走近2015国家科学技术奖“电力天路”

作为西部大开发23项重点工程之一,青藏电力联网工程被誉为“电力天路”,更成为惠及青海、西藏人民的“光明之路”。架起一条跨越高寒缺氧、高海拔地区的“电力天路”,需要攻克高原生理健康保障困难、生态环境极其脆弱、高寒地区冻土基础施工困难、高海拔过电压与绝缘配合及设备研制复杂四大难题。

工程自2011年12月竣工投运,迄今已有5年时间。从国家电网青海电力公司公开的数据看,截至今年5月6日,工程已累计向西藏地区输送电量33.92亿千瓦时, 经受住了高寒、低气压、大风沙等恶劣环境考验,安全稳定运行,各项运行指标均达到设计标准和要求。

在2015年度国家科技奖励大会,该工程荣获科技进步二等奖,在7家主要完成单位中,中国西电集团公司(下称“中国西电”)作为主设备供货商位列其中。让强劲而稳定的电流通向雪域高原,对技术装备提出了怎样的要求?国产装备又是如何实现自主攻关?本报记者采访了中国西电直流工程负责人申予章。

勇担主设备研制安装任务

在2010年6月国家发改委批准工程建设后,整个项目的设备开始了公开招标。中国西电中标了格尔木站的换流阀、换流变压器,以及整个工程的直流场设备,其中直流部分的中标额度约5.3亿元;交流部分还中标了拉萨站220千伏变压器、滤波器、避雷器。后来,格尔木站交流部分又中标了750千伏GIS和330千伏GIS。

在中标以后,中国西电成立了以集团总经理张雅林为组长的青藏工程领导小组,每个生产企业都设立了相关的工作小组。“这件事在2010年是当作很大的一个事情来抓的。”申予章回忆说,工程小组的职责就是要求所有为这个工程提供的设备,从设计、原材料采购、制造、出厂试验、现场安装,必须要“一条龙”不能出现质量问题。

从2010年7月全面开工建设,到2011年12月竣工投运,整个工程的建设周期非常短,也使得设备的生产工期十分紧迫。中国西电凭借过硬的技术实力和项目管理能力,所有设备全部按期保质交货。

越昆仑过雪山,在数百千米冻土层上施工,在“生命禁区”里作业,既对设备的性能提出了特殊的要求,也给现场施工人员带来了严峻的考验。结合工程的自然环境,工程沿线建立起立体医疗保障防护网,国网公司也提出了上得去、站得稳、干得好,零死亡、零伤残、零高原后遗症的健康安全目标。

“为了完成这个工程的设备安装,西电组织了技术能力强、身体素质好、政治觉悟高的员工,驻扎在前方,干了最长的有半年,一般都有三个月以上。”“我们西电去的这些人,三四十人次是肯定有的,只少不多。”即使时隔多年,申予章仍记忆犹新。

“我们先让所有员工到职工西电集团医院做全面身体检查,检查完了拿着这个健康证,到格尔木和拉萨两个营地,先进行一周的试验性尝试,身体不出现问题再去工地,这是为了保证‘三零’目标采取的措施,最终的结果是,西电所有到现场的员工在施工过程中和结束后,没有出现任何事故。”申予章说。

有的放矢实现自主攻关

“这个工程的难度主要是高海拔,从技术角度看,海拔超过3500米,设备属于非标准产品,电气绝缘性能就不能按照常规研究的结果,在3500米以下,是有公式可以计算。”谈到设备的研制,申予章一语道出了该工程的特殊要求。

资料显示,该工程±400千伏直流输电线路全长1038公里,其中西藏境内425公里,青海境内613公里;沿线平均海拔4500米,最高海拔5300米,海拔4000米以上地区超过900公里。

“前期科研阶段,国网经研院、设备厂做了很多的科研,就是按海拔4000米以上的设备绝缘裕度来建设的。”申予章分析称,如果这个绝缘水平放到平原地区,相当于±600千伏的水平。

申予章介绍说,由于海拔高,设备必须解决放电、绝缘水平等问题,中国西电在研制过程中做了很多有针对性的试验模拟,比如模拟电场强度、模拟电场分布,再如西高院在产品设计时,在绝缘水平上综合考虑了多种因素等等。

事实上,在当时该工程设备研制时,中国西电的直流输电设备已经做到了±800千伏,云南-广东和向家坝-上海两条直流输电线路都是在2007年招标,2009年投运,早于青藏电力联网工程。

在申予章看来,在2010年时中国西电已经有了±800千伏直流工程的经验,青藏工程的电压等级更低一些,“在研发上倒没有很大难题,就是怎么做的最经济是最关键的。”

“要做的最经济,在设计上就要精雕细琢,主要体现在绝缘尺寸和绝缘裕度的考量上。”申予章进一步解释说,“高原空气稀薄,绝缘强度低,所以要增加绝缘,但增加太多浪费,增加少了不够,怎么取这个量,没有现成的技术可依,各种设备要自己去摸索。”

“工程完全是自主攻克的,全部是自主设计,这也给后续的高原工程,比如国网现在要建一条从巴基斯坦默蒂亚里到拉合尔±660千伏工程提供了可资借鉴的样本。”申予章说。

截至目前,青藏电力联网工程仍是世界上第一个、也是唯一的一个在运的高海拔输电工程。

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