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

文/嚴宇 圖/受訪者提供

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

文/嚴宇 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的“科技三會”

人物簡介：

蔣興良，男，1961年6月生，教授、博士、博士生導(dǎo)師?，F(xiàn)為中國電機工程學(xué)會絕緣分專委會委員、重慶大學(xué)高電壓技術(shù)與系統(tǒng)信息監(jiān)測研究所所長、輸配電裝備及系統(tǒng)安全與新技術(shù)國家重點實驗室學(xué)術(shù)帶頭人、重慶市電機工程學(xué)會高壓專業(yè)委員會委員、重慶市電機工程學(xué)會學(xué)術(shù)委員會委員、中國工程院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工作的研究，獲國家科技進步二等獎2項，教育部提名國家科技進步二等獎一項，部省級科技進步一等獎2項，二、三等獎10余項。

天寒地凍,草木皆冰。細小的雜草被結(jié)成了粗大的冰柱，滴水瓦片掛著粗大冰條，森林果樹成片折斷,幾百年的古木轟然倒下；冰水倒流，儲糧衣服盡皆遭殃，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重傾斜,斷電斷網(wǎng)，信號不通，與世隔絕。這就是2008年被特大冰雪災(zāi)害籠罩的中國南方出現(xiàn)的慘景。一個沒有電的世界，生產(chǎn)生活完全陷入了癱瘓，甚至就是一個沒有生氣的世界。

電網(wǎng)一旦覆冰，造成的危害，由此可見一斑。如何避免自然災(zāi)害對電網(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年來一直專注于研究的課題。

保護“電小姐”

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

現(xiàn)代社會科技雖然已經(jīng)十分先進，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，離開了電，這個世界還真的難以運轉(zhuǎn)了。電，讓人覺得是那么全能，那么強大。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注于破解這一世界性難題并取得了一系列國際領(lǐng)先成果的頂級專家。蔣興良早在1985年左右就開始了輸電線路覆冰及防護課題的研究。后來，又逐步拓寬研究領(lǐng)域，涵蓋了我國輸變電線安全面臨的主要特殊考驗，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，簡單說來主要是防冰減災(zāi)，系統(tǒng)點說就是電網(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值呢？

面對我的好奇，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?，F(xiàn)在一條特高壓輸電線是500-800萬千瓦，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題，就會造成大范圍的停電事故，還會造成嚴重的經(jīng)濟損失。其次是鐵路交通?，F(xiàn)在基本都是電氣化鐵路，更不用說高鐵和動車了。第三個是飛機和軍艦。如果發(fā)動機的輸電線路結(jié)冰覆冰，適應(yīng)不了極端氣候的考驗，飛機就飛不上天，軍艦也是開不動的。在空中的飛機也會掉下來。這些都只是主要方面，實際影響還要多得多?！?/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。我們中國人卻在這樣的高原上成功建設(shè)和運營了被譽為“天路”的鐵路——青藏鐵路。青藏鐵路是我國新世紀四大工程之一并入選“全球百年工程”。《天路》紅遍大江南北，建設(shè)者們感天動地的精神早已深入人心。前后參與青藏鐵路建設(shè)的10多萬建設(shè)者們，克服了難以想象的困難，攻克了無數(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。

蔣興良教授給外國專家作介紹

蔣興良教授與來雪峰山基地參觀的專家合影

為青藏鐵路建設(shè)做出特殊貢獻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，在青藏高原堅守累計長達七八個月的人中，他可能是唯一一個。比這更重要的是，他為青藏鐵路建設(shè)解決了兩個突出的難題——供電工程外絕緣和隧道電氣間隙設(shè)計。

為了獲取第一手的試驗資料，以最可靠的方式解決好這兩個難題，蔣興良沒有選擇實驗室做模擬實驗，而是冒著生命危險，從重慶租賃車輛，攜帶幾十噸重的實驗設(shè)備直奔“生命禁區(qū)”。為了防止意外，他給試驗團隊每位老師和學(xué)生都買了額度為120萬元的保險。

當(dāng)運輸設(shè)備的車子到達格爾木的時候，前方已經(jīng)無路，只有靠團隊自己找人。在那人生地不熟的地方，面臨著很多不安全因素，要找人搬運這些貴重的設(shè)備讓他焦心。還好，試驗設(shè)備最后安全運抵試驗現(xiàn)場。從海拔3000-5100米的范圍內(nèi)，蔣興良選擇了7個點做試驗。當(dāng)設(shè)備搬運到海拔4500米的時候，意外發(fā)生了：關(guān)鍵的設(shè)備變壓器壞了！這可糟透了，因為試驗時間很緊張，成本高，經(jīng)費又緊張，要是把變壓器運回重慶修了再做實驗，簡直是不可能的。情急之下，蔣興良想到了就地取材——現(xiàn)場用木樁搭建了一個簡易的修理平臺，在團隊其他人的協(xié)助下，用土辦法進行修理。幸運的是，土辦法奏效了，變壓器恢復(fù)工作了。可是，修理中，一根木樁突然斷裂，差一點傷到其中的一位試驗人員，把大家都驚出一身冷汗。

