高志琪

(甘肅第一建設集團有限責任公司，甘肅 蘭州 730000)

0 引言

我國是一個發(fā)電與用電大國。據(jù)統(tǒng)計，2021年我國全年總發(fā)電量為81 122億kWh，全社會用電為83 128億kWh，35 kV及以上輸電線路回路長度已達到21.56億m。西電東輸、電力扶貧、電力代替能源傳輸、特高壓電網(wǎng)建設等大型電力項目的建設方興未艾，而這些電力項目的實施都伴隨著大量的輸電線路建設。傳統(tǒng)的輸電線路工程架線施工大多采用人工架設、動力傘展放牽引的方式進行，但在某些輸電線路施工環(huán)境的過于復雜的情況下，如森林、湖泊、河流、山區(qū)等人工難以進入?yún)^(qū)域，或存在如高速公路、鐵路、經濟類果園等障礙物區(qū)域，若采用傳統(tǒng)施工方法，不僅消耗大量的人力、時間及成本，還存在較大的風險[1]。

隨著社會經濟和無人機技術的快速發(fā)展，無人機技術在生產生活中的應用也越來越廣泛。旋翼無人機是最常見的無人機類型之一，其便于操作、飛行穩(wěn)定、性價比較高，目前已在拍攝、交通、監(jiān)控、應急救災、農業(yè)、軍事、消防、能源、國土資源勘查、電力等多個領域取得了很好的應用，技術也日趨成熟完善。無人機技術的快速發(fā)展為復雜環(huán)境下傳統(tǒng)人工架設輸電線路難度大、風險高的問題提供了新的解決方案[2]。多旋翼無人機全天候、安全性能高、定位快速準確等特點，較傳統(tǒng)的人工放線，可有效克服地貌及施工作業(yè)環(huán)境復雜等不利因素，特別適用于山高、坡陡、溝深的山區(qū)。目前，旋翼無人機展放輸電線路牽引繩的技術正在被逐步推廣。下面介紹旋翼無人機展放牽引繩技術在輸電線路施工中的應用。

1 技術原理及特點

1.1 技術原理

無人機展放牽引繩的技術原理如圖1所示，其工藝原理主要是通過無人機攜帶牽引繩進行線路展放。將配備有牽引繩繩盤的展放軸架固定在場地地面上，作業(yè)人員用遙控器操縱無人機起飛并在場地上懸停，操作人員通過重錘將I級牽引繩的繩頭與無人機下方的脫鉤裝置相連固定，然后操作人員控制無人機攜帶牽引繩飛過第一基桿塔頂部；在無人機拖住I級牽引繩飛過桿塔時，桿塔上的高空人員將I級牽引繩穿過放線滑車，再將牽引繩懸掛在無人機上，繼續(xù)遙控無人機飛行，飛往下一基桿塔并重復上述動作，直到飛行至計劃的終點桿塔，至此完成I級牽引繩的展放工作。I級牽引繩展放完成后，進行后續(xù)各級牽引繩的展放[3]。

圖1 無人機展放牽引繩的技術原理示意圖

不難看出，無人機進行展放牽引繩施工工藝原理較為簡單，與人工作業(yè)施工的最大區(qū)別就是用無人機代替人工作業(yè)。工藝難點主要在于無人機設備選型以及精度控制等方面，需要施工人員在使用無人機輸電線路施工的時候，充分做好無人機設備的性能檢驗和飛行控制等活動，保證無人機放線施工活動可以按照原計劃內容展開全面施工，從而確保最終的施工成效。

1.2 技術特點

相較于傳統(tǒng)的人工高空展線，使用無人機來在高空展放牽引繩具有如下特點。

1) 高便捷性。無人機可輕松飛躍如高山、深溝、湖泊、林地、農田等復雜作業(yè)環(huán)境，有效提高了作業(yè)的便捷性。

2) 高安全性。無人員在高空作業(yè)，可以降低人員高空施工的安全隱患，提高了整個輸電線路施工的安全性。

3) 高效率性。無人機體積相對較小、操作方便，可以很好地提高展放引繩的效率。

4) 經濟性。隨著無人機操作人員數(shù)量的增加與無人機價格的下降，在輸電線路施工通過無人機來展放牽引引繩可以降低施工成本。

2 工程應用實例

2.1 工程概況

在某電網(wǎng)輸電200 kV線路工程中，施工地區(qū)需跨越生長期農田，且地區(qū)樹木覆蓋率很高，通過人力或者畜力運輸材料比較困難，交通運輸成本較大，并且風險較高，如果鋪設便道，對農田資源將產生巨大的浪費；同時，一些高聳的樹木也不利于動力傘作業(yè)，存在一定的安全隱患。針對以上問題，考慮使用無人機展放牽引繩來進行輸電線路施工。

