穿越长江，这个输电工程不简单

王麟

对于现代社会而言，充足的电力供应是关系国计民生的重要因素之一。我们很多人习惯了进门开灯、出门关灯的日常，却很少关心电力供应背后的故事。生活在城市中的人们，须臾离不开电，一旦发生大面积的停电事故，会造成国民经济的惨重损失。

为了保证充足的电力供应，减少故障损失，世界各国均在大力研发高压、特高压远程输电技术。在我国的华东地区，目前正在构建一条十分重重要的输电线路，就是“淮南-南京-上海1000千伏特高压交流输变电工程”。而且，这个输电工程的苏州至南通段需要“走水路” ，即在苏通大桥上游不远处穿越长江，随着2018年8月21日这条电力综合管廊隧道的成功贯通，这条关系着华东地区电力、通信等领域的重要工程引起了广泛关注。

传统的输电铁塔为何落伍了

在我们的固有印象中，高压输电工程需要架设铁塔，铁塔之间是高压输电线路，这种传统的输电方式存在很多缺点：一是容易受到风、雪、雨、雷等环境因素的影响，比如在2008年，我国南方地区遭遇了一场雪灾，沉重的冰坨让很多高压输电线遭到破坏，修复工程耗费巨资;二是这种暴露在空气中的电力线路，在长期运行过程中不可避免地会产生绝缘劣化或老化现象，对电网的安全运行构成严重威胁;三是由于城市中存在各种电磁信号，会对传统的架空输电线路造成严重的电磁干扰，影响设备的正常运行：四是对于用电负荷较大的我国东部沿海地区，架空的输电线路又面临台风的威胁，可能造成的损失也不可估量。

可见，架空的高压输电线路需要更加先进、环保、安全的输电技术进行替代。

认识一下“气体绝缘输电技术”

为此，电力专家们研究了多种地下输电工程模式，其中一种技术就是气体绝缘输电线路（简称GIL），已经有50多年的发展历史，首次应用是在美国。1972年，美国公共服务企业集团在新泽西州架设了世界上第一条GIL线路，开启了探索应用该技术的先河。随后，GIL技术在1975年应用在德国施卢赫湖的抽水蓄能电站上面，1979年又在日本推广应用。我国使用GIL技术已经比美日德等国晚了20年，在1990年代初期，才铺设了首条GIL线路，用在贵州南盘江天生桥水电站的500干伏高压输电线路上。

GIL技术的先进之处在于，其通过导电杆供电，导电杆用金属外壳封闭，外壳与导电杆同轴布置，利用六氟化硫气体或者六氟化硫和二氧化氮等混合气体作为绝缘介质。与常规的电缆相比，GIL的特点是电容小于电缆，可以进行长距离的电能输送，不需要无功补偿装置;GIL设备不受铺设落差和弯曲半径的限制，可用于高落差、大跨度地区的输电工程，具有传输容量大、单位损耗低、电磁场低、受环境影响小、运行可靠性高、节省占地、设备无电热老化等优点。当然，这项技术缺点也很明显，就是前期投资造价较高，所以限制了其应用范围，大部分用在水电输出和一些特歹朱地段，作为传统输电技术的补充。

与苏通特高压输电工程“亲密接触”

GIL输电技术虽然前期投资较大，但是综合运营成本相对经济，这也是该技术首次在“淮南-南京-上海1 000千伏特高压交流输变电工程”中大显身手的原因。这不但在国内是首次，在世界上也属于首次大规模长距离的应用GIL输电技术，而应用的地点，就是本文要介绍的“苏通GIL综合管廊工程”。

“苏通GIL综合管廓工程”起自长江南岸的苏州接引站，止于长江北岸的南通接引站，通过地下隧道管廊方式下钻长江，隧道全长约5 500米，隧道结构底面标高为-74.83米，水土压力高达0.95兆帕，约等于9个大气压，相当于一个手指甲盖大小的面积承受近98N的压力，这是国内埋深最深、水压最高的隧道。在隧道中铺设了1 000干伏GIL管线，还预留了500干伏电缆以及通信、有线电视等市政通用管线，一次建设，多次受益。整个单体工程总投资47.63亿人民币，预计2019年建成供电。

下穿長江，面临“三高”问题

“苏通GIL综合管廊工程”采用的输电技术较先进，但管廊下穿长江遇见的工程难度也是空前的。那么，输电管廊隧道面临着哪些技术困难呢？首先就是令人头疼的地质条件，这个“拦路虎”被地质专家们形容为具有“三高”特性，即高透水性、高密实度和高石英含量。除此之外，隧道所处位置还富含甲烷等有害气体，其中有1 800米长的地层不但有有害气体聚集，而且压力大，世界罕见，处理起来需要的技术手段非常复杂。

而隧道顺利施工，前期勘察工作也功不可没。由于隧道所在位置距离苏通大桥仅仅700米，此处为主航道，通行船只多，协调难度大，即便如此，勘察单位还是完成了1.5万米的钻探工作，采集土样近7 000份。为了弄清楚隧道范围内的水文地质条件，专家团队通过大量调查研究和充分论证，确定此处采用浅地层剖面探测、旁侧声纳探测等多种先进技术进行综合勘探，为隧道的顺利完工立下了汗马功劳。

“私人订制”盾构机：“卓越号”

而隧道施工，离不开功能强大的盾构机。 “苏通GIL综合管廊”隧道采用的盾构机叫“卓越号”。为了满足隧道施工高压作业的特殊要求，“卓越号”盾构机是动用全球资源联合制造完成的，盾构机刀盘主驱动和搅拌器的轴承密封，分别采用多道外密封、内密封、唇形密封、自动背压调节系统，以应对隧道的最大压力，可实现洞内更换盾尾刷，人舱、物料舱最大工作压力达到10个大气压，以确保进舱作业和盾构机的安全。

也许有人会问，为何不修建跨江架空电缆，而要挖隧道下穿长江呢？这是由长江的自然地理条件决定的。因为苏通GIL综合管廊跨越长江处的江面很宽，最窄之处也接近5 000米。如果采用传统的上跨建塔的方案，需要在水中先建设双塔，每个塔高设计450米，一座塔底的基坑相当于27个标准篮球场大，需要钢筋混凝土20多万立方米，限制低空，影响航运。另外，江中塔基长期受到江水冲刷被逐渐侵蚀，每年还要用石子填充塔基加固，对港口等基础设施建设等都会产生较大影响。综合技术比选之后，还是采用地下隧道方案最为合理。

2016年8月“苏通GIL综合管廊”隧道工程开工建设，经过长达2年的奋战，2018年，下穿长江的地下隧道全线贯通。再假以时日，当苏通GIL管廊工程竣工投入运营之后，华东地区将新增受电能力3 500万千瓦，每年可减少发电用煤2亿吨，减排二氧化硫96万吨、氮氧化物53万吨、烟尘11万吨。更重要的是，“淮南一南京一上海100O千伏特高压交流输变电工程”投运之后，将和已经投运的“淮南一皖南一上海特高压工程”一起，构建贯穿皖、苏、浙、沪“三省一市”的华东特高压交流环网，此为世界首例，能够大幅提高华东电网接纳区外来电能力，提升电网安全运行水平，推动技术创新和产业升级，功莫大焉！