他們,與電較勁
■ 與雷電較勁的“雷先生”
1
2014年夏天,愛人做好了晚飯,對著正在看書的谷博士說,吃飯了,“雷先生”!
谷博士一心鉆在防雷上,天天說的是雷,看的是雷,寫的也是雷,難怪愛人給了他這個雅號。
愛人說,快吃吧,都涼了。
谷博士端起碗,卻望向了窗外。窗外正刮起狂風,眼看就要下起雨來。
谷博士放下飯碗,抓起雨衣就往外跑。
“雷先生”明白,夏天最容易有雷暴,他已經等了這“雷先生”好些天了。
看來,兩個“雷先生”在今晚必有一會。
雷電是一種伴有閃電和雷鳴的放電現象。閃電過程中,最大電流可達30萬安培。作為防雷研究者,為準確捕捉雷電全過程數據,谷博士常常要和雷電進行“親密接觸”。
大雨已經下來。
愛人在身后的喊話已經聽不清了。
谷博士急匆匆趕到武漢高壓研究所,喘著粗氣爬上樓頂的雷電觀測平臺,打開了數據采集和分析儀器。
此時,一道刺眼的閃光劃過,一聲霹靂隨后而來。
那霹靂就落在他不遠的位置,發出震天動地的怒吼。
“雷先生”真的來了,在場的人都嚇了一跳。谷博士卻笑了,說,好家伙,這個“雷先生”,知道我在這里等它,它先來了一聲問候。
這是近年來武漢遇到的最強的雷暴天氣。
持續的雷聲中,谷博士他們守在儀器跟前,看著屏幕上閃現的雷電影像。
2
2007年,谷博士清華大學博士畢業,分到了武漢高壓研究所,也就是后來的“武漢南瑞”。他始終記著導師的話:“天上電閃雷鳴,它會落在哪里、放電原理是什么、如何加以防護?這個問題,將成為電網發展所遇到的重大問題。”
于是他選擇了此前未曾涉及過的電網防雷領域,到了我國電網防雷研究第一線——防雷技術事業部。從此與雷結下了不解之緣。
瞬息萬變的雷電,對電網威脅極大,世界上每年超半數的輸電線路跳閘事故,皆由雷擊造成,經濟損失動輒數以億計。雷電變化多端,全國每年1000萬個雷打到地上,雷電的大數據靠人采集很有限。因此,提供準確預警并采取有效防雷措施,是減少電網損失的重要手段。
防雷無非有兩種手段,一種是被動預防,安裝避雷器,泄放雷電;二是主動預防,隨時預警,對發生時空進行預測,調度運行部門采取措施,主動停掉部分設備或換線路。
谷博士入行初期,國內基礎設施防雷開始有明顯需求,但是防雷基礎研究還比較薄弱。由于新能源大量接入電網,雷電對系統的風險點增多。隨著新的需求增加,防雷技術需要不斷更新。快速捕捉雷電,收集雷電數據,準確定位輸電線路雷擊故障點,是谷博士面對的艱巨任務。
當時,我國的防雷領域智能化發展程度低,捕捉雷電主要依靠人工監測。谷博士在單位辦公樓頂建了一個觀測站,用一臺高速攝像機加一臺電腦搭建起了簡易的試驗室。每當喻家山附近有雷電時,他總是第一時間和實驗室人員站在距離雷電最近的位置,通過快速連續的手動方式觸發高速攝像機,來捕捉雷電的放電過程。
事實上,“捉雷”總是很難的事情。一夜也難以拍到一幅滿意的圖像。
漸漸地,雷擊故障點的定位改進方法找到了。下一步就是抓緊研發新一代雷電定位系統。
時間緊,任務重,別看這不足50平方米的房間,它通連著全國各大電網的生命線。
雷電還在高山峽谷、大江大河上鳴叫。
電網的安全運行使得研究刻不容緩。電腦和服務器堆滿了整個房間,各種設備都在與人的大腦發揮著同步的作用。谷博士和同事們鉆在這嘈雜而狹小空間里已經一個多月。
咖啡、方便面、各種藥片,朝陽與明月,一天天過去。無數次的探討、實驗、解析,無數次的推翻重來。那些數據,那些設想,有時如一盆漿子,有時像瀑水奔流。
苦惱、憂煩與快樂相伴,一個陡坡接著一個陡坡過去了,前面還有一座大山。
谷博士說:只要有決心,就沒有過不去的坎。他和大家一起對著電腦,一坐就是一整天,困了喝上一杯咖啡提神,餓了吃上一碗泡面充饑,一待就是一個多月。
打開窗戶,又是一個不眠之夜過去。
谷博士和他的團隊終于成功研發出一套穩定、高效、功能全面的新一代雷電定位系統。
這套系統,實現了雷擊故障發生500m2區域范圍內,落雷情況的智能判斷,使得電網雷擊故障恢復效率較以往大幅提升。
