电压不稳总停电?这项工程让西藏用上了可靠的电

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Toutiao
最新回复:2019年8月13日 4点25分 PT
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了不起的中国制造

作者 | 一安电流,电力从业人员

你能想象出,在电采暖、电锅炉、电气化厨房已成为我们生活的标配之时,一些藏民还在过着断电的日子么?而我们今天要介绍的藏中联网工程很好地解决了这一难题,它不仅让西藏更多的人用上了电压稳定的电,而且有利于促进西藏水、风、光清洁能源开发和外送,实现电能的跨区域优化调配。

(一)藏中联网:西藏电网迈入超高压时代

藏中联网是世界海拔最高、海拔跨度最大、自然条件最复杂的输变电工程,整个工程由藏中——昌都联网工程、川藏铁路拉萨至林芝段供电工程组成,起于西藏芒康县,止于桑日县,跨越西藏三市十区县。

(央视报道截图)

工程地处西藏中东部横断山脉和念青唐古拉山区,翻越海拔4500米以上高山5座,跨越澜沧江、怒江、雅鲁藏布江10余次,穿越西南林区(中国第二大林区)和雅鲁藏布大峡谷等10个国家级自然保护区,经过世界地质结构最不稳定区域——通麦天险(通麦天险是川藏线最险的一段路,这里号称“亚洲第二大泥石流群”,“川藏难,难于上西天”——通麦、排龙一线有“死亡路段”之称),“履历”堪称丰富。

1、世界海拔最高的电网工程

工程路径大部分沿高海拔山脊走线,沿线平均作业海拔超过4000米,最高塔位东达山海拔5295米,是世界最高的500千伏输电塔位;芒康500千伏变电站海拔4295米,是世界上海拔最高的500千伏变电站。

2、世界海拔跨度最大的电网工程

工程线路海拔从2200米至5300米,最高塔位与最低塔位之间海拔高差达3100米;相邻塔位间最大海拔高差达500米,海拔高差超过200米的共有290处,海拔高差超过300米的共有68处。

3、世界自然条件最复杂的电网工程

工程穿越横断山脉核心地带和青藏高原腹地,位于世界上地质结构最复杂、地质灾害分布最广的“三江”断裂带。工程沿线地形地貌复杂多样,气候多变,一山有四季,十里不同天,年有效工期仅有6个月。

(川藏联网工人施工环境)

4、西藏投资规模最大的电力工程

藏中联网工程耗资约162亿元,也是下了血本,工程于2018年建成投运。

(二)“打通”骨干环网,实现青藏联网工程与川藏联网工程的互联

早在2011年,青藏电网工程将强劲稳定的电流直输到拉萨,西藏电网与西北电网紧密相连。这条“电力天路”使西藏发展不再为缺电所掣肘,而2014年,西藏昌都电网和四川电网相联,解决了西藏中部和东部缺电问题。那为什么还要建设藏中联网?

西藏电网原已形成包括藏中电网、昌都电网和阿里电网在内的“一大两小”格局,其中青藏联网工程联接藏中电网,川藏联网工程联接昌都电网。而藏中电网以拉萨市为中心,覆盖日喀则、山南、那曲、林芝的供电主网,但本身规模较小,运行可靠性较低。虽然有了两条“胳膊”,但骨干环网没有“打通”,电网依然薄弱。

(西北的阿里电网,中南的藏中电网,东北的昌都电网)

时下热门的“坚强智能电网”,就是在受到打击时能够“坚强”,孤立的电网毕竟不如片区联网的威力大。在电力行业中,坚强可靠是指具有坚强的网架结构、强大的电力输送能力和安全可靠的电力供应。拿一个强壮的人来打比方,骨架要够大、骨头要够硬、血管要粗壮、血流要充足,小毛病要自己能扛。

藏中联网会让藏区电网这个瘦弱的小子“洗髓伐毛”,说不定以后可以和东部电网们并肩而立了。

(电力系统联网后效益互济)

