技術(shù)革新 廣州供電勇立潮頭

何治民

城市發(fā)展，電力先行；智慧城市建設(shè)，電力技術(shù)升級(jí)先行。

當(dāng)下，人工智能、區(qū)塊鏈、云計(jì)算、大數(shù)據(jù)等前沿技術(shù)的應(yīng)用，一場(chǎng)前所未有的產(chǎn)業(yè)革命襲來(lái)，可以預(yù)見(jiàn)的是，在萬(wàn)物互聯(lián)的智能時(shí)代，電力革命的競(jìng)爭(zhēng)將是全球發(fā)展的另一個(gè)戰(zhàn)略制高點(diǎn)，如何搶占這一輪競(jìng)爭(zhēng)的制高點(diǎn)，技術(shù)創(chuàng)新是突破。

廣州電網(wǎng)是全國(guó)供電負(fù)荷密度最大的城市電網(wǎng)之一，南方電網(wǎng)廣州供電局對(duì)這種競(jìng)爭(zhēng)的感知力更強(qiáng)，主動(dòng)扛起了技術(shù)創(chuàng)新的大旗。從自主研發(fā)的中國(guó)第一臺(tái)大型植物油電力變壓器，到正在建的中國(guó)距離最長(zhǎng)、電壓最高、容量最大的500千伏陸上交聯(lián)電纜項(xiàng)目—楚庭輸變電工程，他們用技術(shù)引領(lǐng)電力設(shè)備的革新，提升供電能力的同時(shí)，也確保了供電安全。

自主研發(fā)式的創(chuàng)新，注定是一條坎坷的路，但廣州供電人，一路披荊斬棘，突破技術(shù)難題，讓廣州電力勇立潮頭。

自主研發(fā) 做行業(yè)“領(lǐng)頭羊”

廣州漫長(zhǎng)的用電史也見(jiàn)證了變壓器絕緣油的變遷。100多年前，來(lái)源廣、穩(wěn)定性好的礦物絕緣油變壓器被人類(lèi)開(kāi)發(fā)使用，但其燃點(diǎn)低容易引發(fā)電力火災(zāi)，各國(guó)一直在尋找新的替代品，先后嘗試硅油、氣體式變壓器，最終因成本大、無(wú)法擴(kuò)容等因素沒(méi)能廣泛普及。直到20世紀(jì)末，美國(guó)人研發(fā)出植物油變壓器，并在南美、北美推廣，引發(fā)世界各國(guó)關(guān)注。

為什么是植物絕緣油？答案很簡(jiǎn)單，植物絕緣油燃點(diǎn)高，能較大程度上緩解電力火災(zāi)事故，同時(shí)，植物絕緣油能延長(zhǎng)變壓器壽命且易降解，經(jīng)濟(jì)又環(huán)保，“1臺(tái)110千伏植物油主變壓器，比傳統(tǒng)的礦物油變壓器能節(jié)省全壽命周期成本100萬(wàn)元?！?p>

時(shí)間回?fù)艿?010年，廣州供電局試圖開(kāi)展植物油變壓器自主研發(fā)，將目標(biāo)定為國(guó)內(nèi)首臺(tái)110千伏植物油變壓器，理由是“要做就做到最好”，兩年后，110千伏植物油變壓器的研制正式立項(xiàng)。此時(shí)，國(guó)外已經(jīng)掌握了110至420千伏電壓等級(jí)的植物油變壓器關(guān)鍵技術(shù)，并對(duì)中國(guó)進(jìn)行技術(shù)封鎖，這就意味著自主研發(fā)是異常艱難。

一般而言，植物油變壓器的絕緣性能由變壓器內(nèi)部的植物絕緣油和絕緣紙決定，這也間接決定著變壓器能承載多大的電壓等級(jí)和傳輸容量。但植物絕緣油有兩個(gè)致命缺點(diǎn)，其一，因它容易降解，它的穩(wěn)定性比礦物絕緣油差，被氧化后會(huì)降低其介電性能；其二，在不均勻電場(chǎng)等某些特定情況下，植物油抗雷電沖擊的能力比較弱。

