高海鵬，郝斌斌，葉大鵬

（1.國(guó)網(wǎng)寧夏電力有限公司超高壓公司，寧夏 銀川 750011；2.國(guó)網(wǎng)寧夏電力有限公司培訓(xùn)中心，寧夏 銀川 750011）

0 引言

為了滿足現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)和生活供電需求，特高壓遠(yuǎn)距離輸電已經(jīng)成為電網(wǎng)建設(shè)的主要途徑[1-3]。特高壓直流輸電能有效實(shí)現(xiàn)大容量的電力傳輸，提高線路走廊單位面積，作為特高壓輸電線路運(yùn)維檢修的關(guān)鍵技術(shù)手段，其帶電作業(yè)方法的研究及應(yīng)用得到了快速發(fā)展[4-5]。然而，特高壓輸電線路實(shí)際運(yùn)行中具有塔形巨大、導(dǎo)線數(shù)量多等特點(diǎn)，導(dǎo)致線路帶電作業(yè)存在高危險(xiǎn)性[6-7]。利用常規(guī)等電位帶電作業(yè)方式在±1 100 kV特高壓直流輸電線路上進(jìn)行等電位作業(yè)，存在以下不足：

1)特高壓直流輸電線路具有桿塔本體尺寸大、絕緣子串長(zhǎng)、各部件間隙大等特點(diǎn)，等電位作業(yè)人員通過(guò)攀登桿塔，利用絕緣子串或吊籃擺入法進(jìn)入強(qiáng)電場(chǎng)過(guò)程中，對(duì)等電位作業(yè)人員的體力消耗極大，對(duì)技能水平要求極高，存在極大的高空墜落風(fēng)險(xiǎn)。

2)線路導(dǎo)線缺陷位置隨機(jī)，常規(guī)等電位作業(yè)方式往往需進(jìn)行長(zhǎng)距離走線才能到達(dá)缺陷位置，極大地增加了作業(yè)安全風(fēng)險(xiǎn)。

3)由于輸電線路部分桿塔位于高山、河道等交通不便的地理位置，造成帶電檢修工器具無(wú)法送達(dá)或常規(guī)作業(yè)方式無(wú)法開(kāi)展。

由于高效與便捷的優(yōu)勢(shì)，直升機(jī)的帶電作業(yè)方法得到初步研究與應(yīng)用。文獻(xiàn)[8]介紹了特高壓交流輸電線路直升機(jī)帶電作業(yè)方法，但只是基于仿真試驗(yàn)。文獻(xiàn)[9]研究了特高壓線路直升機(jī)巡視安全距離的仿真分析，但是未涉及帶電作業(yè)方式。文獻(xiàn)[10]采用有限元靜電場(chǎng)仿真方法，搭建直升機(jī)帶電作業(yè)試驗(yàn)現(xiàn)場(chǎng)布置的仿真模型，但只能為直升機(jī)平臺(tái)法帶電作業(yè)可行性分析作理論參考。

針對(duì)±1 100 kV昌吉至古泉特高壓直流輸電線路——目前世界上電壓等級(jí)最高、輸送容量最大、輸送距離最遠(yuǎn)、技術(shù)水平最先進(jìn)的特高壓輸電工程，介紹直升機(jī)吊索法在該線路寧夏地區(qū)實(shí)施帶電消除缺陷作業(yè)的應(yīng)用，首次完成±1 100 kV特高壓輸電線路在高海拔地區(qū)的直升機(jī)帶電作業(yè)消缺，在關(guān)鍵技術(shù)參數(shù)、個(gè)人安全防護(hù)、作業(yè)方法、工器具等方面具有重要的參考價(jià)值。

1 ±1 100 kV吉泉特高壓直流輸電線路與作業(yè)塔位情況

±1 100 kV吉泉線特高壓直流輸電工程,起于新疆昌吉換流站，止于安徽古泉換流站，途經(jīng)新疆、甘肅、寧夏、陜西、河南、安徽，線路全長(zhǎng)3 324 km，系統(tǒng)輸送容量為12 000 MW。寧夏段途徑固原、中衛(wèi)兩個(gè)地市，線路長(zhǎng)度185.5 km，吉泉線極序如圖1所示。

