趙志剛，梁利輝

(國網(wǎng)河北省電力公司檢修分公司，石家莊 050070)

直升機(jī)作業(yè)在超高壓輸電線路巡視與帶電檢修中的應(yīng)用

趙志剛，梁利輝

(國網(wǎng)河北省電力公司檢修分公司，石家莊 050070)

介紹直升機(jī)巡視背景，結(jié)合國網(wǎng)河北省電力公司直升機(jī)巡視情況，比較直升機(jī)巡視和人工巡視的優(yōu)缺點(diǎn)，分析直升機(jī)在超高壓輸電線路巡視與帶電檢修應(yīng)用中的關(guān)鍵要求和維護(hù)技術(shù)，并提出直升機(jī)巡視的注意事項(xiàng)。

直升機(jī);超高壓；輸電線路巡視;帶電檢修

1 直升機(jī)作業(yè)的背景及意義

國網(wǎng)河北省電力公司所轄500 kV超高壓輸電線路走廊穿越的地理環(huán)境復(fù)雜，經(jīng)?？缭綗o人區(qū)、交通死區(qū)和通信盲區(qū)，給線路的日常巡視和運(yùn)行維護(hù)工作帶來諸多困難。以前輸電線路的巡視、檢測(cè)一直是由人工來完成的。受多種因素的影響，如山區(qū)巡檢，鐵塔多處于山頂，許多山坡直立陡峭，攀爬上山非常困難；近年封山育林，植被恢復(fù)較快，山草雜木密集，較容易發(fā)生滑坡、滾坡事故；夏秋季節(jié)青紗帳密集，巡視困難，下雨后極易造成人員摔傷事故和交通事故；合成絕緣子紅外檢測(cè)需要夜間帶電登塔進(jìn)行，危險(xiǎn)性較高[1]。而通過直升機(jī)巡視，則可以避免或減少這些安全隱患，保證人身安全。

國網(wǎng)河北省電力公司于2007年10月開始獨(dú)立進(jìn)行直升機(jī)巡視超高壓輸電線路，租賃國網(wǎng)通用航空有限公司直升機(jī)，使用河北檢修分公司航檢吊艙的形式。截至2012年5月共巡視500 kV超高壓輸電線路10 769.3 km，發(fā)現(xiàn)缺陷641項(xiàng)，其中紅外危急缺陷1項(xiàng)、嚴(yán)重缺陷6項(xiàng)，可見光危急缺陷1項(xiàng)、嚴(yán)重缺陷9項(xiàng)。

2 直升機(jī)巡視與人工巡視的比較

2.1 技術(shù)比較

直升機(jī)利用機(jī)載陀螺穩(wěn)定的紅外成像儀可以發(fā)現(xiàn)線路上的一些隱蔽缺陷，例如合成絕緣子內(nèi)部損傷發(fā)熱、引流金具發(fā)熱等。而這些缺陷是人工巡視很難發(fā)現(xiàn)，雖然人工巡視可以配備手持紅外檢測(cè)儀，但是由于人工巡視在地面進(jìn)行，受到巡視位置限制，另外也不可能像直升機(jī)巡視那樣全程監(jiān)視，所以直升機(jī)巡視在巡查輸電線路隱蔽性缺陷能力方面有著人工巡視無法比擬的優(yōu)勢(shì)。

直升機(jī)在巡視時(shí)位于塔頭上方10～15 m位置對(duì)導(dǎo)地線、金具和絕緣子等缺陷進(jìn)行細(xì)致的可見光巡視和紅外巡視。而人工巡視則是使用望遠(yuǎn)鏡和紅外檢測(cè)儀，自下而上對(duì)桿塔進(jìn)行巡視。由于2種巡視方式在巡視位置和觀測(cè)角度存在差異，直升機(jī)可以很容易的發(fā)現(xiàn)導(dǎo)地線、金具和絕緣子在瓶口以上的缺陷，而人工巡視發(fā)現(xiàn)的多為外力破壞、桿塔接地和線路走廊這類瓶口以下的缺陷。