只有消除植物絕緣油的缺點(diǎn)才能最大限度發(fā)揮植物油變壓器的優(yōu)勢(shì)，這也是研制植物油變壓器需要攻破的難題。改善植物絕緣油穩(wěn)定性的秘訣在于不斷優(yōu)化植物油的添加劑配方。經(jīng)過(guò)廣州供電局和合作方重慶大學(xué)研發(fā)人員兩年多的努力，他們提煉的植物絕緣油順利通過(guò)國(guó)內(nèi)權(quán)威機(jī)構(gòu)檢測(cè)，關(guān)鍵技術(shù)指標(biāo)優(yōu)于進(jìn)口產(chǎn)品。

如何應(yīng)對(duì)植物絕緣油抗雷電沖擊弱的特性，才是決定植物油變壓器能否研制成功的關(guān)鍵。雷電沖擊過(guò)電壓試驗(yàn)就是最難的實(shí)驗(yàn)，“國(guó)外花了5、6年的時(shí)間才搞定，我們也失敗了兩次”，廣州供電局試研院理化二班副班長(zhǎng)宋浩永說(shuō)，面對(duì)這個(gè)難題只能不斷試驗(yàn)，尋找規(guī)律。再一個(gè)個(gè)排查風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)，不斷優(yōu)化設(shè)計(jì)方案和制造工藝。在這個(gè)過(guò)程中，還遇到了變壓器油浸紙板被氧化后污染油品的難題。“我們重新更改變壓器設(shè)計(jì)、制作工藝和技術(shù)方案，才得以解決這個(gè)問(wèn)題?！?/p>

功夫不負(fù)有心人，2017年10月21日，廣州供電局研制的植物油變壓器順利通過(guò)所有型式試驗(yàn)項(xiàng)目，這也意味著，廣州供電局歷時(shí)5年，率先打破國(guó)外技術(shù)封鎖，研制出中國(guó)第一臺(tái)具有完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的110千伏植物絕緣油大型電力變壓器。2018年1月9日，這臺(tái)植物油變壓器在廣州市花都區(qū)110千伏芙蓉變電站正式投產(chǎn)。

意義不止于此。這臺(tái)植物油變壓器的研制得到的技術(shù)經(jīng)驗(yàn)，編入1項(xiàng)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)、3項(xiàng)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)以及6項(xiàng)團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)，極大地推動(dòng)了植物油變壓器在國(guó)內(nèi)的推廣和應(yīng)用，并迫使進(jìn)口植物絕緣油價(jià)格從5萬(wàn)元/噸降到3萬(wàn)元/噸以下。2019年3月底，南方電網(wǎng)組織中國(guó)、國(guó)際變壓器行業(yè)專(zhuān)家團(tuán)隊(duì)對(duì)此臺(tái)變壓器給出了“整體國(guó)際領(lǐng)先”的鑒定結(jié)果。

這份權(quán)威的鑒定結(jié)果是對(duì)廣州供電局試研院研發(fā)團(tuán)隊(duì)的莫大鼓勵(lì)，目前，他們正在研發(fā)220千伏電壓等級(jí)的植物油變壓器，預(yù)計(jì)明年掛網(wǎng)。同時(shí)，他們將繼續(xù)向500千伏電壓等級(jí)發(fā)起“進(jìn)攻”?！按?00千伏的植物油變壓器研制成功后，那就是世界上最高等級(jí)的植物油變壓器了，離這個(gè)目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)應(yīng)該不會(huì)太久了?！彼魏朴佬判臐M(mǎn)滿(mǎn)地說(shuō)。

創(chuàng)新技術(shù) 筑智能安全網(wǎng)

