征服“禁區(qū)”鋪“天路” 攻破寒冰保電安
——記全國(guó)優(yōu)秀科技工作者蔣興良教授

文/嚴(yán)宇 圖/受訪者提供

征服“禁區(qū)”鋪“天路” 攻破寒冰保電安
——記全國(guó)優(yōu)秀科技工作者蔣興良教授

文/嚴(yán)宇 圖/受訪者提供

蔣興良教授作為重慶的代表之一，參加中央召開(kāi)的“科技三會(huì)”

人物簡(jiǎn)介：

蔣興良，男，1961年6月生，教授、博士、博士生導(dǎo)師?，F(xiàn)為中國(guó)電機(jī)工程學(xué)會(huì)絕緣分專(zhuān)委會(huì)委員、重慶大學(xué)高電壓技術(shù)與系統(tǒng)信息監(jiān)測(cè)研究所所長(zhǎng)、輸配電裝備及系統(tǒng)安全與新技術(shù)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室學(xué)術(shù)帶頭人、重慶市電機(jī)工程學(xué)會(huì)高壓專(zhuān)業(yè)委員會(huì)委員、重慶市電機(jī)工程學(xué)會(huì)學(xué)術(shù)委員會(huì)委員、中國(guó)工程院2015年能源與礦業(yè)工程學(xué)部院士增選的有效候選人。長(zhǎng)期從事高電壓絕緣技術(shù)、氣體放電以及輸電線路覆冰及防護(hù)工作的研究，獲國(guó)家科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)2項(xiàng)，教育部提名國(guó)家科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)一項(xiàng)，部省級(jí)科技進(jìn)步一等獎(jiǎng)2項(xiàng)，二、三等獎(jiǎng)10余項(xiàng)。

天寒地凍,草木皆冰。細(xì)小的雜草被結(jié)成了粗大的冰柱，滴水瓦片掛著粗大冰條，森林果樹(shù)成片折斷,幾百年的古木轟然倒下；冰水倒流，儲(chǔ)糧衣服盡皆遭殃，燭光慘淡，食不果腹，夜不能寐；高低壓電網(wǎng)和電信的線路電桿壓倒折斷,變壓器被冰雪翻倒或壓壞嚴(yán)重傾斜,斷電斷網(wǎng)，信號(hào)不通，與世隔絕。這就是2008年被特大冰雪災(zāi)害籠罩的中國(guó)南方出現(xiàn)的慘景。一個(gè)沒(méi)有電的世界，生產(chǎn)生活完全陷入了癱瘓，甚至就是一個(gè)沒(méi)有生氣的世界。

電網(wǎng)一旦覆冰，造成的危害，由此可見(jiàn)一斑。如何避免自然災(zāi)害對(duì)電網(wǎng)裝備造成致命傷害呢？這是當(dāng)今世界性的難題，也正是蔣興良教授30年來(lái)一直專(zhuān)注于研究的課題。

保護(hù)“電小姐”

2008年冰雪災(zāi)害給生產(chǎn)生活帶來(lái)的巨大危害，想來(lái)我們大部分人都不會(huì)陌生。其實(shí)，由于特大冰雪災(zāi)害引起的這種慘景近年來(lái)在美國(guó)、英國(guó)和俄羅斯等國(guó)家都先后發(fā)生過(guò)。

現(xiàn)代社會(huì)科技雖然已經(jīng)十分先進(jìn)，但在大自然任性的威力面前，仍然常常顯得那么微不足道，電就是其中之一。今天，離開(kāi)了電，這個(gè)世界還真的難以運(yùn)轉(zhuǎn)了。電，讓人覺(jué)得是那么全能，那么強(qiáng)大。但是，電也有“嬌小姐”的一面：熱不得，冷不得，高不得，臟不得。但是，那些高溫、寒冷、高海拔、污穢的環(huán)境中，都需要電。由此，讓嬌氣的“電小姐”在惡劣的氣候環(huán)境下也能安然無(wú)恙，就成為一道電氣工程領(lǐng)域的世界性難題。

