穿越長江，這個輸電工程不簡單

王麟

對于現代社會而言，充足的電力供應是關系國計民生的重要因素之一。我們很多人習慣了進門開燈、出門關燈的日常，卻很少關心電力供應背后的故事。生活在城市中的人們，須臾離不開電，一旦發生大面積的停電事故，會造成國民經濟的慘重損失。

為了保證充足的電力供應，減少故障損失，世界各國均在大力研發高壓、特高壓遠程輸電技術。在我國的華東地區，目前正在構建一條十分重重要的輸電線路，就是“淮南-南京-上海1000千伏特高壓交流輸變電工程”。而且，這個輸電工程的蘇州至南通段需要“走水路” ，即在蘇通大橋上游不遠處穿越長江，隨著2018年8月21日這條電力綜合管廊隧道的成功貫通，這條關系著華東地區電力、通信等領域的重要工程引起了廣泛關注。

傳統的輸電鐵塔為何落伍了

在我們的固有印象中，高壓輸電工程需要架設鐵塔，鐵塔之間是高壓輸電線路，這種傳統的輸電方式存在很多缺點：一是容易受到風、雪、雨、雷等環境因素的影響，比如在2008年，我國南方地區遭遇了一場雪災，沉重的冰坨讓很多高壓輸電線遭到破壞，修復工程耗費巨資;二是這種暴露在空氣中的電力線路，在長期運行過程中不可避免地會產生絕緣劣化或老化現象，對電網的安全運行構成嚴重威脅;三是由于城市中存在各種電磁信號，會對傳統的架空輸電線路造成嚴重的電磁干擾，影響設備的正常運行：四是對于用電負荷較大的我國東部沿海地區，架空的輸電線路又面臨臺風的威脅，可能造成的損失也不可估量。

可見，架空的高壓輸電線路需要更加先進、環保、安全的輸電技術進行替代。

認識一下“氣體絕緣輸電技術”

為此，電力專家們研究了多種地下輸電工程模式，其中一種技術就是氣體絕緣輸電線路（簡稱GIL），已經有50多年的發展歷史，首次應用是在美國。1972年，美國公共服務企業集團在新澤西州架設了世界上第一條GIL線路，開啟了探索應用該技術的先河。隨后，GIL技術在1975年應用在德國施盧赫湖的抽水蓄能電站上面，1979年又在日本推廣應用。我國使用GIL技術已經比美日德等國晚了20年，在1990年代初期，才鋪設了首條GIL線路，用在貴州南盤江天生橋水電站的500干伏高壓輸電線路上。

GIL技術的先進之處在于，其通過導電桿供電，導電桿用金屬外殼封閉，外殼與導電桿同軸布置，利用六氟化硫氣體或者六氟化硫和二氧化氮等混合氣體作為絕緣介質。與常規的電纜相比，GIL的特點是電容小于電纜，可以進行長距離的電能輸送，不需要無功補償裝置;GIL設備不受鋪設落差和彎曲半徑的限制，可用于高落差、大跨度地區的輸電工程，具有傳輸容量大、單位損耗低、電磁場低、受環境影響小、運行可靠性高、節省占地、設備無電熱老化等優點。當然，這項技術缺點也很明顯，就是前期投資造價較高，所以限制了其應用范圍，大部分用在水電輸出和一些特歹朱地段，作為傳統輸電技術的補充。

與蘇通特高壓輸電工程“親密接觸”

GIL輸電技術雖然前期投資較大，但是綜合運營成本相對經濟，這也是該技術首次在“淮南-南京-上海1 000千伏特高壓交流輸變電工程”中大顯身手的原因。這不但在國內是首次，在世界上也屬于首次大規模長距離的應用GIL輸電技術，而應用的地點，就是本文要介紹的“蘇通GIL綜合管廊工程”。

“蘇通GIL綜合管廓工程”起自長江南岸的蘇州接引站，止于長江北岸的南通接引站，通過地下隧道管廊方式下鉆長江，隧道全長約5 500米，隧道結構底面標高為-74.83米，水土壓力高達0.95兆帕，約等于9個大氣壓，相當于一個手指甲蓋大小的面積承受近98N的壓力，這是國內埋深最深、水壓最高的隧道。在隧道中鋪設了1 000干伏GIL管線，還預留了500干伏電纜以及通信、有線電視等市政通用管線，一次建設，多次受益。整個單體工程總投資47.63億人民幣，預計2019年建成供電。

下穿長江，面臨“三高”問題

“蘇通GIL綜合管廊工程”采用的輸電技術較先進，但管廊下穿長江遇見的工程難度也是空前的。那么，輸電管廊隧道面臨著哪些技術困難呢？首先就是令人頭疼的地質條件，這個“攔路虎”被地質專家們形容為具有“三高”特性，即高透水性、高密實度和高石英含量。除此之外，隧道所處位置還富含甲烷等有害氣體，其中有1 800米長的地層不但有有害氣體聚集，而且壓力大，世界罕見，處理起來需要的技術手段非常復雜。

而隧道順利施工，前期勘察工作也功不可沒。由于隧道所在位置距離蘇通大橋僅僅700米，此處為主航道，通行船只多，協調難度大，即便如此，勘察單位還是完成了1.5萬米的鉆探工作，采集土樣近7 000份。為了弄清楚隧道范圍內的水文地質條件，專家團隊通過大量調查研究和充分論證，確定此處采用淺地層剖面探測、旁側聲納探測等多種先進技術進行綜合勘探，為隧道的順利完工立下了汗馬功勞。

“私人訂制”盾構機：“卓越號”

而隧道施工，離不開功能強大的盾構機。 “蘇通GIL綜合管廊”隧道采用的盾構機叫“卓越號”。為了滿足隧道施工高壓作業的特殊要求，“卓越號”盾構機是動用全球資源聯合制造完成的，盾構機刀盤主驅動和攪拌器的軸承密封，分別采用多道外密封、內密封、唇形密封、自動背壓調節系統，以應對隧道的最大壓力，可實現洞內更換盾尾刷，人艙、物料艙最大工作壓力達到10個大氣壓，以確保進艙作業和盾構機的安全。

也許有人會問，為何不修建跨江架空電纜，而要挖隧道下穿長江呢？這是由長江的自然地理條件決定的。因為蘇通GIL綜合管廊跨越長江處的江面很寬，最窄之處也接近5 000米。如果采用傳統的上跨建塔的方案，需要在水中先建設雙塔，每個塔高設計450米，一座塔底的基坑相當于27個標準籃球場大，需要鋼筋混凝土20多萬立方米，限制低空，影響航運。另外，江中塔基長期受到江水沖刷被逐漸侵蝕，每年還要用石子填充塔基加固，對港口等基礎設施建設等都會產生較大影響。綜合技術比選之后，還是采用地下隧道方案最為合理。

2016年8月“蘇通GIL綜合管廊”隧道工程開工建設，經過長達2年的奮戰，2018年，下穿長江的地下隧道全線貫通。再假以時日，當蘇通GIL管廊工程竣工投入運營之后，華東地區將新增受電能力3 500萬千瓦，每年可減少發電用煤2億噸，減排二氧化硫96萬噸、氮氧化物53萬噸、煙塵11萬噸。更重要的是，“淮南一南京一上海100O千伏特高壓交流輸變電工程”投運之后，將和已經投運的“淮南一皖南一上海特高壓工程”一起，構建貫穿皖、蘇、浙、滬“三省一市”的華東特高壓交流環網，此為世界首例，能夠大幅提高華東電網接納區外來電能力，提升電網安全運行水平，推動技術創新和產業升級，功莫大焉！