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        直升機巡視超高壓輸電線路

        2012-06-17 08:19:12劉洪正喬耀華王洪川李永明
        山東電力技術(shù) 2012年1期
        關(guān)鍵詞:導(dǎo)地金具巡線

        劉洪正,喬耀華,王洪川,李永明

        (山東電力集團公司超高壓公司,山東 濟南 250021)

        0 引言

        2011年6月至9月,山東電網(wǎng)負荷屢創(chuàng)新高,為加強超高壓輸電線路運行巡視管理,山東電力集團公司與國家電網(wǎng)通航公司合作,對山東電網(wǎng)20條500 kV交流、±660 kV直流超高壓輸電線路進行直升機巡視作業(yè),巡視里程共計2 097 km,發(fā)現(xiàn)100余條缺陷。期間,山東電力集團公司超高壓公司針對直升機巡視中發(fā)現(xiàn)的嚴重缺陷開展了帶電消除工作,確保了山東主網(wǎng)在迎峰度夏期間的安全穩(wěn)定運行。

        1 直升機巡視的國內(nèi)外背景

        20世紀50年代,美國、加拿大、西歐很多國家開始采用直升機巡線。80年代,美國、加拿大和隨后的澳大利亞由輸電線路巡線、檢修發(fā)展到直升機等電位帶電作業(yè),使直升機電力作業(yè)技術(shù)又 向前邁進了一大步[1]。

        我國從80年代初開始對高壓、超高壓架空輸電線路進行直升飛機巡視和施工作業(yè)的嘗試。1999年10月至2000年11月,華北電網(wǎng)有限公司與北京超高壓公司、北京首都通用航空公司、中國航空技術(shù)進出口總公司聯(lián)合組成了項目論證工作小組,研究直升機用于華北地區(qū)電力作業(yè)的可能性,2002年3月27日正式開始實施。

        2 直升機巡視技術(shù)概況

        2.1 基本技術(shù)原理

        巡視直升機裝備陀螺穩(wěn)定的可見光檢測儀與紅外熱成像儀,由1名航檢員操作對線路進行檢查和錄像,另1名航檢員操作防抖望遠鏡對線路進行檢查。直升機巡線具有高效、可靠不受地域影響等優(yōu)點。

        紅外成像檢查。利用紅外熱像儀對線路上的導(dǎo)線接續(xù)管、耐張管、跳線線夾、導(dǎo)地線線夾、金具、絕緣子等進行拍攝,分析數(shù)據(jù),判斷其是否正常。同時進行全程紅外跟蹤錄像[2]。

        可見光檢查。在航巡中運用望遠鏡、照相機、機載可見光鏡頭跟蹤記錄導(dǎo)地線、桿塔、金具、絕緣子等部件的運行狀態(tài)、線路走廊內(nèi)的樹木生長、地理環(huán)境、交叉跨越等情況,同時進行全程跟蹤錄像。

        2.2 直升機巡視的前期準備

        航巡線路圖的繪制。向線路運維單位收集線路臺帳基本信息,整理標準的WGS84坐標格式線路桿塔坐標。根據(jù)線路區(qū)域分布和領(lǐng)航計算,確定臨時起降點和加油點。依據(jù)上述信息,以1:1 000 000的軍事地形圖為底圖,制作航圖。

        起降點的現(xiàn)場勘察。依據(jù)橫線路方向40 km以內(nèi),順線路間隔80~150 km的起降點布置原則,為現(xiàn)場作業(yè)實施提供了地面保障。

        警示標志的安裝。根據(jù)被巡視線路臺帳信息,組織加工制作警示標志牌,并在巡線作業(yè)前完成線路警示標志牌安裝。

        飛行計劃編排。由于不同機型的不同巡視能力和經(jīng)濟性,作業(yè)區(qū)域需要根據(jù)不同機型細致劃分,并且需要考慮空管、天氣因素,在空間上合理避開管制的空域,在時間上盡量避開天氣不適宜航巡的季節(jié)。

        2.3 航巡作業(yè)基本方法

        每次直升機巡視均由兩名航檢員操作,其中一名航檢員進行紅外檢查,另一名航檢員利用望遠鏡檢查。發(fā)現(xiàn)線路缺陷或可疑點時利用紅外設(shè)備、望遠鏡、照相機進行檢查與拍攝。飛機由一名飛行員駕駛。