此次采訪的蔣興良教授恰好就是一位專(zhuān)注于破解這一世界性難題并取得了一系列國(guó)際領(lǐng)先成果的頂級(jí)專(zhuān)家。蔣興良早在1985年左右就開(kāi)始了輸電線路覆冰及防護(hù)課題的研究。后來(lái)，又逐步拓寬研究領(lǐng)域，涵蓋了我國(guó)輸變電線安全面臨的主要特殊考驗(yàn)，包括高溫高寒、高海拔、冰雪災(zāi)害和污穢環(huán)境等。蔣教授說(shuō)，簡(jiǎn)單說(shuō)來(lái)主要是防冰減災(zāi)，系統(tǒng)點(diǎn)說(shuō)就是電網(wǎng)裝備安全與自然災(zāi)害防御。那么，這樣的研究具有哪些意義和價(jià)值呢？

面對(duì)我的好奇，蔣教授用鮮活淺顯的例子做了介紹：“首先是確保電網(wǎng)安全。現(xiàn)在一條特高壓輸電線是500-800萬(wàn)千瓦，像重慶這樣的大城市有兩條基本就夠了。是很方便，但是只要一條出了問(wèn)題，就會(huì)造成大范圍的停電事故，還會(huì)造成嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失。其次是鐵路交通?，F(xiàn)在基本都是電氣化鐵路，更不用說(shuō)高鐵和動(dòng)車(chē)了。第三個(gè)是飛機(jī)和軍艦。如果發(fā)動(dòng)機(jī)的輸電線路結(jié)冰覆冰，適應(yīng)不了極端氣候的考驗(yàn)，飛機(jī)就飛不上天，軍艦也是開(kāi)不動(dòng)的。在空中的飛機(jī)也會(huì)掉下來(lái)。這些都只是主要方面，實(shí)際影響還要多得多?！?/p>

征服“第三極”

青藏高原是世界上海拔最高的高原，有“世界屋脊”、地球的“第三極”和“生命禁區(qū)”之稱(chēng)。我們中國(guó)人卻在這樣的高原上成功建設(shè)和運(yùn)營(yíng)了被譽(yù)為“天路”的鐵路——青藏鐵路。青藏鐵路是我國(guó)新世紀(jì)四大工程之一并入選“全球百年工程”?！短炻贰芳t遍大江南北，建設(shè)者們感天動(dòng)地的精神早已深入人心。前后參與青藏鐵路建設(shè)的10多萬(wàn)建設(shè)者們，克服了難以想象的困難，攻克了無(wú)數(shù)技術(shù)難題，創(chuàng)造了不少奇跡。遺憾的是，他們大多不為人知。

蔣興良教授給外國(guó)專(zhuān)家作介紹

蔣興良教授與來(lái)雪峰山基地參觀的專(zhuān)家合影

為青藏鐵路建設(shè)做出特殊貢獻(xiàn)的蔣興良教授也是其中的一員。作為教授，在青藏鐵路建設(shè)中，在青藏高原堅(jiān)守累計(jì)長(zhǎng)達(dá)七八個(gè)月的人中，他可能是唯一一個(gè)。比這更重要的是，他為青藏鐵路建設(shè)解決了兩個(gè)突出的難題——供電工程外絕緣和隧道電氣間隙設(shè)計(jì)。

為了獲取第一手的試驗(yàn)資料，以最可靠的方式解決好這兩個(gè)難題，蔣興良沒(méi)有選擇實(shí)驗(yàn)室做模擬實(shí)驗(yàn)，而是冒著生命危險(xiǎn)，從重慶租賃車(chē)輛，攜帶幾十噸重的實(shí)驗(yàn)設(shè)備直奔“生命禁區(qū)”。為了防止意外，他給試驗(yàn)團(tuán)隊(duì)每位老師和學(xué)生都買(mǎi)了額度為120萬(wàn)元的保險(xiǎn)。