他們成功捕捉到的20多張雷擊放電圖像,清晰反映出雷電產生的全過程。
此后,團隊繼續研制出自動化、智能化的雷擊光學路徑綜合監測系統。并于2012年成功捕獲到世界上時空分辨率最高、過程最詳盡的電網雷擊地閃圖像。這在世界上尚屬首次。為雷電機理研究,取得了精確可靠的基礎數據。
3
新的時代,必然要遇到新的挑戰。
隨著我國特高壓直流輸電線路工程建設的快速推進,高壓直流輸電線路防雷應對措施的研究,成為一項重大課題。谷博士所在的武漢南瑞公司又承擔了超、特高壓直流輸電線路避雷器的研制。
義無反顧,迎難而上。谷博士帶領著團隊出發了。
他們到不同的地域進行實地考察。頭上是超高壓或特高壓直流輸電線路,腳下是荒無人煙的荊棘之地。有時躍上陡峭的山峰,有時蹚過湍急的水流。一整天或吃不上一頓飽飯,喝不著一壺熱水。遇到蝎子、毒蛇也成了常事。但是他們有了滿意的第一手的收獲。
超、特高壓,我國已經走在了世界的前列,但超、特高壓直流線路型避雷器是聞所未聞,見所未見。參考文獻幾乎沒有。
一張白紙,好寫最美好的文字。谷博士還是發揮老一套,從一個零件設計開始,而后是加號、減號。在加減的過程中,總是加號在增多。就這樣反復地加減,那個看似頑固不化的壁壘,被一點點攻克。
愛人的電話總是在他夜不歸宿的時候響起。“你這個‘雷先生’,今天又不回來啦?”
谷博士就笑,是啊是啊,又讓“雷先生”給留下了,我們兩個再好好過過手。
愛人嘮嘮叨叨的話語,谷博士很是受用,反而增強了他戰勝困難的信心和決心。
有了信心和決心,任何堡壘都不在話下。
4
時間還是不短的,一晃兩年過去了。
兩年,怎么過來的?谷博士和他的團隊誰也說不清。在他們的感覺中,這兩年太漫長,又實在是太快。
谷博士帶領一群平均年齡30出頭的小伙子,一心扎在了避雷器技術的攻關上,不知翻越了多少個大大小小的山頭。展現給我們的是100多個技術難點、300余張設計圖紙、20余份技術報告。展現給中國和世界的,是我國第一臺±500kV直流輸電線路避雷器。
這一新貢獻,填補了國內外高壓直流輸電線路防雷領域的技術空白。
2014年,浙江舟山,世界第一輸電高塔上安裝了雷擊“千里眼”。安裝位置距地面280米。同年,“西藏新一代雷電定位系統”項目啟動。9個月的時間,先后9批共16名技術人員進藏,在平均海拔5000米的高原跋涉12萬公里。2014年,雷電定位監測系統,成功監測到國網轄區內落雷740余萬次,協助各省市電力公司完成線路雷擊跳閘事故查詢1000余次。
長期的數據積累,武漢南瑞建立了全國雷擊大數據庫,通過這些數據,獲得了雷電頻度、強度等分布規律,繪制出了我國第一張完整的從2005到2014年共十年間的雷電密度分布圖。
“每年監測到的雷電活動達千萬次以上,海量的、連續的優質雷電數據,為電網防雷奠定了基礎。”谷博士說。
基于這些數據,他們為27個省級電網公司、6萬多公里線路進行了防雷評估,在全國建設雷電預警站307套,覆蓋5萬公里的超高壓、特高壓線路,為它們提供雷電活動預報和預警信息。
這些成果應用后,電網輸電線路雷擊跳閘率、故障率顯著下降。
再用兩年時間,他們又研制出了±800kV直流線路避雷器。在2016年武漢市抗洪搶險中,為東湖高新區抗洪指揮部提供了精準的雷電預警播報。
隨著世界最高電壓等級±1100kV直流輸電線路開工建設,他們將目標瞄準至±1100kV直流線路避雷器,并于2021年完成避雷器全套型式試驗,再次實現了該領域的國際技術突破。
在2023年四川大運會、杭州亞運會等重大活動保電期間,針對重點保電線路逐小時滾動提前發布未來2小時雷電預警信息,支撐電網一線運維班組提前采取雷電防護措施。
此外,對現有的雷電原始數據進行比對分析,結合雷云形成等自然變化規律,谷博士他們又研制出可提前30至60分鐘準確預報電網雷擊風險的預警裝置。
