淺談智能耐張線夾在輸電線路中的應(yīng)用

顧 莉 曹偉偉 陸桂來(lái)

（中國(guó)能源建設(shè)集團(tuán)南京線路器材有限公司，江蘇南京210037）

1 項(xiàng)目背景

自20世紀(jì)90年代始，國(guó)內(nèi)一些高校和科研院所陸續(xù)開(kāi)展輸電在線監(jiān)測(cè)技術(shù)的研究，并在2000年之后研發(fā)了具有完整功能的輸電線路在線監(jiān)測(cè)技術(shù)。特別是在2008年南方冰災(zāi)事故之后，國(guó)內(nèi)對(duì)在線監(jiān)測(cè)技術(shù)愈發(fā)重視，增加了技術(shù)投入，促進(jìn)了在線監(jiān)測(cè)技術(shù)的迅速發(fā)展，目前已實(shí)現(xiàn)對(duì)輸電線路通道環(huán)境、溫度、濕度、風(fēng)速、風(fēng)向、泄漏電流、覆冰、導(dǎo)線溫度、風(fēng)偏、弧垂、舞動(dòng)、絕緣子污穢、周圍施工情況、桿塔傾斜等參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。

隨著我國(guó)電力行業(yè)的快速發(fā)展，一批批高壓、特高壓線路陸續(xù)建設(shè)投運(yùn)，電壓等級(jí)高、線路錯(cuò)綜復(fù)雜，對(duì)線路的安全性、穩(wěn)定性、經(jīng)濟(jì)性提出了更高要求，尤其是跨越江河、跨越高壓線路、跨越鐵路等“三跨”工程和運(yùn)行環(huán)境惡劣的輸電線路工程。

我國(guó)國(guó)家電網(wǎng)公司和南方電網(wǎng)公司均適應(yīng)“云大物移智”需求，提出了大力推進(jìn)智能電網(wǎng)建設(shè)。智能電網(wǎng)建設(shè)貫穿電力系統(tǒng)發(fā)、輸、配、用各個(gè)環(huán)節(jié)，通過(guò)構(gòu)筑開(kāi)放、多元、互動(dòng)、高效的能源供給和服務(wù)平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)電力生產(chǎn)、輸送、消費(fèi)各環(huán)節(jié)的信息流、能量流及業(yè)務(wù)流的貫通。因此，輸電線路中電力金具的智能化是未來(lái)發(fā)展的必然趨勢(shì)。

2 智能化耐張線夾的需求

經(jīng)過(guò)對(duì)輸電線路運(yùn)維單位的調(diào)研走訪，了解到輸電線路運(yùn)維過(guò)程中存在各種線路問(wèn)題，發(fā)現(xiàn)對(duì)金具的智能監(jiān)測(cè)需求越來(lái)越迫切。在輸電線路運(yùn)行狀態(tài)中，耐張線夾是一個(gè)關(guān)鍵金具，既要承受絞線的全部拉力，又要作為導(dǎo)體長(zhǎng)期起到導(dǎo)流作用[1-2]，若施工時(shí)存在壓接瑕疵，線路運(yùn)行后，其局部位置極有可能在一定時(shí)間后達(dá)到疲勞極限，處于即將損壞的狀態(tài)。而在常規(guī)的線路巡檢過(guò)程中，無(wú)法從外觀判斷耐張線夾內(nèi)部出現(xiàn)的問(wèn)題，因此，經(jīng)常出現(xiàn)由耐張線夾引起的線路運(yùn)行故障。

所以，需要將傳統(tǒng)的耐張線夾與感知元件、通信元件結(jié)合起來(lái)，形成一種智能化耐張線夾，對(duì)提高線路的安全運(yùn)行起到至關(guān)重要的作用。

3 具有在線測(cè)溫功能的耐張線夾

壓縮型耐張線夾[1]是目前輸電線路中最常見(jiàn)的結(jié)構(gòu)樣式，如圖1所示，通常由本體、鋼錨、引流線夾及緊固件組成，施工時(shí)，鋼錨先與導(dǎo)線按照設(shè)計(jì)要求完成壓接，然后本體再分別與導(dǎo)線、鋼錨完成壓接，從而實(shí)現(xiàn)耐張線夾對(duì)導(dǎo)線的錨固或拉線功能，并將導(dǎo)線上電流引到本體上。本體引流板與引流線夾引流板之間利用螺栓緊固連接，實(shí)現(xiàn)過(guò)電流功能。作為導(dǎo)電體的耐張線夾，在額定電壓下長(zhǎng)期通過(guò)最大允許電流時(shí)，線夾的溫升應(yīng)不大于被安裝導(dǎo)線的溫升[3-4]。

