架空輸電線路導(dǎo)地線損傷檢測系統(tǒng)及其修復(fù)的安全作業(yè)方法研究

李 文 何海清 施金潤 江澤輝 郜春潮

（云南電網(wǎng)公司臨滄供電局 云南省臨滄 665600）

架空輸電線路導(dǎo)地線損傷檢測系統(tǒng)及其修復(fù)的安全作業(yè)方法研究

李 文 何海清 施金潤 江澤輝 郜春潮

（云南電網(wǎng)公司臨滄供電局 云南省臨滄 665600）

隨著我國現(xiàn)代化經(jīng)濟(jì)建設(shè)的不斷發(fā)展和人們對生產(chǎn)生活用電的需求不斷提升，人們對電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定性能要求也越來越高。輸電線路將配電、發(fā)電、輸電、變電以及用電等有機(jī)地結(jié)合起來，在整個電力系統(tǒng)中發(fā)揮著重要的作用，而架空輸電線路導(dǎo)地線是實現(xiàn)電能輸送的重要渠道。輸電導(dǎo)地線在長期的外力破壞以及雷擊閃絡(luò)等作用下會造成導(dǎo)地線表面損傷，在長期多種應(yīng)力作用下會使導(dǎo)地線材質(zhì)發(fā)生脆變，這些損壞嚴(yán)重影響了輸電線路的正常運行，影響了整個電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定性能。因此有必要對架空輸電線路導(dǎo)地線的損傷進(jìn)行科學(xué)、有效的檢測，并進(jìn)行及時修復(fù)作業(yè)。

架空輸電線路；損傷檢測；導(dǎo)地線

本文主要介紹了一種基于漏磁檢測原理和渦流檢測原理的架空輸電線路導(dǎo)地線檢測系統(tǒng)，它能夠根據(jù)高壓輸電線路的結(jié)構(gòu)特點有效檢測導(dǎo)線的鋼芯和鋁絞線的受損情況。該系統(tǒng)也能夠在停電的情況下對輸電線路地線進(jìn)行損傷檢測。本文主要分析了漏磁檢測原理與渦流檢測原理，對儀器的信號處理軟件以及各部分結(jié)構(gòu)進(jìn)行了簡單的探討。

1 架空輸電線路導(dǎo)地線損傷概述及其主要檢測方法

架空輸電線路由于本身的不完整性和復(fù)雜性，容易受到外力破壞的影響和長期應(yīng)力的作用。輸電線路導(dǎo)地線在長期的外力破壞以及雷擊閃絡(luò)等作用下會造成導(dǎo)地線表面損傷，在長期多種應(yīng)力作用下會使導(dǎo)地線材質(zhì)發(fā)生脆變，尤其在一些工業(yè)區(qū)和海濱地區(qū)，特殊的氣候、空氣、環(huán)境導(dǎo)致輸電導(dǎo)地線更容易被腐蝕，產(chǎn)生斷股或者裂紋等缺陷，嚴(yán)重影響了輸電線路的正常運行，也影響了整個電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定性能。因此應(yīng)該有效檢測架空輸電線路導(dǎo)地線的損傷并及時進(jìn)行修復(fù)作業(yè)，保證電力系統(tǒng)的正常運行。

架空輸電線路導(dǎo)地線的損傷缺陷嚴(yán)重影響了整個電力系統(tǒng)安全有效地運行，但是就目前而言，對輸電線路導(dǎo)地線損傷檢測的方法并不多，歸納起來主要包括以下幾種：（1）目測法。即用望眼鏡或者直接用肉眼觀測導(dǎo)地線。（2）光學(xué)法。即將輸電導(dǎo)地線拍攝下來通過人工檢測判斷損傷情況。（3）航測法。即通過輸電線路附近的直升飛機(jī)對沿線異常發(fā)熱點進(jìn)行觀測并記錄。（4）紅外線成像無損檢測法。由于輸電導(dǎo)地線的紅外輻射場在導(dǎo)地線無缺陷和有缺陷時是不相同的，因此只要檢測導(dǎo)地線附近的紅外輻射場就可以知道導(dǎo)地線是否損傷。但是這種方法只適用于被測電路電流較大的情況，且受到風(fēng)雪情況、風(fēng)力、溫度等環(huán)境條件影響較大。（5）渦流檢測法。即根據(jù)電渦流在試件表面有缺陷時會發(fā)生畸變，來提取輸電線路導(dǎo)地線的缺陷信息。（6）超聲波檢測法。因為輸電導(dǎo)地線表面不光滑，加上超聲波檢測需要耦合劑，聲波發(fā)散性大，故這種檢測方法不適宜檢測輸電導(dǎo)線。

