四旋翼無人機(jī)在高壓輸電帶電作業(yè)中的應(yīng)用

楊富磊

摘 要：介紹了無人機(jī)在高壓輸電線路中的應(yīng)用，通過操作四旋翼無人機(jī)完成高壓電場的帶電作業(yè)操作。實(shí)踐證明，可有效地避免帶電作業(yè)人員進(jìn)入強(qiáng)電場作業(yè)，提高帶電作業(yè)的安全系數(shù)，具有較高的實(shí)用價(jià)值和推廣意義。

關(guān)鍵詞：無人機(jī)；輸電線路；帶電作業(yè)；拆除異物

中圖分類號(hào)：TM75 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：

0引言

由于輸電線路長期在自然環(huán)境中運(yùn)行，難免受到外部環(huán)境條件的影響，在春秋等多風(fēng)季節(jié)，多有防塵網(wǎng)、塑料布、風(fēng)箏線等懸掛在輸電線路導(dǎo)、地線上，的情況發(fā)生[1]。若不及時(shí)清除，極易造成相間短路或帶電設(shè)備對(duì)周圍物體放電，導(dǎo)致線路非計(jì)劃停運(yùn)，甚至引發(fā)安全事故[2]。傳統(tǒng)的處理異物方法主要是靠人員進(jìn)入輸電線路導(dǎo)、地線的強(qiáng)電場內(nèi)進(jìn)行帶電人工清理，作業(yè)人員勞動(dòng)強(qiáng)度大，安全風(fēng)險(xiǎn)大，因此需要研制一種使作業(yè)人員不進(jìn)入高壓強(qiáng)電場的輕巧、簡便的并能快速處理線路異物的清理工具，以確保輸電線路的供電可靠性[3]。

1清除異物方法

1.1帶電拋繩清除異物

線路對(duì)地距離在18M以下，導(dǎo)線水平排列，上下排列的桿形，一般情況下可以使用拋擲絕緣繩索的方法處理異物，具體做法是在繩索上安裝鉤物器，上下移動(dòng)繩索鉤住異物，進(jìn)而拆除異物[4]。但是，如果導(dǎo)線是上下排列形式，會(huì)導(dǎo)致繩索與異物懸掛點(diǎn)不在一個(gè)平面，拆除難度會(huì)大大增加。

1.2等電位清楚異物

線路對(duì)地距離在18M以下，導(dǎo)線三角型排列，由于導(dǎo)線相間距離較近，都無法使用拋擲絕緣繩拆除的方法，只能使用等電位作業(yè)法進(jìn)行拆除。

線路對(duì)地距離在18M以上，導(dǎo)線水平排列，由于導(dǎo)線對(duì)地距離太高無法使用拋擲絕緣繩拆除的方法，只能使用等電位作業(yè)法進(jìn)行拆除。

1.3停電清除異物

線路對(duì)地距離在18M以上，導(dǎo)線上下排列，由于導(dǎo)線對(duì)地距離太高又是上下排列，只能在保證線間距離大于帶電作業(yè)規(guī)定值時(shí)才使用等電位作業(yè)法進(jìn)行拆除。如果安全距離不足，只能申請(qǐng)停電處理。

1.4帶電清除異物環(huán)境要求

帶電作業(yè)主要考慮風(fēng)、雨、雪、霧、雷、溫度和濕度等。 當(dāng)風(fēng)力超過一定級(jí)別，作業(yè)人員、工具設(shè)備等受風(fēng)力影響較大；絕緣工具在雨、雪、霧天氣下，絕緣性能降低，容易造成工具閃絡(luò)；雷電可引起電網(wǎng)系統(tǒng)過電壓，過電壓將使帶電設(shè)備和絕緣工具有可能發(fā)生閃絡(luò)或擊穿而受到破壞，威脅人身和設(shè)備安全；當(dāng)氣溫低于O℃，高于+38℃時(shí)，作業(yè)人員操作比較困難；當(dāng)空氣相對(duì)濕度大于80%時(shí)，對(duì)絕緣工具影響較大，特別是絕緣繩索的絕緣強(qiáng)度明顯下降，放電電壓降低，泄漏電流增加，導(dǎo)致發(fā)熱冒煙，產(chǎn)生明火，燒斷繩索[5]。所以在這些情況下，一般不準(zhǔn)進(jìn)行帶電作業(yè)。

