實驗室樓頂安裝的雷電探測站和預警站。 (湖北日報全媒記者 彭一葦 攝)

　　閱讀提要

　　雷電，飄忽不定卻有萬鈞之力。世界上每年超半數的輸電線路跳閘事故由雷擊造成，經濟損失動輒數以億計。

　　而在國網電力科學研究院武漢南瑞有限責任公司（簡稱武漢南瑞）的實驗室裏，誕生了世界先進的雷電監測預警和防護技術。10多年來，其成果累計産生直接效益約20億元，節省投資、減少停電損失等超過百億元。

　　功夫不負有心人

　　成功拍到雷公“靚照”

　　武漢南瑞電網雷擊風險預防湖北省重點實驗室，也是國家電網公司雷電監測與防護技術重點實驗室，共有120多名成員，是一支匯聚眾多碩士、博士的年輕科研攻關團隊。

　　3月16日，技術專家許遠根帶湖北日報全媒記者參觀了實驗室裏的雷電觀測室，一間用玻璃隔成的觀測室，見證了一批追趕雷電者的奮鬥歷程。

　　上世紀80年代初，隨著國內電網規模不斷擴大，雷電防護手段的缺乏導致電網遭受雷電破壞與日俱增。為降低雷擊造成的損失，實驗室老一輩科研人員開始了電網防雷研究。

　　隨著研究不斷深入，為了更進一步了解雷電，2007年，實驗室在樓頂建立了雷電觀測室。每當喻家山附近有雷電時，實驗室團隊守在觀測室裏，利用高速攝像機捕捉雷電的放電過程。

　　高級工程師章涵回憶：“‘捉雷’很難，總是在深夜、淩晨時分以及惡劣天氣下進行。經常是淋得濕透，折騰一夜也沒拍到一幅滿意的圖像。這時，大家總是互相鼓勵繼續堅持下去。”功夫不負有心人，2008年到2010年，在雷電觀測室，他們成功捕捉到20多張滿意的雷擊放電過程圖像，清晰刻畫了雷電發展的全過程，為後續雷電機理的研究提供了極具價值的光學影像。此後，團隊又花費兩年，研製出自動化、智慧化的雷擊光學路徑綜合監測系統，並於2012年成功捕獲到世界上第一張時空解析度最高、過程最詳盡的電網雷擊地閃圖像。

　　反復試驗調試

　　雷電預警準確率達80%

　　有了基礎數據，接著要解決雷電探測與預警問題。

　　在實驗室觀測平臺，擺著20多根新老白色立柱，柱頂橢圓形防護罩內是自主研發的積體電路。“這些就是我們研發的雷電探測站和預警站，至今已開發了四代。”許遠根介紹。

　　雷電探測站和預警站的原理説來簡單。雷擊會引起大氣電磁場變化，同時發射電磁波，探測站偵測電磁波，3個探測站的數據合併分析就能定位雷擊位置。預警站監測大氣電場變化，結合雷電定位、氣象雷達等數據進行雷電臨近和早期預警。

　　然而，電磁波的傳播速度相當於光速。“要準確探測，必須解決高低頻信號干擾、電磁信號處理、定位時間精度等難題。”開發部副經理陳揚説，這要不斷優化電路設計與信號處理方法，反復試驗調試才行。10多年來，研究團隊持之以恒，不斷試驗。即使在疫情期間，實驗室成員依然堅持開展實驗室的設備調試、軟體開發及數據分析。

　　現在，探測站可以探測超過百公里的雷電，同步時間精度達納秒級，定位精度在500米以內。雷電預警可實現72小時內的中長期預警，準確率達80%。

　　如今，實驗室在全國輸電通道上布有900多個雷電探測站和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掌握全國的實時雷電數據。

　　研發電網雷擊防護關鍵技術

　　斬獲國家科學技術進步二等獎

　　2009年，在大量的雷電監測數據基礎上，研究團隊結合雷電監測數據、地形地貌和電網參數等評估要素，提出了一套差異化防雷技術與策略，為不同地區的輸電線路制定差異化的防雷技術改造方案。在三峽近區綜合雷害措施研究項目中，他們首次運用該策略和技術，對15條線路進行防雷評估改造，使整體雷擊跳閘率降低60%。

　　當突破一項又一項難題後，研發人員又針對市場需求，在2013年成功研製出世界首臺±500千伏直流線路避雷器，2014年±800千伏直流線路避雷器問世，填補了國內外技術空白。目前，實驗室已成功研發出全系列電壓等級避雷器，並大規模應用於我國超、特高壓直流輸電工程。

　　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，發明專利“一種架空輸電線路雷擊閃絡的預警方法”獲中國專利金獎。

　　在實驗室工程建設過程中，技術人員的足跡遍佈全國。在2014年，浙江舟山，世界第一輸電高塔上要安裝設備，安裝位置距地面280多米。設備調試好了，颱風突然提前登陸，鐵塔電梯故障停運，技術人員只好順著梯子、頂著大風，耗時1小時爬完280米，到了地面雙腿發軟。

　　同一年，“西藏新一代雷電定位系統”項目啟動。在9個月裏，先後有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，按時完成任務。

　　即便近兩年，技術人員依然常去偏遠地區工作。工程師劉子皓去年10月到西藏阿裏地區測試設備，一連5天吃著藥抵抗高原反應，白天試驗，晚上處理數據。還有些負責工程的同事更辛苦，一年長達200天在外奔波，為客戶提供技術服務。據統計，實驗室每年開展電網分析、處理輸電線路雷擊故障近2000次，為各行業提供了有力的雷電監測預警和防護技術支持。（湖北日報全媒記者 彭一葦 通訊員 曾瑜 劉婧）

　　記者手記

　　一個全流程科研體系的成功案例

　　□　彭一葦

　　科研的成功不會很輕易，要經過艱苦努力，反復實踐，關鍵是要有信心、有決心完成任務。堅持走自主創新之路，必須以突破基礎核心技術為關鍵，沒有核心技術，科技創新難言自立。而核心技術只能靠自己幹出來。

　　30年，武漢南瑞堅持追逐雷電的身影，將我國雷電監測預警和防護技術從落後帶到了世界領先地位。而這一切，來自於前輩的開拓，來自於樓頂上熬夜冒雨拍攝雷電的研究人員，來自於踏遍大江南北架站布點的工程師……他們為電網防災減災提供了整體解決方案，並主動考慮生産實際需求，自主研發新技術、新産品，産生了巨大經濟效益和社會效益，形成一個全鏈條、全流程科研體系的成功案例。