2 損傷檢測儀檢測原理

輸電線路損傷檢測儀根據(jù)架空輸電導(dǎo)地線的損傷一般為幾股或一股斷裂的特征，對其內(nèi)部鋼芯缺陷通過霍爾元件傳感器進(jìn)行檢測，而對外部鋁絞線缺陷通過電渦流法進(jìn)行檢測。檢測儀分為空中和地面兩個部分。如下圖所示。

圖1 輸電線渦流檢測機(jī)器人系統(tǒng)框圖

2.1 爬行小車

爬行小車主要包括電機(jī)（驅(qū)動部分）、控制部分、電源部分以及行走部分。系統(tǒng)采用12V鎳氫充電電池作為電源，為整個系統(tǒng)A /D轉(zhuǎn)換電路、渦流傳感器和電機(jī)的電路、工控機(jī)、遙控接收裝置、霍爾元件的勵磁電路供電。

2.2 霍爾元件及渦流檢測傳感器

鋁導(dǎo)線的裂紋、斷裂等缺陷信號通過渦流傳感器檢測輸電線外層鋁絞線而獲取。鋼芯的裂紋缺陷信號通過霍爾元件檢測輸電線內(nèi)部鋼芯而獲取。

2.3 信號處理和A/D轉(zhuǎn)換電路

輸電線路導(dǎo)地線的缺陷信號經(jīng)過信號處理電路一系列的處理（檢波、放大等）之后，將信噪比與幅值符合要求的模擬量信號經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)換，即送入數(shù)據(jù)采集器進(jìn)行處理，將獲得的數(shù)字量信號保存入計算機(jī)。

2.4 接收裝置和遙控發(fā)射裝置

遙控發(fā)射裝置和接收裝置控制工控機(jī)的開停機(jī)，控制檢測傳感器的電源開關(guān)，控制行走小車的行走速度、行走方向以及行走啟動和停止，控制整個檢測程序的啟動和停止。

2.5 缺陷信號處理軟件和地面計算機(jī)

工控機(jī)中的數(shù)據(jù)信號通過小型網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)降孛嬗嬎銠C(jī)，計算機(jī)通過缺陷信號處理軟件分析處理相關(guān)信號，對輸電線缺陷作出判斷，將具體缺陷狀況在屏幕顯示出來，同時發(fā)出警報信號。

3 渦流傳感器檢測概述

渦流檢測對象為輸電線路導(dǎo)地線的鋁絞線。被測導(dǎo)線與測量線圈兩者間的相互作用同兩線圈耦合相類似。其渦流檢測等效圖如下所示。

圖2 渦流檢測等效電路圖

當(dāng)在被測導(dǎo)線上方放置測量線圈時，在渦流效應(yīng)的影響下，等效電感隨著等效電阻的增大而減小。測量線圈的反應(yīng)電感與反應(yīng)電阻受激勵頻率的影響，當(dāng)激勵頻率保持不變時，測量線圈的反應(yīng)電感和反應(yīng)電阻與被測金屬物的電感、電阻以及互感系數(shù)有關(guān)。當(dāng)被測金屬物與線圈的距離保持不變時，互感系數(shù)為一定值，此時，被測金屬有缺陷時，就會改變線圈的阻抗，這樣被測導(dǎo)線的缺陷就可以通過測量線圈上的電壓變化情形來進(jìn)行判斷。

