輸電線路智能帶電檢修關(guān)鍵技術(shù)研究綜述

孫二輝 吳濤 呂瀟 吉鵬飛

摘要：目前我國科技水平和電力行業(yè)的快速發(fā)展，線路檢修是我國電力行業(yè)的主要工作之一。輸電線路缺陷指使用中的線路設(shè)備發(fā)生的異?；虼嬖诘碾[患，缺陷積累誘發(fā)故障，影響輸電線路的安全穩(wěn)定。定期檢修主要為線路運行狀態(tài)的檢查及其組件的維修，有助于提高設(shè)備利用效率、延長設(shè)備壽命、預(yù)防事故發(fā)生。帶電檢修指直接接觸帶電部分或在其周圍的帶電區(qū)域開展檢查、測試、維護和修理工作，可以及時發(fā)現(xiàn)并處置帶電設(shè)備的缺陷，避免因設(shè)備檢修造成的頻繁停電，對保障電網(wǎng)的安全、穩(wěn)定、經(jīng)濟運行具有重要意義。然而，傳統(tǒng)的人工帶電檢修受地理、天氣、工器具、防護設(shè)施、資質(zhì)、成本等限制，存在風險高、勞動強度大、效率低、維護周期長等問題，已不能滿足現(xiàn)代輸電需求。

關(guān)鍵詞：輸電線路;智能裝備;帶電檢修

引言

隨著我國城市化與工業(yè)化建設(shè)的不斷深入，人們對于電力的需求越來越大，遠距離輸電工程越來越多。且隨著超高壓與特高壓交直流輸電工程的不斷建設(shè)，輸電工程建設(shè)對帶電作業(yè)關(guān)鍵技術(shù)的要求也逐漸提升。為了保證輸電工程的建設(shè)質(zhì)量，需要重視對帶電作業(yè)關(guān)鍵技術(shù)的研究，并深入分析其發(fā)展趨勢，以保證電力系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性，為社會經(jīng)濟快速發(fā)展提供保障。

1輸電線路帶電檢修需求

1.1架空線路運行環(huán)境及帶電檢修需求

架空線路直接暴露于大氣環(huán)境，導線、絕緣子和桿塔應(yīng)有足夠的機械和電氣強度，以避免在洪水、雷電、大風、雨淋、覆冰、鳥害、濕霧、山火、樹障、污穢以及外力作用下造成停電事故。架空線路帶電檢修需求包括：安全距離測量、桿塔及拉線修補調(diào)整，覆冰、鳥巢和飄掛物清理，金具修補和更換，螺栓緊固，以及絕緣子調(diào)整和更換等。

1.2電力電纜運行環(huán)境及帶電檢修需求

與架空線路不同，電力電纜常用于城市地下電網(wǎng)、發(fā)電站引出線路、工礦企業(yè)內(nèi)部供電以及過江海水下輸電，多埋設(shè)于地下或水底，散熱條件較差，運行狀態(tài)難以檢查。由于生產(chǎn)質(zhì)量、外力破壞、環(huán)境侵害、動物咬蝕以及電纜本體溫度過高、應(yīng)力分布不均、接線錯誤等原因，電力電纜易發(fā)生絕緣擊穿、漏油、斷裂、短路、開路、接頭放電等故障。電力電纜帶電檢修需求包括：外觀及密封性檢查，位置調(diào)整，接地狀態(tài)檢查，電氣連接檢查，破損檢測，絕緣電阻測量，電纜附件檢查、修復(fù)或更換，測溫，氣體含量檢測及隧道勘察與滅火等。

1.3帶電作業(yè)關(guān)鍵技術(shù)參數(shù)

輸電線路帶電作業(yè)的關(guān)鍵技術(shù)參數(shù)包括最小安全間距、絕緣工具最小有效絕緣長度，以及最小組合間隙等內(nèi)容，其中最小安全間距的設(shè)定由帶點作業(yè)的危險系數(shù)決定，需要進行電壓水平的概率計算，以及間隙實驗結(jié)果的概率計算，同時還要校正海拔，保證帶電作業(yè)的危險率<10-5。除了概率計算以外，還要考慮其他方面的因素，包括實際帶電作業(yè)位置、路線桿塔結(jié)構(gòu)、線路走廊海拔高度，以及系統(tǒng)參數(shù)等，以確保輸電線路帶點作業(yè)關(guān)鍵技術(shù)參數(shù)的準確性，在獲取數(shù)據(jù)時，需要使用合適的方法進行試驗，以保證試驗結(jié)果的準確性。由于帶電作業(yè)過程中輸電線路與塔頭尺寸過于緊湊，相間與相地的距離比較小，導致工作人員作業(yè)過程中進出受限，不利于高效地開展工作。工作人員在帶電作業(yè)過程中需要選擇最優(yōu)的電位路徑，要結(jié)合具體情況選擇最佳的作業(yè)間隙，同時，還需要將相導線之間的間隙放電特性考慮在內(nèi)，通過反復(fù)試驗計算出最小安全距離，保證工作人員在安全范圍內(nèi)工作，保障其生命安全。除此之外，還需要加長保護間隙，以保證部分緊湊型輸電線路帶電作業(yè)間隙不足的安全作業(yè)。在設(shè)計保護間隙時，要遵守設(shè)計原則，根據(jù)具體線路要求進行設(shè)計，并通過加裝保護間隙的絕緣配合實驗，科學合理的設(shè)定保護間隙的數(shù)值，使保護間隙安全作業(yè)方式能夠滿足帶電作業(yè)的基本要求。