“你們吊車(chē)作業(yè)的時(shí)候要設(shè)置安全圍欄?！薄澳憧矗@個(gè)電纜溝預(yù)制件安全養(yǎng)護(hù)要跟進(jìn)?！狈诖宥M，在建的500千伏楚庭變電站的項(xiàng)目工地上，廣州供電局項(xiàng)目經(jīng)理謝劍翔向《南風(fēng)窗》記者介紹變電站建設(shè)情況的空隙，總會(huì)不厭其煩地一再?lài)诟垃F(xiàn)場(chǎng)施工人員注意安全。半天采訪(fǎng)下來(lái)，給人最大的感受是，如果變電站也有標(biāo)簽或性格，那屬于楚庭變電站的標(biāo)簽就是“技術(shù)確保安全無(wú)處不在”。

廣州素有“地質(zhì)博物館”之稱(chēng)，地質(zhì)情況異常復(fù)雜，如白云區(qū)、花都區(qū)為熔巖、土洞發(fā)育區(qū)，而項(xiàng)目線(xiàn)路經(jīng)過(guò)的番禺區(qū)則是以淤泥及砂層為主，對(duì)隧道技術(shù)要求更高，電力隧道深達(dá)17米。

這里的“安全”，有兩層內(nèi)涵：其一，在施工過(guò)程中，用各類(lèi)先進(jìn)、智能技術(shù)確保施工過(guò)程中的安全；其二，項(xiàng)目投產(chǎn)后，對(duì)廣州城市生產(chǎn)、生活安全用電的改善。

“安全”這個(gè)標(biāo)簽并非憑空而來(lái)，它是楚庭變電站自身稟賦決定的。500千伏楚庭輸變電工程包括楚庭變電站、電力隧道和電纜線(xiàn)路三部分，電纜線(xiàn)路單線(xiàn)長(zhǎng)度達(dá)20.1千米，是全國(guó)距離最長(zhǎng)、電壓最高、容量最大的500千伏陸上交聯(lián)電纜項(xiàng)目。因項(xiàng)目橫跨廣州南站商圈和番禺萬(wàn)博商圈，線(xiàn)路全線(xiàn)采用隧道鋪設(shè)，這就意味著要挖20公里的電力隧道。

廣州素有“地質(zhì)博物館”之稱(chēng)，地質(zhì)情況異常復(fù)雜，如白云區(qū)、花都區(qū)為熔巖、土洞發(fā)育區(qū)，而項(xiàng)目線(xiàn)路經(jīng)過(guò)的番禺區(qū)則是以淤泥及砂層為主，對(duì)隧道技術(shù)要求更高，電力隧道深達(dá)17米。

電力隧道施工，是項(xiàng)目建設(shè)中的高風(fēng)險(xiǎn)作業(yè)。楚庭電力隧道施工以盾構(gòu)工法為主，項(xiàng)目采用的土壓平衡盾構(gòu)機(jī)由前端刀盤(pán)、土倉(cāng)和輸送機(jī)等組成，盾構(gòu)機(jī)在掘進(jìn)過(guò)程，因前端刀片磨損快，需要工作人員進(jìn)入到土倉(cāng)內(nèi)換刀。在開(kāi)倉(cāng)換刀期間，土倉(cāng)內(nèi)外壓力不平衡、地層軟弱都有可能發(fā)生坍塌，引發(fā)人員傷亡。

事實(shí)上，因盾構(gòu)機(jī)換刀而出現(xiàn)的安全事故屢見(jiàn)報(bào)端，為了防控風(fēng)險(xiǎn)，楚庭電力隧道工程創(chuàng)新性研究了冷凍刀盤(pán)開(kāi)倉(cāng)換刀技術(shù)，簡(jiǎn)單地說(shuō)，就是在人工換刀之前，在刀盤(pán)內(nèi)增加冷凍管路和制冷設(shè)備，利用冷凍刀盤(pán)逐步將土倉(cāng)外的地層冷凍起來(lái)，加固讓它穩(wěn)定。

