甘肅送變電工程有限公司天水輸電運(yùn)檢中心 常浩鵬 王新忠 閻 森 徐 東 焦小強(qiáng) 張建東

采用多旋翼飛行器拋繩技術(shù)、借助輔助工具的應(yīng)用快速有效地處置導(dǎo)線翻轉(zhuǎn)扭絞缺陷，避免因長期風(fēng)力作用而造成的導(dǎo)線間磨損，達(dá)到保證輸電線路安全運(yùn)行目的。

1 工作內(nèi)容及現(xiàn)場(chǎng)勘查情況

我中心運(yùn)維的750kV 某二回線路422號(hào)～423號(hào)海拔高度2010m～2032m 之間，線路塔身、導(dǎo)地線、金具、絕緣子串上均有覆冰(霧凇)，檔內(nèi)中相導(dǎo)線不均勻覆冰和舞動(dòng)跳躍，導(dǎo)線發(fā)生舞動(dòng)翻轉(zhuǎn)利用輔助工具恢復(fù)的工作。

處理前組織人員對(duì)導(dǎo)線翻轉(zhuǎn)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行勘察，750kV 某二回線路422號(hào)～423號(hào)位于平?jīng)鍪嗅轻紖^(qū)麻武鄉(xiāng)后溝村，海拔高度2010～2032m 之間，本線路地貌單元以黃土塬及低山臺(tái)地為主，其次還有高山大齡地區(qū)，存在少有的埡口地形。黃土塬及低山臺(tái)地地形起伏較大，侵蝕及切割較劇烈，地層破碎，縱橫溝谷發(fā)育，由黃土梁、峁及溝谷共同構(gòu)成，較平緩的山坡多已開墾為梯田。黃土塬及低山臺(tái)地，地層以黃土為主，風(fēng)積成因、淺黃～褐黃，稍密、稍濕，多見針狀孔隙，垂直節(jié)理發(fā)育，厚度大于10m，具有強(qiáng)烈的濕陷性。

該二回線路呈垂直排列，覆冰區(qū)采用單回線路，呈水平排列，全線覆冰設(shè)計(jì)為20mm，基本設(shè)計(jì)風(fēng)速按7m/s 風(fēng)速區(qū)設(shè)計(jì)。污穢等級(jí)（A回，c級(jí)污穢區(qū)占92.87%；e 級(jí)污穢區(qū)占7.13%。B 回，c 級(jí)污穢區(qū)占92.90%；e 級(jí)污穢區(qū)占7.10%）；導(dǎo)線采用6×LGJ-400/50鋼芯鋁絞線，分裂間距均為600mm，左地線采用1×19-13-1270-A-GB 1200，右光纜采用OPGW-120型24芯光纜[1]，跳線采用鼠籠式鋼性跳線結(jié)構(gòu)型式。導(dǎo)線翻轉(zhuǎn)扭絞發(fā)生在東涼Ⅰ線單回線路某耐張段的422～423號(hào)檔中相。缺陷段的線路設(shè)計(jì)參數(shù)如下：422號(hào)塔型ZB12、呼高43.5m、海拔1992m,422號(hào)塔型ZB22、呼高51m、海拔2018m,二者檔距529m，耐張段長/代表檔距3019/460米，導(dǎo)地線型號(hào)/最大設(shè)計(jì)張力（N/mm2）6×LGJ-400/50/30207N/根，間 隔棒數(shù)量11，線防震錘JLB20AC-150。

750kV 某二回線路422號(hào)～423號(hào)單回線路檔距內(nèi)共安裝11個(gè)間隔棒，導(dǎo)線發(fā)生180°翻轉(zhuǎn)為檔距內(nèi)4號(hào)大號(hào)側(cè)第(3、4)、(8、9)間隔棒之間的導(dǎo)線段，導(dǎo)線翻轉(zhuǎn)方向?yàn)槊嫦虼筇?hào)側(cè)繞六分裂導(dǎo)線軸線方向順時(shí)針旋轉(zhuǎn)導(dǎo)致翻轉(zhuǎn)，經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)勘察，發(fā)現(xiàn)扭絞導(dǎo)線段有較大的電流聲，存在電暈放電現(xiàn)象。422號(hào)～423號(hào)導(dǎo)線翻轉(zhuǎn)情況如圖1所示。導(dǎo)線翻轉(zhuǎn)扭絞后會(huì)隨著當(dāng)?shù)仫L(fēng)力及氣象條件變化情況，長時(shí)間受力發(fā)生不規(guī)則振動(dòng)[2]，且不能隨著導(dǎo)線自重而恢復(fù)的現(xiàn)狀，容易造成金具損壞，導(dǎo)線斷股或斷線，從而導(dǎo)致停電事故。