        為了更好的觀察銷釘類的微小缺陷,每次巡視將直升機在塔頭懸停時間為2~3min,對于500kV輸電線路,采取在線路單側(cè)巡視方式,即在線路一側(cè)巡視時檢查鐵塔三相導(dǎo)地線及金具,巡線時直升機與線路臨近相距離保持在15~20 m,作業(yè)速度保持在12 km/h左右。

        紅外成像檢查員用機載可見光攝像儀及紅外熱成像儀對線路導(dǎo)地線及接續(xù)管同時進行錄像,以紅外成像檢查為主。望遠鏡檢查員直接用眼睛觀察導(dǎo)地線、間隔棒、線路走廊,發(fā)現(xiàn)問題后,用望遠鏡進行檢查。

        檢查鐵塔時飛機在鐵塔斜側(cè)方懸停,飛機稍高于地線支架。紅外成像檢查員用機載可見光攝像儀及紅外熱成像儀對鐵塔、絕緣子、金具同時進行錄像,以紅外檢查為主。望遠鏡檢查員用用望遠鏡檢查塔基、塔身、導(dǎo)地線絕緣子及其金具。

        巡線作業(yè)時直升機應(yīng)嚴格按照巡視流程對鐵塔和金具等進行逐一檢查,作業(yè)流程如圖1-3。

        圖1 巡視貓頭塔示意圖

        圖2 巡視門型塔示意圖

        圖3 巡視干型塔示意圖

        3 直升機巡視與常規(guī)地面巡視的對比分析

        3.1 技術(shù)比較

        直升機巡視可以利用紅外成像儀對線路上的導(dǎo)線接續(xù)管、耐張管、跳線線夾、導(dǎo)地線線夾、金具、絕緣子等進行紅外檢測,準確度比地面檢測要高很多[3];而常規(guī)地面巡視紅外檢測質(zhì)量差,塔頭部分的金具、銷釘、放電間隙和絕緣子、導(dǎo)地線等設(shè)備缺陷不易發(fā)現(xiàn)。

        在航巡中運用望遠鏡、照相機、機載可見光鏡頭可檢查記錄桿塔基礎(chǔ)、導(dǎo)地線金具、絕緣子等部件的運行狀態(tài)、線路走廊內(nèi)的樹木生長、地理環(huán)境、交叉跨越等情況,清晰而且準確,效果可與登塔檢查相媲美。

        使用直升機巡視,可使作業(yè)范圍迅速擴大。直升機可以到達地面人員無法接近的山谷地帶,其巡視不僅速度快,而且不會破壞莊稼,這在日益重視環(huán)境保護的今天,具有更大意義。

        3.2 航巡效果對比

        3.2.1 發(fā)現(xiàn)隱蔽性缺陷能力

        直升機可以利用機載陀螺穩(wěn)定的紅外成像儀發(fā)現(xiàn)線路上的一些隱蔽缺陷,比如引流金具發(fā)熱、合成絕緣子內(nèi)部損傷發(fā)熱、瓷質(zhì)絕緣子零值等[3]。而這些缺陷是人工巡視很難發(fā)現(xiàn)的,雖然人工巡視可以配備手持紅外檢測儀,但是由于人工巡視在地面,受巡視位置所限制,另外也不可能像直升機巡視可以全程監(jiān)視。

        3.2.2 發(fā)現(xiàn)缺陷準確率

        直升機在巡視瓶口以上缺陷時,有著很高的發(fā)現(xiàn)率。而人工在巡視瓶口以下缺陷時,有著很高的發(fā)現(xiàn)率,圖4、圖5所示。

        圖4 瓶口以上缺陷發(fā)現(xiàn)比例

        3.2.3 發(fā)現(xiàn)缺陷威脅度對比

        對航巡缺陷和人工巡視缺陷進行對比,發(fā)現(xiàn)直升機巡視發(fā)現(xiàn)的嚴重危急缺陷種類和數(shù)量要比人工巡視發(fā)現(xiàn)高很多。

        圖5 瓶口以下缺陷發(fā)現(xiàn)比例

        3.2.4 山區(qū)平原地形因素的對比

        根據(jù)統(tǒng)計,山區(qū)缺陷不同于平原缺陷類型,其主要以金具、導(dǎo)地線等瓶口以上缺陷為主,占總?cè)毕輸?shù)量的95%以上,而且嚴重危急缺陷程度要比平原高很多。但山區(qū)地形復(fù)雜,人工巡視難度很大。故針對山區(qū)線路,直升機巡視比人工更加有效。

