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蒋兴良:高压输电塔架下的“小矮个”
日期:2016年12月04日      科学网

  身高166cm的蒋兴良,站在人群里,很不起眼。11月中旬,当重庆大学有关领导推着他对大家说“这是我们今天的主角”时,多少让人有些意外。他穿着黑色夹克外套,瘦而小,脊椎管瘤切除尚未完全康复,整个人似乎缩在那儿。在重庆大学高压输电实验室大厅,每台实验装置都是庞然大物,研究人员只能借助吊车和升降机攀爬才能上去。瘦小的蒋兴良,已然成为这个国家重点实验室的学术带头人。

  “自2012年以来,根据我国特高压输电工程的特点和电网智能化发展要求,蒋兴良首次提出了‘分裂导线电流转移智能融冰防冰’方法,发明了智能融冰防冰装置,可望从根本上解决我国超高压、特高压电网目前除冰装置笨重中断供电、成本昂贵和操作复杂等难题,成果处于国际领先水平。”重庆大学科技处负责人这样介绍。

  奇遇冰雪与高压

  “1979年高考没考好,我在湖南大学邵阳分校上了大专。毕业后,分配在湖南邵阳市玻璃厂工作,这份工作于我太没挑战性,加之上大专心有不甘。3年后,我考上了重庆大学硕士研究生,被调剂到高电压工程技术专业,幸运地拜到恩师顾乐观教授门下。”蒋兴良张口讲述自己与冰雪高压的奇缘。

  那一年,顾乐观老师获得了国家自然科学基金“绝缘子覆冰闪络特性”研究项目的支持,即让蒋兴良做绝缘子覆冰研究。从此,他开启了用冰雪与高压书写人生的历程。

  在3年硕士研究生学习过程中,蒋兴良积极主动,参与导师和中国工程院院士孙才新团队的研究工作中,建立了国内外第一个人工气候室。蒋兴良则成为中国第一个利用人工气候室系统研究绝缘子覆冰的研究生。得益于个子小、灵活机动,蒋兴良每年有一半时间在人工气候室做试验,在完成硕士研究生论文的同时,在覆冰试验方法和覆冰绝缘子特性上做出了开拓性工作。

  尽管蒋兴良的研究内容具有开拓性,而当时的他,并不能看不到这个研究方向的发展前景。高压覆冰试验研究常常在零下20摄氏度以下进行,人工气候试验室潮湿寒冷。“每次进去调试试验品和测量,全身都会湿透,人与冰棍无异。”他说。

  毕业时,导师将他推荐到电力工业部武汉高压研究所工作。他得知,武汉高压研究所当时承担着国家“七五”重大装备攻关项目“重冰区输电线路覆冰及其防护”的研究,因研究人员不够,启动一年半后研究工作没能顺利开展。

  报到后,他才发现,武高所对于覆冰项目的所有研究都需要在野外自然环境和重庆大学人工气候室才能完成。他寻思,既然选择了,就义无反顾。

  由此,蒋兴良自1989年~1992年的4个春节,都只能在冰天雪地的贵州六盘水野外试验站度过。每次野外工作至少坚持50天。六盘水试验站由3间土坯房组成,用水与附近村民共用一点山泉,接1桶水需要1个小时。他记得,1990年的冬季,因冰雪封路,无法洗澡,他和同事在山上连续呆了40多天后,步行3小时到六盘水市洗了个澡,然后再步行回试验站。

  就在这4个冬季,蒋兴良和同事们在六盘水观冰站,系统观测了自然环境线路覆冰积雪的规律,试验研究了几十种防冰除冰的方法,提出了低居里磁热线除冰防冰的技术措施。这项成果获得了电力工业部和北京市科技进步奖二等奖。

  往返地狱与天堂

  如今,很多人可方便地乘坐火车进藏领略高原美丽风光,但鲜有人知晓,蒋兴良及其团队为青藏高铁输供电的稳定和安全所付出的艰辛。

  在2003年~2006年间,蒋兴良带着学生利用人工气候室系统研究了青藏铁路供电工程和隧道间隙的选择,并在2800米至5100米的格尔木、昆仑山口、风火山、拉萨进行了自然环境的高压输电电气外绝缘试验,获取了一批电气外绝缘高压输电试验数据,成为截至目前高寒地区世界唯一的高压输电试验数据,解决了青藏铁路供电工程外绝缘和隧道电气间隙设计的难题。

  在海拔5050m的风火山试验点,严重缺氧。蒋兴良在这里坚持不吸氧,因担心产生依赖性无法把试验做下去。“白天咬着牙关坚持,一到晚上便度日如年,无法入睡。只要一躺下去,喉咙就似乎被勒紧了。”回想这种感觉,蒋兴良记忆犹新。

  在这里的每一个晚上,他都只能坐着睡觉。痛苦至极实在难以坚持时,他就只能与同事、学生们开车200多公里到海拔4200米的三江源头小镇休息一晚。“虽然海拔仅相差800米,可仿佛从地狱到了天堂”。

  然而,巍峨壮丽的昆仑山,留在蒋兴良心中的更是死神敲门的感觉。2004年12月初的一天,他们在昆仑山寻找到了试验点,搭建帐篷时,天气晴朗。临近傍晚,突然下起了大雪。师生们为是否留宿试验点讨论了许久,蒋兴良最后决定,与陈爱军同学留下来摸情况,其他人回格尔木过夜。

