乐彦杰：面朝大海，造海洋输电“国之重器” - 海洋电力输送技术

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最美丝路青年系列访谈和传播 · “电”亮信仰之光 践行青春使命

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作者 |《中华儿女》记者 李菡丹

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编辑 | 王碧清

浙江舟山依海而生，如果说千姿百态的岛屿赋予它梦幻的生命，那么伴海而生的舟山电网就是它强劲的脉搏。这张海岛电网不断转型升级，推动社会经济蓬勃发展。数据显示，舟山用电量近五年翻了近2.5倍，突破百亿千瓦时大关，创造了“有电百年、电量百亿”的历史新纪录。乐彦杰正是国网浙江省电力公司舟山供电公司海洋输电技术研究中心施工技术研究室副主任，同时还是浙江大学研究生企业导师、海洋输电工程技术领域的专家。

乐彦杰

自2012年参加工作以来，他十年如一日投身于海洋输电工程技术科研创新领域，主持和参与了《±500kV直流电缆关键技术》《海底直流电缆施工技术研究》等多项国家重点研发计划、国网公司总部及省公司科技项目，在直流电缆试验和海洋输电工程技术创新方面做了大量且有成效的工作。

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他研制了国内首套直流热源下多种工况直流电缆强制冷却水循环试验系统，极大提升海底电缆登陆段的输送能力；建立了功能全面、指标先进、系统成套的满足200米水深环境要求的海底电缆机械性能试验平台，可模拟海底电缆施工过程中预期承受的各类载荷，全面考核海底电缆的机械性能；先后独立和联合撰写学术论文并期刊发表20余篇，获得专利授权20余项，参与编写国家标准1项、中国电机工程学会等团体标准2项；曾获浙江省科技进步奖二等奖、国家电网有限公司科技进步奖二等奖、国网舟山供电公司劳动模范、浙江省青年岗位能手等荣誉。

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“青年的人生目标会有不同，职业选择也有差异，但只有把自己的小我融入祖国的大我、人民的大我之中，与时代同步伐、与人民共命运，才能更好实现人生价值、升华人生境界。”在采访中，乐彦杰说现在的自己更加坚定了作为一名一线电力人的时代使命，那就是以青年之力立足专业，攻关海洋输电领域技术难题，立志打破关键技术的国外垄断。“面对一批‘卡脖子’的关键核心技术难点，我们将全力以赴打好核心技术攻坚战，挺进‘深水区’、拓荒‘无人区’、啃下‘硬骨头’，推出更多原创性成果，创造出更多属于海洋输电的‘国之重器’。”

走上工作岗位，扎实是他的青春底色

乐彦杰1986年出生于宁波，2005年考入浙江大学系统科学与工程专业。在大学里，他勤奋努力、刻苦钻研，四年后被保研攻读电工理论与新技术专业。2012年8月，硕士研究生毕业的他顺利进入海洋输电技术研究中心工作。

他介绍，舟山作为典型的群岛城市，岛屿多、海岸线长，风光能、潮流能等清洁能源禀赋突出，岛际供电工作复杂艰巨，为海洋输电技术研究提供了广阔空间。然而，刚参加工作的乐彦杰对于海洋输电技术并不熟悉，当时我国国内海洋输电领域研究也是一片空白。为尽快熟悉业务，他充分利用各种途径学习，积极参与各项课题，不懂就问，单位内部解决不了的，就请教外部专家，翻阅各种国内外文献，用严谨的工作态度、不断创新工作方式，不断钻研直至把问题解决。

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没过多久，乐彦杰在国家电网组织的“莆田忠门—湄洲岛110千伏电缆线路”设计竞赛中荣获二等奖。