根據(jù)運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，輸電線路在山區(qū)和平原地區(qū)缺陷類型不同，在山區(qū)主要以金具、導(dǎo)地線等瓶口以上缺陷為主，可以占到95%以上，瓶口以上的缺陷相對(duì)于瓶口以下的缺陷，平均威害度較大。山區(qū)部分線路處于交通死區(qū)，人工巡視難度較大，而直升機(jī)巡視不受地形限制，且發(fā)現(xiàn)隱蔽性缺陷能力突出，所以山區(qū)線路應(yīng)以直升機(jī)巡視作為主要手段，人工巡視作為輔助手段。

2.2 巡視數(shù)據(jù)比較

以國網(wǎng)河北省電力公司檢修分公司所轄45回500 kV輸電線路為例，比較2011年度直升機(jī)和人工的巡視結(jié)果。線路總長3 256.8 km，其中山區(qū)共有鐵塔1 043基，占14.3%；丘陵共有鐵塔710基，占9.7%；其余線路全部為平原地形。直升機(jī)完成全部線路航檢僅需120 h，而人工完成巡視需20天左右,直升機(jī)巡視速度明顯占有優(yōu)勢(shì)。

統(tǒng)計(jì)結(jié)果顯示，2011年度直升機(jī)巡視發(fā)現(xiàn)瓶口以上導(dǎo)地線、金具、絕緣子類缺陷共計(jì)112項(xiàng)；人工巡視發(fā)現(xiàn)瓶口以上導(dǎo)地線、金具、絕緣子類缺陷共計(jì)48項(xiàng)。

3 直升機(jī)作業(yè)在輸電線路巡視中的應(yīng)用

直升機(jī)巡視工作需要由3名工作人員完成，機(jī)長、紅外熱像檢查員和可見光巡查員各1名。所需設(shè)備包括機(jī)載陀螺穩(wěn)定紅外成像儀、攝像機(jī)、數(shù)碼照相機(jī)、筆記本電腦、硬盤錄相機(jī)等配套專用儀器。直升機(jī)懸掛吊艙如圖1所示，直升機(jī)內(nèi)部設(shè)備如圖2所示。

圖1 直升機(jī)懸掛吊艙

圖2 直升機(jī)內(nèi)部設(shè)備

巡視時(shí)的直升機(jī)與各種塔型的最佳巡視位置如圖3所示。直升機(jī)距超高壓輸電線路垂直高度約10～15 m，距導(dǎo)線水平距離約15～20 m；飛行距離、高度及角度取決于攝像畫面能否將導(dǎo)線和金具最大地包含并且畫面內(nèi)設(shè)備不相互重疊，距離過近意義不大；飛行速度應(yīng)保持平穩(wěn)，平均速度30 km以下較合適，地區(qū)山勢(shì)起伏較緩時(shí)，對(duì)直升機(jī)影響相對(duì)不大，大風(fēng)時(shí)，在線路上風(fēng)側(cè)飛行速度不宜太低。為避免大風(fēng)將直升機(jī)吹向?qū)Ь€，應(yīng)盡量縮短懸停時(shí)間；紅外巡視在春秋季節(jié)效果較好，早、晚效果好于中午；當(dāng)飛行中出現(xiàn)飛行員視野突然失去線路的情況，應(yīng)立即原地升高，待明確線路位置后重新進(jìn)入工作點(diǎn)。

圖3 直升機(jī)與各種塔型的最佳巡視位置

直升機(jī)巡視可以發(fā)現(xiàn)一些特殊缺陷，如線路瓶口以上本體缺陷情況，見圖4、圖5；引流板松動(dòng)導(dǎo)致的溫升，見圖6。直升機(jī)巡視采用先進(jìn)的機(jī)載設(shè)備，可近距離的俯視和側(cè)視觀察，尤其是可以快速利用紅外測(cè)試儀，對(duì)線路電氣設(shè)備進(jìn)行測(cè)試，能及時(shí)發(fā)現(xiàn)平時(shí)在可見光范圍內(nèi)無法發(fā)現(xiàn)的內(nèi)部缺陷。