  当晚,师生二人啃了个在煤球炉上烤焦的馒头后,想躺在简易行军床上休息。可帐篷外狂风撕扯着帐篷,漫天大雪。他的心不由自主地颤抖。他知道,一旦帐篷被撕裂,任何物品,将消失在茫茫昆仑之中,了无踪迹。

  直到半夜11点,上天眷顾了他们,风雪逐渐减弱。而小小煤球炉的热量无法抵挡帐篷外涌进的寒流,温度已降到零下十几摄氏度。这一夜,蒋兴良没敢入睡,一直坐在煤球炉旁,一边添煤,一边关注着陈爱军的呼吸。偶尔听不到学生的鼾声,他就用手触碰他的鼻息。作为老师,他不敢有一丝懈怠。

  高原的试验,索命的还不只是风雪和缺氧。有一次,他们在昆仑山进行试验刚几天,试验变压器一台大型设备就出了故障。这台设备是他们用一个多月时间,从重庆通过火车托运到格尔木,又租了大货车才转运到昆仑山口,运费花去几万元。如果将设备运回重庆厂家修复,或者在兰州找厂家修复,至少需要1个月时间,费用尚且难以估算。几位参与试验的老师,经一番盘算和思想斗争,一致同意了蒋兴良的大胆决定:现场拆卸变压器,自己修理。

  于是,他们买来了20多个油桶,把变压器里的油吸出来,从昆仑山兵站借了3根树木,吊出变压器铁机芯。在修复过程中,凶险的一幕让他们迄今心有余悸。在吊装变压器铁芯的过程中,有位学生伸着脑袋进去查看,吊装滑轮突然松动,2吨多重的铁芯下坠。师生们一片惊恐。似乎又是上帝的眷顾,滑轮滑了几米后,戛然而止,稳定了。此时,铁芯距离这位学生的脑袋仅差10公分。

  他们在3天内修复了变压器。试验中,他们获取了海拔5100米电气外绝缘高压输电数据。这项研究成果获得了2009年国家科技进步奖二等奖。

  兼做民工与教授

  很多人会记得,2008年春节期间,我国南方地区遭遇冰灾,造成大面积停电。据有关部门不完全统计,覆冰不仅对电网造成巨大危害,南方高湿地区覆冰导致的风力发电机每年损失发电量达15%以上。而在航空器灾难害事故中,15%也由覆冰所引起。

  应电网公司邀请,蒋兴良作为我国最早从事高压覆冰研究成员之一,分别到重庆、湖南、贵州等9个冰灾受损严重的省市调查,分析冰灾的成因和特点,并针对性地提出了一些防冰除冰措施。在这次调研过程中,蒋兴良常常感觉双腿麻木,肋骨频发刺疼,行走极其不便。他以为是风湿疼或腰椎盘突出引起,没在意。不料,检查结果是脊椎管瘤。每一个现场的考察调研,他都只能依靠拐棍和同行的搀扶才能完成。

  蒋兴良团队,虽然对于高压输电覆冰积雪有一定研究,但并不系统,特别是自然环境覆冰的多样性及其与人工气候室模拟试验的差异,没有得到应有的重视。在调研基础上,他选择在湖南雪峰山建设试验基地,希望开展电网、风力发电机、飞机机翼、火车机车和接触网覆冰等一系列研究。

  可试验基地的建设费用从哪儿来?

  于是,他带领团队和学生广泛寻求地方政府、电网公司等机构的支持。自己设计、自己动手开始试验基地的建设。他们在雪峰山林场优惠地租了场地。湖南娄底电业局和湖北送电公司,免费给他们架设安装了试验构架和试验线段,怀化电业局为试验基地架设了专用试验电源,提供了配电变压器。就这样,2008年10月,他带领团队完成世界上第一个自然(覆冰)试验基地的基本试验构架建设。

  为了改善试验基地艰苦的试验和生活条件,蒋兴良团队兼作民工和教授,设计、开石、挖方,砌砖、架线,在试验基地建成了一座二层楼的砖瓦房。由于试验基地环境恶劣,交通不便,建设初期,蒋兴良自己还承担着厨师的职责。

  8年过去,如今重庆大学高压输电雪峰山试验基地已有模有样。已经建成了500kA交流和±1600kV直流试验电源系统,4800kV冲击电压和400kA冲击大电流试验系统,110kV-1000kV试验线段,国际标准的雨凇塔架,5000A的电流融冰试验系统,300kW风力发电覆冰试验系统等等,可满足各种结构物覆冰及其防护研究,在国内外独树一帜,成为我国高压电网输电研究领域的一张名片。

  一位博士生悄悄告诉到记者,自2008年至今,蒋兴良每年至少有3个月以上时间在基地。夏秋季搞建设,冬春季做试验。8年来的8个春节,他在基地过了6个春节。多年春节不能回乡与父亲团聚。其中,有两个春节,他把80多岁的老父亲骗上山,与师生们一起过。有4个春节,把妻儿带在山上。他常哄劝妻儿,雪峰山试验基地空气好、水好,蔬菜自个儿种的,比重庆好。

  因为他清楚,覆冰防冰是一项极具挑战性的世界难题。只有坚持不懈地做下去,传承和发展导师扎实、诚恳、严谨、开拓的精神,才能真正揭示了覆冰的形成规律和导致灾害的原因。他虽然已试验研究了几十种防、除冰方法和措施,取得了一些成果,但仍有许多科学难题和实际问题有待探寻和解决。

  2016年的冬季,他们将在雪峰山试验基地重点探索特高压直流绝缘子覆冰及其放电规律、风力发电机覆冰形成与防御方法等。

  又一个冰天雪地里,在等待师生们……