这次竞赛的线路位于福建省莆田市秀屿区山亭镇、湄洲湾北岸经济开发区、湄洲岛内，工程包括110千伏架空输电线路、电缆输电线路和海缆输电线路，涉及输电线路种类多样，专题丰富，设计量大。在国内尚无海缆工程方面的设计规范可借鉴的情况下，竞赛小组根据以往海缆工程设计、施工、运行经验，结合本次设计竞赛工程特点，着重在海缆线路部分进行技术攻关，从海缆的选型、施工工艺、保护方式及运行维护等多个方面采用新技术、新材料、新工艺，提取创新亮点，主打“海洋牌”。

乐彦杰作为竞赛小组主要成员，承担《电缆沟、管优化设计》专题报告的撰写。针对热路法存在的弊端，他在Comsol仿真平台下建立磁-热-流耦合物理场有限元模型，将电磁场、温度场和排管内空气流速场耦合求解；利用有限元仿真模型，对不同敷设方式、不同排列方式下的温度场和载流量进行计算，对电缆载流量的影响因素进行分析、计算和优化，最终形成《电缆沟、管优化设计》专题报告。

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他回忆，在技术负责人的精心组织，参赛员工的通力合作，以及兄弟单位的配合协调下，经过一个月努力，他们6人组成的竞赛小组最终在28家竞赛单位中脱颖而出，获得总排名第五名、二等奖的好成绩。“这是海洋输电技术研究中心首次在国网级别的线路设计竞赛中获得奖项，具有历史里程碑意义。”

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为了支撑舟山多端柔性直流重大科技示范工程这一世界性高端输电技术工程，乐彦杰在国内没有高压直流电缆试验标准、先例可参考的情况下，毅然投身柔性直流输电示范工程配套试验能力建设和国家电网公司海洋输电工程技术实验室创建工作，致力于打造国内首个满足电缆电气特性试验能力和工程应用支撑能力的试验研究平台，并对舟山多端柔性直流输电示范工程应用的4条海缆开展了为期1年的直流电缆预鉴定试验，在服务柔性直流工程高压直流海缆相关试验的同时，为我国直流电网的建设积累了宝贵经验。

打破“卡脖子”，创新是他的岗位主色

十年来，乐彦杰始终致力于电力科技工作，总结创新、不断超越，在直流电缆试验和海洋输电工程技术创新方面工作成果突出，积累了丰富的项目组织和科技攻关经验，形成一批拥有自主知识产权、可支撑实际生产的技术、装备。

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乐彦杰说自己能参与国家重点研发计划项目《±500kV直流电缆关键技术》是一件非常幸运的事，“在这期间，我学到了很多，也成长了很多”。他说，高压柔性直流输电已成为远距离大容量输电和大电网柔性互联的重要发展方向，而500千伏交联聚乙烯直流电缆系统作为柔性直流输电技术的关键装备，其基础绝缘材料长期依赖进口，附件绝缘匹配设计与制造技术不成熟，日益成为我国电工设备领域的“卡脖子”技术，“我们就是要想办法打破这种局面”。

这个项目于2016年获得科技部国家重点研发计划立项，经过五年持续攻关，实现500千伏直流电缆关键技术的突破，掌握了500千伏直流电缆料和屏蔽料的配方研发及批量制备技术、直流电缆及附件的绝缘匹配设计与制备技术，实现直流电缆绝缘材料、屏蔽料乃至电缆本体及附件制造的全链条国产化，形成了覆盖高压直流电缆产品试验、系统竣工、运行维护、检修试验的标准体系，在直流电缆设计、关键材料、装备制造和试验技术等方面均取得重大突破。乐彦杰说：“目前正积极推进项目成果国产500千伏直流绝缘材料及电缆系统在张北柔直工程（张北可再生能源柔性直流电网试验示范工程）的示范应用。”

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乐彦杰回忆，“整个项目研究过程，包括绝缘材料开发、样品生产和试验验证三个环节，各环节前后衔接紧密，而且每个环节周期都很长。绝缘材料开发阶段需要对材料配方进行反复迭代优化，每次优化需要四个月；样品生产阶段由于产品大截面大绝缘厚度的技术特点，制造周期为三个月；试验验证环节，覆盖的试验项目较多，需要四到五个月。三个环节中只要有一环出现问题，前面的过程都要重新开始，失败一次就要耗时一年。”所以，那段时间，他和同事们的压力都非常大。

