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中国能源报:水下管廊 眨眼传电百万伏
日期:2019-10-16 访问次数: 字号:[ ]
  横跨长江两岸的苏通大桥,车水马龙;宽广的江面上,舟楫如梭;上游1公里处,水下深藏着一条超大管廊,百万伏电流通过仅需0.0000165秒。
  9月26日,我国首条特高压GIL综合管廊,也是世界上电压等级最高、输送容量最大、输电距离最长、技术水平最先进的创新型工程——苏通GIL综合管廊投运。
  该工程南起苏州,北至南通,长5468.5米。它的投运标志着世界上规模最大的特高压交流双环网——华东1000千伏特高压交流环网全部建成,将显著增强华东电网的资源优化配置能力、安全稳定水平和接受外来电能力。3年寒来暑往,中国能建华东院(以下简称“华东院”)圆满完成了这条“万里长江第一廊”的总体设计、电气设计和勘察设计工作。
  电力高速“水下走”
  如此长距离的电力输送,为什么不从江上架线,而是穿越地下?
  “因为这次需要跨越的长江江面宽度超过4700米,如果采用架空线路,铁塔高度将超过450米,铁塔基础平台和防撞设施面积超过4个足球场,加之受到航空限高制约,建设难度大、造价高。塔基长期受江水冲刷,每年还要填充,对港口、基础设施建设等都会产生影响。因电导体材料技术限制也决定了电缆过江方案无法应用。此外,跨越的江面是长江上的‘水上高速’,采用综合管廊,可以避免大跨越对航道的影响。”华东院电网工程分公司总经理乐党救解密道,“这种方式还有一个很大的好处——管廊隧道得以综合利用。上层敷设两回6相1000千伏气体绝缘金属封闭线路GIL,下层预留两回500千伏电缆及通信、有线电视等市政通用管线,实现了‘一次建设,多次受益’。”
  为了给这条“潜龙”找到最合适的伸展位置,华东院勘察船每日需避开2000艘次的船舶流量,在雾日、大风、台风日也不懈“斩波劈浪”。一年里,该公司不断细化勘察作业窗口、交通组织及维护方案,采取了钻探取土、标准贯入试验、静力触探试验等方法,为复杂的河床进行了高精度的“全身体检”,共完成勘探孔150个,超过15000米总进尺和数以万计的孔内取样、原位测试。采用的地球物理探测专题研究成果,整合了世界一流海洋探测设备,利用浅层地震反射波、浅层剖面、旁侧声纳、水域高精度磁测等方法,解决了水下障碍物调查及地层划分等技术难题。
  “穿针引线”工笔精
  进入苏通GIL综合管廊,左右两边各3根直径近1米的输电钢管整齐摆放。行进2800余米后,耳膜明显感觉有些肿胀,强大的压力从四面八方向身体聚集。
  “这里就是江底隧道最深处了,位于水下74.83米,压力超过0.8兆帕,就像一头成年大象站在普通汽车单个座椅上,是目前国内江河埋深最深、水压最高的电力越江隧道。”华东院勘察设总陆武萍说。
  高透水性、高密实度、高石英含量,穿越长江大堤、长距离沼气地层、江中冲槽段,穿透这条国内独头掘进距离最长的隧道,面临的最大挑战是高水压和江底复杂多变的地质状况。
  江底掘进靠什么?“卓越号” 巨型泥水盾构机。该盾构机是世界上工作压力最高的大直径泥水盾构机,也是大直径盾构隧道技术在电力管廊的全球首次应用,经过419天奋力行走后“重见天日”,创造了大直径盾构隧道掘进速度新纪录。
  隧道打通了,管线布置便提上了日程。据了解,苏通GIL 综合管廊单回GIL长5.7千米,管线总长34.2千米,单根长18米,最大重量近5吨,但隧道直径小、长度长、坡度大、蜿蜒曲折。“基本是非水平铺设,就像一根根笔直的‘钢针’要穿过弯曲的‘细管’。” 华东院电气主设熊赟超打了个比方。
  为了将这些“大家伙”精准对接,华东院采用了三维设计,对安装标高、位置精细化定位,将安装精度控制在2毫米以内。“对接中,每隔72米还要装上一段带伸缩节的单元,以适应设备运行中环境温度变化、极限负荷情况和地震等特殊工况下的累积变形要求,使GIL设备满足‘零漏气、零放电、一次投运成功,长期安全运行’的总体建设目标。”华东院(三维)数字化主设唐珏菁补充道。
  科技含金分量足
  苏通GIL综合管廊是世界上首次在重要输电通道中采用特高压GIL技术,为确保隧道、GIL设备的安全稳定运行,华东院设计了完备的辅助保障系统。
  GIL设备发热量大,还需要排除泄漏的六氟化硫气体。华东院设计了“南送北排”的机械通风方案和六氟化硫专用排除系统方案,以满足隧道内设备和人员的通风需求。
  为确保全线的电力输送安全,华东院创新采用了对全线路配置大差动保护、对GIL段配置小差动保护的“大小差保护”方式,可以保护GIL设备本体,确定故障范围,快速切除故障。
  另据华东院二次主任工程师李佑淮介绍,苏通GIL综合管廊还全面应用了物联网技术,提高了设备管理的自动化水平,实现了设备在设计、制造、运输、施工、运维的全生命周期信息化、三维数据管理。例如,隧道内及南北引接站分别设置了一体化计算机监控系统,辅以环境监测、通风排水控制等子系统,在接入GIL本体六氟化硫监测、隧道结构健康监测、轨道式巡检机器人等系统后,使整个管廊“分区采集、统一监控”,达到了数据流的合理管理,保证了控制系统的通信畅通。


    (《中国能源报》2019年10月14日第26版)

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