2 無人機(jī)選取

由于科技不斷發(fā)展，帶電清理異物方法也在不斷改進(jìn)，多種新型工器具被采用來輔助拋擲繩索，降低工作人員進(jìn)入電場的幾率，保證人身安全。飛行器就是其中一種，飛機(jī)的模型見表1所示。其中，直升機(jī)操控起來動(dòng)作較為靈活，可以做的花樣更多一些，但操作難度高。直升機(jī)的縱向穩(wěn)定性獲得原理比較復(fù)雜，總得來說其克服擾動(dòng)恢復(fù)原有狀態(tài)的能力較弱，適用于桿塔觀察。 固定翼飛機(jī)主要通過其水平尾翼來獲得縱向穩(wěn)定性，從而確保其在飛行時(shí)能主動(dòng)修復(fù)擾動(dòng)帶來的影響。由于水平尾翼距離飛機(jī)重心位置的距離長，所以穩(wěn)定性好，適用于線路巡視[6]。四翼飛行器體積小，靈活，具有將近500克的載重能力，理論上適合帶電作業(yè)，可以帶絕緣繩飛行.

3 使用四翼飛行器帶電清除異物

3.1四旋翼無人機(jī)帶絕緣繩索穿越帶電導(dǎo)、地線

現(xiàn)場選擇了一條無壓線路，進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)，將四翼飛行器系上絕緣繩索，放置在懸掛異物的導(dǎo)線兩側(cè)，慢慢控制飛行器起飛將繩索帶過導(dǎo)線慢慢落下，實(shí)驗(yàn)過程中飛行器飛行平穩(wěn)，飛行器能貼近導(dǎo)線飛行可有效控制線間距離。在無壓線路進(jìn)行測(cè)試結(jié)果顯示，利用多旋翼無人機(jī)進(jìn)行透繩作業(yè)方法是可行的。

為了驗(yàn)證在帶電線路上是否受到電磁干擾，分別在110kV和220kV線路進(jìn)行測(cè)試，為保證安全根據(jù)人身與帶電體的距離為標(biāo)準(zhǔn)，110kV保持1.3m，220kV保持2.1米的安全距離。實(shí)測(cè)中發(fā)現(xiàn)，當(dāng)旋翼機(jī)在接近此距離時(shí)會(huì)發(fā)出指南針異常的警告，考慮到旋翼機(jī)需要在兩相導(dǎo)線之間進(jìn)行穿越，所以在進(jìn)行操作時(shí)，不得在接近導(dǎo)線處懸停，這樣就避免出現(xiàn)指南針異?，F(xiàn)象的發(fā)生。

在帶絕緣繩透繩和在無壓線路上所做的測(cè)試一樣，順利完成了在110kV和220kV導(dǎo)線和架空地線上的透繩，并順利完成了模擬處理導(dǎo)線異物的工作。

3.2影響因素

四旋翼無人機(jī)在帶電線路上工作，需要考慮到飛機(jī)本身是工程塑料相對(duì)絕緣，但是電機(jī)、電調(diào)、飛控和GPS都是電子元件并通過電線連接，在電場中會(huì)產(chǎn)生電位差，從而產(chǎn)生電流影響電子元件的正常工作，所以對(duì)帶電體一定要保持足夠的安全距離，經(jīng)過現(xiàn)場不斷地測(cè)試，制定了旋翼機(jī)在懸停時(shí)對(duì)帶電體的安全距離如下：35kV線路安全距離：2米；110kV線路：3米；220kV線路：4米。

穿越兩相導(dǎo)線和導(dǎo)線與架空地線飛行時(shí)，旋翼機(jī)必須從兩相過導(dǎo)線與架空地線的中間迅速穿越，這樣才能有效的保證安全距離和飛機(jī)電子元件受到電磁干擾的可能性。

4結(jié)論

經(jīng)過對(duì)四旋翼無人機(jī)在無壓線路上和帶電線路上進(jìn)行的測(cè)試，利用四旋翼無人機(jī)在高壓帶電線路上進(jìn)行作業(yè)時(shí)可行的。實(shí)際操作中，將絕緣繩索固定在四旋翼無人機(jī)上進(jìn)行透繩作業(yè)，這種方式可以應(yīng)用到帶電處理導(dǎo)線異物、帶電掛絕緣軟梯進(jìn)行等電位作業(yè)，這樣就可以節(jié)省人員登塔進(jìn)行透繩工作，也大大縮短了工作時(shí)間和強(qiáng)度，提高了工作效率。

參考文獻(xiàn)

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