乐彦杰

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乐彦杰作为这个项目的子课题“±500kV直流电缆系统试验及运维技术”的技术骨干，带领团队开展国产500千伏直流电缆系统型式试验，主动负责试验方案和应急预案的编制，细化电缆安装各个环节，确保了试验的科学性、可靠性，千方百计保障试验的顺利、正确实施。

在试验进程中，乐彦杰坚持“每日一报”的工作方法，科学高效地推动试验进展，积极与产学研单位配合，及时总结反馈试验中发现的问题，主动思考，提出解决方案建议并落实。同时，他持续总结分析试验数据，确保数据准确、符合相关标准和技术规范要求，保证试验的可靠性和有效性。

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然而，科技研究哪有一次就成功的？！有一次，在电缆样品试验中，电缆终端爆炸，乐彦杰第一时间赶到现场，看着现场一片狼藉，他的心情非常郁闷，有些灰心丧气。但是，时间不等人，他很快调整状态，总结经验教训，开始新的试验。

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“在经历前4批次电缆样品试验失败后，我们终于在第5、6批次试验中迎来成功，验证了项目组自主研发的500千伏交联聚乙烯绝缘直流电缆及附件的可靠性，为项目总体目标的实现提供有力支撑。”看到研究成果，乐彦杰和同事们甭提有多激动，他眼中闪着泪光说：“历时4年，我们终于成功，太不容易了。”

与此同时，按照项目进度梳理关键节点，乐彦杰多次组织国内知名科研院所、试验设备厂商共同参与直流热源下多种工况直流电缆强制冷却水循环试验系统、直流电缆全工况运行考核机电测试平台等关键样机的设计、开发和试验工作，建立直流电缆系统竣工、运行维护试验方法及相关标准体系，填补了高端直流电缆试验检测平台技术的空白，为国产高压直流电缆研发、长期考核试验提供了重要技术手段。

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此外，乐彦杰还研制了国内首套直流热源下多种工况直流电缆强制冷却水循环试验系统，可大大提升海底电缆登陆段的输送能力，突破海底电缆登陆段输送能力瓶颈问题，为水循环强制冷却手段应用于实际工程以提高输送能力提供科学依据和数据支撑。

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他建立了直流电缆绝缘健康状态综合评价试验平台，可实现直流电缆系统绝缘诊断和性能评估的多参量分析，解决了长期以来大尺寸直流电缆交联聚乙烯绝缘中空间电荷积聚及抑制机理研究缺乏相关试验平台的问题，填补了高端直流电缆试验检测平台技术的空白，为国产高压直流电缆研发、长期考核试验提供了重要技术手段，带动了我国高压直流电缆系统试验检测装备技术进步。

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他还建立了功能全面、指标先进、系统成套的满足200米水深环境要求的海底电缆机械性能试验平台，可模拟海底电缆施工过程中预期承受的各类机械载荷，全面考核海底电缆的机械性能，从而降低海底电缆在转运、施工中的工程作业风险，保障海底电缆工程质量。

他完成了国内首创±500千伏电压等级直流海缆紧凑型敷设系统的样机研制，大大提升海底电缆工程建设的进度，同时减少海底电缆施工成本费用，节约海底廊道资源。

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针对我国因缺乏油纸绝缘制造能力致使直流海缆工程检修没有备用电缆可用的难题，他开发了用于连接交联绝缘电缆和油纸绝缘电缆的中间过渡接头，实现了挤包绝缘直流电缆与油纸绝缘直流电缆的转换联接，从根本上解决油纸绝缘电缆检修过程中面临的无缆可用的难题，为直流海缆工程的检修提供新的解决途径。

