电力设计院的日常

古蜀国的蛊林巴奇

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风中的答案——联合试验

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十月下旬,第一股寒流提前抵达华北平原。赵宁裹紧了外套,站在xx电力设计院变电部办公楼的窗前,望着窗外被风吹得东倒西歪的梧桐。这样的天气,正是他心头大忌——500千伏变电站引下线在风荷载下的力学响应问题,已经困扰他整整三个月了。

“赵工,理工大学那边回复了。”助手小李推门而入,手里拿着一份合作协议,“他们同意联合开展引下线力学试验,邢教授团队非常感兴趣。”

赵宁接过文件,目光迅速扫过那些官方措辞,最终落在合作方代表签名处——“邢树森”三个字苍劲有力。他嘴角微微上扬,那是混合着期待与不安的表情。邢树森,理工大学风工程实验室的负责人,国内结构力学与风工程领域的权威,也是他大学时代最敬畏的学长。

“准备一下,下周我们去理工大学做第一次试验。”赵宁平静地说,内心却已翻江倒海。

——

理工大学风工程实验室位于校园西北角,一栋不起眼的灰色建筑内藏着亚洲最大的边界层风洞。赵宁带着团队走进实验室时,邢树森正站在一组复杂的实验装置前指导学生们调整参数。

“邢教授,好久不见。”赵宁伸出手。

邢树森转过身,金丝眼镜后锐利的目光微微闪动:“赵宁?没想到是你。”握手有力而短暂,随即转向实验台,“你们设计的这个t接范围很有意思,但试验装置有问题。”

典型的邢树森风格——直奔主题,不留寒暄余地。

赵宁带来的两个助手面露愠色,他却只是点点头:“请指教。”

“你们模拟风荷载的装置采用均匀加载,但实际风场是湍流,有分离、有涡激振动。”邢树森用笔尖指着图纸,“这样的试验结果,能反映实际情况吗?”

实验室里一片寂静,理工大学的学生们偷偷交换着眼神,等着看好戏。

赵宁走近试验台,沉默地检查着那套他亲自设计的装置。然后,他转向邢树森:“您说得对。所以我们才需要您的帮助。”

这句话出乎所有人意料,包括邢树森。他推了推眼镜,语气缓和了些:“我看了你的初步方案,关于t接范围的设想很有创意。但电气专业的人做力学试验,总是容易忽略一些基础问题。”

接下来的八小时,两支团队埋首在实验室里。电气工程师与力学专家的思维碰撞出无数火花——关于如何模拟实际风场的随机性,如何测量设备端子和套管接线端子的峰值应力,如何构建适用于500千伏变电站引下线的测试方法。

当夜幕降临时,一套全新的试验方案初具雏形。

——

试验并不顺利。

第一次风洞试验是在两周后进行的。赵宁团队根据理工大学提供的参数,重新设计了引下线力学响应试验装置。但当风速达到30米\/秒时,测量系统突然失灵,收集到的数据全部扭曲变形。

“端子应力超过量程上限。”邢树森的学生报告道,声音里带着沮丧。

赵宁站在观测窗前,眉头紧锁。强风在风洞中呼啸而过,那套精心布置的引下线模型在风中剧烈抖动。

“停!”他突然举手喊道,“不对,我们忽略了什么。”

邢树森从控制台前抬起头:“什么问题?”

“hGIS套管与管母线引下线的动力特性不同,它们的振动频率不一致,导致端子应力集中。”赵宁快步走到电脑前,调出有限元模型,“看,这里有个模态耦合的问题。”

邢树森凝视屏幕片刻,缓缓点头:“有道理。我们需要重新调整线夹布置方案。”

接下来的三天,两支团队几乎住在实验室里。白天进行试验,晚上分析数据,调整模型。困了就在椅子上打个盹,饿了点外卖。两种不同专业的思维模式从最初的碰撞,逐渐融合成一种更高效率的工作方式。

赵宁发现,邢树森那看似不近人情的专业态度背后,是对科学问题近乎偏执的严谨。而邢树森也渐渐欣赏起赵宁那种电气工程师特有的系统思维——总是将局部问题放在整个变电站系统中考量。

第四天凌晨三点,关键的突破终于到来。

赵宁盯着屏幕上的一组数据,突然拍案而起:“找到了!t接范围的合理区间!”