4 漏測檢測原理概述

因為渦流檢測在輸電線鋼芯檢測中受到檢測深度的影響，導(dǎo)致檢測準(zhǔn)確度變差，因此高壓輸電電路中內(nèi)部鋼芯的缺陷通過漏磁法進(jìn)行檢測。鋼芯主要受到各種外界荷載和拉力應(yīng)力。當(dāng)這些荷載應(yīng)力導(dǎo)致鋼芯發(fā)生缺陷時，若沿輸電線路鋼芯軸向用一磁場將鋼芯磁化，那么此時鋼芯表面就會發(fā)生漏磁現(xiàn)象，導(dǎo)致鋼芯磁路內(nèi)的磁通發(fā)生變化或者出現(xiàn)漏磁場。通過對磁場畸變利用相關(guān)的磁敏感元件進(jìn)行檢測，就能準(zhǔn)確獲取輸電線鋼芯的缺陷信息。當(dāng)在磁檢測器中穿過輸電導(dǎo)線時，兩者的相對運動使得被檢測導(dǎo)線內(nèi)部鋼芯將被磁檢測傳感器磁化，進(jìn)而在鋼芯斷口處出現(xiàn)漏磁場。一旦輸電線上的鋼芯有斷裂缺陷，則鋼芯在穿過傳感器時將會實時輸出鋼芯斷股信號，進(jìn)而被霍爾元件獲取。

5 輸電線路導(dǎo)地線損傷修復(fù)作業(yè)

應(yīng)該首先判斷鋼芯鋁絞線導(dǎo)地線的損傷處是否傷及鋼芯，充分計算、判斷、分析導(dǎo)地線的損傷狀態(tài)。對于一般導(dǎo)線，當(dāng)損傷點不超過10厘米長度時，可以采用修補(bǔ)管進(jìn)行修補(bǔ)。對于電壓等級在330KV以上的超高輸電線路的導(dǎo)地線，為了防止在補(bǔ)修過程中補(bǔ)修處發(fā)生新的電暈點，則應(yīng)該采用預(yù)絞式護(hù)線條、預(yù)絞式補(bǔ)修條、連續(xù)管補(bǔ)強(qiáng)接續(xù)條、預(yù)絞式連續(xù)條、以及端頭圓弧形補(bǔ)修管接續(xù)管。進(jìn)行補(bǔ)修前，應(yīng)該將輸電線路導(dǎo)地線的損傷處恢復(fù)至原絞制線股狀態(tài)，并進(jìn)行平整處理。

6 結(jié)束語

電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定性能常常受到各種環(huán)境因素和人為因素的影響。在對輸電電路導(dǎo)地線進(jìn)行檢測的過程中，主要對導(dǎo)線是否出現(xiàn)變形、過熱的現(xiàn)象、導(dǎo)線之間間距是否發(fā)生變化以及導(dǎo)線是否出現(xiàn)腐蝕等現(xiàn)象進(jìn)行檢測。本文介紹的輸電線路導(dǎo)地線損傷檢測儀能夠?qū)旊妼?dǎo)地線鋼芯的缺陷利用霍爾元件進(jìn)行檢測，對輸電線路導(dǎo)地線外部的鋁絞線缺陷利用渦流法進(jìn)行檢測，從而實現(xiàn)對輸電線路導(dǎo)地線缺陷的定量和定性檢測。同其他檢測方法相比，基于漏磁檢測原理和渦流原理的輸電線路導(dǎo)地線損傷檢測也能適用于輸電線路停電的情況，因此能夠很好地對架空地線進(jìn)行檢測。通過檢測試驗表明，該檢測儀能夠重復(fù)檢測，各項儀器參數(shù)指標(biāo)都滿足設(shè)計要求，且檢測儀人機(jī)界面簡單便捷，采用中文操作菜單，十分方便。對于不同規(guī)格的輸電線路導(dǎo)線和地線，只需要將檢測探頭換成相應(yīng)的尺寸就能很好地進(jìn)行檢測。

[1]楊秀友.深度探討輸電線路狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)[J].科技資訊，2011(30).

[2]李為，李婧，毋東東.輸電線路運行監(jiān)管系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)分析與研究[J].中國電力教育，2011(22).

G322

B

1007-6344（2017）01-0274-02

孫雅芝，1994.12.11，女，重慶市大足區(qū)，工商管理，沈陽理工大學(xué)

段茜，1994.1.12，女，重慶市彭水縣，電子信息科學(xué)與技術(shù)，沈陽理工大學(xué)

王治，1994年5月24日，男，遼寧沈陽，自動化，沈陽理工大學(xué)