500kV交流线路带电作业新方法的研究与应用

摘 要：输电线路长年暴露在空气中运行，常因雷电闪络、零值、外力破坏等因素产生各类缺陷，且随机性较大，难以采取全面有效的预防措施。若线路发生缺陷后采取停电检修处理，将严重影响供电的可靠性和电力企业效益。因此，开展输电线路的带电检修作业，及时消除缺陷和隐患是保证电网安全经济运行的一项重要技术措施，是提高供电可靠性和设备完好率必不可少的一项技术手段。通过采用无人机投掷系统抛挂绝缘牵引绳，再利用绝缘牵引绳悬挂绝缘工作绳的新方法在导线上进行带电作业，可实现作业人员快捷、方便悬挂绝缘工作绳。同时，利用无人机空中悬停的优势，现场安全员通过无人机实时传回的影响就能实时对现场作业进行安全监督。带电作业新方法的研究与应用，简化现场作业的操作流程，降低了作业人员的劳动强度，提高了带电作业工作效率应用性，具有良好的推广价值。

关键词：带电作业；无人机；投掷系统；绝缘绳牵引绳；安全监督

引言

随着电网的快速发展，高压、超高压输电线路越来越成为骨架电网，对供电可靠性的要求越来越高，开展带电作业处理线路缺陷、安装附属设施等等，可大大较少停电次数，提高供电可靠性和电力企业效益。目前，超高压输电线路带电进入导线的方式主要是通过耐张塔自由进入或攀爬绝缘软梯进入强电场后沿着导线行走至工作地点的工作方法，但以上两种进入强电场的方式都寻在一定的弊端，研究带电作业新方法、开发带电作业新工具是保证带电作业安全和提高作业效率的重要手段。为了更加安全、便捷地进行输电线路带电作业，积极组织研究探索，通过采用无人机投掷系统抛挂绝缘工作绳的新方法进行带电作业，可实现作业人员快捷、方便悬挂绝缘工作绳。同时，利用无人机空中悬停的优势，现场安全员通过无人机实时传回的影响就能实时对现场作业进行安全监督，有效降低了作业人员的劳动强度，较大地提高了带电作业效率，提高了带电作业的安全性、应用性。

1 现状分析及存在问题

（1）500kV线路电压等级高、输送距离远，常年暴露在荒郊野外，受自然和外力破坏的几率较高，难以避免发生线路缺陷。按照设计要求，500kV线路往往铁塔较高、档距较大。目前，超高压输电线路带电进入导线的方式主要是通过耐张塔自由进入或攀爬绝缘软梯进入强电场后沿着导线行走至工作地点的工作方法，但以上两种进入强电场的方式都寻在一定的弊端：

a.若是通过耐张塔自由进入的方式进入强电场，一方面需要作业点位于耐张塔较近，以减少等电位人员导线上行走距离；另一方面需要在进入前对绝缘进行检测，检测结果须满足自由进入的条件。

b.若是通过攀爬绝缘软梯进入强电场，需要地电位电工携带绝缘工作绳攀爬铁塔，将绝缘工作绳抛挂于作业的相导线，由于超高压线路铁塔高度平均在50米，攀登铁塔势必存在一定的困难与危险；同时，作业点往往并非位于第一个次档距内，因此还需要多名地面电工在地面拉拽绝缘工作绳跨越导线间隔棒至作业点位置，由于间隔棒支臂结构面高出导线，地面拉拽跨越间隔棒过程十分困难。

（2）500kV线路高空带电作业是一项十分危险的工作，现场安全员必须时刻监督好作业人员的安全，在以往作业过程中，现场安全员很多时候只是站在地面指导作业人员开展工作，监督作业人员作业安全，可当遇到作业点距离地面较高的时候，现场安全员就很难清楚地看到作业人员的工作情况了。

