一種新型帶電導(dǎo)線漂浮物清除器研制

多俊龍，崇生生，劉耘成，王 鐵

(國網(wǎng)沈陽供電公司，遼寧 沈陽 110044)

截至2017年底，國網(wǎng)沈陽供電公司共管轄66 kV及以上架空輸電線路338回，總計(jì)長4 727.61 km，桿塔15 625基，廣泛分布于沈陽各地區(qū)。根據(jù)歷史運(yùn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，過去5年內(nèi)線路保護(hù)區(qū)內(nèi)由于風(fēng)箏、建筑垃圾、塑料條等漂浮物造成的跳閘事故：220 kV線路年平均1.6次、66 kV線路年平均3.8次，嚴(yán)重影響了系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。線路運(yùn)維單位年平均66 kV及以上電壓等級(jí)漂浮物136次，出動(dòng)絕緣斗臂車80余臺(tái)次，作業(yè)人員360多人次，消耗了大量人力、物力、財(cái)力。國內(nèi)外學(xué)者在架空線路漂浮物處理方式上進(jìn)行了廣泛研究，但在專門針對(duì)帶電線路漂浮物處理的專用工具領(lǐng)域研究較少，帶電導(dǎo)線漂浮物清除器填補(bǔ)了帶電清除漂浮物專用工器具的空白，降低作業(yè)人員漂浮物清理難度，提高了工作效率和質(zhì)量[1-2]。

1 傳統(tǒng)漂浮物處理方式及缺陷

根據(jù)漂浮物距離塔身的遠(yuǎn)近角度，傳統(tǒng)架空線路漂浮物處理分為兩類：漂浮物距離桿塔塔身較近時(shí)，在作業(yè)人員手持絕緣桿能夠觸碰的范圍內(nèi)，稱為近塔身漂浮物；反之，漂浮物距離塔身較遠(yuǎn)時(shí)，則稱為遠(yuǎn)塔身漂浮物。對(duì)于近塔身漂浮物，傳統(tǒng)作業(yè)方式中由作業(yè)人員手持帶刀具的絕緣桿，站在桿塔橫擔(dān)上，通過絕緣桿上的刀具對(duì)漂浮物進(jìn)行破壞，使之脫離線路；對(duì)于遠(yuǎn)塔身漂浮物，通常由作業(yè)人員帶電出線處理或結(jié)合線路停電檢修處理。

兩種傳統(tǒng)處理方式均存在不足之處，近塔身作業(yè)依賴于作業(yè)人員技能水平，且很難徹底清除纏繞緊固的漂浮物，長時(shí)間作業(yè)會(huì)造成人員疲勞，一旦操作過程中出現(xiàn)失誤，可能造成相間短路或作業(yè)人員感電、墜塔等事故。遠(yuǎn)塔身作業(yè)采取停電作業(yè)清除漂浮物時(shí)，需要結(jié)合檢修計(jì)劃，漂浮物長時(shí)間掛于線路上，在下雨等氣象條件下，很容易造成相間短路，系統(tǒng)運(yùn)行存在巨大隱患；而由作業(yè)人員帶電出線清除漂浮物時(shí)，作業(yè)難度大、風(fēng)險(xiǎn)高[3-4]。

2 新型帶電導(dǎo)線漂浮物清除器工作原理和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

2.1 工作原理

清除器上下2個(gè)金屬環(huán)分別系絕緣繩端子，構(gòu)成絕緣無極線圈，線圈通過掛于架空線上的翻跟頭滑車，由2名地面作業(yè)人員拉拽使清除器升空。拉拽過程中，作用在上下金屬環(huán)上垂直方向和水平方向的力大小和方向均不同，垂直方向上的力使清除器能夠上下運(yùn)動(dòng)，水平方向上不平衡的力使之旋轉(zhuǎn)。旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的力被絕緣線圈內(nèi)部扭轉(zhuǎn)力抵制，當(dāng)旋轉(zhuǎn)力釋放的能量完全被繩索內(nèi)力吸收時(shí)，清除器朝一個(gè)方向停止旋轉(zhuǎn)，此后繩索內(nèi)力釋放能量，清除器反方向旋轉(zhuǎn)。清除器上下運(yùn)動(dòng)過程中，水平方向上始終受不平衡力作用，能量逐漸累積，使清除器在實(shí)際操作過程中，正反向交替高速旋轉(zhuǎn)。新型帶電導(dǎo)線漂浮物清除器原理如圖1所示。