圖1 ±1 100 kV吉泉線極序

本次帶電作業(yè)針對(duì)±1 100 kV吉泉線3383號(hào)塔極Ⅱ線小號(hào)側(cè)第2間隔棒向大號(hào)側(cè)3 m處2號(hào)子導(dǎo)線斷5股缺陷處理，塔位位于寧夏中衛(wèi)市海原縣，地形環(huán)境為山區(qū)，海拔約1 500 m，鐵塔呼稱高111 m，全高121 m，小號(hào)側(cè)檔距767 m，大號(hào)側(cè)檔距731 m。絕緣子串型為雙V串。導(dǎo)線直徑47.85 mm，截面1 250 mm2，子導(dǎo)線間距550 mm。地線保護(hù)角為負(fù)保護(hù)角-10°，即地線在導(dǎo)線外側(cè)，如圖2所示。

圖2 3383號(hào)塔位

3383號(hào)塔極Ⅱ（右導(dǎo)線）掛點(diǎn)及小號(hào)側(cè)第2個(gè)間隔棒與地線、相鄰導(dǎo)線極Ⅰ線的水平、垂直距離如表1所示。

表1 3383號(hào)塔導(dǎo)地線距離 m

2 直升機(jī)吊索法帶電作業(yè)技術(shù)

本次作業(yè)直升機(jī)選擇國(guó)網(wǎng)通航公司自有Bell429型雙發(fā)輕型直升機(jī)，滿足民航管理單位對(duì)直升機(jī)平臺(tái)掛載人員作業(yè)機(jī)型要求；配備載人雙鉤，雙鉤已取得中國(guó)民航局頒發(fā)的適航許可證，本次直升機(jī)帶電作業(yè)使用40 m的絕緣繩索及外吊掛設(shè)備，吊索法連接如圖3所示。

圖3 吊索法連接

作業(yè)區(qū)域海拔高度約1 500 m，作業(yè)時(shí)間段內(nèi)最高氣溫約為30℃，計(jì)算直升機(jī)最大懸停質(zhì)量如式（1）所示。

式中：mmax—最大懸停質(zhì)量，kg；

m0—直升機(jī)空載質(zhì)量，kg；

m人—機(jī)上人員質(zhì)量，kg；

m工具—工器具設(shè)備質(zhì)量，kg；

m燃油—可用燃油量，kg。

查詢Bell429型直升機(jī)地效懸停曲線，作業(yè)區(qū)域起飛最大懸停質(zhì)量為3 500 kg，直升機(jī)空重2 290 kg，機(jī)上人員質(zhì)量為3×80=240（kg），吊掛工器具設(shè)備質(zhì)量為35 kg，吊掛人員及頭盔屏蔽服工器具質(zhì)量為170 kg（2名同時(shí)吊運(yùn)時(shí)），可加油量為765 kg，帶入式（1）進(jìn)行質(zhì)量校驗(yàn)可知，帶電作業(yè)時(shí)，直升機(jī)加油量不受限制。

2.1.工器具及材料

直升機(jī)及配套設(shè)備包括Bell429直升機(jī)、機(jī)腹吊鉤。檢測(cè)設(shè)備包括萬(wàn)用表及絕緣檢測(cè)儀。氣象觀測(cè)儀有風(fēng)速風(fēng)向儀、溫濕度計(jì)。通訊設(shè)備有空地電臺(tái)131、對(duì)講機(jī)。關(guān)鍵連接裝置包括封閉環(huán)、D型鎖。工作繩索及配套工具為絕緣繩和配重。安全保護(hù)工器具有屏蔽服、工作頭盔、安全帶、安全防護(hù)繩、安全帽、電位轉(zhuǎn)移桿、絕緣墊。檢修工器具包括活動(dòng)扳手、鉗子、個(gè)人配電包、配重綁腿帶、紗紙，以及預(yù)絞絲等其他檢修材料。