2015年,武漢南瑞“電網雷擊防護關鍵技術與應用”項目獲國家科學技術進步獎二等獎。2017年,這種“架空輸電線路雷擊閃絡的預警方法”榮獲第十九屆中國專利唯一金獎,填補了全球在雷電大面積預警方面的空白。
為了限制雷雨季節雷電對電網輸變電設備的威脅,減少線路發生跳閘的次數,2019年初,谷博士又提出,將原來小范圍的30分鐘雷電臨近預警,提升至廣域的未來72小時雷暴預報。這次由谷博士的得力助手、技術負責人李博士帶領核心研發人員沖鋒在前。他們結合雷雨季系統運行的實踐效果,針對系統數據源、算法和分析過程中存在的問題進行攻關。
在大家的共同努力下,雷暴72小時預報技術,終于完成。而且,在疫情防控的特殊時期,距離原本預定的上線運行時間,提前了整整一個月。
2020年3月21日,依托該技術編制的雷電監測預警報告,及時推送至國網設備部及相關網省公司。當晚21時08分及次日16時22分,±800 kV、±500 kV兩條重要輸電線路相繼因雷擊發生跳閘。由此成功驗證了雷暴72小時預報結果的準確性。這種72小時內的中長期預警,準確率達80%。監測技術達到全球領先水平。
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在武漢南瑞的新址,我隨著防雷實驗中心的李博士登上9樓樓頂,這是公司最高的地方,是實驗室觀測平臺。
樓上設立著密密麻麻的防雷設施,它們各自起的作用不同,有些電磁雷電探測儀能探測100到200公里的范圍。同步時間精度達20納秒,定位精度在500米以內。20多根白色立柱的橢圓形防護罩內,是自主研發的集成電路。有的設備三面有攝像鏡頭,一旦雷聲響起,就可以360度進行主動拍攝,同時將信息反映到雷電實驗中心站,中心站的研究人員就會據此進行研究并得出有效信息。
李博士說,這些防雷裝置,分布在各地,差不多有1000多個點和300多個雷電預警站,覆蓋全國90%以上大陸面積,在實驗室數據中心,即可通過多個探測站同步探測雷電產生的電磁信號,結合綜合定位模型,實時獲取雷電發生的時間、位置、極性、回擊次數等多項基礎參數。比如哪個地方線路跳閘或者發生了故障,就可以在系統上查出來。
武漢南瑞經過多年攻關,解決了地閃信號識別難、探測效率低的一系列難題,優化了定位方法,建立了高算力、多能力、可擴展的廣域雷電監測系統。
我一個個細致地看去,這些防雷設備有的體格精干,有的體量很大,有的高,有的矮。讓人感覺,它們都有著十分敏感的“神經”,隨時會因為雷電的光顧而啟動,發揮自己的作用。
這比谷博士最初使用的拍攝裝置,真的是先進多了。
李博士和谷博士一樣,都是出自清華。他說,這些先進的防雷設施,正是我們最初防雷設施的演變,是一點點憑著實踐總結研制出來的。
在下面防雷實驗室,我看到了更大的家伙。有的設備有四層之高,加起來一噸多重,需用吊車才能搬運。這樣的防雷器,可不是用在一般的地方。還有那些像糖葫蘆樣的串串,有些需豎著、有些是橫著掛在電塔上,雷來了就會被層層分解,可以起到釋放電壓的作用。反正無論是炸雷、悶雷、拉磨雷還有滾地雷,遇到這些防雷裝置,都會顯得無可奈何,失去初開始的狂野。而電網設備也不會膽戰心驚了。
這些防雷設備,凝聚著南瑞無數科技工作者的心血和時間。
谷博士、李博士他們仍然沒有停止腳步,還在這條道路上跋涉。他們說,科學技術是無止境的,對于防雷設備,我們只會做得越來越精細、越來越精密。
在防雷中心的一間間實驗室,一個個格子間坐滿了人。我知道,他們每一位都身手不凡。一旦從這里走出,到達工地現場,都是個頂個的專家,能夠應付任何關于防范雷電的問題。
在另一間堆滿設備和元器件的屋子里,一個年輕的研發人員正專心致志地對著電腦。看到我們進來,她微笑著站起來。
聽李博士介紹,這位年輕的科研人員畢業于華中科技大學,在這里已經工作了八個年頭。
她的電腦頁面上,是密密麻麻、紅紅綠綠的圖形及標示,很多還是英文。一定是與雷電、防雷儀器有關,我一點也看不懂,她剛才卻看得津津有味,像是看一幅美麗的風云圖。