此外，“我們使用的土壓平衡盾構(gòu)機(jī)的轉(zhuǎn)彎半為80米，是國(guó)內(nèi)同類(lèi)盾構(gòu)機(jī)中最小的，在確保隧道轉(zhuǎn)彎掘進(jìn)安全的同時(shí)，還可以提高掘進(jìn)效率，”項(xiàng)目部技術(shù)管理工程師王學(xué)良對(duì)記者介紹，與此同時(shí)，項(xiàng)目在國(guó)內(nèi)率先使用單元大容量混合型超級(jí)電容運(yùn)輸車(chē)，“減少盾構(gòu)機(jī)等待渣土運(yùn)輸機(jī)的時(shí)間，讓掘進(jìn)效率提高5倍。”

值得一提的是，廣州供電局還運(yùn)用了智能化手段來(lái)監(jiān)控施工過(guò)程中的安全風(fēng)險(xiǎn)。如實(shí)時(shí)監(jiān)控盾構(gòu)機(jī)數(shù)據(jù)，對(duì)掘進(jìn)規(guī)律進(jìn)行智能分析預(yù)警和風(fēng)險(xiǎn)管控，在室內(nèi)變電站建設(shè)過(guò)程中用智能無(wú)線(xiàn)數(shù)據(jù)采集儀，打造智慧工地，實(shí)時(shí)掌控施工過(guò)程各項(xiàng)指標(biāo)的變化。

如今，500千伏楚庭變電站建設(shè)正在如火如荼進(jìn)行，預(yù)計(jì)明年4月交付使用。與其他500千伏變電站不同，它是廣州市第一座500千伏GIS戶(hù)內(nèi)變電站，也是粵港澳大灣區(qū)建設(shè)的重點(diǎn)設(shè)施項(xiàng)目，建成后，供電范圍將輻射廣州的番禺區(qū)西北部、荔灣區(qū)中南部、海珠區(qū)西部和越秀區(qū)西南部，能有效解決600兆瓦負(fù)荷。

此外，項(xiàng)目投產(chǎn)后產(chǎn)生的安全效應(yīng)也不容忽視。2015年，廣州電網(wǎng)500千伏廣南變電站被突發(fā)龍卷風(fēng)正面侵襲，因500千伏變電站布點(diǎn)不足，導(dǎo)致廣州遭遇了20多年來(lái)最大范圍的一次停電。楚庭站投產(chǎn)后，將改善城區(qū)500千伏環(huán)網(wǎng)布局，讓廣州居民生產(chǎn)生活用電更安全。

攻堅(jiān)克難 引領(lǐng)行業(yè)變革

地處廣州南站商圈的番禺區(qū)石壁村二組，地鐵22號(hào)線(xiàn)等多個(gè)項(xiàng)目同時(shí)施工，好不熱鬧。透過(guò)無(wú)人機(jī)的視角看到，蜿蜒的22號(hào)地鐵線(xiàn)經(jīng)過(guò)陳頭崗?fù)＼?chē)場(chǎng)附近時(shí)，像一個(gè)大大的問(wèn)號(hào)，將楚庭變電站項(xiàng)目包裹其中，當(dāng)兩個(gè)項(xiàng)目同時(shí)施工，楚庭變電站遇到了同類(lèi)項(xiàng)目中罕見(jiàn)的用水、用電、用路困難。

當(dāng)天的采訪(fǎng)，項(xiàng)目經(jīng)理謝劍翔不斷接到項(xiàng)目工地打來(lái)的電話(huà)，需要他出面和周邊工地協(xié)調(diào)?！斑@個(gè)工程在建設(shè)過(guò)程中需要一直協(xié)調(diào)用水、用路的問(wèn)題”。

最艱難的時(shí)候，是今年夏天，工地的供水管道“一周被壓斷三次”，因吃飯洗澡的水都沒(méi)有，工人都走了，工程進(jìn)度也因此被耽擱。最危險(xiǎn)的時(shí)候，是下雨天，因工地被包圍，地勢(shì)發(fā)生改變，排水管道被堵，兩米多高的電箱被淹了一半，極容易發(fā)生漏電事故。為了解決這些困難，他們想盡各種辦法，多次上報(bào)區(qū)政府請(qǐng)求協(xié)調(diào)，解決了項(xiàng)目用水、用路難的問(wèn)題。