當(dāng)運(yùn)輸設(shè)備的車(chē)子到達(dá)格爾木的時(shí)候，前方已經(jīng)無(wú)路，只有靠團(tuán)隊(duì)自己找人。在那人生地不熟的地方，面臨著很多不安全因素，要找人搬運(yùn)這些貴重的設(shè)備讓他焦心。還好，試驗(yàn)設(shè)備最后安全運(yùn)抵試驗(yàn)現(xiàn)場(chǎng)。從海拔3000-5100米的范圍內(nèi)，蔣興良選擇了7個(gè)點(diǎn)做試驗(yàn)。當(dāng)設(shè)備搬運(yùn)到海拔4500米的時(shí)候，意外發(fā)生了：關(guān)鍵的設(shè)備變壓器壞了！這可糟透了，因?yàn)樵囼?yàn)時(shí)間很緊張，成本高，經(jīng)費(fèi)又緊張，要是把變壓器運(yùn)回重慶修了再做實(shí)驗(yàn)，簡(jiǎn)直是不可能的。情急之下，蔣興良想到了就地取材——現(xiàn)場(chǎng)用木樁搭建了一個(gè)簡(jiǎn)易的修理平臺(tái)，在團(tuán)隊(duì)其他人的協(xié)助下，用土辦法進(jìn)行修理。幸運(yùn)的是，土辦法奏效了，變壓器恢復(fù)工作了?？墒牵蘩碇?，一根木樁突然斷裂，差一點(diǎn)傷到其中的一位試驗(yàn)人員，把大家都驚出一身冷汗。

在海拔不斷升高的過(guò)程中，要克服的困難也越來(lái)越多。起初主要是身體的疲勞，海拔到達(dá)4000米以后，高原反應(yīng)越來(lái)越強(qiáng)烈，頭痛頭昏，心慌氣短，缺氧達(dá)到60%，呼吸困難，四肢乏力，無(wú)法躺臥，睡不著覺(jué)。沒(méi)有水喝，只能取用小溪里面的冰水，吃東西也特別困難。這種環(huán)境下容易感冒，但最怕感冒。一旦感冒，就很難康復(fù)，甚至引起肺水腫，會(huì)危及生命。不巧的是，試驗(yàn)期間，一位學(xué)生偏偏感冒了。從試驗(yàn)現(xiàn)場(chǎng)要走300多公里到格爾木才能救治。幸虧駐守在附近的解放軍兵站的醫(yī)生及時(shí)救治，才順利脫險(xiǎn)。晚上睡覺(jué)時(shí)，萬(wàn)籟俱寂，唯一能聽(tīng)到的就是讓人毛骨悚然的風(fēng)吼聲和狼叫聲，這又怎么入睡呢？

蔣興良教授與大家一起揮動(dòng)鋤頭，開(kāi)挖土石

在冰天雪地中，蔣興良教授親自鋪設(shè)輸變電線路

就在這樣的環(huán)境中，2003年-2005年期間，經(jīng)過(guò)累計(jì)長(zhǎng)達(dá)9個(gè)月的現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)研究，蔣興良經(jīng)過(guò)反復(fù)論證，提出在保證輸電安全的前提下，隧道電氣間隙設(shè)計(jì)為6.95米就行了。這個(gè)意見(jiàn)最終被鐵道部采用，比原先的設(shè)計(jì)降低了0.25米。你別小看這小小的變化，保守估計(jì)，它就可以節(jié)約數(shù)億元的土建投資，其他好處就更不用說(shuō)了。高海拔地區(qū)供電工程外絕緣的難題也被順利攻克了。蔣興良在這次現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)中提出的“覆冰、高海拔、污穢”等惡劣大氣環(huán)境中電氣外絕緣特性和選擇方法，還解決了西部大開(kāi)發(fā)、西電東送和特高壓工程建設(shè)中存在的技術(shù)瓶頸問(wèn)題，研究成果“惡劣環(huán)境中電氣外絕緣放電特性及其在電網(wǎng)中的工程應(yīng)用”獲得了2009年國(guó)家科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)。這一成果至今仍處于國(guó)際領(lǐng)先水平。

癡戀“雪峰山”