整治严重缺陷，卓越是他的奋斗成色

位于舟山岱山县鱼山岛的舟山绿色石化基地项目是世界上单体投资最大的产业项目，目前其用电量接近舟山总用电量的60%，是当之无愧的超级用电大户。220千伏龙峙变是舟山绿色石化基地的主供电源，220千伏洛迦—龙峙线为基地重要供电通道，相关输电设备的安全直接关系到基地的可靠供电。

2020年4月，海洋输电技术研究中心受线路运维单位委托，对220千伏洛迦—龙峙线存在的海陆缆接地电流不平衡、海缆铠装锚固点异常发热等问题进行分析，形成技术分析报告和解决方案，为消除安全隐患提供理论支撑，保障重特大工程的供电安全。这一重担压在了乐彦杰和同事们的肩上。

乐彦杰介绍，关于其中海陆缆过渡接头处接地电流不平衡的问题，他们在实际巡检过程中发现单相接地电流最大值和最小值之比为3.53，根据《高压电缆状态检测技术规范》要求，单相接地电缆最大值与最小值之比大于3属于严重缺陷，在线路重载下，某相接地电流过大，会引起接地导线及接地部件过热而烧蚀，将为线路安全运行埋下重大隐患。

乐彦杰和同事们通过理论分析、仿真计算和试验验证发现，回流缆的布置及接地方式是导致护套接地电流三相不平衡的主要原因，并针对海陆缆连接处金属护套接地电流存在的三相不平衡问题，对回流缆的布置和接地方式进行改造，采用“回流缆与电缆金属护套分开接地”和回流缆“3-7”布置方式，以保证海陆缆混合输电线路安全运行。

还有铠装锚固点异常发热问题，他们在实际巡检过程中发现，该线路海缆铠装锚固接地螺栓搭接部位温度严重偏高，最高温度达到279℃，远超正常运行温度，具有安全隐患。乐彦杰和同事们现场测量线路护套接地环流、铠装锚固接地电流、铠装锚固接地点温度等数据，并建立理论模型分析铠装局部过热原因并评估对电缆运行的影响，发现铠装锚固接地不良是导致发热的主要原因。为此，他们提出铠装接地优化方案，在锚固处新增同截面铠装接地线，使得铠装接地电流形成新的通道后，对原接地端子和铝合金锚固装置端面进行打磨去除氧化层紧固处理。完成铠装接地优化后，异常发热问题得以解决。

乐彦杰感慨：“我国从1983年敷设第一条海缆，经过几十年、几代电力人的耕耘，国网舟山供电公司如今在海洋输电研究、设计、施工、运维和试验检测等领域积累了丰富经验。建成全国首艘载缆量达5000吨级启帆9号施工船，敷设了全球首条500千伏交联聚乙烯海缆，海缆施工运维能力跻身世界领先行列。”2021年2月，他担任海洋输电技术研究中心施工技术研究室副主任，全面负责施工室的试验检测、工程支撑、科技创新和安全生产管理工作。

台风前，乐彦杰（左）对户外设备的抗拉绳进行紧固

海底走电缆，高空架电网，跨海输电让舟山87个住人岛屿实现联网通电。于是，百姓安居，百业兴旺。乐彦杰坦言：“‘努力超越、追求卓越’的国网精神就是我的座右铭，我和团队始终坚持科研服务生产的信念。青春有梦，立志以担大任；青春有梦，明德以成大才。我将保持‘本领恐慌’，不断开拓技术视野，时刻更新业务技能，打开思维，勇攀高峰，提升解决电网难题的能力。未来，保障海底电缆稳定运行，开发尖端海洋输电技术，我们团队要做的还有很多。”

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正是有这样坚定的信念、严谨的精神、务实的作风，乐彦杰才能在海洋输电事业中取得更多零的突破。

[ 本文刊于《中华儿女》杂志2022年第7期 ]

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