1.4帶電作業(yè)人員的安全防護

由于超高壓與特高壓的輸電線路周圍的電場強度較高，工作人員帶電作業(yè)過程中，進出電場很可能導致電場出現(xiàn)電位轉(zhuǎn)移的現(xiàn)象，使帶電工作人員的體表電場強度增大，此外，電位轉(zhuǎn)移還會導致電容放電脈沖電流與電弧的出現(xiàn)，因此，為了保證工作人員的人身安全，需要加強超高壓與特高壓環(huán)境下工作人員的帶電作業(yè)安全防護要求，進一步保障帶電作業(yè)的安全性。目前我國對于500kV高壓環(huán)境下帶電作業(yè)工作熱源的安全防護研究主要有兩種，一是采用仿真計算的形式進行研究，其次是利用現(xiàn)場實測進行研究。隨著近幾年研究的不斷深入，對于安全防護的研究逐漸將兩者結(jié)合起來。經(jīng)過調(diào)查分析發(fā)現(xiàn)，工作人員帶電作業(yè)過程中距離鐵塔的距離越近，體表的電場強度就會越大，且體表電場強度較高的部位為頭頂、指尖等尖端部位。在帶電作業(yè)的過程中，等電位作業(yè)時人的體表電場強度最大。通過對國內(nèi)外各種實驗數(shù)據(jù)，以及實驗結(jié)果進行分析可知，直流電路的可感知場強遠小于交流線路的可感知場強，交流電流對人體產(chǎn)生的影響較大，因此，為保證帶電作業(yè)人員的人身安全，需要加強對交流電流安全防護標準，以提升帶電作業(yè)的安全性，為直流線路安全防護標準提供參考。

2在線檢測智能運檢平臺技術(shù)架構(gòu)

2.1平臺層

通過融合海量的檢測試驗儀器的數(shù)據(jù)，實現(xiàn)數(shù)據(jù)集中管理、展示、分析和應(yīng)用，包括大數(shù)據(jù)分析處理、橫向業(yè)務(wù)融合、計劃編制與任務(wù)派發(fā)、統(tǒng)計分析與綜合展示。具有易用性、可擴展性、安全性等多種特點，同時易與現(xiàn)有的國網(wǎng)公司PMS2.0系統(tǒng)融合。

2.2網(wǎng)絡(luò)層

移動端與主站端通信基于4G無線網(wǎng)路，建立感知層和平臺層的數(shù)據(jù)流管控。儀器儀表與移動端通信可采用USB、藍牙、WIFI等多種通信模式。

2.3感知層

感知層為各類儀器儀表，提供檢測原始數(shù)據(jù)。檢測試驗儀器為現(xiàn)場已經(jīng)部署的各種智能化檢測試驗儀器和后續(xù)規(guī)劃部署的檢測試驗儀器，包括但不限于局放檢測儀、電纜探測儀、介損測試儀、交流耐壓試驗儀等。例如傳統(tǒng)的電纜巡線方法費時費力，效率低下，僅能發(fā)現(xiàn)線路管道中存在的一些肉眼可見的安全隱患，而對判斷電纜的絕緣狀態(tài)無能為力。局部放電檢測作為一種帶電檢測手段可有效檢出電纜絕緣缺陷。

3輸電線路智能帶電檢修裝備

3.1架空線路機器人

架空線路機器人包括導線機器人、絕緣子機器人和車載式機器人。與電力無人機相比，架空線路機器人能直接在線路設(shè)備表面運動并開展接觸式帶電檢修，安全性和動作準確性更高。該類機器人可長時間在線且無需頻繁進出等電位，其行駛軌跡受地形地貌和空氣湍流的影響較小，尤其適用于穿越禁飛區(qū)及跨越林區(qū)、水域、山地等復(fù)雜地理環(huán)境的架空線路。

3.2電力無人機

電力無人機由機翼、螺旋槳和控制艙體組成，能自主飛行與快速起降，具有運動范圍廣、機動性強等優(yōu)勢，對長距離、大高差的架空線路及其運行環(huán)境有較強的適應(yīng)能力。

結(jié)語

為保證電力系統(tǒng)的安全運行，需要保證帶電作業(yè)的安全性與穩(wěn)定性，保證帶電作業(yè)的各項關(guān)鍵技術(shù)得到正確應(yīng)用，以提升帶電作業(yè)的工作水平，保證電網(wǎng)運行質(zhì)量。為此，需要加強對帶電作業(yè)關(guān)鍵技術(shù)的研究，并明確帶點作業(yè)關(guān)鍵技術(shù)的研究方向，以使各種帶電作業(yè)設(shè)備、技術(shù)、方法符合經(jīng)濟發(fā)展需要，更高效地開展電網(wǎng)設(shè)備檢測、維修與改造工作。

參考文獻

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