所以,藏中联网工程建成后,一方面可将青藏联网和川藏联网连在一起,打通西藏电力主动脉,与中国交流大电网相连;另一方面可提升电网自身规模和网架强度,扩大交流联网网络,有效提高供电可靠性。

(三)联网解决“西藏清洁能源丰富却送不出去”难题

西藏拥有丰富的水资源,1500多个湖泊星罗棋布,宛若散落高原的琥珀明珠。作为国家重要的水电基地,西藏技术可开发容量达1.4亿千瓦,要知道北京2018年夏季日最高负荷已突破2000万千瓦,足见其蕴藏量之巨大。同时,西藏地区的太阳能、风能、地热能等清洁能源也十分丰富,具备建设大规模光伏电站和风电场的条件。

但是,与丰富清洁能源相对的有两大不足,一是传统燃煤火电机组装机量较少,也即发电调节能力不足,二是西藏地区的用电负荷太低,如果不联网输送出去则丰富的能源最终也只是泡影。

所以,只有电力外送才能解决这个难题。

清洁能源因为其特有的波动性与间歇性,不完全受人类控制,传统火电装机容量如果不足50%,则几乎无力调节电网供电量。联网之后,则远方的可控电厂都可以来帮忙,调节能力就会增强。换句话说,清洁能源也能更多的被电网消纳,不管是环境保护还是温升控制都是so easy!

举个栗子,甘孜地区每个县以前都是孤网运行,县里地广人稀,一个县的面积往往比内地一个市还大,而人口却只有几万人,用电负荷就很小。单纯满足这部分人用电,小火电厂就搞定了,大型水电站发的电根本用不了。电力是即时消费商品,发电和用电必须同时进行。如果自给自足,就会陷入很尴尬的境地。

(雅鲁藏布江发达的水系)

再比如老虎嘴水电站,林芝工布江达县巴河干流上,是藏中电网的骨干电源,三台机组总装机容量达10.2万千瓦,总库容9590万立方米。每年11月到次年5月底是枯水期,单月发电量在1000万千瓦左右。但丰水期满发电单月能达到7000万千瓦,多了6倍的电送不出去,弃掉真是太可惜了。

藏中联网工程就是打开西藏水电宝库的“金钥匙”,这些弃水都将变成“黄金”。就在今年7月,这一工程共将0.4亿千瓦时西藏水电成功送入北京市。

未来,藏中电网可进一步与阿里电网互联,在西藏形成环网,整个川青藏的清洁能源就可以实现更大范围内的优化配置。

(四)电压升级,绝缘等级更是指数型增长——需要的绝缘子又多又难造

你以为主网架从220kV升级为500kV只是一个“两倍多”的关系?当然不是。

我们平时在高速公路或是农田附近见到的铁塔线路多为220kV,细心的你一定发现总有些或横或纵的一片片的饼状物和电线连在一起,这个东西叫绝缘子串。220kV线路耐张(就是横着的)绝缘子串一般16-17片,悬垂绝缘子片数比前者要少1片。笔者一电力男有幸搬运过220kV的绝缘子2片,请脑补乌龟爬行场景……

(比你想象得大得多)

而500kV的线路需要的可是足足有28片之多,对铁塔的物理要求很高,铁塔本身有高度,还要考虑高空中的气流对线路的影响。在东部平原那么“温柔”的气候条件下,500kV的绝缘也不是什么易事,在“暴躁”的青藏高原,想想也觉得很棘手。

500kV的绝缘等级更是远远高出220kV,因为绝缘等级和电压等级的关系是指数级递增的。绝缘子的基本性能包括电气、机械和热性能。此外,还有耐环境和耐老化等性能。

当绝缘子电压等级提高时,其尺寸和重量也相应增加,但电气和机械性能并不按比例提高,耐热性急剧下降。因此,电压等级高的绝缘子制造起来尤其困难。

(220kV线路17*2串绝缘子)