2 带电进入强电场新方法的研究

2.1 无人机携带投掷装置挂接绝缘工作绳方法研究

针对以上情况，积极研究在无人机上加装投掷系统，该投掷系统主要由图传系统、投掷装置、投掷控制器、绝缘牵引绳及钎坠组成。其中，投掷装置由收发器、悬挂控制开关、供电电源三部分构成。在超高压输电线路带电进入导线工作前，将投掷装置安置在无人机安放平台上，⒕缘牵引绳（含铅坠）安放于投掷装置的悬挂控制开关内，操纵无人机飞跃导线上空适当高度后按下投掷控制器按钮，绝缘牵引绳（含铅坠）跨越作业相导线并在另侧坠落到作业点下方地面，地面电工通过绝缘牵引绳将绝缘工作绳悬挂于导线后再通过绝缘工作绳将绝缘软梯传至作业相导线并挂接牢固，等电位人员做好保护后攀爬绝缘软梯进入导线工作点进行等电位工作。

2.2 无人机的机型选择

综合无人机的硬件配置、续航能力、适用范围等方面考虑，我们选择大疆公司生产的INSPIRE 1四旋翼无人机。本机具有敏捷、稳定、安全的飞行性能，操控简单，可在低空实现稳定飞行和悬停，根据实际需要还可安装各种附件等特点。同时，通过图传系统可以使地面人员近距离观察设备情况及带电作业人员的整个操作过程，满足现场工作需要，适合500kV线路带电作业的应用。

2.3 无人机进入强电场安全距离的校验

本机高度为301mm，旋翼的最大直径为345mm，最长机架为450mm。按照设计的要求，500kV线路最小垂直线间距为10m，弧垂的最小允许偏差为+3%，《电力线路安全工作规程》中规定500kV线路等电位作业中最小组合间隙为4.0m。按照上述要求进行计算，当本机穿行500kV线路相导线时最小保留的空气间隙为10-10×3%-0.45=9.25m，满足规程规定的500kV线路等电位作业中最小组合间隙为3.9m的安全距离要求，因此，本机可以用于500kV线路线档间穿行。

2.4 采用无人机携带投掷装置挂接绝缘工作绳的优点

（1）超高压线路铁塔高度平均在50米，利用“无人机投掷系统”有效解决了作业人员登塔抛挂绝缘工作绳存在一定的困难与危险。

（2）带电作业工作点往往并非位于线路的第一个次档距内，对于常规登塔抛挂的绝缘工作绳需要多名地面电工在地面拉拽绝缘工作绳跨越导线间隔棒至作业点位置，由于间隔棒支臂结构面高出导线，地面拉拽跨越间隔棒过程十分困难，而利用“无人机投掷系统”能够直接、快捷地将绝缘工作绳悬挂于带电作业工作点位置。

（3）利用“无人机投掷系统”悬挂绝缘工作绳，降低了地面人员的劳动强度，为整个带电作业节省了宝贵的时间。

2.5 无人机携带投掷装置挂接绝缘工作绳方法的应用

2015年7月31日，带电更换500kV合南2号线0454号大号侧右线第三个间隔棒、2015年9月15日，带电更换500kV更换永哈乙线0086号大号侧左线第四个间隔棒及2015年11月3日，500kV云方甲线0105号大号侧B相第三子导线断股缺陷带电处理时，地面作业人员采用无人机投掷系统顺利完成了绝缘工作的悬挂，避免了作业人员登塔进行绝缘工作绳，为整个带电作业节省了近50%的时间。

2.6 无人机图传系统在带电作业过程中的应用

在带电检修作业中，利用无人机的悬停优势，让无人机充当作业现场的“空中安全员”，工作负责人只需站在地面，通过无人机的图传系统实时传输回来的影像，就能实时对作业人员作业安全进行实时监督，降低了登塔带来人身风险的概率，提高了现场安全监督工作质量。

3 结束语

无人机携带投掷装置挂接绝缘工作绳的方法进入强电场新方法的应用，实现了快速、安全悬挂绝缘绳，具有现场操作方便的特点，极大地简化了现场作业的操作流程，降低了作业人员的劳动强度，提高了带电作业工作效率，切实为公司创造了效益。通过无人机图传系统实现了地面人员对高空作业人员的实时监督。今后，针对现有无人机续航时间短、高空飞行受气流影响稳定性不高及其承载能力较低等问题，我们将积极研究、努力创新，实现无人机在带电作业领域更多的创新与应用。

参考文献

[1]国家电网公司.电力安全工作规程（线路部分）[M].中国电力出版社，2014.

[2]国家电网公司.110～750kV架空输电线路设计技术规定[M].中国电力出版社，2008.

[3]送电线路带电作业技术导则[M].中国电力出版社，2006.