《楚天都市报》:追逐雷电九年 捧回国家金奖

发布时间:2018-01-16 文章来源:南瑞

     天上电闪雷鸣,它会落在哪里、破坏什么设施?这个问题,以前没人知道。而国网电力科学研究院武汉南瑞有限责任公司(下称武汉南瑞),有一群捕雷的人,他们在近9年的时间里,掌握了大量雷电原始数据,能在雷电到来前发出预警,以避免雷击造成的灾害。
    上月中旬,在第十九届中国专利奖颁奖大会上,这群捕雷者斩获金奖。他们的发明成果,已带来直接经济效益6亿多元,间接经济效益超100亿元。
    日前,楚天都市报记者走近这群捕雷人,了解到他们鲜为人知的捕雷故事。

    与雷电亲密接触

    国家电网铁塔大多分布在高山、郊野,每年遭受雷击达35万余次。雷电严重威胁电力系统运行安全。
    “正因如此,电网雷电监测与防护,成为国网的重点攻关项目。”武汉南瑞防雷输电事业部总经理谷山强说,2009年初,一支由7人组成的攻关团队应运而生(后陆续增至27人)。
    要防范雷击,首先得摸准“雷公”的脾气。为了了解雷电的发生、发展过程,谷山强与同事在办公楼顶建立观测室,只要雷电一出现,就立即用高速摄像机进行声光电磁同步拍摄,记录相关数据。
    2012年夏天的一个晚上,谷山强正在家中吃晚饭,外面狂风骤起,夜空阴云密布,一场雷阵雨即将来临。他丢下碗筷,匆匆赶到观测室。正当他紧张地等待着雷电的放电过程时,一道闪电划破长空,轰隆雷声滚滚而来。突然,他感到如触电般全身麻木,原来,本该落在距离很远的预设避雷针上的雷,落在了离他很近的位置。
    当日深夜,雷收雨住,谷山强结束观测。同事们得知他的惊险经历,都觉得后怕,谷山强却轻松开起玩笑:“没关系。我总是追着雷跑,它也应该偶尔回应我一下。”
    然而,“雷公”难以捉摸,即使用高速摄像机,也很难捕捉到它的完整活动轨迹。后来,经过不断改进观测方法,2014年9月的一天,谷山强等人终于捕捉到一次清晰完整的雷击放电过程。此后,他和队员又多次拍到雷电活动的全过程,为准确分析“雷公”的脾气提供了科学依据。

    深谙“雷公”脾气

    在普通人看来,一次雷电不过是短短的一闪。但要判断它是云中闪还是云地闪,需要专业的分析。
    一次雷电释放的电量,相当于10亿千伏电流,任何物体都难以承受它的打击。
    武汉南瑞防雷输电事业部副总经理赵淳介绍:“云中闪不会对人类造成危害,因为它的电流在空中就完全释放了。而云地闪会落地,对电网等设施造成破坏。”
    谷山强团队发现,雷电在空中放电时,如果与地面的最强电荷“会师”,就会发生云地闪,对地面建筑或物体产生破坏。他们根据观测得出结论:云地闪喜欢沿着水面旁边的山尖和空旷的地方,对高层建筑或电网基塔进行“闪击”。
    据统计,2017年前10个月,我省共发生雷电29万多次,其中黄冈、恩施、荆州、襄阳、咸宁等为雷电多发地区。
    那么,能不能研制出一种装置,对即将发生的雷电,特别是可能造成灾害的云地闪进行预报?谷山强团队决定向这一领域发起冲锋。

    填补国内外空白

    此前,国内外没有对雷电大面积预警的先例。
    谷山强团队起初模仿卫星发射的雷电预警装置。但他们很快发现,这种装置只适合特定环境,不能推广至全国的电网基塔。
    于是,谷山强和团队成员重新攻关,研制出一套新的预警装置,在5省进行试验,预警性能稳定。这套装置可提前30至60分钟准确预报雷电来袭,让人们有充足时间预防。
    2013年,安徽至上海的1000千伏超高压输电线路施工紧张进行。该线路跨越长江、黄河,施工人员需要30分钟才能爬上电塔。为防范雷击,保障安全,施工方向谷山强团队求援。
    谷山强团队在该项目投放预警装置,通过发布60分钟雷电预警,让施工得以顺利进行。
    有了这次实战的经验,谷山强团队不断改进,于2016年研制成功“一种架空输电线路雷击闪络预警方法”,并取得专利。
    在上月中旬举行的第十九届中国专利奖颁奖大会上,该专利获得金奖,填补了全球在雷电大面积预警方面的空白。
    目前,该专利已在全国27个省份超(特)高压线路及油田、煤矿中得到广泛应用,创造直接经济效益6亿多元,间接经济效益超过100亿元。

    为京沪高铁护航

    谷山强团队的雷电预警方法,可预测雷电落地2公里的范围。它不仅适用于国家电网,还适用于高铁、民航等民生方面的应用。
    2011年,京沪高铁投入运行之初,江苏至上海段频遭雷电袭击,全线电网一年遭受雷击214次,严重影响正常运行。
    “为保障安全,当时,京沪高铁不得不降速运行。”谷山强说。此后,他们团队为该线路提供了防雷及预警措施,至2014年,雷击事故降为47次。
    而在国家电网领域,由于及时预警和防雷装置的使用,可以有针对性地调整电网负荷,事先对可能遭受雷击的电网减负,从而大大减少雷击造成的停电事故。
    2015年,雷电预警APP上线。用户只要下载该APP,就可随时掌握雷电情况,确定是否乘坐航班出行。
    “我们的最终目标,是研发一种装置或方法,在雷电形成之前就将其击毁。”谷山强对记者说,他和团队成员正在朝着这个方向努力。