纪实丨国核电力院:最难的路程 最美的天山
最难的路程 最美的天山
―――国核电力院在准东―华东(皖南)±1100千伏特高压工程中的价值创造
中国电力报 中电新闻网 记者 史晓斐 见习记者 陆宸昊 通讯员 伊廷瑞 李盼盼
12月2日,国核电力院准东―华东工程外业勘测队在天山山脉踏雪攀登,前往勘测坐标地。李盼盼 摄
天有多蓝 事业就有多蓝
12月1日,雾霾降临京城。偶然之中有必然,记者一行在这一天离开北京到达新疆哈密,再向西北驱车90公里,来到三道岭镇。朋友戏称这是“逃离”。实际上,我们要去探访的准东―华东(皖南)±1100千伏特高压直流输电工程(以下简称“准东―华东±1100千伏工程”),对国家未来的大气污染治理有着重要意义。
国核电力规划设计研究院(以下简称“国核电力院”)的外业团队,正在这个被称为工程最难一段的“曲克买科北―车轱辘泉南”标段,与大雪封山的倒计时赛跑。
这里,天山之上的天,蓝得十分淡定。而谈起正在参与的这个史无前例的特高压工程,陈楠除了一份淡定,更多出了一份崇敬。作为“曲克买科北―车轱辘泉南”段的设计总工程师,他说:“能够参与这样一个‘高大上’工程,是设计人职业生涯的荣耀。”
准东―华东±1100千伏工程,是世界首条±1100千伏特高压直流输电工程,也是目前世界上电压等级最高、输送容量最大、输送距离最长的特高压直流输电线路。积极接受区外来电,替代当地燃煤发电,降低化石能源利用强度,既是保障华东地区经济社会持续快速发展的一个重要途径,更是华东地区防治大气污染、缓解环保压力的一个有效选择。
此外,这条“西电东送”、“疆电外送”输电大动脉投运后,将进一步促进准东地区大规模电源开发建设,有利于提高发电行业的集约化发展水平和资源开发效率,带动相关产业发展,促进新疆经济成长,对于落实国家西部大开发战略、加快新疆能源资源优势向经济优势转化、促进新疆经济社会跨越式发展,具有重要意义。
国核电力院承担设计的“曲克买科北―车轱辘泉南”段,是该工程技术难度最大、外业条件最艰苦的一个标段。线路长95.1千米,翻越天山山脉,途经“百里风区”。设计气象条件有5种:风速37米/秒,覆冰10毫米;风速41米/秒,覆冰10毫米;风速41米/秒,覆冰15毫米;风速43米/秒,覆冰10毫米;风速43米/秒,覆冰15毫米,是整个工程气象条件最复杂、风速最大的地区。沿线39%为戈壁、61%为高山,海拔跨度在800~2000米,最低气温零下40摄氏度,最高40摄氏度……
首条、最高、最大、最长、最难、上天山、过雪地……了解了这些,记者终于知道:“高大上”的定义,实实在在;那份崇敬,源自陈楠的内心。
或许,我们更应期盼,在这份崇敬感召下建成的准东―华东±1100千伏工程,不仅能够把新疆诞生的“电”直送到皖南,更能把天山上空的蓝延伸得更远……
风有多大 舞台就有多大
风特别大!风特别冷!风吹起的雪打在脸上特别疼!这是记者到达三道岭的第二天清晨,跟随外业团队穿越180公里无人区,继而顶风踏雪步行30多分钟后,到达一座无名山顶的外业现场时,极为深刻的感受。据了解,这里是著名的“百里风区”,曾经发生的旅客列车因大风脱轨事故现场就在附近,而不远处便是新疆最大的风力发电场。
“曲克买科北―车轱辘泉南”标段就暴露在这个风区中,最大设计风速达43米/秒,相当于14级台风风速,这是该标段成为该工程最难一段的主要原因。“百里风区”的特高压线路如何设计,是设计团队必须战胜的一个课题。
世上无难事,只要肯登攀。干成最难的事,是有能力的团队的标签。
该地区没有可参考的线路设计资料,国核电力院承担起国家电网公司科研项目“跨越新疆大风地区设计气象条件研究”,以巨大的投入力度,在天山段建立4处气象观测站,展开历时3年的观测,掌握研究大风地区风速特性的第一手气象数据,为后续的风速取值提供了数据支撑,充分支持了设计方案,保证了后续勘测的精准与高效,也使外业队员更安全、有准备地去面对现场的大风和严寒。
工程铁塔呼高范围51~90米,线路平均档距在500米左右,实际使用过程中还有超条件的铁塔需要另行设计。常年的风雪侵蚀,极大的昼夜温差,这里的山体表面布满了碎石。如此高大的铁塔,如此凶猛的风速,如此复杂的环境,如何设计才能保证线路的安全?
