追逐雷电的海南电力科技工作者
追逐雷电的海南电力科技工作者
一大早，海南电网有限责任公司电力科学研究院防雷技术组组长符方达就坐在电脑前操作分布式故障定位系统，他曾经是一名高压输电运行一线的人员。此前，他的工作就是管理和运行在几百甚至上千公里的输电线路，一旦线路发生故障后，需要立即赶到线路所在地区人工寻找故障点，有部分还是跨市县的远距离输电线路，路程远、查线时间长。
电力科技工作人员正在业务研讨
据相关资料显示，海南每年的雷电发生日在110—130天以上，总体的落雷水平都是在二十万次以上，是雷电高频发地区。雷击对供电系统带来的灾害，不仅给人们的生活带来不便，也会对行业生产造成巨大的损失。“有的落雷甚至达到200千安或者是更高的电流幅值水平，对我们的人身安全，包括我们的建筑设施、电力设施，都会造成严重伤害。”符方达说。
海南电网有限责任公司电力科学研究院研究数据表明，造成电网故障的原因有很多，雷击、火灾、树障等都会导致停电。而在海南，2021年—2023年，每年35千伏及以上输电设备因雷击导致跳闸占海南电网故障的60%左右。
无人机巡查输电网上的防雷装置
海南电网有限责任公司电力科学研究院生产指挥中心副经理陈钦柱介绍，室外的输电杆塔是输送电能的关键设备，其是否能安全运行对人们生产生活影响较大。雷电的强大能量在被释放出来的一瞬间往往会击打到输电杆塔上某个关键的位置，造成线路发生故障和供电中断。
陈钦柱介绍，雷电发生时，线路输电杆塔上的绝缘子往往会首先成为被击穿的对象，绝缘子支撑着我们输送电力的导线，一旦绝缘子被击穿的话，导线就会接地，导致输电线路跳闸。
“分布式故障定位系统是我们的科技项目，利用线路上的智能监测终端，可以对线路遭受雷击以外的一些信号进行监测，提前发现线路上的设备隐患，在故障前就对一些威胁到运行的因素进行预警。”海南电网有限责任公司电力科学研究院党总支书记、院长黄立毅介绍，输电线路在遭遇雷击时，分布式故障定位系统会自动报警，并提示故障点位置。
电力科技工作者户外检查系统设备
据了解，第一代海南电网雷电定位系统于2005年2月建成并投入运行，建有东方、屯昌、万宁、洋浦、翁田、三亚、五指山7个雷电探测站和1个中心站。第一期海南电网输电线路故障监测平台于2011年建成，首批69台智能故障监测终端于2011年5月—7月安装在玉官线、福洛1线、带鸭线等8条重要的220千伏线路上。
分布式的故障定位系统，就是为了辨识是否有雷击、雷击到哪里，进而就可以对雷击的频次进行统计。
分布式故障定位系统投运之前，一般输电线路故障表象特征比较明显的，可能半天时间就可以查到故障点，但是部分故障点表象特征不明显的就很难查，最慢的可能需要2—3天，重复核定，才能把这个事情给弄明白。“在绵延不绝的输电线路上寻找一个小小的故障点，简直就是大海捞针。一天走上十几公里甚至几十公里，对于那时的我们来说都是家常便饭。”符方达说，“雷击绝缘子的表象特征在绝缘子上端面，从地面上是看不见的，所以必须要爬到与杆塔绝缘子平行或更高位置你才能看得到，原来的电线杆子都是21—27米高，基本上一天最少都要爬十几根杆，故障点没找到，故障原因没搞清楚，故障没消除，电网调度是不敢送电的。”
电力科技工作者户外检查系统设备
怎么才能抓住能量巨大但又转瞬即逝的雷电？“要采集、分析、传输电流信号，那就需要有一个专门的设备，在2010年研发的初期，国内并没有这样的东西，在国际上也是凤毛麟角。”符方达说，一开始，海南电网公司的科研团队想从专业类的科研文献上找思路，可翻阅众多资料后发现，理想与现实间的差距太大。又到国内多家科研院所寻访多位专家后，他们逐渐有了一些想法，大家决定分头行动。
以电力专业来讲，故障发生的时候都会有一个剧烈的电流波动信号，是一个高频的行波电流信号，这个信号会在线路上进行传播。“我们希望采集到这种信号，并且对它加以分析。”提起研发的初衷，陈钦柱说，“要有供能系统、信号采集系统，当然还有一些数据的存储、记录以及通信系统，当时采用模块化思路进行一些分割，然后每个模块交给不同的专家和团队。”
“在实验过程中，大家遇见一个共性问题，到底哪种材料符合需求？这个问题只有实验才能找得出来。”陈钦柱说，“比如坡莫合金，或者像其他的一些高导磁的材料等等，我们都会试，会先用仿真的方法把所有的材料大概归纳出来，然后从里面找最合适的材料，电磁材料的话，我们至少有试过十几种。”
电力科技工作者户外检查系统设备
在坚持不懈努力下，合适的材料终于被一一发现。“高频电流采样装置，还有传感器内部的诊断芯片和模块、电流采集模块、通信模块等等，我们一点点地做出来，然后经受住了电磁兼容、大气环境的考验。不过，使用一段时间后又发现这个设备承受不住雷电瞬间产生的巨大电流，内部的一些元件会快速发热而损坏，这时，研发一个电路保护装置迫在眉睫。”陈钦柱说。
符方达介绍，海南电网有限责任公司电力科学研究院攻难克难，经过反复试验，最终问题逐一解决。目前，每一个装置在输电线路上的设备都可以接入互联网，时时传送信号。线路上的采集装置通过互联网将信号传回主站，主站分析后会将故障分析结果、故障点杆塔位置以短信的形式发送到各管理人员、运行检修人员的手机上，检修人员就可以针对故障点进行排查和检修。
雷击这种自然现象常年都在发生，生活在海南岛上的人们现在却很少能感受到停电带来的影响。“南方电网5省的系统都联网了，广东、广西等地的系统也能获取到我们的一些落雷信息，我们的系统跟他们系统中间的有一些区域可以互为补充，这样的数据量更大，分析结果会更加准确。而且积攒的数据还为新建线路提供了选择依据。”黄立毅说。
黄立毅表示，通过这种大量的落雷的数据，分析海南省落雷在每个区域的分布的状况，逐年的递增递减状况，“给我们线路的建设、变电站的建设以及电力设施的建设提供一个先导的规划原则，线路架设避开这些高落雷区域。”
记者了解到，海南电网有限责任公司电力科学研究院在雷电防护关键技术研究上，曾荣获国家科技进步二等奖、海南省科技进步一等奖，中国专利优秀奖、海南省专利金奖等殊荣。目前，已经在南方多个省份推广使用。精准的定位再配合上无人机巡视，海南电网的检修效率大大提升。
