架空輸電線路運維與檢修技術(shù)研究

國網(wǎng)上海市電力公司超高壓分公司 毛佳瑩 陳曉春 周世峰

本公司某220kV 線路全長28.868km，共設(shè)有110座基桿塔。在投運一段時間后，通過故障測距信息發(fā)現(xiàn)87～104號桿塔為故障段，總長度5.09km 左右。其中，故障桿塔97號塔經(jīng)緯度坐標為（121、31），其型號為ZT2S1+15，地線的型號為ACSR-80/47，絕緣子型號SGX1-100/220。故障桿塔相鄰的五座基桿塔接地電阻設(shè)計值依次為：15、15、15、20、15，雷害風險較低，等級為I。該故障區(qū)段在當天天氣情況為氣溫28℃，雷陣雨，微風低于2級，相對濕度60%RH。

1 本公司架空輸電線路運維與檢修

1.1 線路運維

1.1.1 線路巡視

該架空線路架設(shè)于野外露天環(huán)境，分布范圍較廣，所通過的區(qū)域存在較大的環(huán)境差異。線路結(jié)構(gòu)復(fù)雜，包含諸多結(jié)構(gòu)組件，巡視過程相對困難。為有效定位故障問題，保證運維檢查效率，采用線路差異化巡視方法。在設(shè)備運維單位接到通知后，優(yōu)先確定故障區(qū)段，組織安排技術(shù)人員、管理人員到現(xiàn)場進行勘察檢測。線路巡視過程中，轉(zhuǎn)變以往全線監(jiān)控線路情況的方式，變?yōu)榘凑站€路中的不同點，尤其特殊點做好重點監(jiān)控，依據(jù)發(fā)生周期保證監(jiān)控針對性。對于故障桿塔及相鄰桿塔進行重點全天候布點監(jiān)控，梳理線路運行關(guān)鍵點和危險點，及時發(fā)現(xiàn)在運行過程中不同時間段內(nèi)線路可能出現(xiàn)的故障情況。

對于其他區(qū)域則采取常規(guī)巡視方法，對線路進行逐基全面立體巡視，如線路本身、附屬設(shè)施等，避免出現(xiàn)遺漏。全面巡視階段，主要檢查桿塔、絕緣子、導(dǎo)地線、接地裝置、附屬裝置等是否完好。此外，考慮到該故障情況，分析特殊區(qū)域未加裝防雷裝置，所以還要定期進行接地電阻測量，做好接地體的定期開挖檢查，及時整治其中不合格情況。特別提高雷雨天氣下的巡視頻率，根據(jù)雷電定位系統(tǒng)，對線路周邊變電站情況進行綜合分析[1]。

1.1.2 線路通道檢查

架空輸電線路運行安全與線路通道有絕對性關(guān)聯(lián)。線路通道運維管理重點檢查通道中是否存在樹木、違章建筑物等，確定其與導(dǎo)線凈空距離，分析其是否會影響到線路的安全運行。同時，檢查線路附近是否堆積易燃易爆物，是否有近煙火等現(xiàn)象，檢查線路附近是否有新建線路、改建線路等工程，是否存在防洪排水設(shè)施堵塞、坍塌等問題，通道環(huán)境是否受洪水、地震等自然災(zāi)害影響，出現(xiàn)環(huán)境變化。此外，針對該線路所處環(huán)境，還要進一步檢查其周圍是否有漂浮物、污染源變化、長期雜物堆積、雜草生長等情況，確保線路通道的安全通暢。

1.1.3 缺陷隱患排除

針對該線路的前期基礎(chǔ)性檢查，為保證運維效果，還需做好缺陷隱患排除管理工作。架空輸電線路的缺陷隱患，體現(xiàn)在各種方面，包括線路本體、基礎(chǔ)、金具、附設(shè)施等，在運維過程中，安排專業(yè)人員針對線路進行及時檢查、發(fā)現(xiàn)隱患，做好閉環(huán)管理。對于其中無法短期消除的隱患和缺陷做好記錄，在后續(xù)定期檢查巡視，制定完善的排除防范，避免出現(xiàn)安全事故[2]。

