为输电线“穿上防雷外套” 实现避雷产品零的突破

发布时间:2018/5/21 11:10:20 作者:史 诗

大众眼中,科学家大多是不苟言笑、神秘严肃的,他们的生活大概也是单调无趣的……而眼前这位“抱怨”加班是为了躲避在家做饭、被同事戏称“活得像神仙”的何金良教授本尊,让“科学家”多了几分亲近感。

在清华大学电机系高电压与绝缘技术研究所所长何金良在葡萄牙艾斯特里托召开的第33届雷电防护国际会议上,获得2016年鲁道夫˙海因里希˙戈尔德奖,表彰其在电力系统雷电防护领域作出的杰出贡献。特***、三峡和青藏铁路等输变电工程,以及***场馆等10余项国家重大工程中,都蕴含着何金良的智慧。

    坚持源于责任

何金良的幽默感与他的智慧和才华一样,隐藏在他的个性中。初冬北京一个周日的下午,清华园明德路边上的三层小红楼里,何金良正在办公室准备***天要讲授的两门课的内容。本就不大的办公室堆满了专业书,何金良打趣地说:“我的专业书都在这里,家里放的是文学类的书。等我退休了,这些专业书我一本也不带回家,或许潜心写点小说。”

何金良早期接触到雷电防护是其在武汉水利电力学院本科学习期间。1988年,何金良本科毕业设计时跟着老师开展了全封闭变电站的雷电侵入波过电压的研究,算是踏进雷电防护研究这道门槛。

“刚开始能有什么兴趣?不过是有了一些感性认识、跟着老师学了点专业知识。但我觉得,既然选择这门科学,就有一份责任在,也就努力坚持下来了。长久以往,责任变成了一方坚守。”何金良告诉科技日报记者。

其实我们对雷电并不陌生。雷电是***公布的十大自然灾害之一,是自然界比较具有***性的力量之一。资料显示,地球上平均每天会发生大约800万次闪电。

在不断研究学习中,何金良了解到雷击是造成输电线路闪络的主要原因之一。在我国跳闸率较高地区,***线路运行的总跳闸次数中,由雷击引起的次数约占40%—70%。何金良说:“如何有效地提高输电线路的防雷性能对电力系统的安全稳定运行有着十分重要的意义。”

有这样一组触目惊心的数字。2008年南方电网110kV及以上输电线路共计跳闸2599次,其中雷击跳闸1588次,占总跳闸数的61。1%;2012年8月11日,南方电网发生交流单相跳闸,因此导致五回直流系统换相失败的严重事故,广东地区瞬时负荷损失近一半。“雷电的强***能力,造成了雷电防护的难度,而雷击的随机性则使科学家难以有效、系统地进行研究。”何金良说。

    技术难题逐个击破

“输变电系统的接地系统是雷电防护的基本措施,它***了雷击时雷电流的泄流通道。接地系统的畅通性直接决定了防雷性能的好坏,也是雷击及电力系统故障时人身和设备安全的基本保证。”何金良说。

然而,很长一段时间,输变电系统的接地问题不被重视,因此存在巨大事故隐患。随着研究的逐渐深入,何金良意识到雷电流流过时接地系统的电磁暂态特性、降低暂态接地电阻是确保接地系统“畅通”的关键。

可接地系统的雷电冲击特性还没有被充分了解,更别提分析和计算了。

如何从地表测量获得地下土壤的结构模型?如何在实际复杂土壤结构模型下计算接地系统的电磁暂态特性?这些都是解决接地系统问题的关键。

在经过大量研究和实践的基础上,何金良在接地系统数值分析理论方面,提出了从地表电阻率测量结果反演任意分层土壤参数的计算方法,实现了任意层状/块状媒质中接地系统电磁暂态特性的快速、精确计算。他和他的研究团队还开发了自主知识产权的接 地分析软件包,已被国内外近百家单位广为应用。

过去人们很难“看到”雷电流作用时接地装置周围土壤中的放电图像,于是何金良采用X光成像技术,在国际上***获得了土壤中清晰的雷电放电图像,揭示了土壤介观雷电冲击放电机理,获得了接地装置雷电冲击特性。

何金良说,“如何准确预测雷击输变电系统引起的故障率,是雷电防护的另一项关键技术。”他在国内率先开展的考虑雷电动态发展过程的雷击分析方法,目前已写成国际大电网会议的技术导则,在全世界推广应用。


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