我國(guó)是世界上電網(wǎng)覆冰最嚴(yán)重的國(guó)家之一。湖南、貴州、湖北、江西等13個(gè)省份覆冰嚴(yán)重，全國(guó)絕大部分省份均面臨局部覆冰的問(wèn)題。每年因高海拔、污穢、覆冰惡劣環(huán)境導(dǎo)致外絕緣放電和桿塔、導(dǎo)線與金具等故障上千起。雖然可以在人工氣候室進(jìn)行大量的模擬覆冰試驗(yàn)研究，但模擬試驗(yàn)結(jié)果與自然覆冰情況始終存在較大差異。

由此看來(lái)，建立一個(gè)自然覆冰試驗(yàn)基地就是十分必要的了。這樣的想法令蔣興良感到很興奮，但是干起來(lái)難度非常大。

首先就要找一個(gè)合適的地方。蔣興良經(jīng)過(guò)大量的調(diào)查研究，與相關(guān)部門(mén)單位了解溝通，最后終于找到了一處理想的地方——位于湖南懷化以東100km、邵陽(yáng)以西150km的雪峰山國(guó)家森林公園坪山塘，海拔1400m。該地具有典型的微地形、微氣象特征，10月至3月為覆冰季節(jié)，年降水量超過(guò)1800mm，雷暴日超過(guò)80天，最大風(fēng)速超過(guò)35m/s，陰雨霧霾天氣超200天。覆冰持續(xù)時(shí)間最長(zhǎng)達(dá)50天，年覆冰頻次達(dá)15次以上，平均每次覆冰持續(xù)時(shí)間為7天，最大雨凇覆冰厚度超過(guò)500mm。該處山下的交通基礎(chǔ)較好，試驗(yàn)人員的物資補(bǔ)給也便于獲得，確實(shí)是塊“風(fēng)水寶地”。

地方找到后，緊接就是建設(shè)問(wèn)題。盡管各種困難擺在面前，但是蔣興良想的是先干起來(lái)再說(shuō)。他和團(tuán)隊(duì)的青年教師、研究生人員帶著重慶廣懷集團(tuán)捐贈(zèng)的一套活動(dòng)板房，就開(kāi)赴雪峰山坪山塘，迫不及待地搞起了基地初期的建設(shè)。

基地建設(shè)之初，最突出的問(wèn)題是沒(méi)水、沒(méi)電、沒(méi)路、找不到人。蔣興良回憶起這段艱苦的日子，仍不住感嘆：“條件真是極其艱苦，超過(guò)了我們的預(yù)期。”山上沒(méi)有水，只有山路，挑水又要走一公里。冬天很冷，環(huán)境惡劣，民工請(qǐng)不來(lái)，不管粗活、重活還是技術(shù)活兒，都是師生們親自上陣。夏天倒是可請(qǐng)來(lái)工人，但有的工人嫌活兒重，要他們找挖土機(jī)。“荒山野外，哪里去找嘛！”他們就自己找來(lái)大榔頭，錘了半小時(shí)，挖開(kāi)了，工人再不好意思說(shuō)了。后來(lái)，體力活就交給工人們，他們就負(fù)責(zé)統(tǒng)籌。還有一次，他們剛上山，誰(shuí)知第二天冰凍封路，上不去、下不來(lái)，沒(méi)水沒(méi)電，7天沒(méi)洗臉沒(méi)刷牙，靠啃方便面充饑，就和“叫花子”一個(gè)樣。

后來(lái)，在蔣興良的多方奔走和努力下，基地建設(shè)得到了越來(lái)越多的支持。學(xué)校幫助解決了試驗(yàn)設(shè)備的問(wèn)題，湖南懷化市免費(fèi)提供了基地所需的輸變電線，婁底電業(yè)局組織12人施工隊(duì)，免費(fèi)架設(shè)試驗(yàn)線段。多數(shù)試驗(yàn)品由相關(guān)企業(yè)進(jìn)行了贊助，10多公里長(zhǎng)的免費(fèi)光纖也開(kāi)通了，邵陽(yáng)市和雪峰山國(guó)家森林公園都對(duì)基地建設(shè)給予了各種方便和支持。