        從以上分析可以看出,直升機巡線項目技術(shù)上已經(jīng)日趨成熟,制度也較為完善,大幅提高了山東超高壓公司電力維護的技術(shù)含量,而且能夠發(fā)現(xiàn)人工巡視所難以發(fā)現(xiàn)的線路缺陷,提高了電網(wǎng)運行穩(wěn)定性。

        4 山東超高壓輸電線路直升機巡視技術(shù)的應(yīng)用

        2011年6月至9月,為確保迎峰度夏期間輸電線路設(shè)備的安全穩(wěn)定運行,山東電力集團公司超高壓公司與國網(wǎng)通航公司進行合作,將直升機巡視技術(shù)首次引入山東電網(wǎng)。

        4.1 前期準備工作

        前期現(xiàn)場勘察。根據(jù)航巡線路路徑,本次作業(yè)共需要設(shè)置16個臨時起降點,分別為任縣、清河、陵縣、禹城、冠縣、茌平、長清、章丘、桓臺、濰坊、平度、文登、棲霞、招遠、昌邑和濱州。

        空管協(xié)調(diào)組工作安排。國網(wǎng)通航公司于6月中旬派空管協(xié)調(diào)組完成了山東電網(wǎng)線路所涉及的軍區(qū)空軍及民航空管局的協(xié)調(diào)工作。

        收集線路臺帳。航巡前完成山東電網(wǎng)所轄超高壓線路的設(shè)備臺帳收集。

        繪制航巡圖如圖6所示。

        4.2 安全保障措施

        人員要求:

        圖6 航巡圖

        飛行員、機務(wù)人員、飛行簽派員、航檢員必須持證上崗;

        飛行員在作業(yè)前一天嚴禁酗酒,并應(yīng)保證睡眠充足。

        飛行主要保障措施:

        直升機起飛前,應(yīng)檢查機內(nèi)的通訊系統(tǒng)是否暢通可靠;

        巡線時直升機與500 kV直流線路安全距離保持在15~20 m,與660 kV直流線路安全距離保持在 20~25 m;

        飛行過程中,若需要直升機轉(zhuǎn)到線路另一側(cè),必須從塔上飛過,嚴禁從線路上橫穿;

        飛行時不得在變電站(所)、電廠上空穿越。

        4.3 技術(shù)管理

        確定飛行速度和飛行時間。根據(jù)巡視作業(yè)情況分析,認為合理確定上線飛行速度和懸停檢查時間是關(guān)鍵問題。通過技術(shù)人員摸索和總結(jié),山東超高壓輸電線路適合:

        ——直升機飛行速度通常應(yīng)在9.8~10 km/h;

        ——懸停檢查時,直線塔懸停宜為3 min、耐張塔宜為5 min。

        飛行方式。由于山東省7、8月份時值盛夏,下午氣溫較高,而且飛機內(nèi)并未設(shè)置空調(diào)設(shè)備,為保證直升機的整體溫度的適宜,此次直升機巡視作業(yè)采用一天兩架次的飛行周期,飛行時間選擇在凌晨 5:00~7:30 和 9:00~11:30 兩個時間段。

        4.4 巡視效果

        通過兩個多月共計2 097 km的直升機巡視作業(yè),航巡發(fā)現(xiàn)輸電線路一些地面巡視難以發(fā)現(xiàn)的一般缺陷甚至嚴重缺陷。

        濟淄I線88號塔左導(dǎo)線鐵塔端掛點處U型掛環(huán)螺栓缺銷子,圖7所示。

        華陵線62號塔中相小號側(cè)復(fù)合絕緣子串發(fā)熱,發(fā)熱點溫度27.2℃,正常點溫度15.5℃,高11.7℃,環(huán)境溫度23℃,濕度30%。在缺陷發(fā)現(xiàn)后,帶電作業(yè)對該串絕緣子進行了更換,換下的絕緣子發(fā)熱點芯棒已經(jīng)粉化,長期運行有發(fā)生脆斷的可能,有效避免了一起線路掉串故障,發(fā)熱圖像如圖8所示。

        圖7 U型掛環(huán)螺栓缺銷子

        圖8 發(fā)熱圖像

        5 結(jié)語

        山東自2011年7月采用直升機巡視作業(yè)以來,山東超高壓輸電線路未發(fā)生一起因線路本體缺陷引起的設(shè)備跳閘事故,這種線路巡視方式,提升線路巡視質(zhì)量,提高了線路健康水平,加上其與地面巡視人員相互配合,形成一種地空結(jié)合立體式的巡視體系,改善了單一的巡視方式,保證山東電網(wǎng)安全穩(wěn)定運行。

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