相比楚庭變電站遇到的項(xiàng)目管理上的難題，植物油變壓器需要克服的困難是用自主研發(fā)突破外國(guó)核心技術(shù)的封鎖。

2016年5月中下旬的一天，“砰”的一聲悶響，正在試驗(yàn)操作現(xiàn)場(chǎng)的宋浩永感到情況不妙，“壞了，出問(wèn)題了，這聲音是變壓器里面?zhèn)鞒鰜?lái)的，”作為主創(chuàng)團(tuán)隊(duì)成員之一，宋浩永立馬做出專(zhuān)業(yè)判斷。過(guò)了兩個(gè)小時(shí)，取出油樣分析，果不其然，某部分的放電指標(biāo)升高了多倍，“但完全不知道放電部位在哪里。”

面對(duì)突如其來(lái)的失敗，一時(shí)間，宋浩永和他的團(tuán)隊(duì)不知從何下手，正當(dāng)他們一籌莫展時(shí)，“有國(guó)外廠家找到我們，愿意免費(fèi)提供油品并給予大型植物油電力變壓器設(shè)計(jì)制造的技術(shù)指導(dǎo)，被我們毫不猶豫拒絕了。”宋浩永說(shuō)，這臺(tái)變壓器是國(guó)內(nèi)行業(yè)標(biāo)桿，一旦用了外國(guó)的技術(shù)，這對(duì)國(guó)內(nèi)產(chǎn)業(yè)是毀滅性打擊，他們選擇了將自主研發(fā)走到底。

如何突破？他們逐個(gè)排查風(fēng)險(xiǎn)，同時(shí)將負(fù)責(zé)初設(shè)的沈陽(yáng)研究院、設(shè)備廠家和重慶大學(xué)的專(zhuān)家悉數(shù)請(qǐng)到現(xiàn)場(chǎng)，集思廣益，尋找事故原因、商量對(duì)策。在經(jīng)過(guò)團(tuán)隊(duì)沒(méi)日沒(méi)夜地奮斗一個(gè)多月后，終于找到了解決問(wèn)題的方案。

步履不停，創(chuàng)新不止。從自主研發(fā)突破國(guó)外植物油變壓器核心技術(shù)的封鎖，到創(chuàng)新電力隧道挖掘技術(shù)，廣州供電人攻堅(jiān)克難、勇于創(chuàng)新的職業(yè)本色展露無(wú)遺。

誠(chéng)然，每種職業(yè)都有其職業(yè)本色，它們能在艱難的時(shí)候，激發(fā)閃耀的人性。但不同的是，廣州供電的職業(yè)本色，造福了廣州1400余萬(wàn)市民生活用電的便利與安全，創(chuàng)造了一系列的驕人成績(jī)：國(guó)內(nèi)首臺(tái)110千伏植物油電力變壓器，國(guó)內(nèi)距離最長(zhǎng)、電壓最高、容量最大的500千伏陸上交聯(lián)電纜，國(guó)內(nèi)首個(gè)3D打印配電房，填補(bǔ)行業(yè)技術(shù)空白，引領(lǐng)行業(yè)變革。

這些矚目的成績(jī)是廣州供電人職業(yè)本色的外化，更是廣州供電局技術(shù)創(chuàng)新的結(jié)晶，也彰顯著廣州電力向高端制造、智能制造、綠色制造進(jìn)軍的決心。

未來(lái)已來(lái)，如何滿(mǎn)足粵港澳大灣區(qū)建設(shè)提出的用電需求，如何應(yīng)對(duì)人工智能時(shí)代帶來(lái)的電力發(fā)展挑戰(zhàn)，如何更好地滿(mǎn)足人們對(duì)美好生活的電力需求？廣州供電局將以更謙卑的姿態(tài)繼續(xù)前行：攻堅(jiān)克難助突破，技術(shù)創(chuàng)新促變革，讓廣州電力發(fā)展勇立潮頭。