圖1 導(dǎo)線翻轉(zhuǎn)現(xiàn)場(chǎng)照片

2 方案論證及設(shè)備設(shè)施配置

2.1 方案論證

特高壓輸電線路具有電壓等級(jí)高、輸送距離遠(yuǎn)、輸送容量大特征，目前只有中國西北地區(qū)有750kV特高壓輸電線路，正常輸送功率3000MW、每相導(dǎo)線通過電流431A。停電檢修或停電時(shí)間較長，將會(huì)對(duì)國民經(jīng)濟(jì)收入造成影響或損失[3]，及時(shí)處理導(dǎo)線翻轉(zhuǎn)對(duì)確保電網(wǎng)的安全、可靠、穩(wěn)定運(yùn)行具有十分重要的意義。

由于750kV 高壓輸電線路桿塔高、發(fā)生導(dǎo)線翻轉(zhuǎn)的地形較差、人員無法在導(dǎo)線上作業(yè)等因素，且導(dǎo)線發(fā)生翻轉(zhuǎn)時(shí)受風(fēng)力、導(dǎo)線振動(dòng)等影響，導(dǎo)線相交位置導(dǎo)線相互摩擦，易發(fā)生導(dǎo)線斷股、斷線等情況，危及線路運(yùn)行安全，需及時(shí)進(jìn)行處理恢復(fù)。目前處理導(dǎo)線翻轉(zhuǎn)的作業(yè)方法尚不成熟，普遍采用落線處理方法，耗時(shí)長、處理難度系數(shù)大。本次設(shè)計(jì)時(shí)提出一種新型處理750kV 導(dǎo)線翻轉(zhuǎn)的處理方法及輔助工具，采取帶電作業(yè)方式，利用多旋翼無人機(jī)拋繩技術(shù)及在導(dǎo)線翻轉(zhuǎn)區(qū)段內(nèi)選擇合適位置裝設(shè)輔助工具相結(jié)合的方式方法，利用導(dǎo)線自重及地面作業(yè)人員施加的反作用力使其恢復(fù)原狀。為確保該項(xiàng)處置工作安全高效開展，中心申請(qǐng)八旋翼大載重?zé)o人機(jī)配合作業(yè)，同時(shí)挑選具有豐富帶電作業(yè)經(jīng)驗(yàn)、線路運(yùn)維工作經(jīng)驗(yàn)的班組長進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)協(xié)作配合作業(yè)。

2.2 多旋翼飛行器的選擇

多旋翼飛行器型號(hào)CXDX1108M，最大直徑1.5米（翼尖距）；電機(jī)軸心距1.2米；全高0.80米；自重18kg（含機(jī)載電池）；最大載重40kg；最遠(yuǎn)遙控距離1000米；單次飛行時(shí)間≤20分鐘；放線架尺寸0.4米×0.8米；線盤直徑0.7米、槽寬0.2米；輕型引繩比重3.5公斤/千米；輕型引繩直徑3mm；輕型引繩破斷拉力75公斤；包裝桶直徑0.5米、高0.85米。

2.3 多旋翼飛行器操控步驟及說明

展開八旋翼，先打開遙控器電源再接通機(jī)身電源，必須進(jìn)行指南針校準(zhǔn)方可飛行。所使用的是2.4G抗干擾信號(hào)發(fā)射機(jī)，遙控距離1公里，不能同時(shí)用兩只以上2.4G 遙控器同時(shí)接力控制。起飛前首先接通飛行器電源，再打開遙控器電源，顛倒次序不能飛行。接通飛行器電源后，需用觀察指示燈、聽聲音等兩條途徑來判斷飛行器是否能正常起飛。觀察指示燈方法：上電后LED 燈正常的閃爍方式為紅燈閃3下、紫燈快閃2下，否則電路不正常，請(qǐng)重新上電或檢查線路設(shè)備。聽聲音方法：上電后8只電調(diào)會(huì)同時(shí)發(fā)出音樂聲123和5聲自檢蜂鳴音，先連續(xù)4聲"嘟"音，最后1聲"嘟"音長鳴1～2秒結(jié)束，聽到"嘟、嘟、嘟、嘟，嘟"表示上電正常，可啟動(dòng)電機(jī)怠速測(cè)試，若聲音不正常原因可能是電機(jī)燒壞或電調(diào)損壞或線路切斷。