实验室里昏昏欲睡的众人瞬间清醒,围拢过来。

“看这些峰值应力结果,”赵宁指着曲线图上的一段平缓区域,“当t接长度在1.2-1.8米范围内,设备端子和套管接线端子的峰值应力明显降低,尤其是hGIS套管部位,应力下降超过40%。”

邢树森俯身仔细检查数据,然后罕见地露出一丝微笑:“恭喜,你的第一个创新点成立了。”

实验室里爆发出一阵疲惫而兴奋的欢呼。

——

第二次全面试验安排在一周后。这一次,他们引入了一套全新的测量系统,能够同时捕捉引下线各关键点的动态应力和位移。

试验进行到关键时刻,风速稳步提升至45米\/秒——相当于12级台风的风力。突然,一阵刺耳的警报声响起。

“A3测点应力异常!”有人喊道。

赵宁迅速调出该点的实时数据,眉头紧锁:“是管母线引下线与套管连接处。”

“停止试验?”助手问道。

“不,再等等。”邢树森和赵宁几乎同时说出口。两人对视一眼,邢树森点头示意赵宁继续。

“我们需要观察破坏过程,这是找到问题关键的最好机会。”赵宁解释道,“但降低风速至40米\/秒,缓慢增加。”

随着风速调整,警报声停止了,但A3测点的应力仍然明显高于其他部位。试验结束后,大家立即对模型进行检查——发现在管母线引下线的t接处出现了细微的裂纹。

“完美。”赵宁蹲在损坏的模型前,非但没有沮丧,反而眼中闪着光,“我们找到了最薄弱的环节。”

那天晚上,赵宁和邢树森并肩坐在实验室外的长椅上,手里各自拿着一罐咖啡。深秋的夜空清澈,繁星点点。

“记得大学时,你的结构力学总是全班最高分。”邢树森忽然说。

赵宁有些惊讶:“您还记得?”

“我当然记得。李教授经常拿你的作业当范本。”邢树森抿了一口咖啡,“当年我以为你会继续做研究,没想到你去了设计院。”

“理论需要落地。”赵宁望着远处的灯光,“每天都有成千上万的人依靠我们设计的电网在生活,这种责任感...很沉重,但也很有吸引力。”

邢树森点点头:“是啊,就像这次,我们这些学术圈里的人,有时候太沉迷于完美的理论,却忘了实际问题往往更加复杂。”

“而我们的问题,往往是太注重实用,缺乏理论深度。”赵宁接话道。

两人相视而笑。

——

最终试验的日子到了。这一次,他们根据之前发现的问题,优化了线夹布置方案,改进了t接结构。试验装置在风洞中巍然屹立,各种传感器如神经末梢遍布模型的关键部位。

“风速20米\/秒,稳定。”

“数据采集正常。”

“开始记录。”

赵宁和邢树森并肩站在控制台前,注视着屏幕上滚动的数据。风速逐步提升,30米\/秒,35米\/秒,40米\/秒...一直达到设计的最大试验风速50米\/秒。

模型在强风中稳定振动,所有测点应力均在安全范围内。

“成功了!”不知谁先喊了出来,实验室顿时沸腾。

赵宁紧握拳头,长长舒了一口气。邢树森拍拍他的肩膀,然后在键盘上敲击几下,调出一组曲线。

“看,不同t接范围的设备端子、套管接线端子峰值应力结果,规律非常明显。”邢树森指着屏幕,“你的第一个创新点,现在有了坚实的试验支撑。”

赵宁点头,转向大家:“更重要的是,我们开发了一套能够模拟风荷载的引下线力学响应试验装置,完善了测试方法和配套装置。”

“而且,”邢树森接过话,“基于这些试验数据和有限元仿真,我们可以提出引下线系统线夹和端子的拉力评估公式。”

三周后,赵宁坐在设计院的办公室里,整理最终的合作研究报告。窗外依然刮着大风,但他心中的焦虑已然平息。

报告扉页上,他郑重地写下:

“基于联合试验研究,本项目主要创新点:

(1)首次提出了500kV变电站主变高压套管引下线、hGIS套管与管母线引下线的合理t接范围,并给出了不同t接范围设备端子、套管接线端子峰值应力结果。

(2)首次开发了500kV变电站模拟风荷载的引下线力学响应试验装置,完善了适用于500kV变电站引下线力学性能的测试方法与配套试验装置。

(3)通过引下线系统有限元仿真、载荷分析和试验验证,首次提出了500kV变电站典型引下线系统中线夹和端子的拉力评估原理公式。”

这些冰冷的技术语句背后,是无数个不眠之夜,是专业思维的碰撞与融合,是理论与实践的结合。

赵宁拿起电话,拨通了邢树森的号码。

“邢教授,报告我已经发给你了。另外...谢谢。”

电话那头沉默片刻,然后传来平静的回应:“不必客气。下个季度,我们还有个强风区变电站的防风振研究,有兴趣继续合作吗?”

赵宁望向窗外,一片梧桐叶在风中打着旋,最终稳稳落在地面上。

“当然。”他微笑着回答。

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