輸電線路智能帶電檢修關鍵技術研究綜述

孫二輝 吳濤 呂瀟 吉鵬飛

摘要：目前我國科技水平和電力行業的快速發展，線路檢修是我國電力行業的主要工作之一。輸電線路缺陷指使用中的線路設備發生的異常或存在的隱患，缺陷積累誘發故障，影響輸電線路的安全穩定。定期檢修主要為線路運行狀態的檢查及其組件的維修，有助于提高設備利用效率、延長設備壽命、預防事故發生。帶電檢修指直接接觸帶電部分或在其周圍的帶電區域開展檢查、測試、維護和修理工作，可以及時發現并處置帶電設備的缺陷，避免因設備檢修造成的頻繁停電，對保障電網的安全、穩定、經濟運行具有重要意義。然而，傳統的人工帶電檢修受地理、天氣、工器具、防護設施、資質、成本等限制，存在風險高、勞動強度大、效率低、維護周期長等問題，已不能滿足現代輸電需求。

關鍵詞：輸電線路;智能裝備;帶電檢修

引言

隨著我國城市化與工業化建設的不斷深入，人們對于電力的需求越來越大，遠距離輸電工程越來越多。且隨著超高壓與特高壓交直流輸電工程的不斷建設，輸電工程建設對帶電作業關鍵技術的要求也逐漸提升。為了保證輸電工程的建設質量，需要重視對帶電作業關鍵技術的研究，并深入分析其發展趨勢，以保證電力系統運行的穩定性，為社會經濟快速發展提供保障。

1輸電線路帶電檢修需求

1.1架空線路運行環境及帶電檢修需求

架空線路直接暴露于大氣環境，導線、絕緣子和桿塔應有足夠的機械和電氣強度，以避免在洪水、雷電、大風、雨淋、覆冰、鳥害、濕霧、山火、樹障、污穢以及外力作用下造成停電事故。架空線路帶電檢修需求包括：安全距離測量、桿塔及拉線修補調整，覆冰、鳥巢和飄掛物清理，金具修補和更換，螺栓緊固，以及絕緣子調整和更換等。

1.2電力電纜運行環境及帶電檢修需求

與架空線路不同，電力電纜常用于城市地下電網、發電站引出線路、工礦企業內部供電以及過江海水下輸電，多埋設于地下或水底，散熱條件較差，運行狀態難以檢查。由于生產質量、外力破壞、環境侵害、動物咬蝕以及電纜本體溫度過高、應力分布不均、接線錯誤等原因，電力電纜易發生絕緣擊穿、漏油、斷裂、短路、開路、接頭放電等故障。電力電纜帶電檢修需求包括：外觀及密封性檢查，位置調整，接地狀態檢查，電氣連接檢查，破損檢測，絕緣電阻測量，電纜附件檢查、修復或更換，測溫，氣體含量檢測及隧道勘察與滅火等。

1.3帶電作業關鍵技術參數

輸電線路帶電作業的關鍵技術參數包括最小安全間距、絕緣工具最小有效絕緣長度，以及最小組合間隙等內容，其中最小安全間距的設定由帶點作業的危險系數決定，需要進行電壓水平的概率計算，以及間隙實驗結果的概率計算，同時還要校正海拔，保證帶電作業的危險率<10-5。除了概率計算以外，還要考慮其他方面的因素，包括實際帶電作業位置、路線桿塔結構、線路走廊海拔高度，以及系統參數等，以確保輸電線路帶點作業關鍵技術參數的準確性，在獲取數據時，需要使用合適的方法進行試驗，以保證試驗結果的準確性。由于帶電作業過程中輸電線路與塔頭尺寸過于緊湊，相間與相地的距離比較小，導致工作人員作業過程中進出受限，不利于高效地開展工作。工作人員在帶電作業過程中需要選擇最優的電位路徑，要結合具體情況選擇最佳的作業間隙，同時，還需要將相導線之間的間隙放電特性考慮在內，通過反復試驗計算出最小安全距離，保證工作人員在安全范圍內工作，保障其生命安全。除此之外，還需要加長保護間隙，以保證部分緊湊型輸電線路帶電作業間隙不足的安全作業。在設計保護間隙時，要遵守設計原則，根據具體線路要求進行設計，并通過加裝保護間隙的絕緣配合實驗，科學合理的設定保護間隙的數值，使保護間隙安全作業方式能夠滿足帶電作業的基本要求。