该院电网事业部线路电气专业的钟小江和线路结构专业的张卓群等一起展开了研究。他们依据航片截取的断面数据,利用动态规划的数学方法,进行杆塔无约束条件的优化排位,再对优化排位结果利用黄金分割的数学方法,进行杆塔荷载及摇摆角度的规划,科学确定了塔型方案、杆塔的摇摆角度及杆塔使用条件。他们综合考虑塔型使用的材料和受风面积,选用了之前设计出的一种具有材质强度高、抗风抗雪、建造性价比高等特点的专利塔型,既能抵挡恶劣的自然条件,还保证了工程全寿命周期中的稳定性、安全性和经济性。
据来自该院电网事业部线路结构专业的秦玮介绍,设计团队还推荐采用直柱掏挖式基础、人工挖孔桩基础、斜柱板式基础、直柱板式基础、钻孔灌注桩基础为该工程的主要基础型式,基础半根开超过13米,一基塔占一亩地,使各处铁塔在大风之中绝不摇曳。
“常规的特高压线路导线直径相当于手指粗细,±1100千伏线路的导线就像是手腕。”电网事业部线路电气专业的刘洋这样比喻道。对此,设计团队对工程采用的线路材质、配套金具等都进行了充分细致的考虑,使之能够应对不同风速的工程段。
他们对悬垂塔的横担布置及挂线方式进行设计优化,横担外侧采用下折臂方式,将V型悬垂串挂于塔身和下折臂上,采用整体式耐张转角塔,使悬垂串单支串达到相当于6层楼高,使耐张绝缘子片数达到127片、32米长,以这种有史以来最长、最强的绝缘子串,应对跨越天山的风。
途经风沙严重区域时,设计团队提出了防风固沙措施。该院勘测事业部地质专业柳剑锋介绍,为防止地基的风蚀和风积,设计团队的一个主导思想就是尽量使塔基布置在地质较为稳定的丘间地,避免在沙丘上立塔。工程途经的戈壁滩地区,属于荒漠化草地,生态环境非常脆弱,一旦破坏就很难恢复,针对荒漠化草地基础的施工,设计团队提出了表土剥离、草皮剥离养护、草皮回移、土地整治、彩条布隔离、铺设棕垫等方案,并提出在基础施工完毕后一定要及时恢复地面植被,在植物容易成活的塔位处采用格状沙障内种植植被方案,对于植物不易成活的塔位采用砾石覆盖和格状沙障组合方案或砾石网格固沙法方案,把对大地的呵护做到了极致。
山有多高 境界就有多高
在山顶,外业队员脸上没有长途跋涉的疲惫,而是征服的喜悦。这支队伍10月28日就来到了这片山区。“每天都是这样奔走在出外业的路上。白天出门是雪山,晚上回去是图纸。”钟小江说。勘测事业部测量专业的顾志强说:“出门就要加好油,因为不知道会有什么情况耽误行程,在这里迷路了、没油了,非常危险。”是的,这里有狼出没,这里夜晚极寒。雪漫山,天空蓝,再美好的风景,在外业队员眼里都是挑战。
这是一次史无前例的冰山区作业,风雪侵蚀,山体陡峭。记者一行来到现场当天,刚刚降过雪,厚度足以淹没人的膝盖,车辆刚离开柏油路不足百米就陷入雪中。为了确保工程进度,外业队只能徒步走到勘测点。所有设备手拿肩扛带上布满积雪的山岭,几乎每一步踩下去,都需要从厚厚的雪中再拔出腿来。即使这样,工程进度一直没有放缓。赶在大雪封山前完成终勘外业,是每位队员心中的目标。
舌尖上的天山是另一种美,队员们拿出馕,就着一包榨菜,这就是雪山上的午餐。勘测事业部水文专业的李磊说,室外温度在零下10摄氏度左右,有水分的食物拿出来,没放到嘴里就已经成冰了。时间长了,队员们发现,只有馕这个新疆特产,最适合这样的环境,不但能填饱肚子提供热量,还方便携带。
面对复杂的自然环境,国核电力院对终勘外业工作质量格外重视,派出了来自水文专业和结构专业的李磊、晏正滨和张卓群三位博士加入外业勘测队伍,利用技术和经验第一时间解决问题,做到遇事可控。
马庚辰,这位来自电网事业部线路电气专业的小伙子是外业队年纪最小的队员。有时,他会赶在手机没有因为太冷自动关机之前,抢拍几张天山的雪、天空的蓝,发给家人,加上一句“我很好,放心吧”或者“这里很美,在这儿工作是一种享受”,报完平安,又立即投入现场作业。是的,他站在最美的天山,因为走过了最难的路程。
电网事业部线路结构专业的李学超,展示出他自己创办的公众号,里面是一系列关于这个工程的信息和这次出外业的经历。他说,他会留下在这个地方的回忆。是的,或许几年后,人们记忆中,这条跨越天山的特高压工程留下的影响是世界之最、中国第一等等。设计人员的精心设计,外业人员的攻坚克难,或许已淡出人们的视线,但每位参与者都会留下值得一辈子品味的记忆。
12月3日,国核电力院副院长王雷鸣也来到了现场,为队员们带来了保温饭盒,向他们授予了“青年突击队”的旗帜,他说:“大家今天在这里,作为整个工程的先行军,跨天山、战严寒,攻克±1100千伏特高压工程世界之最的难关,了不起!大家的工作要完成好,你们每个人更要安全地回来……”
赵雅君
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