2.2 專用機具設備選型

無人機放牽引繩的專用機具與設備選擇主要包括遙控無人機、牽引繩、重錘(或沙袋)以及牽引機、張力機、放線走板、張力卸扣、旋轉器等架線機具等，其中最重要的為無人機的選擇及牽引繩的選擇。

2.2.1 無人機選擇

由于其結構和穩(wěn)定性等原因，目前國內應用于輸電線路施工中的無人機大多選用是旋翼無人機，其操控操作方便、性能強，可垂直起降和懸停，且飛行性能穩(wěn)定。在短距離常規(guī)項目施工時，常采用多旋翼小型無人機。根據(jù)該項目的工程特點，采用某公司生產的D690x六軸小型多旋翼無人機，其相關性能參數(shù)如表1所示。

表1 本項目所采用的無人機主要指標參數(shù)

2.2.2 牽引繩選擇

牽引繩的參數(shù)性能對于后續(xù)無人機施工作業(yè)有著重要的影響。牽引繩選擇應根據(jù)無人機的承載力、牽引力以及作業(yè)條件及要求確定。該項目選用目前線路施工應用較為廣泛的迪尼瑪繩作為牽引繩，相關參數(shù)如表2所示。

表2 迪尼瑪牽引繩相關指標參數(shù)

迪尼瑪繩是一種采用迪尼瑪高強度聚乙烯纖維運用線體加強工藝制成的超圓滑敏感的繩體，其表面加入了潤滑因子，改進了線繩表面的涂層，具有密度低、拉力強、絕緣性能好、延伸率低、耐高溫耐腐蝕、耐疲勞、耐磨等特點。

2.3 施工準備

無人機展放牽引繩之前需做好相關準備工作。

1) 線路調查。首先對展線場地、飛行線路及其環(huán)境進行調查，掌握場地及線路的地形、地貌、道路、其他線路等情況，對于無人機飛行而言，尤其要關注飛行線路上是否存在電磁波干擾。若場地或線路存在隱患應提前做好針對性的防控措施。

2) 無人機試飛。根據(jù)預先設計規(guī)劃好飛行路線，作業(yè)人員操作無人機進行全程試飛行，檢查后續(xù)正式飛行中可能存在問題，確保后續(xù)正式施工時無人機不會受到沿線環(huán)境的影響。

3) 確定職能分工。制定崗位責任制，對作業(yè)人員進行明確分工，確定各個工種職能分工。

4) 安全技術交底。為確保后續(xù)正式施工時的應用質量和效率，需對相關作業(yè)人員進行技術安全交底，交底內容包括作業(yè)流程，無人機作業(yè)操作方法、技術要點、技術標準及要求，質量安全要求及控制措施，交底完成后簽字保存記錄。

2.4 放線施工

無人機展放牽引繩的施工流程如圖2所示。

圖2 無人機展放牽引繩施工流程

在展放I級牽引繩時需要根據(jù)施工耐張段(基耐張桿塔之間即為一個耐張段)進行實施，無人機展放牽引繩的工作應選擇適合無人機飛行作業(yè)的天氣進行，避免在大風、雨雪等天氣下進行。

1) 場地布置。在待展線輸電線路的兩端，選一處視野較好、地形比較空曠的場地作為無人機的起飛場地。根據(jù)每卷牽引繩與每個耐張段長度，在考慮弧垂的情況下合理布置張力場和牽引場。將牽引繩卷軸通過專用軸架安裝固定在場地上，避免其在后續(xù)展放過程中發(fā)生纏繞。

2) 滑車懸掛。按照施工方案要求，在每個桿塔頂端左右兩側各懸掛安裝一個牽引繩專用的放線滑車。

3) 無人機準備。安裝無人機的各個部件并在地面進行試運轉，檢測無人機是否正常。地面檢查無問題后，通過遙控操作，在場地進行試飛，檢查無人機在飛行狀態(tài)下是否能正常工作。

4) 首檔展放。從地面軸架的牽引繩上引出端頭與重錘連接好并倒出余繩，將其固定在無人機下方的脫鉤裝置上，然后作業(yè)人員控制無人機，攜帶牽引繩向第一桿塔飛行，牽引繩在無人機的牽引下，在無人機后慢慢展放。

5) 通過滑車。無人機飛過桿塔頂時，作業(yè)人員遙控無人機的飛行，讓牽引繩落在桿塔頂部，遙控無人機進行減速、懸停，懸停飛行高度約為高于塔頂20 m。此時，塔上作業(yè)人員將牽引繩安裝入滑車。

