遙控旋翼蝶形飛行器在輸電線路導線不落地架線施工中的應用

趙玉濤,梁立中

(吉林省送變電工程公司,長春 130033)

吉林省送變電工程公司施工的巴中 500 kV變電站 220 kV配套工程,地處巴中山區(qū),溝壑縱橫,林木茂盛,跨越多達 169處。為了更好地保護環(huán)境,減少架線施工對森林資源的破壞,降低人為因素對架線作業(yè)的影響,盡量不砍伐放線通道內(nèi)的林木,經(jīng)過論證確定了采用遙控旋翼蝶形飛行器展放導引繩的方案,使整個放線過程導引繩不落地,有效解決了一系列施工難題,在不影響架線施工的前提下,使得通道內(nèi)林木及植被得到最大限度的保護。

1 設備的選擇

1．1 飛行器選擇

目前,在輸變電工程中采用的的飛行器種類較多,如直升飛機、飛艇、動力傘等等。相比較而言,在滿足安全性和最大牽引力要求的前提下,應首先考慮所采用方法的經(jīng)濟性。根據(jù)巴中 500 kV變電站220 kV配套工程所處巴中山區(qū)實際情況,經(jīng)過比較論證確定采用遙控旋翼蝶形飛行器展放導引繩。該飛行器直徑1220 mm,最大航行速度60 km/h,航行距離 1．6 km,作業(yè)抗風能力 5級,最大牽引力0．0294 kN。具有體積小、質(zhì)量輕、結(jié)構簡單、操作靈活、飛行平穩(wěn)、任意懸停等特點。飛行器由 GPS定位,當與遙控器失去聯(lián)系5 s時,飛行器將在原有高度升高 20 m后自動返航,對起降場地無特殊要求,在惡劣地形條件下操作人員單手即可將飛行器接收,施工轉(zhuǎn)移方便。該飛行器采用鋰電池作為動力,鋰電池可以反復充電使用,安全、經(jīng)濟性較高。相對其他飛行器而言,遙控旋翼蝶形飛行器安全系數(shù)高,即使墜毀也不會對地面設備、人員等構成較大傷害。因此,遙控旋翼蝶形飛行器更適用于適應輸電線路施工環(huán)境多變的特點。

六角遙控旋翼蝶形飛行器采用6組固定傾角旋翼,處于同一平面內(nèi)6點均勻分布。通過均勻分布的6個動力裝置,6臺無刷直流電機被分成相對的 2組,3個電機正轉(zhuǎn),3個電機反轉(zhuǎn),從而當飛行器平衡飛行時,空氣動力扭矩效應被抵消,從而可以抵消自轉(zhuǎn)力矩,防止飛行器的自旋轉(zhuǎn)。

遙控旋翼蝶形飛行器加裝 GPS定位系統(tǒng),提高了在高風速和能見度較低環(huán)境下的飛行能力,且增大了飛行器的可控飛行范圍,通過定位后的一鍵返航模式展放導引繩。另外在大跨越、大檔距情況下則可通過 2臺遙控器接力的方式展放導引繩,極大的提高了作業(yè)能力,擴展了飛行器的可作業(yè)時間,提高了工作效率。遙控旋翼蝶形飛行器及現(xiàn)場飛行作業(yè)情況見圖 1。

圖1 遙控旋翼蝶形飛行器及現(xiàn)場飛行作業(yè)情況

1．2 牽引用一級導引繩選擇

利用飛行器進行放線作業(yè),導引繩的選擇是關健,其技術性能對飛行器的影響很大。受飛行器承載力和牽引力的限制,放線用的導引繩必須具有質(zhì)量輕、強度高、動載能力強等特點。本工程擬采用直徑2 mm的丙綸繩作為飛行器牽引用一級導引繩。直徑 2 mm丙綸繩最大破斷力 0．98 kN,穩(wěn)定性能好、單位質(zhì)量2 kg/km,適宜飛行器放線作業(yè)用。

2 放線作業(yè)方案

2．1 導引繩的展放

導引繩的展放按設定區(qū)段進行,選擇適宜飛行器飛行的氣象條件(風力小于5級,能見度不小于1．5 km),遙控操作人員站于放線起始塔下,在飛行器上系好初級引繩,在距飛行器約 3 m位置綁上配重物,啟動飛行器,由位于塔頂人員指示飛行器飛行高度,爬升至一定高度后跨越起始塔頂,并沿線路直線方向向展放側(cè)飛行。