2.2 直升機(jī)帶電作業(yè)流程

本次作業(yè)流程如圖4所示。

圖4 直升機(jī)帶電作業(yè)流程

3 直升機(jī)吊索法現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用

3.1 安全距離校驗(yàn)

本次作業(yè)不需要轉(zhuǎn)移金具串受力，故本次作業(yè)不考慮導(dǎo)線串、金具受力情況，僅對(duì)作業(yè)過(guò)程中安全距離進(jìn)行驗(yàn)算。

吊索法帶電作業(yè)人員安全距離如圖5所示。圖中S1為塔上監(jiān)護(hù)人與帶電體安全距離，S2+S5為絕緣工具有效絕緣長(zhǎng)度，S3+S4為等電位作業(yè)中的組合間隙，S5為等電位作業(yè)人員對(duì)接地體的距離。

圖5 吊索法安全距離

本段線路操作過(guò)電壓倍數(shù)按1.58 p.u.進(jìn)行相關(guān)的間隙校驗(yàn)。經(jīng)過(guò)對(duì)等電位作業(yè)人員與接地體的最小安全距離、等電位作業(yè)最小組合間隙、絕緣工具最小有效絕緣長(zhǎng)度、3383號(hào)鐵塔作業(yè)安全距離各項(xiàng)數(shù)據(jù)綜合對(duì)比，與文獻(xiàn)[11]中的要求值相比，結(jié)果如表2所示。

表2 作業(yè)點(diǎn)安全距離控制值

3.2 直升機(jī)吊索法帶電作業(yè)注意事項(xiàng)

3.2.1 準(zhǔn)備工作

（1）作業(yè)前，機(jī)務(wù)人員拆掉直升機(jī)艙門，檢查機(jī)艙內(nèi)部沒(méi)有可自由移動(dòng)的物品。

（2）地面人員對(duì)外吊掛設(shè)備、帶電作業(yè)設(shè)備、個(gè)人防護(hù)用品等進(jìn)行檢測(cè)、稱重，絕緣繩索加配重以防止空繩飄擺，調(diào)試通訊設(shè)備，技術(shù)員復(fù)查、檢測(cè)絕緣繩索絕緣性能，電阻值不低于700 MΩ。

（3）機(jī)上人員需穿戴靜電防護(hù)服，塔上、線上、后備救援人員穿戴±1 100 kV輸電專用屏蔽服，保證各部位連接可靠。地面配合人員使用萬(wàn)用表測(cè)量屏蔽服電阻值，屏蔽服衣褲最遠(yuǎn)端之間的阻值不得大于20Ω。

（4）工作負(fù)責(zé)人進(jìn)行任務(wù)、技術(shù)、安全交底，現(xiàn)場(chǎng)確定工作條件，風(fēng)力不大于5 m/s（3級(jí)），濕度不大于80%。

（5）氣象條件符合作業(yè)要求后，航務(wù)人員向軍民航管制單位申請(qǐng)起飛。工作負(fù)責(zé)人向調(diào)度申請(qǐng)作業(yè)許可。經(jīng)同意后，通知飛行員，通知地面作業(yè)人員準(zhǔn)備開(kāi)始作業(yè)。

3.2.2 塔上監(jiān)護(hù)人員上塔

直升機(jī)從起降場(chǎng)飛至起吊點(diǎn)，地面配合人員指揮直升機(jī)到距離起吊點(diǎn)地面高度1.5 m處懸停，掛鉤完畢后，指揮直升機(jī)提升高度，緩慢勻速展放絕緣繩索，防止絕緣繩索觸地。待吊掛人員離地后，撤離直升機(jī)旋翼范圍。直升機(jī)提升高度，沿既定航線飛至3383號(hào)塔上方，吊掛塔上人員至極Ⅱ?qū)Ь€橫擔(dān)端部位置，如圖6所示。塔上人員掛好安全帶后解除與絕緣繩索的連接，直升機(jī)返回起吊點(diǎn)吊運(yùn)等電位工作人員。