1.4帶電作業人員的安全防護

由于超高壓與特高壓的輸電線路周圍的電場強度較高，工作人員帶電作業過程中，進出電場很可能導致電場出現電位轉移的現象，使帶電工作人員的體表電場強度增大，此外，電位轉移還會導致電容放電脈沖電流與電弧的出現，因此，為了保證工作人員的人身安全，需要加強超高壓與特高壓環境下工作人員的帶電作業安全防護要求，進一步保障帶電作業的安全性。目前我國對于500kV高壓環境下帶電作業工作熱源的安全防護研究主要有兩種，一是采用仿真計算的形式進行研究，其次是利用現場實測進行研究。隨著近幾年研究的不斷深入，對于安全防護的研究逐漸將兩者結合起來。經過調查分析發現，工作人員帶電作業過程中距離鐵塔的距離越近，體表的電場強度就會越大，且體表電場強度較高的部位為頭頂、指尖等尖端部位。在帶電作業的過程中，等電位作業時人的體表電場強度最大。通過對國內外各種實驗數據，以及實驗結果進行分析可知，直流電路的可感知場強遠小于交流線路的可感知場強，交流電流對人體產生的影響較大，因此，為保證帶電作業人員的人身安全，需要加強對交流電流安全防護標準，以提升帶電作業的安全性，為直流線路安全防護標準提供參考。

2在線檢測智能運檢平臺技術架構

2.1平臺層

通過融合海量的檢測試驗儀器的數據，實現數據集中管理、展示、分析和應用，包括大數據分析處理、橫向業務融合、計劃編制與任務派發、統計分析與綜合展示。具有易用性、可擴展性、安全性等多種特點，同時易與現有的國網公司PMS2.0系統融合。

2.2網絡層

移動端與主站端通信基于4G無線網路，建立感知層和平臺層的數據流管控。儀器儀表與移動端通信可采用USB、藍牙、WIFI等多種通信模式。

2.3感知層

感知層為各類儀器儀表，提供檢測原始數據。檢測試驗儀器為現場已經部署的各種智能化檢測試驗儀器和后續規劃部署的檢測試驗儀器，包括但不限于局放檢測儀、電纜探測儀、介損測試儀、交流耐壓試驗儀等。例如傳統的電纜巡線方法費時費力，效率低下，僅能發現線路管道中存在的一些肉眼可見的安全隱患，而對判斷電纜的絕緣狀態無能為力。局部放電檢測作為一種帶電檢測手段可有效檢出電纜絕緣缺陷。

3輸電線路智能帶電檢修裝備

3.1架空線路機器人

架空線路機器人包括導線機器人、絕緣子機器人和車載式機器人。與電力無人機相比，架空線路機器人能直接在線路設備表面運動并開展接觸式帶電檢修，安全性和動作準確性更高。該類機器人可長時間在線且無需頻繁進出等電位，其行駛軌跡受地形地貌和空氣湍流的影響較小，尤其適用于穿越禁飛區及跨越林區、水域、山地等復雜地理環境的架空線路。

3.2電力無人機

電力無人機由機翼、螺旋槳和控制艙體組成，能自主飛行與快速起降，具有運動范圍廣、機動性強等優勢，對長距離、大高差的架空線路及其運行環境有較強的適應能力。

結語

為保證電力系統的安全運行，需要保證帶電作業的安全性與穩定性，保證帶電作業的各項關鍵技術得到正確應用，以提升帶電作業的工作水平，保證電網運行質量。為此，需要加強對帶電作業關鍵技術的研究，并明確帶點作業關鍵技術的研究方向，以使各種帶電作業設備、技術、方法符合經濟發展需要，更高效地開展電網設備檢測、維修與改造工作。

參考文獻

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