(五)高山索道运输法:解决高海拔材料输送难题

既不能破坏藏区脆弱的生态环境,又要克服各种天险,电力工作者们也是绞尽脑汁,想出来一些妙招。运输器具也进行了专门改进,想当初川藏工程全线需架设铁塔2700多基,约60%的塔位都没有路。运输车开不进去怎么办,肩挑手提?总计约30万吨的物资全靠人力和畜力搬运,可能得下辈子了。

为此,中国工程师专门研发了高山索道运输法,这种方法与贵州500米口径球面射电望远镜FAST的架设有异曲同工之妙。高山索道,借助地势和滑轮,完美解决了材料上高山的难题。利用索道,1吨的塔材要上山也不是什么难事。

另外,在沙漠地带,车辆通行困难,而且遇到沙尘暴容易迷失方向,而通过运输机完成“最后一公里”,既可以定位,又避免车人损失,也是他们想出来的妙招。

(施工人员正在组塔)

(六)没有四平八稳的平地,电塔只能“高低腿”架在山上

一般在普通地面上,我们都讲求四平八稳,塔的四条腿要站在一个平面上,这样比较稳固且方便施工。那如果山区建塔呢,我们可以利用开山炸石的方式,炸出平坦的地方进行施工。

但是藏中联网工程途经高山峡谷、高寒荒漠、高原草甸等地形地貌复杂区域,特别是它穿越了中国第二大林区——西南林区,生态系统独特脆弱敏感,如果开山炸石就会造成生态破坏和水土流失。

所以,建设者们根据不同的气候和地形地貌,设计出了13个系列形态各异的电塔。其中最多的就是被称作“高低腿”的电塔。塔的最长腿和最短腿落差最大的超过了30米,相当于10层楼高。

每一条腿长短不一,所以每一基塔都要单独设计。没有开挖作业面和施工道路,工人要攀爬到电塔的位置进行施工,塔材要经过索道运输到山上。

结语

藏中联网工程是迄今为止世界上最复杂、最具建设挑战性的高原输变电工程,也是继青藏电力联网、川藏电力联网工程之后,又一项突破生命禁区、极限挑战的超高海拔、超大高差输变电工程。工程地处青藏高原的中东部,面对大自然天险气候的考验,面对生态系统敏感脆弱的考验,试看电力人怎样上交一份令人满意的答卷。

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[参考文献](排名无先后顺序)

[1].西藏电力事业六年实现五跨越,https://www.gov.cn/xinwen/2017-04/20/content_5187502.htm.

[2].图解川藏电网联网工程(全景),https://news.bjx.com.cn/html/20140807/534835.shtml.

[3].世界海拔最高的超高压输变电工程动工,新华社,https://www.sgcc.com.cn/xwzx/mtbd/338898.shtml.

[4].藏中联网工程在林芝开工,西藏商报,https://www.sohu.com/a/132462005_119022.

[5].藏中联网工程将给西藏人民带来的变化,国家电网报,https://shupeidian.bjx.com.cn/html/20170413/819897.shtml.

[6].西藏十三五规划:建设一大批火电、水电、风电等项目 加强电网建设与改造,https://news.bjx.com.cn/html/20160615/742320.shtml.

[7].李文沅.电力系统安全经济运行:模型与方法[M].重庆:重庆大学出版社,1988.

[8].任新华. 高原地区电气设备绝缘性研究[J]. 中国高新技术企业,2015,(23):138-139.

[9].川藏电力联网,建设有多难,https://www.sgcc.com.cn/xwzx/gsyw/gzysy/gqgg/09/309707.shtml

[10].严璋. 高电压绝缘技术(第3版)[M].北京:中国电力出版社,2015.

[11]. 电嗅科技的博客,https://blog.sina.com.cn/u/5916523120

h
hsbd
1 楼
基础设施建设造福子孙后代的工程,为建设者点赞。
等着看
2 楼
不愧是基建狂魔,太强了
空白的CD
3 楼
太牛了
红旗下扯蛋
4 楼
看看印度有一半的地方没有可靠的电力,我为祖国点赞。
a
a1b1c1d1e1
5 楼
基建,没得说的!
钢琴上的猫
6 楼
未来全国联网,赞一个