1.2 線路檢修

通過對該架空線路故障區(qū)段的巡視檢查，發(fā)現(xiàn)97號塔的復(fù)合絕緣子導(dǎo)線側(cè)二連板、兩根地線線夾、雙聯(lián)碗頭、擋鳥板掛鉤等均有一定的放電燒傷痕跡。通過現(xiàn)場勘察和環(huán)境分析，該桿塔所處區(qū)域為黃土丘陵地帶，沙質(zhì)土丘，為溫帶大陸性氣候，在發(fā)生故障時該區(qū)域正值黃色雷電預(yù)警，伴有雷陣雨、短時強降雨等災(zāi)害天氣。綜合分析，確定閃絡(luò)放電通道為雷電直擊地線，在瞬間打雷電流下97號桿塔復(fù)合絕緣子導(dǎo)線側(cè)均壓環(huán)和中橫擔的檔鳥板掛鉤有反擊放電情況。通過故障分析，進行針對性線路檢修工作[3]。

1.2.1 桿塔檢修

桿塔檢修是架空輸電線路檢修的重要一部分。該架空線路中，針對故障桿塔情況，重點校正桿塔的傾斜和撓曲情況，填充并加固混凝土桿存在的裂紋問題，做好腐蝕桿塔的防腐處理，修復(fù)桿塔中失效的鍍鋅層，緊固松動的桿塔螺栓并對雨水沖刷嚴重的桿塔基礎(chǔ)做好加固處理，設(shè)置護基。電桿的桿面裂紋未達到0.2mm 時，應(yīng)用水泥漿填縫：在靠近地面處出現(xiàn)裂紋時還要在地面上下1.5m 段內(nèi)涂以瀝青。水泥有松動或剝落者，將酥松部分鑿去，用清水沖洗干凈，然后用高一級的混凝土補強。對于鋼筋外露，應(yīng)先徹底除銹，并用水泥砂漿涂1～2mm后再行補強。

1.2.2 金具和絕緣子檢修

在檢修過程中，針對故障桿塔工作人員抽樣檢測絕緣子。在絕緣子檢測期間，同步觀察瓷瓶串各連接區(qū)域金屬銷是否有銹蝕或脫落等現(xiàn)象，觀察鋼腳與鋼帽的情況，判斷是否存在偏斜設(shè)置，是否有一定程度的銹蝕或裂紋現(xiàn)象。針對其中的復(fù)合型絕緣子，在檢測期間，主要通過對端部密封和傘裙破損等問題進行判斷分析，確定絕緣子是否處于正常運行狀態(tài)。

在金具與絕緣子檢查結(jié)束后做好污垢清掃工作，利用帶電和停電相結(jié)合的方式進行污垢清掃。其中，瓷質(zhì)的絕緣子在清掃時，采用停電清掃方式進行逐片全方位清掃，存在的積污較為嚴重的絕緣子，則要使用清洗劑對其進行擦拭和清洗。檢查到的不合格絕緣子要及時更換，確保絕緣子的清潔度和完好性，重新試驗測量絕緣子電阻情況，保證其電阻值在500兆歐以上。在此基礎(chǔ)上，通過專業(yè)技術(shù)手段保證絕緣子串聯(lián)與絕緣子鋼腳鋼帽在同一軸線，以線路方向為標準確定銷子開口方向。