圖6 塔上監(jiān)護(hù)人員上塔

3.2.3等電位工作人員進(jìn)入強(qiáng)電場(chǎng)

直升機(jī)返回起吊點(diǎn)，吊掛等電位作業(yè)人員，沿既定航線飛至作業(yè)點(diǎn)附近，等電位人員指揮直升機(jī)緩慢下降高度，吊掛人員低于地線后由塔上人員負(fù)責(zé)向直升機(jī)匯報(bào)高度，斜向切入線路，接近導(dǎo)線之前，等電位人員應(yīng)握緊電位轉(zhuǎn)移桿，在電位轉(zhuǎn)移桿端部距離導(dǎo)線約0.5 m處精準(zhǔn)、快速地進(jìn)行電位轉(zhuǎn)移操作。

3.2.4 開(kāi)展消缺作業(yè)。

作業(yè)人員進(jìn)入等電位后，分別將安全帶圍桿帶和安全防護(hù)繩連接到單根子導(dǎo)線和整相導(dǎo)線后，再拆除安全帶與絕緣繩索的連接，直升機(jī)飛離，開(kāi)始修補(bǔ)導(dǎo)線作業(yè)，如圖7所示。

圖7 帶電作業(yè)人員進(jìn)入等電位

消缺過(guò)程中，直升機(jī)返回起降場(chǎng)加油，塔上監(jiān)護(hù)人時(shí)刻監(jiān)督等電位人員作業(yè)安全性。確認(rèn)缺陷消除后向工作負(fù)責(zé)人匯報(bào)，工作負(fù)責(zé)人使用望遠(yuǎn)鏡檢查確認(rèn)。

3.2.5 吊掛人員返回起吊點(diǎn)

等電位人員確認(rèn)并報(bào)告完成檢修線上作業(yè)，經(jīng)塔上監(jiān)護(hù)人驗(yàn)收確認(rèn)、負(fù)責(zé)人同意后，擺放好電位轉(zhuǎn)移桿，直升機(jī)從起降場(chǎng)起飛至作業(yè)位置，吊掛等電位人員返回起吊點(diǎn)。脫離導(dǎo)線之前，等電位人員應(yīng)握緊電位轉(zhuǎn)移桿使其與導(dǎo)線接觸良好，人員脫離導(dǎo)線動(dòng)作應(yīng)快速，并使腳部位置距離導(dǎo)線大于0.5 m之后，再收回電位轉(zhuǎn)移桿，始終保持電位轉(zhuǎn)移桿低于腳部位置，飛離線路，電位轉(zhuǎn)移動(dòng)作應(yīng)精準(zhǔn)、快速。等電位人員落地后，直升機(jī)返回3383號(hào)塔上方，接橫擔(dān)上的人員，返回起吊點(diǎn)。

3.2.6 直升機(jī)返航，工作終結(jié)

地面人員整理工器具、清理現(xiàn)場(chǎng)，做到“工完、料盡、場(chǎng)地清”。任務(wù)結(jié)束后，直升機(jī)返回起降場(chǎng)，準(zhǔn)備調(diào)機(jī)。工作負(fù)責(zé)人向調(diào)度匯報(bào)工作終結(jié)，與工作許可人辦理工作票終結(jié)手續(xù)，工作終結(jié)。

4 結(jié)語(yǔ)

直升機(jī)吊索法被應(yīng)用于高海拔地區(qū)的特高壓直流輸電線路帶電作業(yè)，充分體現(xiàn)其安全系數(shù)高、適應(yīng)能力強(qiáng)、檢修效率高、作業(yè)速度快的特點(diǎn)，保障電網(wǎng)不間斷供電，節(jié)約線路檢修成本，首次實(shí)現(xiàn)直升機(jī)吊索法在高海拔地區(qū)、特殊地段特高壓輸電線路帶電消缺作業(yè)中的安全應(yīng)用，為線路帶電作業(yè)高效、智能化轉(zhuǎn)變提供強(qiáng)大支撐。