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创新思路 解决高压电缆敷设难题

 发布时间:2020-03-05 点击量:92
   1月10日,从北京人民大会堂传来喜讯,在2019年年度国家科学技术奖励大会上,江苏无锡供电公司员工何光华主导的“高落差高压电缆线路无损施工技术创新及应用”项目获得国家科学技术进步奖二等奖。这是2019年国家电网有限公司和江苏省的一项工人、农民技术创新组获奖成果。
 
  该项目首次完成高落差高压三维精准同步一体化敷设及施工质量综合检测工程实践,创新了高落差高压电缆无损打弯及固定技术,发明了高落差高压电缆施工质量综合检测方法,攻克了相关施工技术难题,实现了高落差高压电缆整段无损敷设、无损打弯、无损固定和无损交付,对保障高压电缆工程质量,提高城市供电可靠性具有重要意义。
 
  针对实际问题 转变研究方向
 
  高压电缆线路是城市的地下电力“主动脉”,应用越来越广泛。但地下管廊较为曲折蜿蜒、通道落差大、空间狭小、振动源多。高压电缆重量大、刚性大、弯曲半径有限。这些因素带来了电缆敷设损伤、固定不当损伤、共振损伤等问题,且常规检测难以发现,是日后安全稳定运行的隐患。
 
  2006年,何光华成为无锡供电公司广盈电缆四班技术员。电缆相关故障频发、抢修周期长,施工抢修劳动强度高、环境艰苦……这些都让何光华心里很不是滋味。针对高落差环境下高压电缆极易受损引发故障的世界性难题,她开始构思解决方案。电缆接头导致的各类故障占电缆故障的50.8%。国内外的研究都是以提高电缆接头的可靠性为出发点,效果不甚理想。
 
  “为什么我们不从源头处消除安全隐患,尽可能减少电缆接头的数量,整段敷设电缆,并避免电缆施工损伤呢?”2009年,何光华提出了高落差高压电缆无损施工的理念,围绕“无损敷设、无损固定、综合检验、无损交付”的思路开展系列创新。
 
  不断摸索 积累数据开展设计
 
  工人出身的何光华一没有数据积累,二没有模型公式,国内外均无可借鉴的经验。为了开展研究,她就带领团队驻扎工地实地分析,在图书室查找学习资料,到其他行业现场实地调研。后来,她得到了无锡供电公司的支持,研发全点监控装置,大幅提升数据采集效率,把重点移到分析开发上来。
 
  要实现整段电缆无损敷设、避免牵引力过载,前提是准确判断过载的受力点位置。这就要依靠建模和公式。高落差组合通道环境下,电缆弧形组合路径复杂多样,均无通用模型和公式,也没有修正系数。2012年,经过五年多的时间、上千次的工程实践,何光华最终带领团队建立了全部通道类型的带修正系数矩阵的弧形牵引力公式,计算误差从40%~50%降至5%以下,精确定位电缆过载受力点。
 
  在此基础上,何光华和团队搭建15米的脚手架模拟现场做试验调试,仅低摩擦滑轮就设计了30多稿方案,成功将滑轮摩擦力降低60%以上。通过严谨的理论计算和试验验证,大家创造了高落差高压电缆三维精准同步敷设技术。通过这项技术,在电缆前行方向,电缆同步敷设精度达10毫米以下,避免电缆分段再接和挤压损伤,实现了高落差高压电缆由分段再接向整段敷设的重大变革;在电缆上架方向,电缆布设一次就位,避免了搬运损伤;电缆每千米敷设时间从5~7天降至1天,实现了高压电缆无损敷设。
 
  在解决电缆无损敷设难题后,何光华和团队又创新了高落差高压电缆无损打弯及固定技术和相关工具,使电缆打弯面积增加2.5倍,实现了高压电缆无损打弯、无损固定。
 
  持续研发 成果应用见实效
 
  微小损伤检测,尤其是非传统电气类的X射线检测和振动检测已经不在电力专业范围内。在无锡供电公司的支持下,接下来两年,何光华把创新当作乐趣,把困难当作动力,从门外汉转变为实践者、创新者,先后又研制了电缆X射线数字化成像检测工艺及分析工具、多特征图谱关系识别的局部放电诊断方法……这些工器具和技术的发明标志着何光华实现了高落差高压电缆无损施工的技术突破,做到电缆无损交付,整体技术居国际领头水平。
 
  2014年,高落差高压电缆无损施工技术创新及应用研发完成,并在高铁无锡东站牵引工程中实践应用。“敷设前,施工人员科学计算、精准控制,降低电缆敷设所需的牵引力,保障无损敷设;电缆上架敷设时,通过这项技术随时调节支架的高度和宽度,大大提高施工效率,最终实现电缆无损害打弯和固定。”施工负责人杨东兴说。高落差高压电缆无损施工技术包含的多振动源、局部放电、X射线数字化成像施工质量综合检测方法,实现了现场细微施工损伤的直观、精确、快速检测,确保了施工电缆无损交付。无锡东站牵引工程采用高落差高压电缆无损施工技术及配套工器具,共节约建设投资675万元,提前竣工3个月。
 
  2018年7月25日,高落差高压电缆无损施工技术创新及应用项目正式开始编制材料,参加第五届全国职工优秀技术创新成果交流活动评审,并在同年11月获得全国总工会推荐,参评2019年国家科技进步二等奖。
 
  截至目前,通过高落差高压电缆无损施工技术专项权利许可的工法和工器具已在全国28省市的电力、石油、钢铁、化工等各行业规模化应用,并推广至德国、瑞典、新加坡、沙特等10国,近三年取得经济效益7.5亿元,有力地保障了城市供电安全,推动了电缆施工领域的技术进步。

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