1.2.3 導(dǎo)地線、桿塔附屬設(shè)施檢修

導(dǎo)地線檢修過程中，要對不同型號的導(dǎo)地線采用與之相配套的耐張線夾和接續(xù)管進行有效連接，及時對檢查發(fā)現(xiàn)的斷股、拋股導(dǎo)地線進行補強處理。在處理導(dǎo)地線時，首先做好導(dǎo)線自重比載和水平應(yīng)力計算，確定導(dǎo)向?qū)嶋H狀況：如單位長度為w，導(dǎo)線截面積為s，導(dǎo)線自重比載計算公式如下：g=w/s；H表示導(dǎo)線水平張力，導(dǎo)線水平應(yīng)力計算公式如下：σ0=H/s。涉及將導(dǎo)線切斷重新連接工作，要提前做好連接試用件的機械性能實驗和電氣試驗。在對導(dǎo)地線切斷重接或補強后，確保新使用的持續(xù)部件強度在原設(shè)計要求標準以上。

在桿塔附屬設(shè)施中，主要包括在線監(jiān)測裝置、防鳥設(shè)施和防雷設(shè)施。在桿塔附屬設(shè)施檢修期間，要定期巡視檢查桿塔情況，做好保養(yǎng)維修，及時排查其中的安全隱患，將其中不合格的附屬設(shè)施及時更換。

2 主要技術(shù)手段

2.1 線路可視在線監(jiān)測

架空輸電線路所處環(huán)境相對復(fù)雜，比如，在魚塘垂釣上方區(qū)域或易發(fā)生火災(zāi)的區(qū)域，在人力資源不充分的情況下，線路巡檢受到限制，需要借助先進的在線監(jiān)測設(shè)備，掌握線路現(xiàn)場情況，將故障隱患消除。輸電線路可視化在線監(jiān)測系統(tǒng)，以視頻監(jiān)控系統(tǒng)和通訊裝置作為基礎(chǔ)，可充分發(fā)揮實時監(jiān)控功能，降低監(jiān)控成本，被廣泛使用。輸電線路可視在線監(jiān)測系統(tǒng)運用太陽能、風力發(fā)電裝置和視頻監(jiān)控技術(shù)，利用通信網(wǎng)絡(luò)將現(xiàn)場采集到的聲畫信息傳播到運維站。運維站通過所檢測到的信息預(yù)判事故風險，并制定相應(yīng)的應(yīng)急預(yù)案。

例如球型高清視頻監(jiān)測設(shè)備，其監(jiān)控設(shè)備的旋轉(zhuǎn)角度為360°,最遠監(jiān)控距離為500m；采用CCD型感光器,尺寸為1/4＆Prime；鏡頭型號為36x,水平視距在1.7～57.8。其拍攝的實際通道畫面，清晰度優(yōu)異,即便在惡劣天氣狀況下畫面質(zhì)量也較高。

2.2 跳閘故障智能診斷

架空線路跳閘故障智能診斷，主要利用行波電路特征定位故障并分析故障類型。在架空輸電下路各區(qū)域合理安裝檢測裝置，采集電流波動，進行準確定位。通過智能診斷裝置，識別雷擊故障與非雷擊故障情況，識別采集到的反向電流、耦合電流等特征，判斷故障情況。通過應(yīng)用跳閘故障智能診斷裝置可準確定位故障地點，判斷故障類型，及時啟動應(yīng)急方案，做好搶修安排，避免影響電力正常輸送，降低電力損失。

2.3 桿塔傾斜監(jiān)測系統(tǒng)

在架空輸電線路運行過程中，自然災(zāi)害對其安全性影響嚴重。若發(fā)生洪水、雷擊等災(zāi)害情況，桿塔周邊基礎(chǔ)泥沙會出現(xiàn)虛軟問題，進而造成桿塔傾斜甚至坍塌等事故。因此，在架空輸電線路運維檢修過程中，工作人員要及時到現(xiàn)場了解故障問題，及時作出有效的應(yīng)急處理，利用桿塔傾斜監(jiān)測系統(tǒng)全方位覆蓋故障區(qū)域，發(fā)現(xiàn)準確的故障點。