圖4 調(diào)整板與直角掛板連接處螺栓缺螺

圖5 絕緣子串導(dǎo)線端碗頭缺M銷子

圖6 耐張引流板溫升

4 直升機(jī)作業(yè)在帶電檢修中的應(yīng)用

4.1 帶電檢修情況

為了提高超高壓輸電線路供電可靠性，20世紀(jì)80年代初，我國首次在500 kV超高壓輸電線路上進(jìn)行帶電檢修作業(yè)[2]，河北省電力公司于2007年首次在500 kV輸電線路上開展帶電檢修作業(yè)。但隨著我國超高壓乃至特高壓大容量輸電線路越建越多，設(shè)備缺陷也越來越多，采用常規(guī)帶電檢修作業(yè)方式進(jìn)行線路檢修作業(yè)需要耗費(fèi)大量的人力、物力，效率低，并且受地形、交通、天氣等制約因素影響大，甚至有些項(xiàng)目在某些情況下不能實(shí)施，給超高壓輸電線路的安全穩(wěn)定運(yùn)行帶來諸多困難和壓力。直升機(jī)帶電檢修超高壓輸電線路是提高線路運(yùn)行水平的一項(xiàng)重要技術(shù)措施，我國正積極探索研究直升機(jī)帶電檢修輸電線路作業(yè)，并取得了較好的效果。2007年6月，在北京沙河試驗(yàn)站試驗(yàn)線路上先后進(jìn)行了直升機(jī)帶電安裝防繞擊避雷針、帶電安裝地線標(biāo)志球、帶電補(bǔ)修導(dǎo)線和帶電更換間隔棒等作業(yè)項(xiàng)目，積累了重要的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)并取得了重要的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。

4.2 帶電檢修方法

直升機(jī)帶電檢修作業(yè)是利用直升機(jī)良好的機(jī)動(dòng)性能和懸停性能，基于直升機(jī)能足夠平穩(wěn)的靠近導(dǎo)線，并與帶電線路行程等電位，同時(shí)直升機(jī)與所有不同電位的物體保持絕緣，從而為線路作業(yè)提供一個(gè)穩(wěn)定工作平臺(tái)，開展帶電檢修作業(yè)。直升機(jī)帶電檢修作業(yè)的關(guān)鍵技術(shù)問題包括直升機(jī)型號(hào)、帶電檢修作業(yè)方式與方法以及專用工器具。目前，美國的MD-500和BELL206 L-4型直升機(jī)都可以滿足直升機(jī)帶電檢修的要求[2]。我國目前采用直升機(jī)帶電檢修作業(yè)方法主要有平臺(tái)法和吊索法。

4.2.1 直升機(jī)平臺(tái)法帶電檢修作業(yè)

直升機(jī)平臺(tái)法帶電檢修作業(yè)是采用一個(gè)與直升機(jī)滑撬牢固連接的平臺(tái)，1個(gè)或多個(gè)帶電檢修作業(yè)人員坐在該平臺(tái)上開展帶電檢修作業(yè)。為保證直升機(jī)在作業(yè)過程中能保持規(guī)定的最小安全距離，在開始作業(yè)前應(yīng)當(dāng)首先確定線路運(yùn)行電壓等級(jí)、導(dǎo)地線排列方式、線間距離、塔頭尺寸及規(guī)定的最小距離。在進(jìn)入強(qiáng)電場(chǎng)前，直升機(jī)以30°角從稍高的高度迎面靠近帶電體，當(dāng)距離目標(biāo)10～15 m時(shí)，線路操作人員協(xié)助飛行員注意觀察直升機(jī)周圍間隙，特別是主旋翼、尾槳與線路保持必要的安全距離。在平均海拔高度900 m以下地區(qū)進(jìn)行500 kV超高壓輸電線路直升機(jī)帶電檢修作業(yè)時(shí)，直升機(jī)對(duì)接地體應(yīng)保持4.6 m的最小安全距離，對(duì)相鄰帶電體應(yīng)保持6.7 m的最小安全距離。