2.4 主要工器具、作業(yè)人員、車輛配置

主要工器具配置如下：多旋翼飛行器CXDX1108M2臺(tái)（租賃）；安全工器具有網(wǎng)狀紅馬甲1套、急救/1個(gè)、工器具毯2張；工器具有Φ4×200m 迪尼瑪繩4根、Φ11×200m 半靜力繩4根、導(dǎo)線保護(hù)繩鉤2個(gè)、1.5T 錨鉆2個(gè)、1.5m 撬杠4個(gè)、1.5T 滑車4個(gè)、3t U 型環(huán)4個(gè)、機(jī)動(dòng)絞磨1臺(tái)、輔助工具1套；通訊、數(shù)碼設(shè)備有對(duì)講機(jī)3臺(tái)、數(shù)碼相機(jī)1臺(tái)。工作負(fù)責(zé)人1人，安全監(jiān)護(hù)人1人，多旋翼飛行器操作員1人，地面配合人員10人，車輛4臺(tái)。

3 處理方法、預(yù)防措施及建議

3.1 導(dǎo)線翻轉(zhuǎn)情況及受力分析

某750kV 二回線路的單回區(qū)段422號(hào)～423號(hào)海拔高度2010m～2032m 之間。地形為山地、植被茂盛，天氣為雨夾雪、東北風(fēng)4級(jí)、溫度-4℃、濕度99%、大霧能見度不足15m，線路塔身、導(dǎo)地線、金具、絕緣子串上均有覆冰(霧凇)。檔內(nèi)中相導(dǎo)線不均勻覆冰和舞動(dòng)跳躍，導(dǎo)線發(fā)生舞動(dòng)翻轉(zhuǎn)。

導(dǎo)線舞動(dòng)主要發(fā)生在高壓多分裂導(dǎo)線輸電線路中。它是在特定的季節(jié)(冬季)導(dǎo)線覆冰時(shí)，由于間隔棒限制了導(dǎo)線的自身軸線回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，很容易形成導(dǎo)線單側(cè)覆冰；由于埡口特殊地形的條件，當(dāng)水平方向風(fēng)速達(dá)到5～20m/s、風(fēng)向與線路夾角大于45°時(shí)，在導(dǎo)線單側(cè)覆冰的扭轉(zhuǎn)力和風(fēng)力的作用下，分裂導(dǎo)線就會(huì)隨著覆冰位置的不同而產(chǎn)生自激振動(dòng)產(chǎn)生舞動(dòng)[4]。舞動(dòng)頻率一般為0.1～1Hz，舞動(dòng)軌跡通常為偏離垂向?yàn)殚L軸的橢圓形，并伴有導(dǎo)線繞軸線的交變扭轉(zhuǎn)，致使導(dǎo)線扭轉(zhuǎn)交纏在一起。

3.2 現(xiàn)場(chǎng)處理過程

國內(nèi)對(duì)于750kV 及以上線路導(dǎo)線翻轉(zhuǎn)的情況很少見，在對(duì)其采取處理措施反面缺少研究，往常都通過采取停電降落導(dǎo)線的方式消缺；本次驗(yàn)證的是無人機(jī)配合自主研發(fā)的工具進(jìn)行實(shí)踐處理。

3.2.1 現(xiàn)場(chǎng)準(zhǔn)備

分析咨詢預(yù)定實(shí)施作業(yè)日期的天氣情況，確保無人機(jī)拋繩不受天氣影響作業(yè)。處理前對(duì)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行勘察，利用無人機(jī)測(cè)量導(dǎo)線對(duì)地面的實(shí)際距離，計(jì)算處理翻轉(zhuǎn)導(dǎo)線所用繩索長度，確定固定受力繩索位置進(jìn)行地錨設(shè)置。觀察現(xiàn)場(chǎng)拋繩無人機(jī)的停機(jī)、起飛及拋繩位置，能使處理翻轉(zhuǎn)的繩索達(dá)到預(yù)定位置。研究改進(jìn)翻轉(zhuǎn)導(dǎo)線輔助工具，能夠順利將導(dǎo)線翻轉(zhuǎn)輔助工具與導(dǎo)線連接，處理完畢后能夠順利脫離導(dǎo)線，并保障導(dǎo)線不受損傷。