當飛行器飛行至下一塔位時,盡量降低飛行高度,在確保飛行器飛行安全的情況下,以高于塔頂3～ 5 m為宜,在視野受限的情況下可由塔頂人員通過對講機指示方向及高度。飛行器依次跨越放線段內(nèi)塔頂,并在飛過最后一基鐵塔頂約 10 m距離后拋擲引繩。

2．2 牽引繩的展放

牽引繩分 3級展放,首先通過人工用O 2 mm丙綸繩牽通O 3．5 mm丙綸繩,當全部O 3．5 mm丙綸繩放通置于放線滑車內(nèi)并騰空后,通過牽張設備逐級牽通后續(xù)牽引繩。首先用O 3．5 mm丙綸繩牽引O 10 mm強力絲牽引繩,然后以O 10 mm強力絲牽引繩牽引O 11 mm防扭鋼絲繩。后續(xù)導引繩牽引與常規(guī)張力架線方式基本相同。在利用O 3．5 mm丙綸繩牽引O 10 mm強力絲牽引繩時,必須保持張力最小,以不刮碰線路下方的跨越物為宜。

3 安全注意事項

a．選擇飛行器起飛地點要求相對開闊、無障礙物、風力小于5級、衛(wèi)星信號通暢。起飛點和引繩展放起點必須保證通訊暢通,保證飛行器起飛后兩點均能觀察到。飛行器的抗風能力一般為5級,尤其要防止側(cè)風干擾。應及時掌握風力變化情況并及時通報,以保證飛行器的飛行安全。

b．在山區(qū)作業(yè)時,應特別注意避免飛行器靠近山體(即應遠離山體或高于山峰),以避免近山區(qū)域的渦流對飛行器飛行的影響。

c．采用遙控進行長距離飛行接力方式時,操作人員所站位置應相互均能看到飛行器,并避免出現(xiàn)遙控裝置信號出現(xiàn)盲區(qū),使飛行器出現(xiàn)自動返航現(xiàn)象,一旦出現(xiàn)自動返航情況時應立即拋繩。

d．展放導引繩時,飛行器的飛行高度以適當高于塔頂 3～ 5 m為宜,既要保證飛行的安全,又應盡量靠近塔頂。操作人員應準確操縱飛行器沿線路方向直線飛行,飛行器通過每一基塔位時,保證從該塔正上方通過,以利于塔上施工人員能夠更加容易捕獲導引繩。

e．每次展放前,要按照丙綸繩盤的長度,展放每檔線路長度,依據(jù)飛行器的飛行高度、飛行器的牽引能力等因素,計算飛行器可飛行的距離,并且塔頂高空施工人員要隨時保持與飛行器地面控制操作人員的通信聯(lián)系,保證飛行器的飛行安全和丙綸繩索的及時接續(xù)。

f．因展放丙綸繩的過程帶微小張力,而丙綸繩質(zhì)量較小,因此當飛行器拋繩后,應及時將各段引繩對接。兩端同時收緊使引繩騰空。

4 施工效率及經(jīng)濟效益

在現(xiàn)場前期準備工作充分,操作人員操作熟練,且地形條件和氣象條件具備的情況下,采用遙控旋翼蝶形飛行器每小時可展放一級導引繩4 km。與人工展放導引繩相比,作業(yè)難度大幅度降低,作業(yè)效率得到大幅度提高。

如果采用人工展放導引繩,最低費用4000元 /km,采用遙控旋翼蝶形飛行器展放10 km導引繩即可收回全部成本。該飛行器的使用壽命為4年,按每年展放引繩 200 km計算,節(jié)省資金約 320萬元,經(jīng)濟效益顯著。

5 結(jié)束語

使用遙控旋翼蝶形飛行器架線施工,相對于直升飛機或動力傘而言,在保證施工安全的前提下安全性更高,轉(zhuǎn)移方便,施工速度快,成本大幅度降低。但由于采用遙控方式,易受強磁場干擾,同時受氣象條件影響也較大。從本次采用遙控旋翼蝶形飛行器架線施工的總體情況看,在地形復雜,施工難度較大地區(qū),特別是要求必須采用導線不落地施工工藝時,采用遙控旋翼蝶形飛行器展放導引繩具有較大的優(yōu)勢。