經(jīng)過(guò)6年多的艱苦建設(shè)，蔣興良和他的團(tuán)隊(duì)終于建成“在電力系統(tǒng)外絕緣、電網(wǎng)冰災(zāi)機(jī)理及其防治方面的研究在國(guó)際上具有引領(lǐng)作用，在輸變電裝備外絕緣和覆冰研究方面發(fā)揮了不可替代的作用”的雪峰山自然覆冰試驗(yàn)基地。

2008年以來(lái)，蔣興良每年至少4個(gè)月在基地研究電網(wǎng)覆冰機(jī)理、規(guī)律和防治方法。尤其是每年春節(jié)最為寒冷和氣候最為惡劣的時(shí)節(jié)，始終堅(jiān)守試驗(yàn)基地進(jìn)行科學(xué)試驗(yàn)。他試驗(yàn)研究了幾十種防冰除冰方法和措施，揭示了電網(wǎng)覆冰融冰規(guī)律，建立了覆冰、融冰的物理數(shù)學(xué)模型，其成果“電網(wǎng)冰災(zāi)機(jī)理、防治關(guān)鍵技術(shù)研究及裝備研制與應(yīng)用”獲得了2011年度湖南省科技進(jìn)步一等獎(jiǎng)、2013年度國(guó)家科技進(jìn)步一等獎(jiǎng)。由此，在第六屆全國(guó)優(yōu)秀科技工作者評(píng)選中，蔣興良被評(píng)為“全國(guó)優(yōu)秀科技工作者”并榮獲“十佳全國(guó)優(yōu)秀科技工作者提名獎(jiǎng)”，被大家親切地稱(chēng)為“民工教授”，其事跡感動(dòng)了萬(wàn)千重慶人和網(wǎng)民。

目前，該基地已經(jīng)承擔(dān)了包括“973”項(xiàng)目、國(guó)家自然科學(xué)基金和國(guó)家電網(wǎng)等方面的數(shù)十項(xiàng)重大課題研究。同時(shí)，該基地已經(jīng)具有了良好的國(guó)際知名度。2011年5月，美國(guó)、加拿大、瑞士、日本、俄羅斯等二十個(gè)國(guó)家的34位國(guó)際覆冰領(lǐng)域的專(zhuān)家到試驗(yàn)基地考察、參觀、交流。2013年10月，英國(guó)曼切斯特大學(xué) Simon教授專(zhuān)程到試驗(yàn)基地考察。2014年9月，挪威諾維克大學(xué)Virk教授等一行專(zhuān)程到試驗(yàn)基地參觀、考察?；嘏c英國(guó)曼徹斯特大學(xué)等單位也已達(dá)成利用基地合作研究的意向。

三十年的專(zhuān)注與一心一意的付出，成就了今天的豐碩成果。談到自己的科研生涯時(shí)，蔣興良告訴我們：“科技創(chuàng)新沒(méi)有訣竅，關(guān)鍵是要踏踏實(shí)實(shí)做事、真真誠(chéng)誠(chéng)做人。我經(jīng)常給學(xué)生講，不管你畢業(yè)后做什么，都要有一個(gè)正確的態(tài)度和方法。”說(shuō)起現(xiàn)在全社會(huì)的創(chuàng)新熱潮和建設(shè)科技強(qiáng)國(guó)的目標(biāo)，蔣興良感到非常興奮，并且認(rèn)為：“中央對(duì)于我國(guó)科技創(chuàng)新的契機(jī)十分清楚。我們中國(guó)人是非常聰明的，年輕一代有很好的天賦和條件。只要扎扎實(shí)實(shí)地做，把‘四個(gè)尊重’落實(shí)好，發(fā)揮好各方面的積極性，就一定能實(shí)現(xiàn)?！?/p>

雪峰山試驗(yàn)基地建設(shè)中，蔣興良教授被稱(chēng)為“民工教授”

蔣興良教授近照