圖1 新型帶電導(dǎo)線漂浮物清除器原理

2.2 結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

新型帶電導(dǎo)線漂浮物清除器結(jié)構(gòu)上分為主體支撐柱、雙十字立體交叉纏繞器、雙面反向螺旋鉸刀和繩索固定環(huán)4部分。主體支撐柱采用航天鋼材制作，開有互相垂直的3組橫向通孔，能夠保證清除器結(jié)構(gòu)穩(wěn)定。雙十字立體交叉纏繞器由3組破股的鋼絞線兩兩垂直，十字交叉貫穿固定在主體支撐柱內(nèi)，通過交錯(cuò)縱橫的爪狀高韌性鋼絲與漂浮物接觸，能夠在短時(shí)間對(duì)漂浮物進(jìn)行有效纏繞。雙面反向螺旋鉸刀由上下2組互成120°的3片精鋼鉸刀緊壓在繩索固定環(huán)和柱體之間，鉸刀在旋轉(zhuǎn)過程中對(duì)漂浮物主體進(jìn)行破壞。繩索固定環(huán)用來系掛絕緣繩索，牽引清除器上下運(yùn)動(dòng)，提供清除器旋轉(zhuǎn)的原動(dòng)力[5-7]。其實(shí)物如圖2所示。

圖2 帶電導(dǎo)線漂浮物清除器實(shí)物圖

3 新型帶電導(dǎo)線漂浮物清除器使用過程

實(shí)際使用過程中，先由作業(yè)人員在架空線上掛“翻跟頭滑車”，將絕緣繩索兩端通過滑車分別系在清除器上下2個(gè)金屬環(huán)上，拉動(dòng)繩索使清除器升空接近漂浮物。利用作用在清除器水平方向上不平衡力的作用，以及繩索扭轉(zhuǎn)力反復(fù)吸收、釋放能量，清除器在上下運(yùn)動(dòng)過程中正反向交替高速旋轉(zhuǎn)。通過雙十字立體交叉纏繞器和雙面反向螺旋鉸刀對(duì)漂浮物進(jìn)行纏繞、切割，最后將纏繞漂浮物的清除器拉至地面完成回收。清除器使用過程如圖3所示。

圖3 新型帶電導(dǎo)線漂浮物清除器使用過程

4 經(jīng)濟(jì)效益

以沈陽地區(qū)2017年為例，全年實(shí)際處理各電壓等級(jí)漂浮物共計(jì)43起，按照停電損失電量W計(jì)算方法：

W=K×S×T

(1)

式中：K為電量損失系數(shù)；S為停止供電的各用戶容量之和；T為停電持續(xù)時(shí)間。

以一條66 kV輸電線路單次停電處理漂浮物為例，導(dǎo)線通過電流為236 A，電量損失系數(shù)5.2，停止供電用戶容量之和為356 MW，停電持續(xù)時(shí)間2 h，損失電量為：W=236×5.2×35.6×2=37×104kWh，直接經(jīng)濟(jì)損失將超過18.5萬元。2017年實(shí)際漂浮物處理中,采用新型帶電導(dǎo)線漂浮物清除器帶電處理66 kV以上電壓等級(jí)漂浮物8次，避免了停電損失,為電網(wǎng)挽回直接經(jīng)濟(jì)損失超過148萬元，節(jié)支效益極為顯著。

新型帶電導(dǎo)線漂浮物清除器的應(yīng)用改變了傳統(tǒng)

漂浮物處理工作模式，將以往塔上漂浮物處理轉(zhuǎn)為地面操作，同時(shí)將原來平均50 min/次的漂浮物處理作業(yè)縮短到20 min/次，降低了作業(yè)人員的勞動(dòng)強(qiáng)度,避免了感電、墜塔風(fēng)險(xiǎn),節(jié)約了時(shí)間成本，提高了工作效率和質(zhì)量。

5 結(jié)束語

新型帶電導(dǎo)線漂浮物清除器從工作原理和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)兩方面創(chuàng)新，將傳統(tǒng)塔上作業(yè)轉(zhuǎn)變?yōu)樗伦鳂I(yè)，將傳統(tǒng)的停電作業(yè)轉(zhuǎn)變?yōu)閹щ娮鳂I(yè)，開創(chuàng)了一種帶電漂浮物處理的新模式，徹底解決了帶電清除漂浮物的問題，保障了電網(wǎng)的連續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行,具有很大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)價(jià)值。

清除器填補(bǔ)了帶電清除漂浮物處理專用工器具領(lǐng)域的空白，已于2017年8月11日獲得專利授權(quán)。其制作成本低、適用范圍廣，下一步將制定、完善操作規(guī)程，組織相關(guān)培訓(xùn)，將新型帶電導(dǎo)線漂浮物清除器應(yīng)用到更多現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)中，解決實(shí)際問題，創(chuàng)造更大的經(jīng)濟(jì)效益。