潘峰浙江省电力设计院 浙江省电力设计院:跨越新高度 勇摘新桂冠
浙江省电力设计院输电线路“大跨越”实现设计创新与技术突破
姚亚芬 吴振华
自3月下旬浙江省电力设计院有限公司(简称“浙江院”)成功中标500千伏舟山与大陆联网第二通道勘察设计后,三个多月以来,该院大跨越设计团队正在紧锣密鼓地开展位于舟山群岛国家海洋新区的大型输变电项目的设计工作。这是该院再次展现其输电线路大跨越设计实力的又一标志性工程,将再次书写大跨越设计领域的世界之最
大跨越工程往往能够集中体现一家电力设计企业的电网设计技术水平,在行业内普遍被专家们称为电网设计领域的 “皇冠”。那么,何为“大跨越”?输电线路的建设不可避免要跨越江河、湖泊或海峡港湾。一般而言,跨距1000米以上,直线跨越塔塔高100米以上,有通航要求,需特殊设计的输电线路称为“大跨越”。
大跨越工程建设难度大,一旦发生故障将会严重影响航运且修复特别困难,因此对安全性要求更高,设计条件取值更苛刻,相应的工程投资更大,建设周期更长。
大跨越的单位投资比一般送电线路高十余倍甚至数十倍,设计中必须作广泛、深入、细致的工作,同时积极采用新技术、新材料,不断优化设计方案,确保工程安全可靠,指标先进,便于施工及运行维护。
提起“大跨越”,首先出现在人们脑海中的一定是“舟山大跨越”。屹立于舟山东海之滨的舟山与大陆联网大跨越工程是一项创纪录的工程,见证了国内外输电线路建设十多项第一:大跨越塔高度370米创世界第一,大跨越耐张段长度6215米创全球第一,大跨越档距2756米创亚洲第一,国内首次同等规模跨越采用国产导线,特大跨越自主设计、自主加工、自主施工等等。
该工程2010年建成投产,成为同行争相参观的美丽风景线。浙江院设计团队攻克了一个又一个难题,超越了一个又一个高度,在大跨越设计领域积累了领先的技术。
敢于开拓新领域
浙江院的第一个大跨越工程是瓯江一跨,位于浙江温州瓯江江面。那时,该院在大跨越设计方面还是一片空白,浙江省内也无先例可参考。“我们那时候还年轻啊,越有挑战就越有激情,一头就扎进了大跨越技术研究中!”大跨越设计全国领军人物叶尹说起该院大跨越的起步,依然两眼放光,“那是1990年,国内经济刚起步,在瓯江一跨的设计过程中,我们着重围绕‘节省投资’开展了大量研究。
” 设计团队在一片空白的基础上,废寝忘食地一步步前进,他们翻阅了大量国内外大跨越设计资料、规程规范,多次开展实地调研,邀请当时在塔结构方面最有权威的同济大学教授前来讲课咨询等。
经过几年的努力,该院针对造价高、投资高、走廊长、位移大等工程难题,创新出了大跨越拉线塔、薄壁钢管混凝土等新技术,成功完成了浙江省内第一条大跨越线路———瓯江一跨,塔高159米,该工程获得了浙江省科技进步二等奖。
勇于攀登新高度
“良好的开端是成功的一半”,第一项大跨越工程的顺利投运,给浙江院设计团队带来了更大的动力,他们在大跨越道路上越走越远、越登越高……从椒江一跨、二跨、三跨到瓯江二跨、三跨、四跨,再到乐清湾大跨越、钱塘江大跨越、六横大跨越,到舟山大跨越,该院设计的大跨越塔越来越高,从椒江大跨越的178米高塔到瓯江大跨越的245米高塔,从乐清湾大跨越的201米国内最高海中高塔到舟山大跨越的370米世界第一高塔,设计团队的大跨越设计技术问鼎国际。
该院在大跨越设计方面创造了世界之最,占据了行业领先地位,成绩的背后,过程相当艰辛。舟山大跨越工程刚刚提上议事日程时,不少人觉得如此大的跨度和高度,要想建设几乎是天方夜谭。面对质疑的眼光,该院设计团队毅然担起了海中特大跨越这一世界性技术难题的研究重任,组成了专项研究团队。“这是一个当时不被看好的工程,面对多方的质疑,我们压力很大,当时不仅要攻克世界级的难题,而且要说服各级政府部门,让他们相信我们。
