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工人日报 2009年07月09日 星期一

过去,解决东西部能源矛盾最直接的办法,是将西部的煤炭远距离运往中东部。但随着经济的高速发展,煤炭的运输压力越来越突出,而且对环境、土地等的压力也越来越显现。西电东送就成为必然选择,把资源就地转化为电能,然后把清洁的电能输送到中东部——

【轻松说科技】每天少运40列火车电煤

■本报记者 毛浓曦 实习生 徐菡 通讯员 吴长宏
《工人日报》(2009年07月09日 006版)

作为目前世界仅有的高电压等级电网,陕西电网750千伏“三站五线”八项工程以崭新的理念和技术,构筑起世人瞩目的“电力高速公路”。

构筑“电力高速公路”

我国能源资源与能源需求目前呈逆向分布,西部地区水电、煤炭资源丰富,却因经济相对落后需求不足;而经济发达的中东部地区,能源需求旺盛又资源不足。

过去,解决矛盾最直接办法是,将西部的煤炭远距离运往中东部。但随着经济的高速发展,煤炭的运输压力越来越突出,而且对环境、土地等的压力也越来越明显。西电东送就成为必然选择,在西部建设大水电、大煤电以及风电基地,把资源就地转化为电能,然后把清洁的电能输送到中东部,以摆脱运输瓶颈并缓解对环境、土地的压力。

电力输送要依靠电网。随着形势的发展,陕西原有的330千伏主网架已经不能满足西北与东部电网的长距离、大容量电力输送和交换要求,迫切需要发展输送能力更强的电网。2008年9月,陕西电网750千伏“三站五线”工程全面开工。工程包括渭南、延安、榆横3座750千伏变电站和以此为中心的5条750千伏线路,全长1485公里,总投资58.2亿元。

陕西电力公司党委书记陈栋才说:“陕西是西北的出口、桥头堡,750千伏电网建成后,可以将西北部丰富的水电、煤电、风电,集中输往华东以及山西、四川等地。”

工程建成后,作为西电东送桥头堡的陕西,主网架将由330千伏历史性地跨越到750千伏。

按照容量与电压的等比关系,750千伏电网是原有电网电压等级的2.2倍,而电力输送能力较原电网提高4.84倍,且损耗少、输送距离远,因此该电网被称作“电力高速公路”。依托这条“路”,到2020年,陕西装机将超过7000万千瓦,其中外送将达3000万千瓦以上。

“如果按0.4公斤煤转化为一度电计算,外送3000万千瓦的电量,等于每天少运40列(火车)的电煤。”陕西电力公司总经理贾福清自豪地说。

最先进的电力技术

750千伏电网是目前世界最高电压等级的电网,从相关科学研究、设计到施工,处处可见新的技术、新的材料和新的工艺。

在陕西省电力设计院的勘察室,能直观看到设计是建立在何等先进的技术之上。

点击电脑上750千伏电网的相关设计图,线路附近的高山、深沟、河流,甚至一棵树、一间民房、一个小水坑,都清晰、逼真地展现眼前。

750千伏电网线路以及变电站等所有设施,都是在这样真实的“鸟瞰图”中,科学选择位置并结合环境设计出来的。

这种设计是运用最新的航飞地形成图技术、海洛瓦断面成图技术和GPS全球卫星定位技术,以及计算机优化排位等高科技技术完成的。

“新技术的运用,完全改变了过去‘人先到现场测绘、取得数据后再设计’的程序,变为‘先航拍、再设计’,等到人去现场时就是直接放点了。”陕西省电力设计院院长许万军说。

新技术的运用,更极大地突破了人力勘察的局限性,不仅保证了最终方案在技术上的可行和经济性的最优化,有利于线路施工和长期安全运行,而且极大提高了设计效率。“往年一年最多设计200多公里,去年我们却设计了1800公里。”许万军院长说。

在外行人看来,铁塔上高高架起的导线似乎就像日常生活中的电线那样简单。其实在750千伏电网工程中,这里面大有学问。

750千伏以上输电线路运行中容易产生电晕,不但消耗大量功率,而且还存在无线干扰和噪音等问题。常规方法只能通过加粗导线来克服,但随之而来的问题是,导线加粗会显著加大材料消耗,铁塔也相应地更为“粗壮”,两方面都会消耗更多的材料,工程造价自然会大增。

工程建设方与清华大学合作展开科研攻关,最终“一牵六”的扩径导线技术产生了。该技术将数根“细导线”集于一束,使其外径足够大能够克服电晕,但其铝截面却足够小,从而大大减少了铝质导线的用量,导线重量随之减轻,铁塔也就无需加粗加壮了。

“与传统导线比,这种导线每公里节约14万元,还不包括铁塔因此减少的投资。”750千伏电网工程“关中三线”项目经理徐君辉说。在整个工程中,此技术运用里程接近1000公里。专家称,该技术堪称“世界一流”。

在750千伏电网工程中,彬乾线要长距离穿越煤田,它的下面要么是采空区,要么是未来的采空区。采空区地面容易塌陷,如果上面立起几十甚至几百吨的铁塔,再加上其负载导线的巨大重力,线路将来能否稳固、安全,是一个前所未有的挑战。

经过研究、试验,设计、施工单位创出了被称作“复合板式柔性基础”的新技术。该技术是先浇铸一块长宽各30米、厚50厘米的巨大混凝土垫层,而后在垫层之上进行四个塔腿基础的浇制,这样就可有效地抵抗地面塌陷和地基变形。“即使将来有局部沉降,也不会有大的影响。”一位技术负责人告诉记者。

崭新的建设理念

750千伏电网工程的建设,引入了工程全寿命周期理论,所有变电站必须“两型一化”(资源节约型、环境友好型、工业化),输电线路必须“两型三新”(资源节约型、环境友好型,新技术、新材料、新工艺)。

全方位高低腿铁塔就是这些理念的集中体现。传统建塔,遇到山坡会先用炸药炸出一个平台,然后在平台上建塔。这种施工一般开挖土方量很大,每公里线路开方平均1200立方,开出的土石方无处堆放,就顺着山坡往下放,导致更大范围的毁林、毁地,下雨天还有滑坡威胁民房的隐患。

而全方位高低腿铁塔却不用开平台,而是随着地形山势,四个塔腿分别建四个小塔基,从而大大减少了对原状山体的破坏。“过去在老塔下面,远远看去白花花的一片,那都是对环境的破坏,现在每公里线路开方量不到100方,塔建起后,中间的草木都不用动。”许万军说。

变电站的建设也很好体现了资源节约与环境友好的理念。

过去,一个变电站少则占地十几亩,多则几百亩,生活污水和雨水排放量不小。以前建变电站,污染因素大多不在考虑中。但在750千伏电网工程中,建设人员将这些水集中起来再生利用。在有条件的地方,将雨水采集起来下渗、回灌,涵养地下水源。1座变电站每年可以入渗雨水6万立方米,同时减少生活污水排放3565余吨。

整个工程建设中,新的理念随处可见:变电站通过优化设计,取消架构温度伸缩缝,每站可节省占地3.7亩;铁塔建设中,采用大联合构架,节省钢材约15%;索道运输施工工艺、铁塔的模块化组装等等,极大提高了效率又减少了对环境的影响……

“750千伏电网工程带来了技术创新、设备升级和管理变革,标志着西北电力的跨越式发展。”贾福清说。

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