鄧華鳳博士(右一)在國家雜交水稻工程技術研究中心實驗室察看“台北婚禮顧問兩系雜交水稻”秧苗培育情況。
  國家電網輸變電設備防災減災技術重點實驗室工作人員,介紹大型輸網路行銷變電設備融冰裝置。
  本版照片均為本報記者 禮服劉尚文 攝
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  通訊員 段愛珍 王負債整合建國
  地球上,每到隆冬初春時節,晶瑩的覆冰便成為電網的最大威脅。2008年初的中國南方冰災,1億多人口停電、停水,給許多人留下了慘痛的記憶。
  “創新降冰魔,溫暖滿人間”,走進位於長沙的湖南省電力公司國家電網輸變電設備防冰減災技術重點實驗室,醒目的10個大字撲面而來。
  為了實現中國電網的這個夙願,由該實驗室主任陸佳政博士領銜的幾十位研究人員歷經10年奮鬥,攻剋了這道世界性難題,使電網從懼怕冰災轉變為從容應對。至今,這套科學完備的電網防冰技術體系已在我國南方8省易覆冰的1023條線路廣泛應用,成功應對了2009年以來33次不同程度電網冰災,節約抗冰改造資金63.5億元,增加供電130億千瓦時,保障了大電網的安全運行和正常生產生活供電。
  1月10日,由國家電網湖南省電力公司為首攻剋的“電網大範圍冰凍災害預防與治理關鍵技術及成套裝備”項目,獲得了科技進步一等獎。這也是我國電網防災領域獲得的首個國家科技進步一等獎。
  電網有無嚴重冰災
  可提早1個月預報
  防治電網冰災,預測有無覆冰是第一關。
  由於影響覆冰形成的原因錯綜複雜,儘管冰災是電網安全運行的最大天敵,一直以來,國際上的主流觀點是“覆冰難以預測”。
  “課題組曾反覆討論搞不搞預測,最後決定,這是電網重大需求,再難也要乾。”陸佳政回憶道。
  由電力、氣象、地理等多學科專家組成的團隊開始了聯合攻關。他們收集整理了過去60年我省雨凇日的相關各種數據進行統計分析,繪製了3萬張副熱帶高壓、電網地形等因子與覆冰的關係圖,力圖從海量信息中找到蛛絲馬跡。最終,發現了極渦、太陽黑子等影響電網覆冰的17個關鍵因子,首次揭示了“日地氣耦合”電網覆冰規律,開發了國際首套電網覆冰自動預報系統。
  “從2008年起,每年11月15日開始預測今冬明春的電網覆冰情況,提前1個月長期預測,中短期預報則分別提前7天和3天,長期預測準確率達100%。”陸佳政自豪地告訴記者。
  對覆冰厚度
  監測精度可達1毫米
  當導線覆冰越來越厚,超出了電網鐵塔的承受力,倒塔就不可避免了。因此,準確判斷覆冰厚度,搶在倒塔前融冰,至關重要。
  但在高寒、大霧、雨水等環境惡劣的野外,監測攝像頭很容易發生結冰或被濃霧覆蓋。在能見度很小的情況下也能火眼金睛的“偵察員”,到哪去找?
  經過對覆冰圖像特征的挖掘,課題組先是發明瞭一種方法,消除水、霧等對圖像採集的干擾,然後又發明瞭一種方法,實現了導線覆冰厚度的自動識別,誤差小於10%,精度達1毫米。
  乘勝追擊,課題組採用低功耗電源設計和抗干擾技術,研製了高可靠性的輸電線路覆冰自動監測系統,實現了現場覆冰圖像、氣象、應力等在線監測和導線覆冰厚度的自動辨識。也就是說,哪條線路該融冰了,“偵察員”不僅看得清還算得準,會自動提醒電力公司。
  如今,覆冰自動監測裝置已在湖南、廣東等地區布點340餘套,將日夜採集到的氣象資料和覆冰情況及時傳送到各電力公司的控制室。
  融冰如何省錢省地
  巧除諧波頑症
  對輸變電設備進行融冰,是解決冰災對電網危害的最直接手段。但融冰不是件易事。
  現有的人工與機器人除冰也好、交流融冰技術也罷,滿足不了電網大範圍冰災防治要求。而效率高的直流融冰技術,卻因為現有的整流設備導致諧波嚴重,需裝設大容量濾波裝置,占地面積達20多畝,造價高達2億元,僅在國外個別變電站得到試點應用。
  “諧波是電污染,與其先污染再治理,費錢又費地,不如想個辦法不產生諧波,以消代治。”為了根治諧波頑症,陸佳政經常冥思苦想,終於靈光一閃。他提出奇妙的拓撲原理,課題組據此發明瞭一種寬調壓整流變壓器,並提出了一種能減少6成發熱的新的二極管整流方式,諧波為國內外同類裝置最低,根本用不著體積龐大的濾波器,占地和造價均減少9成,掃除了困擾直流融冰裝置應用的最大攔路虎。
  目前,課題組已研製了3個系列9種型號的直流融冰裝置,性價比大大優於國內外同類產品。融冰裝置90分鐘內可實現上百公里線路快速融冰。
  絕緣子覆冰如何防跳閘
  先撐“大傘”最關鍵
  如何防止線路冰閃跳閘停電,也是一項世界性難題。
  鐵塔之間的導線,依靠絕緣子來支撐。普通絕緣子由一串大小相同的圓盤連接而成,一遇覆冰,水滴極易連接成線,相當於接地了,就會跳閘停電。這種現象叫冰閃。2008年冰災中,大量的輸電線路因冰閃發生跳閘停電,3名電力職工在人工除冰時獻出了生命。
  為了揭示線路冰閃跳閘機理,開發出高性能的防冰閃絕緣子,陸佳政帶領團隊開展了上千次試驗研究。他們發現,絕緣子最頂端的圓盤必須最大,覆冰融化時的水才不會與下麵的圓盤搭成橋,相當於要先撐一把“大傘”再撐若干“小傘”。於是,一種大盤徑、長間距防冰閃複合絕緣子研製成功,抗冰閃電壓較電網提供的電壓顯著提高,根本沒機會跳閘了。
  電網防災任重道遠
  降服電網冰災,中國走在了世界最前方。
  “極端災害天氣已呈上升趨勢,電網將面臨覆冰、雷害、山火、洪澇、地震等各類自然災害的襲擊。我們要全面開展電網防災技術研究。就是在抗冰災上,我們也有潛力可挖。比如把我們的預警範圍從30×30公里提升到3×3公里,比如推動技術為全球服務。”陸佳政想得很遠。
  據說,陸佳政有次候機時,與同事坐在登機口邊的位子上攤開資料討論課題,竟然誤了機。我們相信,在這個崇尚“電網需要什麼就乾什麼”、“總想總能想出來”的領頭人帶領下,他們的雄心壯志一定會在不遠的將來實現。  (原標題:中國智慧, 降服電網冰災)
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