4.2.2 直升機(jī)吊索法帶電檢修作業(yè)

為了解決直升機(jī)受安全距離要求無法進(jìn)入等電位或由于作業(yè)時(shí)間超出直升機(jī)允許的懸停時(shí)間而無法用平臺(tái)法開展檢修作業(yè)的問題，提出了直升機(jī)吊索法檢修作業(yè)方法。該作業(yè)方法是利用直升機(jī)通過絕緣繩將人、工器具和材料吊到超高壓輸電線路或鐵塔上，工作完畢后再將人、工器具和材料吊下來的一種工作方法，直升機(jī)不處于等電位狀態(tài)。

無論是平臺(tái)法還是吊索法都要求作業(yè)時(shí)天氣晴朗，風(fēng)速<3 m/s,能見度>1 km,遇到雨、雪、霧天應(yīng)停止作業(yè)。帶電檢修人員、直升機(jī)駕駛員以及其他在機(jī)上與機(jī)外懸吊的人員必須穿戴全套合格屏蔽服，線路檢修人員應(yīng)以等電位方式與操作平臺(tái)連接。

5 直升機(jī)作業(yè)工作中注意事項(xiàng)

由于飛機(jī)在飛行過程中會(huì)出現(xiàn)振動(dòng)，紅外巡檢裝置必須配備高效的穩(wěn)定裝置，才能保證采集圖形的清晰穩(wěn)定。紅外巡視受地面反光等環(huán)境干擾較大，為達(dá)到最好效果，應(yīng)根據(jù)不同季節(jié)和不同地理環(huán)境選擇不同飛行方向及觀察角度。宜選擇在早、晚時(shí)間或陰天、多云天氣下進(jìn)行。目前各種紅外線設(shè)備均無法在超低溫(零下30°以下)環(huán)境下正常工作。因此紅外巡視應(yīng)盡量避開嚴(yán)冬(零下15°以下)進(jìn)行。紅外線飛行巡視速度在30 km/h以下即可滿足發(fā)現(xiàn)熱點(diǎn)要求。為完全把線路包含到紅外檢測(cè)范圍內(nèi)，飛機(jī)應(yīng)在線路斜上方45°，與最近導(dǎo)線距離應(yīng)盡量保持在15 m左右。

6 結(jié)束語

利用直升機(jī)在超高壓輸電線路上開展巡視和帶電檢修作業(yè)，可以大幅度提高工作效率，降低勞動(dòng)強(qiáng)度，是電網(wǎng)運(yùn)行檢修技術(shù)的發(fā)展方向。與人工操作必須停電的項(xiàng)目，人工難以完成或完成代價(jià)過高項(xiàng)目相比，直升機(jī)作業(yè)具有明顯優(yōu)勢(shì)。為輸電線路安全穩(wěn)定運(yùn)行提供了一種全新的、有效的保障措施，提高了電網(wǎng)運(yùn)行安全穩(wěn)定性和供電可靠性。

[1] 陳 韜.直升機(jī)在輸電線路運(yùn)檢工作中的技術(shù)研究[D].北京：華北電力大學(xué)，2010.

[2] 李國興.我國直升機(jī)電力作業(yè)的現(xiàn)狀與發(fā)展[J].電力設(shè)備，2006，7(3)：41-45.

本文責(zé)任編輯：王麗斌

Application of Helicopter Line Inspection and Live Overhaul in EHV Transmission Lines

This paper focuses on the background of helicopter line inspection,compares advantages and disadvantages between the helicopter line inspection and the manual line inspection,analyzes the key requirements and maintenance technologies of helicopter line inspection and live overhaul in EHV transmission lines,makes some precautions during helicopter line inspection.

helicopter;super-high voltage;power transmission line inspection;live overhaul

2013-02-04

趙志剛(1968-)，男，助理工程師，主要從事500 kV輸電線路運(yùn)行與檢修技術(shù)管理工作。

TM72

B

1001-9898(2013)04-0009-03