圖1 傳統(tǒng)耐張線夾樣式

耐張線夾在輸電線路中運(yùn)行時(shí)，時(shí)刻處于振動(dòng)狀態(tài)，常年運(yùn)行下來(lái)，本體與引流線夾間緊固件的螺紋連接可能會(huì)有松動(dòng)，導(dǎo)致兩個(gè)過(guò)流接觸面間的壓力不足，無(wú)法滿足通流量要求而產(chǎn)生發(fā)熱現(xiàn)象；亦或是本體與導(dǎo)線間施工時(shí)存在未發(fā)現(xiàn)的壓接缺陷，運(yùn)行一段時(shí)間后導(dǎo)致壓接面松動(dòng)產(chǎn)生發(fā)熱現(xiàn)象。因此，可在易發(fā)熱部位設(shè)計(jì)測(cè)溫結(jié)構(gòu)，如圖2所示，利用在線測(cè)溫系統(tǒng)來(lái)監(jiān)測(cè)關(guān)鍵點(diǎn)的溫度，進(jìn)而判斷耐張線夾的在線運(yùn)行狀態(tài)。

圖2 耐張線夾測(cè)溫點(diǎn)位置

在線測(cè)溫耐張線夾包括耐張線夾、測(cè)溫傳感器、數(shù)據(jù)接收網(wǎng)關(guān)、后臺(tái)服務(wù)器、工作主機(jī)和單兵控制平板等。測(cè)溫傳感器直接采集耐張線夾關(guān)鍵點(diǎn)的溫度數(shù)據(jù)，再通過(guò)無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸模式將所采集的數(shù)據(jù)按照預(yù)設(shè)控制指令傳輸?shù)綌?shù)據(jù)網(wǎng)關(guān)，數(shù)據(jù)網(wǎng)關(guān)將接收到的數(shù)據(jù)傳送到后臺(tái)服務(wù)器，后臺(tái)服務(wù)器對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，將分析結(jié)果匯總成圖表或其他形式，并對(duì)異常狀態(tài)進(jìn)行定位和報(bào)警，再將狀態(tài)信息推送給工作主機(jī)，運(yùn)檢部門根據(jù)狀態(tài)信息安排維護(hù)檢修工作。另外，現(xiàn)場(chǎng)檢修人員可通過(guò)攜帶的單兵控制平板與數(shù)據(jù)網(wǎng)關(guān)建立連接通道，讀取相關(guān)耐張線夾的測(cè)溫點(diǎn)溫度數(shù)據(jù)。

4 具有在線測(cè)力功能的耐張線夾

耐張線夾將導(dǎo)線或避雷線固定在非直線桿塔的耐張絕緣子串上，要承受導(dǎo)線或避雷線的全部張力。架空輸電線路用壓縮型耐張線夾對(duì)絞線的握力不小于計(jì)算拉斷力的95%[4]，滿足輸電線路運(yùn)行時(shí)的握力需求。但是，在惡劣氣候條件下，如絞線覆冰嚴(yán)重或?qū)Ь€大幅度舞動(dòng)時(shí)，絞線對(duì)耐張線夾的張力大幅增加，嚴(yán)重時(shí)會(huì)影響桿塔的安全性。我們可通過(guò)在線監(jiān)測(cè)耐張線夾的受力情況分析絞線、耐張絕緣子串或桿塔的實(shí)時(shí)受力狀態(tài)，達(dá)到預(yù)警值時(shí)及時(shí)采取措施，保障輸電線路的安全運(yùn)行。

在線測(cè)力耐張線夾系統(tǒng)可實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)運(yùn)行中的耐張線夾的受力情況，主要由具有測(cè)力功能的耐張線夾、無(wú)線接收網(wǎng)關(guān)、后臺(tái)服務(wù)器、顯示終端等組成。系統(tǒng)將測(cè)力元件布置在耐張線夾上，并將監(jiān)測(cè)到的參數(shù)發(fā)送到無(wú)線接收網(wǎng)關(guān)，無(wú)線接收網(wǎng)關(guān)再將數(shù)據(jù)傳送到后臺(tái)服務(wù)器。后臺(tái)服務(wù)器對(duì)拉力數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合計(jì)算，分析耐張線夾的運(yùn)行狀態(tài)，以圖表或其他形式顯示于運(yùn)檢部門的顯示終端，并實(shí)時(shí)顯示異常報(bào)警信息。系統(tǒng)協(xié)助運(yùn)維人員及時(shí)發(fā)現(xiàn)隱患，精確定位缺陷的位置，采取有效應(yīng)對(duì)措施，減少線路運(yùn)行故障的發(fā)生。

5 結(jié)語(yǔ)

耐張線夾智能化是未來(lái)發(fā)展的必然趨勢(shì)，根據(jù)輸電線路的發(fā)展需求，耐張線夾可具有測(cè)溫、測(cè)力或其他更多的在線監(jiān)測(cè)功能。同時(shí)，還會(huì)有更多的電力金具加入智能化的隊(duì)伍。智能電網(wǎng)的發(fā)展，將更進(jìn)一步推進(jìn)智能電網(wǎng)全域互聯(lián)、數(shù)據(jù)共享、全程管控的架構(gòu)升級(jí)，通過(guò)全面覆蓋、實(shí)時(shí)聯(lián)通的物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)，提升生產(chǎn)調(diào)度全面感知能力，支撐智能電網(wǎng)穩(wěn)定高效、安全可靠運(yùn)行；通過(guò)上層的應(yīng)用分析，有效提升電網(wǎng)運(yùn)行能力和運(yùn)行水平。