在防雷中心,其他成員也會給你講述他們團隊“捉雷”“追雷”“防雷”的探索雷電之路,講他們冒嚴寒戰酷暑,經過上萬次放電試驗,才摸準了“雷公”脾氣的故事。故事里有前輩,有師傅,也有他們自己。
他們為前輩的精神所感染,也為自己的堅持而感動。
讓人感到,這是一支凝聚力十分強悍的隊伍,這支隊伍也可以統稱為“雷先生”。
在這樣的雷先生面前,那位天上雷先生的氣性,早就被打壓下去。
谷博士說,對于電網來說,大家覺得電網防雷已經不是問題,而社會發展還有新的問題,除了電網還有別的領域,雷電災害同樣非常嚴重。現在,武漢南瑞對雷電探測站硬件進行全新升級,進一步提高探測技術實力,其雷電探測數據也在交通運輸、石化工程、森林防火、新能源等行業開展了應用。
在谷博士的帶領下,陸續成立并建設了國家能源局、湖北省和國家電網雷電實驗室、雷電監測預警中心、雷電科教體感中心等。他們最大限度發揮防雷技術價值,取得了顯著的社會效益。
■ 在一線,女人和男人沒區別
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內蒙古薛家灣魏家峁工地。
武漢南瑞的史博士帶著一個同事,正在蒙西至晉中1000千伏特高壓交流輸電工程上。他們已經來了半個月,爬上爬下地配合施工單位,做著互感器交接實驗檢測。來的時候,史博士想了一個辦法,在武漢租用運貨汽車的時候,就談妥條件,到現場以后,設備不下車,所有的實驗設備都在車上,在工地拉著走。
現場交接實驗的互感器設備很大,每一個都有幾噸重。而且是六個大家伙,都要一一進行細致的檢測,看是否符合設計及安裝的要求。貨車拉著設備就在現場不斷地移動。
到了跟前,人要站立在斗臂車上升上去布線。每個設備都是三四層樓那般高。史博士也像小伙子一樣爬來爬去。這個設備檢測成功,再去另一個設備檢測。就像一個醫生出診,既要憑經驗,又要心細。
魏家峁是個村子,半個月里,史博士和同事就住在它旁邊的小賓館里。每天早上從那里出發,晚上再回到那里。交接試驗有時限要求,所以要從早晨做到晚上,有時候會到晚上十一點左右。夏季,山野的風很大,不時會吹起黃土砂石,漫天黃乎乎的。周圍沒有多少植物,甚至感覺連太陽都很大,從山峁上一露出她的笑臉,就是火辣辣的。史博士覺得穿的工裝都烤透了,熱氣直接通過布絲貼近身體。
這一年是2015年。
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2011年,史博士走出華科大的大門,成為武漢南瑞首批入職的女博士。史博士說,我就認準一個方向,就是搞電力專業。
她是山東東平人,先上的山東理工,然后考上華科大的碩士,然后讀博士,然后就把家安在了武漢。
在現場,女孩子和男孩子是沒有區別的。別看這六個互感器,在1000千伏的變電站很是顯眼,它們分散在不同的地方。互感器下面有支架,每個都有四五層樓高。
實驗的線很粗,要布線。線那么長,要把線接到頂上,需坐斗臂車上去,做實驗的時候再下來。上面是高電壓,不是隨便把線扯過來就行,要保持一定的角度,與周邊環境還要保持一定距離,不然會產生靜電。
史博士說,辛苦是辛苦,還是很有成就感的。做實驗的過程中,有時是信號出來不穩,有時是電壓升不上去,就把電停了再爬上去。調校過后,通電再試,數據還是不準。難道是接線的問題?再一根線一根線地排查。每一根線幾十米長。站在斗臂車上,一會兒升一會兒降。
變電站里只能戴安全帽,不可能戴遮陽帽子或打傘,防曬霜也顧不上抹,事實上,抹了也沒用。
回來的時候,整個人都曬黑了。
2023年,是史博士在武漢南瑞工作的第12個年頭,她已經從普通的技術員成長為電力物資檢測領域的專家級人才,她帶領團隊研發了電力物資質量自動化檢測系統,這一系統填補了電力物資檢測領域的空白。
為了洽談業務、執行項目,她經常往返多個電力公司。最多一次,一周5天跑了7個城市,跨越半個中國。