3.2.2 處理過程

(1)進(jìn)入現(xiàn)場(chǎng)，作業(yè)人員必須核對(duì)線路“三號(hào)”，識(shí)別線路色標(biāo)，并確認(rèn)無誤；(2)結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際，在中相導(dǎo)線左邊20m～30m 處選擇多旋翼飛行器起降點(diǎn)，并按照安全文明施工要求布置現(xiàn)場(chǎng)；(3)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)勘察，將擬定的方案對(duì)作業(yè)人員進(jìn)行培訓(xùn)交底，分配工作任務(wù)確?，F(xiàn)場(chǎng)安全、有序開展；(4)檢查無人機(jī)拋繩掛鉤、拋繩重錘連接是否正常。檢查無誤后，操作無人機(jī)攜帶φ4迪尼瑪導(dǎo)引繩按步驟(2)的距離垂直起飛，垂直上升至中相導(dǎo)線水平面0.5米處，水平向右移動(dòng)無人機(jī)，使得機(jī)身完全越過導(dǎo)線后開始拋繩，拋繩成功繩端連接受力繩索(φ11的半靜力繩)，牽引受力繩索的端頭到地面后裝入與地錨鉆連接的轉(zhuǎn)向滑車中。

(5)將φ11的半靜力繩的另一端與導(dǎo)線翻轉(zhuǎn)修復(fù)輔助工具(右邊)連接，同時(shí)輔助工具的另一端(左邊)也用φ11的半靜力繩連接，地面作業(yè)人員通過牽引φ11的半靜力繩使得輔助工具逐漸靠近導(dǎo)線，最終使得輔助工具的一對(duì)掛鉤掛在兩相鄰子導(dǎo)線上(導(dǎo)線扭絞點(diǎn)大號(hào)側(cè)第3個(gè)間隔棒大號(hào)右上、右中子線上)；(6)待步驟(5)完成掛接后，地面作業(yè)人員通過機(jī)動(dòng)絞磨牽引輔助工具(左邊)的φ11半靜力繩，使得導(dǎo)線向扭絞的相反方向轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)輔助工具(右邊)φ11的半靜力繩也給予適當(dāng)?shù)睦Γ乐剐迯?fù)過程中輔助工具脫落；(7)一次牽引使得導(dǎo)線翻轉(zhuǎn)180°后，若導(dǎo)線還未恢復(fù)原狀，需重復(fù)操作步驟(5)(6)，直至導(dǎo)線翻轉(zhuǎn)恢復(fù)正常；(8)處理導(dǎo)線翻轉(zhuǎn)完畢，以相反的操作手續(xù)結(jié)束作業(yè)。

圖2 現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)示意圖

3.3 預(yù)防措施及建議

圖3 輔助工具示意圖

對(duì)于特殊區(qū)段的間隔棒進(jìn)行特殊設(shè)計(jì)，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)條件，可采用對(duì)間隔棒加裝偏重心裝置，使得導(dǎo)線受到外力時(shí)，導(dǎo)線自重及間隔棒偏重心裝置對(duì)其產(chǎn)生阻力矩，從而防止翻轉(zhuǎn)[5]；桿塔布置盡量避免特大檔距；按照現(xiàn)場(chǎng)條件及氣象條件，適當(dāng)調(diào)整該地區(qū)檔距內(nèi)次檔距距離，減小相應(yīng)較大次檔距的距離，以增大間隔棒阻力；易發(fā)生缺陷處加裝在線檢測(cè)裝置或?qū)Ь€振動(dòng)測(cè)量工具，根據(jù)測(cè)量結(jié)果制定相應(yīng)方案。

綜上，高壓架空線路距離較長，路徑的地表?xiàng)l件和氣候很復(fù)雜，能夠在短時(shí)間內(nèi)安全、高效的解決危及線路運(yùn)行安全的方法很少，也存在經(jīng)驗(yàn)積累困難。本文首先對(duì)處理導(dǎo)線翻轉(zhuǎn)的方法進(jìn)行簡(jiǎn)單介紹，并對(duì)其可行性展開分析，效驗(yàn)導(dǎo)線翻轉(zhuǎn)處理方法的安全可靠性。在此基礎(chǔ)上通過輔助工具的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、工具效驗(yàn)，研制改進(jìn)輔助工具，使處理導(dǎo)線翻轉(zhuǎn)的方法及輔助工具成功應(yīng)用于生產(chǎn)實(shí)際。

理論研究和現(xiàn)場(chǎng)檢驗(yàn)結(jié)果表明：研制的處理方法及輔助工具具有顯著的實(shí)用性，簡(jiǎn)潔靈活、實(shí)施安全便捷，降低了作業(yè)勞動(dòng)強(qiáng)度，具有很高的實(shí)用價(jià)值。因此本方法及輔助工具的研發(fā)能夠短時(shí)間及線路帶電運(yùn)行的情況下解決導(dǎo)線翻轉(zhuǎn)的問題，是可實(shí)施的先進(jìn)方法。