6) 檔中展放。遙控無人機攜帶牽引繩繼續(xù)飛往下一個桿塔，在飛行中根據(jù)風險與周邊環(huán)境適時調整無人機飛行高度及航線，并控制好牽引繩的張力，使牽引繩順利通過障礙物，完成檔中展放。

7) 無人機著陸。重復上述動作，直到飛行至計劃的終點桿塔，完成本施工區(qū)段的牽引繩展放。展放完畢后，無人機著陸，將展放好的牽引繩繩頭綁扎牢固，完成I級牽引繩展線。

后續(xù)的各級牽引繩逐級通過機動絞磨和張牽機再進行鋪設展放，直到完成主牽引繩(鋼絲繩)的展放為止。

2.5 控制要點

對于無人機展放牽引繩作業(yè)而言，其控制要點主要有現(xiàn)場管控操作、無人機操作、迪尼瑪牽引繩使用三個方面。

2.5.1 現(xiàn)場管控要點

1) 在無人機正式進行展放作業(yè)時，每個桿塔應配備1人，負責將牽引繩放入預先安裝在桿塔頂端的滑車內，或將無人機拋下的牽引繩固定在桿塔頂短。同時，每個桿塔的作業(yè)人員都須配備對講機，在無人機展線作業(yè)時隨時保持信號暢通，以便在作業(yè)過程中發(fā)現(xiàn)問題時及時與無人機操作人員或指揮員進行溝通。

2) 在無人機展線作業(yè)過程中，作業(yè)人員需根據(jù)放線數(shù)據(jù)及天氣情況，對放線操作參數(shù)適時、細致地進行調整與管理，保證各項放線數(shù)據(jù)準確可靠。

3) 滑車對于各級展線的流暢性有著十分重要的影響。每個桿塔安裝懸掛的滑車都應為經試驗檢測合格，可正常流暢轉動，無卡頓、異響等情況。對有問題的滑車應及時更換或修理，不得使用。

2.5.2 無人機使用要點

1) 提前對無人機檢查，并確保無人機電池電量滿足現(xiàn)場施工。同時做好與相關單位、人員的聯(lián)系對接，確定作業(yè)區(qū)域內可進行無人機飛行作業(yè)。正式施工前應進行試飛試驗，檢查無人機及周邊環(huán)境的狀態(tài)，確保后續(xù)牽引繩展線作業(yè)的正常運行。

2) 在進行無人機展線時，應嚴格按照施工方案與作業(yè)指導書的要求設置無人機的操作和監(jiān)控體系，確保遙控操作的可靠有效，通信聯(lián)絡的暢通高效，使得無人機作業(yè)做到完全可知可控、可用可靠。

3) 一般電力線路施工無人機的抗風等級為5級，在無人機展線作業(yè)時，一旦環(huán)境風力超過無人機所得規(guī)定的抗風限制級別，操作人員應立即遙控無人機進行著陸，停止飛行作業(yè)，防止出現(xiàn)風力過大而致無人機墜落的情況。

4) 在無人機展線作業(yè)時，應對無人機的牽引荷載進行控制，不得使無人機所牽引的荷載超過允許值，以免出現(xiàn)無人機墜落等情況。

2.5.3 迪尼瑪牽引繩使用要點

1) 牽引繩在軸架上盤線及展線時應注意防護，避免軸架周圍部件刮傷牽引繩。同時牽張設備的張力輪、導向輪、連接器放線滑車等與牽引繩接觸的部位應隨時注意檢查，確保光滑無毛，防止因操作不當造成設備及工具損傷牽引繩。

2) 在無人機展線及后續(xù)的牽引過程中，桿塔上的高空作業(yè)人員時刻注意看護好牽引繩的運行，防止跳出滑車槽。當牽引繩掛到障礙物時，立即通過對講機通知無人機做操作人員與指揮人員，及時進行調整，保證牽引繩展放安全高效進行。

3) 在電力線路施工時，使用無人機展放牽引繩技術雖需要使用無人機設備，增加了相應的成本。但是，對于整個施工過程而言，采用無人機展放牽引繩及時，有效避免了毀壞莊稼、林木的情況，不會產生生態(tài)破壞行為，節(jié)省了人力成本，同時也有效提高了作業(yè)人員施工作業(yè)的安全性，具有較好的經濟效益。

3 結束語

隨著科學技術的不斷創(chuàng)新與發(fā)展，無人機技術水平得到快速提升，在電力系統(tǒng)工程的應用也越來越常見。在跨越障礙地形輸電線路施工中，采用無人機展線技術，可避免施工作業(yè)對原有森林、農作物、果園等的損毀和清理工作，提升施工作業(yè)的安全性、經濟性，可供推廣。