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建筑结构丨是谁架起世界海拔最高的特高压直流输电线路,把电“搬”了2000多公里?

新春巨献

展现“中国智造”巅峰之作,

致敬追求卓越、实干兴邦的中国建设者!

世界上海拔最低的酒店、±800千伏滇西北特高压直流输电工程横贯东西、交通大动脉—沪通大桥、穿越海峡的海底隧道、未来之城之综合管廊、蓝鲸号半潜式钻井平台工程、雅砻江两河口水电站…

一个个超级工程拔地而起,背后是中国建设者们无怨无悔的默默付出。春节期间,转自:建筑结构-公众号微信公众号特推出“辉煌中国”“中国建设者”“超级工程”系列报道,回顾我国建设重特大工程的不凡旅程,为您揭开工程背后的故事!

世界海拔最高,电压等级最高的特高压直流输电线路——滇西北直流工程

当你在家中轻轻按动开关的时候,灯亮了。

你是否知道,你使用的一度电,有可能来自千里之外的云贵高原。

2013年国务院发布了大气污染防治行动计划,2014年12条重点输电通道开始建设,其中,作为纵横在中国南部的电力大动脉,滇西北直流工程是世界上海拔最高,电压等级最高的特高压直流输电线路,电压等级将高达800千伏,是我们日常用电电压220伏的3600多倍。

滇西北直流工程主要承担澜沧江上游水电站电能送出任务,采用±800千伏特高压直流输电,输送容量500万千瓦,动态投资约222亿元。工程送端起于云南省大理州,受端位于广东省深圳市,线路途经云南、贵州、广西、广东4省、53个县区,线路全长1959公里,是西电东送首条落点深圳的特高压直流线路,全部投产后将新增云南省电外送能力500万千瓦,每年可向广东输送电量约200亿千瓦时,建成后能满足深圳全年用电量的四分之一。

作为纵横在中国南部的电力大动脉,滇西北直流工程在施工、设计、运输、设备检查、架线以及巡线等环节上不能有哪怕一丁点的疏忽。

“巨型心脏”运输

要把特高压的电力从云南输送到2000公里外的深圳需要有澎湃动力的“巨型心脏”,这种“心脏”极其精密!30多个“镖师”押运着它,从江苏出发,经历河运、海运、火车、公路运输辗转4000多公里整整走了一个月才把它运到云南的大山深处!

换流变压器相当于换流站里的“巨型心脏”,一共24台,作为高精密设备,安装过程要绝对平稳,一旦颠簸过大,就可能损伤。这个价值8000万元的精密心脏,安装人员将其放在类似于火车轨道的钢轨中,缓缓移入厂房。24台换流变压器将和其他元件一起工作,将从水电站输送过来的交流电,转换为更适合长途输送并且损耗更小的直流电。整个换流站将由四百多超大部件、数百万个电器元件组成,对其所有的控制要求和核电站的控制要求是一个水平,都要确保万无一失。

换流站选址及抗震设计

换流站的平稳运行是未来电力大动脉成功运行的关键,在选址上,工程师们缺遇到了一个两难的困境,云南大理剑川县地处地震带,据预测,有可能发生八级地震,在这里建特高压换流站,一旦发生地震,后果将是灾难性的。

将换流站建在地震带上,是极高风险的选择,8000千伏的换流站一旦发生危险或者意外,后果将是毁灭性的,但是此次西电东送用的是水电,换流站的选址不能离水电站太远,在工程师的反复论证下,换流站只能建在地震带上。工程建设期间,周边地区发生了两次地震,其中一次明显感到了床在晃动。

按照设计要求,发生地震时,换流站要能够正常工作,特高压电力行业的多数设备相当精密,若在地震时发生毁损,整个输电系统也会随之崩溃。

努力,从地基开始:

保证换流站整个地基的稳固对整体结构的抗震是非常重要的,就如同在地震区盖房子,工程师们准备在这个山头打造一个“超级地基”,往地下打一个30米深、直径80厘米的洞,放入具有弹性的钢筋笼并浇铸进混凝土,就如同给地面的换流站装上了一个坚实而有任性的“”,在这个18万平方米的山头,有2617个这样的“”,组成了一个“抗震地基”。