要让别人相信,首先就得有自信。”电气主设胡吉磊回忆道。当时担任结构主设的叶尹最感慨的是,设计团队一边用方案一次次与相关部门沟通,一边探索大跨越难题,常常在电脑前一坐就是一整天,去现场一呆就是一星期。功夫不负有心人,从1993年开始可研,经过长达十多年的探索研究,他们攻克了大量技术难题,最终顺利建成了世界第一高塔,将“不可能”变成了“可能”。
不同于常规线路设计,每段大跨越都需根据自身特点和需要,结合相关制造、施工能力确定技术方案;还需要按照每个跨越段的特点进行特殊设计,每个设计方案的确定常常意味着材料、设计的规程规范以及导线加工制造、施工机具等方面的突破,在乐清湾大跨越及六横送出工程中使用的导线,其钢芯采用了当时世界上能够加工出的最高强度的镀锌钢线,其强度远超国内规范中的强度等级;六横送出工程为大跨越施工特别研制了张力机,其放线张力远超国内原有设备。
“经历了这么多大跨越的设计,我觉得每段跨越都是新的挑战。”电气主设王轶文如此评价大跨越设计,他很无奈地说:“大跨越塔由于塔身及横担宽度很大,为减小导线下倾角带来的间隙影响,一般都采用双独立悬垂串的金具连接形式,但是在沿海台风多发地区,风荷载控制绝缘子串强度,原有的设计方法无法分析风偏条件下两个独立串的荷载分配,这一点曾是我设计过程中非常头疼的一个问题,当时为了攻克这一难题我们投入了大量的精力。
”电气主设胡吉磊也谈到:“电气专业的数据繁琐而复杂,往往为了一个小数据就可以耗去我们大量的时间。
”那一次,他们用了几个月时间反复对导线基础理论及建模进行分析,最终创新地提出了结合不平衡张力条件下的串型三维空间计算模型,通过迭代及规划求解有效解决了风偏条件下两个独立串的荷载分配计算问题。
刻苦钻研新技术
创新是一个企业生存的根本,也是一个团队发展的基础。照搬照抄,只能停留在原点,不断创新,才能更上一层楼。浙江院多年来不断钻研大跨越设计前沿技术,在探索与实践中收获了丰硕的创新成果。世界第一跨的十多项“第一”,是他们创新的写照;“一种特大焊接空心钢球节点”、“大跨越铁塔安装方法”、“水中铁塔基础柔性防撞装置”等国家发明专利,是他们创新的成果;《水中结构物柔性护墩式防撞系统》等多篇论文在国外知名杂志发表,是他们创新的过程;顺利投运的舟山大跨越工程成为同行争相参观的风景线,是他们创新的见证。
舟山大跨越之后,该院没有停下追求新技术的脚步,他们成立了专门的输电线路大跨越创新团队,开展了《大跨越输电铁塔结构关键技术研究》、《大跨越水中输电塔基础及防撞系统关键技术》、《大型基础荷载传递及关键节点技术研究》、《大跨越输电塔结构健康监测与预警》等研究,课题成果获得了多项省部级奖项。
目前,该院正在紧锣密鼓地开展舟山联网第二通道的设计,这是他们追求新高度、新突破的又一标志性工程。“在大跨越设计领域,没有最高,只有更高。”该工程设总陈建飞谈到:“这是一条500千伏与220千伏同塔混压四回的线路,最高的大跨越塔达到380米,突破了舟山大跨越370米的世界第一记录,该工程的成功投运将在此书写多项新的世界之最”。
“这次舟山联网第二通道,我们的研究更深、更细、更全面,比如铁塔主材选用格构式钢骨-钢管混凝土,虽然当时舟山大跨越也用到了,但是没有完全挖掘出它的性能,这次管径更大,我们开展了深入的试验研究,目的是探索格构式钢骨-钢管混凝土的最大性能。
”当问到舟山联网第二通道的高塔时,郭勇博士充满信心地介绍到,“我们还开展了风荷载特性研究,重点探讨塔线耦合作用。对球节点设计的研究也更深入详细,目标是简化计算公式,实现大跨越设计的规范化、通用化。”
当前,浙江院正处于建设具有国际竞争力工程公司的关键时期,伴随着企业转型升级的步伐,该院大跨越设计团队将凭借领先的技术和丰富的经验,继续在电网设计皇冠领域大显身手,秉承敢于拼搏、勇于创新的设计理念,把握每一个时机,不断探索新技术,积极攀登新高度,勇摘电网设计新桂冠。