桿塔傾斜監(jiān)測系統(tǒng)主要依靠重力感應(yīng)原理，設(shè)置科學角度檢測桿塔的傾斜度[4]。這一技術(shù)的應(yīng)用，能夠有效彌補以往運維工作中人力和車輛不足的缺陷。在桿塔受影響出現(xiàn)傾斜問題后自動觸發(fā)預(yù)警裝置，利用通信網(wǎng)絡(luò)發(fā)出預(yù)警信號，運維人員通過以太陽能供電的桿塔傾斜監(jiān)測裝置確保實時全方位有效監(jiān)控，爭取更多的故障處理時間，保證傾斜嚴重的桿塔得到及時處理。

2.4 激光清理異物裝置

架空輸電線路上經(jīng)常會受環(huán)境或人為因素影響，出現(xiàn)風箏、塑料薄膜、鳥巢等異物，這些異物很容易造成線路跳閘問題，所以是運維工作中需重點解決的一部分。異物的存在具有隨機性特點，在運維人員發(fā)現(xiàn)異物后往往是在已經(jīng)出現(xiàn)安全事故后，已經(jīng)造成了一定損傷，處理成本也勢必會有所提高，且處理過程會存在一定的危險性。在異物處理工作中主要采用帶電或停電處理方式。其中停電處理更加安全，但也更難發(fā)現(xiàn)異物情況，只有通過多次操作刮削異物，才能將線路清理出來，還可能造成一定殘留。帶電作業(yè)則危險系數(shù)高。

因此在架空線路運維檢修工作中，為安全高效處理異物、又能避免停電問題，可使用激光清理異物裝置。激光清理異物裝置通過激光能量將異物點燃，激光功率較高，所產(chǎn)生的能量較大，具有較高的指向性，可準確燃燒異物，將其從線路驅(qū)除。通過關(guān)鍵點位異物燃燒清理，不需停電作業(yè)也不會有異物殘留，還可用于處理桿架上的小廣告。激光清理異物裝置不僅能夠高效處理異物，還能降低工作負擔，提高運維工作安全性，保障運維安全和供電可靠性[5]。

2.5 線路砍樹輔助裝置

架空輸電線路處于野外環(huán)境，廊道的樹木往往對線路運行和運維工作造成一定影響，定期清理道路樹障是運維工作的重要內(nèi)容。以往樹障清理工作需要工作人員搭設(shè)梯子爬到樹上，使用油鋸砍伐樹木，這種工作方式不僅難度大、成本高，還存在一定安全風險。加之受地形限制梯架搭設(shè)難度更大，進一步增加了運維人員高空墜落的風險。

利用輸電線路砍樹輔助裝置可在一些工作上代替人工，降低工作危險。輸電線路砍樹輔助裝置由半弧鋼環(huán)和支桿構(gòu)成，可實現(xiàn)360°全方位不同角度作業(yè)，對不同粗細、不同角度的樹木進行捆綁，適用性較強，且能夠控制樹木倒落的方向，提高工作效率和安全性。使用砍樹輔助裝置可有效清理線路廊道樹障，又降低了工作人員高空作業(yè)的危險，減輕工作強度，降低清障成本，為架空線路運維檢修工作提供便利[6]。

綜上所述，當今時代下，社會經(jīng)濟水平不斷發(fā)展，人們對高質(zhì)量的生活追求不斷提高，電力事業(yè)也因此得到飛速發(fā)展。為進一步提高電力行業(yè)發(fā)展水平，必須保證架空輸電線路的運行穩(wěn)定性和安全性，做好架空輸電線路的運維和檢修工作。通過深挖架空輸電線路運維檢修技術(shù)，利用先進技術(shù)，如線路可視在線監(jiān)測、跳閘故障智能診斷、桿塔傾斜監(jiān)測系統(tǒng)等，檢測并解決線路中存在的故障問題和安全隱患，保證線路穩(wěn)定運行，促進電力行業(yè)穩(wěn)步發(fā)展。