以柔克刚”

即将被安装的换流站里的元器件被运到了抗震试验室,他们将接受地震的考验,平台模拟出地震的剧烈晃动,强度等级不断增大,设备也随之晃动越来越大,工程师们要检验高强度地震下,设备是否有损伤或裂缝,经过检查设备安然无恙,这意味着它能通过地震考验,未来安放进换流站里的精密设备都将经过严苛的地震考验。

除了的元器件体检,安放方式也有特别考量。这个40米长、重达45吨的精密设备被工程师们别出心裁地“吊”在了半空中,“以柔克刚”,将元器件挂起来,就算遇到地震,设备也只会有规律地摆动,工程师们给摆动的幅度,预留了足够的空间,加上地下的“抗震地基”,这座深山里的“超级工厂”,实现了抗高强度地震的能力。

换流站“体检”

换流站建成了,接下来他将接受60多万项严苛的检查,由于电压等级太高,所有核心设备的带电表面都必须保证光滑,一旦有一点突起或毛刺,都可能在将来通电后产生短路放电的风险:

所有核心设备的带电表面都要保持光滑,头发丝细的毛刺都不能有,工程师们甚至要爬进直径不到50厘米的金属管里检查里面是否有毛刺:

换流站有几百万根电线,接错一根线就可能会造成设备烧毁甚至大面积停电的风险。所以每接一根线都要有5个人反复确认来完成,以防人为失误。

高空架线

铁塔分别矗立在高速公路两侧的大山上,工程师们要将电线从一侧斜塔架到另一侧铁塔上。在天空中看起来细如发丝的特高压电线,实际直径有3.6厘米粗,一根1000米长的电线,重量达到2.4吨,两个铁塔之间相隔800多米,电线如何凌空过去呢?

高空架线,最开始只能沿途砍树、人工牵引引导绳,而到人们愈发重视环保和效率的今天,沿路砍树的方式不再可行;2010年前后开始采用另一种架线方式:一个人驾驶动力伞,带上导引绳,从这座铁塔飞到对面,这种方式虽然提高了效率但是一旦遇到风力变化和电线缠绕,可能带来巨大的人身安全风险;随着无人飞行器进入大众视野,2015年以后,无人飞行器成为了飞塔架线的神器,工程师们用无人机,牵引最小的细绳飞到对面塔上,塔上的人接住绳后满满拉,接下来将六根大小不一的绳由小到大接起来,循序渐进将越来越粗的绳子牵引过去,最终,重达188吨的特高压电线就凌空架设好了。

“架线神器”,大显神威:

凌空巡线

在整个架设过程中,即使工人们施工再小心也难以保证电线绝对没有细微的破损,800千伏的电压通电后,对电线将是极大的考验,哪怕是1毫米的毛刺都可能造成整个线路的烧毁,甚至引发大面积停电。如何才能确保,绵延两千公里的电线都是光滑的,没有损伤呢?

他们是中国的“蜘蛛侠”!位于云南丽江境内海拔3800多米的马鞍山上,这是世界上海拔最高的是高压直流输电线,他们在高空的电线上走钢丝如履平地!将近2000公里的电线每一寸都要这样检查!

结语

1996年,国家开始实施西电东送工程,2015年2月滇西北直流工程开工,50000余名建设者参与其中。该工程建设不仅可提高西部澜沧江上游电能外送能力,也将有效缓解珠三角地区环境压力,促进地区经济持续健康发展。工程投产后,珠三角地区每年可减少煤炭消耗640万吨、二氧化碳排放量1600万吨、二氧化硫排放量12.3万吨。滇西北直流工程将于2018年中全部建成投产,届时可增加云电外送能力500万千瓦,每年可向广东输送清洁能源约200亿千瓦时,相当于深圳全年用电量的四分之一

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作者: ganggouren

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