个设备检测成功,再去另一个设备检测。就像一个医生出诊,既要凭经验,又要心细。
魏家峁是个村子,半个月里,史博士和同事就住在它旁边的小宾馆里。每天早上从那里出发,晚上再回到那里。交接试验有时限要求,所以要从早晨做到晚上,有时候会到晚上十一点左右。夏季,山野的风很大,不时会吹起黄土砂石,漫天黄乎乎的。周围没有多少植物,甚至感觉连太阳都很大,从山峁上一露出她的笑脸,就是火辣辣的。史博士觉得穿的工装都烤透了,热气直接通过布丝贴近身体。
这一年是2015年。
2
2011年,史博士走出华科大的大门,成为武汉南瑞首批入职的女博士。史博士说,我就认准一个方向,就是搞电力专业。
她是山东东平人,先上的山东理工,然后考上华科大的硕士,然后读博士,然后就把家安在了武汉。
在现场,女孩子和男孩子是没有区别的。别看这六个互感器,在1000千伏的变电站很是显眼,它们分散在不同的地方。互感器下面有支架,每个都有四五层楼高。
实验的线很粗,要布线。线那么长,要把线接到顶上,需坐斗臂车上去,做实验的时候再下来。上面是高电压,不是随便把线扯过来就行,要保持一定的角度,与周边环境还要保持一定距离,不然会产生静电。
史博士说,辛苦是辛苦,还是很有成就感的。做实验的过程中,有时是信号出来不稳,有时是电压升不上去,就把电停了再爬上去。调校过后,通电再试,数据还是不准。难道是接线的问题?再一根线一根线地排查。每一根线几十米长。站在斗臂车上,一会儿升一会儿降。
变电站里只能戴安全帽,不可能戴遮阳帽子或打伞,防晒霜也顾不上抹,事实上,抹了也没用。
回来的时候,整个人都晒黑了。
2023年,是史博士在武汉南瑞工作的第12个年头,她已经从普通的技术员成长为电力物资检测领域的专家级人才,她带领团队研发了电力物资质量自动化检测系统,这一系统填补了电力物资检测领域的空白。
为了洽谈业务、执行项目,她经常往返多个电力公司。最多一次,一周5天跑了7个城市,跨越半个中国。
3
2024年,史博士已经是总经理。这年年初,马上要过春节了,武汉却突然变天,一夜之间发生了冻雨,树上覆了一层冰。晚上听到不断发出的咔咔响声,出门一看很多树都被压弯、压断,有些电线杆倒了。不只是武汉,襄阳、宜昌也都遭受了冻雨。
很多小区停电。武汉南瑞让公司出动应急电源车。史博士把所有的应急电源车都调动出来。不仅为湖北,也支援了黑龙江和山西等省。1000千瓦的电源车开进小区,小区供不上电,水也供不上去。寒冷的现场,发电人在忙碌。史博士也跑去了现场,指挥保电。
2023年,他们还研发了一台新的氢能源车。杭州亚运会,他们还把氢能源车开过去做保电。
现在史博士有了担当,更是坚持不懈,带领公司职工,为推动电网物资质量检测领域发展增光添彩。
■ 工地上的新娘子
1
90后小田2017年从华中科技大学研究生毕业入职。
那时在华科大上学,因为隔着不远,实际上就是邻居。所以经常会在高处往“武汉南瑞”这边眺望,看高压实验区就更清楚。后来读研,还过来做过几次实验。进到这个神秘的所在,小田心里充满了敬重。看着里面的工作人员,想着如果自己也成为其中的一员,该有多荣耀。
没有想到,还真的就进来了,多日的梦想一朝实现。到了武汉南瑞,小田发现这里的工作热情超过预期。她有了目标,希望能像那些工程师一样,独当一面。入职的时候,真的分给自己一个师父,也是一位女性。
师父工作方式方法思路清晰,对工作始终抱有热情,引导小田把各个领域做深做透。无论遇到问题还是困难,总会条分缕析地提出解决方案,没有什么能难倒她。
提起来,小田佩服至极。
小田说,我师父也面临着很多工作方向的调整,但她会在前期有一个探索研究,然后快速地认清该怎么做,这对我是一个重要引导。
从2017年入职,在运检中心做国网科技项目——现场组装封闭式气体绝缘高压试验装置关键技术研究。到2018年国家常州实验检测基地研究封闭式气体绝缘……一个初出茅庐的小姑娘,一连串的历练,很快就成熟了,成为一个能够拿得起、放得下的技术骨干。
2
2021年,广州东莞的超导实验基地大电流实验平台项目,小田成了部门副经理、项目负责人。
上半年主要是做规划设计,然后开始进入现场实施阶段。
年轻人也有年轻人的事,而这个事还是人生大事。都赶一块了。正好是五月,家里准备“五一”为小田举办婚礼。小田只得订票,赶回去几天。
项目方给小田打电话,说你办完婚礼会不会不干这个项目了?
小田说,哪能啊,放心,我一定尽快回来。果然,小田在老家襄阳办完婚礼,马上就赶高铁回到了项目现场。
东莞石碣镇,变电站旁边有个园区,空地处新建了4个钢结构建筑,里面是实验仪器设备。小田他们每天就钻在里面。从土建到电气设备进场安装,然后是调试,每天都会干到晚上十一二点。现场组装封闭气体绝缘高压试验装置,是广东电科院的一个项目,主要作用相当于国内首个针对超导电缆的实验检测基地。小田他们,一直坚持到12月底。
中间两个月回去一次,新娘把新郎扔在家里,婆婆家人也是无可奈何。如今这年轻人的观念,同以前是大不一样了。
2021年12月底验收。项目最后获得了国网科技进步奖三等奖。这个实验室一直在发挥着作用。
再回来时,站在老公面前的新娘子,就像老公说的,已经变成了一个“黑煤球”。
【王剑冰,中国散文学会副会长,曾任《散文选刊》主编。出版散文集《苍茫》《蓝色的回响》《有缘伴你》《绝版的周庄》《喧嚣中的足迹》《普者黑的灵魂》《王剑冰精短散文》及诗集《日月贝》《欢乐在孤独的那边》、文学理论集《散文时代》和长篇小说《卡格博雪峰》等多部著作。曾获冰心散文奖,徐迟报告文学奖、丁玲文学奖、丰子恺散文奖等。】