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2024年,史博士已經是總經理。這年年初,馬上要過春節了,武漢卻突然變天,一夜之間發生了凍雨,樹上覆了一層冰。晚上聽到不斷發出的咔咔響聲,出門一看很多樹都被壓彎、壓斷,有些電線桿倒了。不只是武漢,襄陽、宜昌也都遭受了凍雨。
很多小區停電。武漢南瑞讓公司出動應急電源車。史博士把所有的應急電源車都調動出來。不僅為湖北,也支援了黑龍江和山西等省。1000千瓦的電源車開進小區,小區供不上電,水也供不上去。寒冷的現場,發電人在忙碌。史博士也跑去了現場,指揮保電。
2023年,他們還研發了一臺新的氫能源車。杭州亞運會,他們還把氫能源車開過去做保電。
現在史博士有了擔當,更是堅持不懈,帶領公司職工,為推動電網物資質量檢測領域發展增光添彩。
■ 工地上的新娘子
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90后小田2017年從華中科技大學研究生畢業入職。
那時在華科大上學,因為隔著不遠,實際上就是鄰居。所以經常會在高處往“武漢南瑞”這邊眺望,看高壓實驗區就更清楚。后來讀研,還過來做過幾次實驗。進到這個神秘的所在,小田心里充滿了敬重。看著里面的工作人員,想著如果自己也成為其中的一員,該有多榮耀。
沒有想到,還真的就進來了,多日的夢想一朝實現。到了武漢南瑞,小田發現這里的工作熱情超過預期。她有了目標,希望能像那些工程師一樣,獨當一面。入職的時候,真的分給自己一個師父,也是一位女性。
師父工作方式方法思路清晰,對工作始終抱有熱情,引導小田把各個領域做深做透。無論遇到問題還是困難,總會條分縷析地提出解決方案,沒有什么能難倒她。
提起來,小田佩服至極。
小田說,我師父也面臨著很多工作方向的調整,但她會在前期有一個探索研究,然后快速地認清該怎么做,這對我是一個重要引導。
從2017年入職,在運檢中心做國網科技項目——現場組裝封閉式氣體絕緣高壓試驗裝置關鍵技術研究。到2018年國家常州實驗檢測基地研究封閉式氣體絕緣……一個初出茅廬的小姑娘,一連串的歷練,很快就成熟了,成為一個能夠拿得起、放得下的技術骨干。
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2021年,廣州東莞的超導實驗基地大電流實驗平臺項目,小田成了部門副經理、項目負責人。
上半年主要是做規劃設計,然后開始進入現場實施階段。
年輕人也有年輕人的事,而這個事還是人生大事。都趕一塊了。正好是五月,家里準備“五一”為小田舉辦婚禮。小田只得訂票,趕回去幾天。
項目方給小田打電話,說你辦完婚禮會不會不干這個項目了?
小田說,哪能啊,放心,我一定盡快回來。果然,小田在老家襄陽辦完婚禮,馬上就趕高鐵回到了項目現場。
東莞石碣鎮,變電站旁邊有個園區,空地處新建了4個鋼結構建筑,里面是實驗儀器設備。小田他們每天就鉆在里面。從土建到電氣設備進場安裝,然后是調試,每天都會干到晚上十一二點。現場組裝封閉氣體絕緣高壓試驗裝置,是廣東電科院的一個項目,主要作用相當于國內首個針對超導電纜的實驗檢測基地。小田他們,一直堅持到12月底。
中間兩個月回去一次,新娘把新郎扔在家里,婆婆家人也是無可奈何。如今這年輕人的觀念,同以前是大不一樣了。
2021年12月底驗收。項目最后獲得了國網科技進步獎三等獎。這個實驗室一直在發揮著作用。
再回來時,站在老公面前的新娘子,就像老公說的,已經變成了一個“黑煤球”。
【王劍冰,中國散文學會副會長,曾任《散文選刊》主編。出版散文集《蒼茫》《藍色的回響》《有緣伴你》《絕版的周莊》《喧囂中的足跡》《普者黑的靈魂》《王劍冰精短散文》及詩集《日月貝》《歡樂在孤獨的那邊》、文學理論集《散文時代》和長篇小說《卡格博雪峰》等多部著作。曾獲冰心散文獎,徐遲報告文學獎、丁玲文學獎、豐子愷散文獎等。】