在海拔不斷升高的過程中，要克服的困難也越來越多。起初主要是身體的疲勞，海拔到達4000米以后，高原反應(yīng)越來越強烈，頭痛頭昏，心慌氣短，缺氧達到60%，呼吸困難，四肢乏力，無法躺臥，睡不著覺。沒有水喝，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，會危及生命。不巧的是，試驗期間，一位學(xué)生偏偏感冒了。從試驗現(xiàn)場要走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)生及時救治，才順利脫險。晚上睡覺時，萬籟俱寂，唯一能聽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鋤頭，開挖土石

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)過累計長達9個月的現(xiàn)場試驗研究，蔣興良經(jīng)過反復(fù)論證，提出在保證輸電安全的前提下，隧道電氣間隙設(shè)計為6.95米就行了。這個意見最終被鐵道部采用，比原先的設(shè)計降低了0.25米。你別小看這小小的變化，保守估計，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)場試驗中提出的“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年國家科技進步二等獎。這一成果至今仍處于國際領(lǐng)先水平。

癡戀“雪峰山”

我國是世界上電網(wǎng)覆冰最嚴重的國家之一。湖南、貴州、湖北、江西等13個省份覆冰嚴重，全國絕大部分省份均面臨局部覆冰的問題。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行大量的模擬覆冰試驗研究，但模擬試驗結(jié)果與自然覆冰情況始終存在較大差異。

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

首先就要找一個合適的地方。蔣興良經(jīng)過大量的調(diào)查研究，與相關(guān)部門單位了解溝通，最后終于找到了一處理想的地方——位于湖南懷化以東100km、邵陽以西150km的雪峰山國家森林公園坪山塘，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1800mm，雷暴日超過80天，最大風(fēng)速超過35m/s，陰雨霧霾天氣超200天。覆冰持續(xù)時間最長達50天，年覆冰頻次達15次以上，平均每次覆冰持續(xù)時間為7天，最大雨凇覆冰厚度超過500mm。該處山下的交通基礎(chǔ)較好，試驗人員的物資補給也便于獲得，確實是塊“風(fēng)水寶地”。

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

基地建設(shè)之初，最突出的問題是沒水、沒電、沒路、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，超過了我們的預(yù)期。”山上沒有水，只有山路，挑水又要走一公里。冬天很冷，環(huán)境惡劣，民工請不來，不管粗活、重活還是技術(shù)活兒，都是師生們親自上陣。夏天倒是可請來工人，但有的工人嫌活兒重，要他們找挖土機。“荒山野外，哪里去找嘛！”他們就自己找來大榔頭，錘了半小時，挖開了，工人再不好意思說了。后來，體力活就交給工人們，他們就負責(zé)統(tǒng)籌。還有一次，他們剛上山，誰知第二天冰凍封路，上不去、下不來，沒水沒電，7天沒洗臉沒刷牙，靠啃方便面充饑，就和“叫花子”一個樣。

后來，在蔣興良的多方奔走和努力下，基地建設(shè)得到了越來越多的支持。學(xué)校幫助解決了試驗設(shè)備的問題，湖南懷化市免費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，免費架設(shè)試驗線段。多數(shù)試驗品由相關(guān)企業(yè)進行了贊助，10多公里長的免費光纖也開通了，邵陽市和雪峰山國家森林公園都對基地建設(shè)給予了各種方便和支持。

經(jīng)過6年多的艱苦建設(shè)，蔣興良和他的團隊終于建成“在電力系統(tǒng)外絕緣、電網(wǎng)冰災(zāi)機理及其防治方面的研究在國際上具有引領(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基地。

2008年以來，蔣興良每年至少4個月在基地研究電網(wǎng)覆冰機理、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節(jié)，始終堅守試驗基地進行科學(xué)試驗。他試驗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年度湖南省科技進步一等獎、2013年度國家科技進步一等獎。由此，在第六屆全國優(yōu)秀科技工作者評選中，蔣興良被評為“全國優(yōu)秀科技工作者”并榮獲“十佳全國優(yōu)秀科技工作者提名獎”，被大家親切地稱為“民工教授”，其事跡感動了萬千重慶人和網(wǎng)民。

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

三十年的專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，蔣興良告訴我們：“科技創(chuàng)新沒有訣竅，關(guān)鍵是要踏踏實實做事、真真誠誠做人。我經(jīng)常給學(xué)生講，不管你畢業(yè)后做什么，都要有一個正確的態(tài)度和方法?！闭f起現(xiàn)在全社會的創(chuàng)新熱潮和建設(shè)科技強國的目標，蔣興良感到非常興奮，并且認為：“中央對于我國科技創(chuàng)新的契機十分清楚。我們中國人是非常聰明的，年輕一代有很好的天賦和條件。只要扎扎實實地做，把‘四個尊重’落實好，發(fā)揮好各方面的積極性，就一定能實現(xiàn)?！?/p>

雪峰山試驗基地建設(shè)中，蔣興良教授被稱為“民工教授”

蔣興良教授近照