架空輸電線路運維與檢修技術研究

國網上海市電力公司超高壓分公司 毛佳瑩 陳曉春 周世峰

本公司某220kV 線路全長28.868km，共設有110座基桿塔。在投運一段時間后，通過故障測距信息發現87～104號桿塔為故障段，總長度5.09km 左右。其中，故障桿塔97號塔經緯度坐標為（121、31），其型號為ZT2S1+15，地線的型號為ACSR-80/47，絕緣子型號SGX1-100/220。故障桿塔相鄰的五座基桿塔接地電阻設計值依次為：15、15、15、20、15，雷害風險較低，等級為I。該故障區段在當天天氣情況為氣溫28℃，雷陣雨，微風低于2級，相對濕度60%RH。

1 本公司架空輸電線路運維與檢修

1.1 線路運維

1.1.1 線路巡視

該架空線路架設于野外露天環境，分布范圍較廣，所通過的區域存在較大的環境差異。線路結構復雜，包含諸多結構組件，巡視過程相對困難。為有效定位故障問題，保證運維檢查效率，采用線路差異化巡視方法。在設備運維單位接到通知后，優先確定故障區段，組織安排技術人員、管理人員到現場進行勘察檢測。線路巡視過程中，轉變以往全線監控線路情況的方式，變為按照線路中的不同點，尤其特殊點做好重點監控，依據發生周期保證監控針對性。對于故障桿塔及相鄰桿塔進行重點全天候布點監控，梳理線路運行關鍵點和危險點，及時發現在運行過程中不同時間段內線路可能出現的故障情況。

對于其他區域則采取常規巡視方法，對線路進行逐基全面立體巡視，如線路本身、附屬設施等，避免出現遺漏。全面巡視階段，主要檢查桿塔、絕緣子、導地線、接地裝置、附屬裝置等是否完好。此外，考慮到該故障情況，分析特殊區域未加裝防雷裝置，所以還要定期進行接地電阻測量，做好接地體的定期開挖檢查，及時整治其中不合格情況。特別提高雷雨天氣下的巡視頻率，根據雷電定位系統，對線路周邊變電站情況進行綜合分析[1]。

1.1.2 線路通道檢查

架空輸電線路運行安全與線路通道有絕對性關聯。線路通道運維管理重點檢查通道中是否存在樹木、違章建筑物等，確定其與導線凈空距離，分析其是否會影響到線路的安全運行。同時，檢查線路附近是否堆積易燃易爆物，是否有近煙火等現象，檢查線路附近是否有新建線路、改建線路等工程，是否存在防洪排水設施堵塞、坍塌等問題，通道環境是否受洪水、地震等自然災害影響，出現環境變化。此外，針對該線路所處環境，還要進一步檢查其周圍是否有漂浮物、污染源變化、長期雜物堆積、雜草生長等情況，確保線路通道的安全通暢。

1.1.3 缺陷隱患排除

針對該線路的前期基礎性檢查，為保證運維效果，還需做好缺陷隱患排除管理工作。架空輸電線路的缺陷隱患，體現在各種方面，包括線路本體、基礎、金具、附設施等，在運維過程中，安排專業人員針對線路進行及時檢查、發現隱患，做好閉環管理。對于其中無法短期消除的隱患和缺陷做好記錄，在后續定期檢查巡視，制定完善的排除防范，避免出現安全事故[2]。

1.2 線路檢修

通過對該架空線路故障區段的巡視檢查，發現97號塔的復合絕緣子導線側二連板、兩根地線線夾、雙聯碗頭、擋鳥板掛鉤等均有一定的放電燒傷痕跡。通過現場勘察和環境分析，該桿塔所處區域為黃土丘陵地帶，沙質土丘，為溫帶大陸性氣候，在發生故障時該區域正值黃色雷電預警，伴有雷陣雨、短時強降雨等災害天氣。綜合分析，確定閃絡放電通道為雷電直擊地線，在瞬間打雷電流下97號桿塔復合絕緣子導線側均壓環和中橫擔的檔鳥板掛鉤有反擊放電情況。通過故障分析，進行針對性線路檢修工作[3]。

1.2.1 桿塔檢修

桿塔檢修是架空輸電線路檢修的重要一部分。該架空線路中，針對故障桿塔情況，重點校正桿塔的傾斜和撓曲情況，填充并加固混凝土桿存在的裂紋問題，做好腐蝕桿塔的防腐處理，修復桿塔中失效的鍍鋅層，緊固松動的桿塔螺栓并對雨水沖刷嚴重的桿塔基礎做好加固處理，設置護基。電桿的桿面裂紋未達到0.2mm 時，應用水泥漿填縫：在靠近地面處出現裂紋時還要在地面上下1.5m 段內涂以瀝青。水泥有松動或剝落者，將酥松部分鑿去，用清水沖洗干凈，然后用高一級的混凝土補強。對于鋼筋外露，應先徹底除銹，并用水泥砂漿涂1～2mm后再行補強。

1.2.2 金具和絕緣子檢修

在檢修過程中，針對故障桿塔工作人員抽樣檢測絕緣子。在絕緣子檢測期間，同步觀察瓷瓶串各連接區域金屬銷是否有銹蝕或脫落等現象，觀察鋼腳與鋼帽的情況，判斷是否存在偏斜設置，是否有一定程度的銹蝕或裂紋現象。針對其中的復合型絕緣子，在檢測期間，主要通過對端部密封和傘裙破損等問題進行判斷分析，確定絕緣子是否處于正常運行狀態。

在金具與絕緣子檢查結束后做好污垢清掃工作，利用帶電和停電相結合的方式進行污垢清掃。其中，瓷質的絕緣子在清掃時，采用停電清掃方式進行逐片全方位清掃，存在的積污較為嚴重的絕緣子，則要使用清洗劑對其進行擦拭和清洗。檢查到的不合格絕緣子要及時更換，確保絕緣子的清潔度和完好性，重新試驗測量絕緣子電阻情況，保證其電阻值在500兆歐以上。在此基礎上，通過專業技術手段保證絕緣子串聯與絕緣子鋼腳鋼帽在同一軸線，以線路方向為標準確定銷子開口方向。

1.2.3 導地線、桿塔附屬設施檢修

導地線檢修過程中，要對不同型號的導地線采用與之相配套的耐張線夾和接續管進行有效連接，及時對檢查發現的斷股、拋股導地線進行補強處理。在處理導地線時，首先做好導線自重比載和水平應力計算，確定導向實際狀況：如單位長度為w，導線截面積為s，導線自重比載計算公式如下：g=w/s；H表示導線水平張力，導線水平應力計算公式如下：σ0=H/s。涉及將導線切斷重新連接工作，要提前做好連接試用件的機械性能實驗和電氣試驗。在對導地線切斷重接或補強后，確保新使用的持續部件強度在原設計要求標準以上。

在桿塔附屬設施中，主要包括在線監測裝置、防鳥設施和防雷設施。在桿塔附屬設施檢修期間，要定期巡視檢查桿塔情況，做好保養維修，及時排查其中的安全隱患，將其中不合格的附屬設施及時更換。

2 主要技術手段

2.1 線路可視在線監測

架空輸電線路所處環境相對復雜，比如，在魚塘垂釣上方區域或易發生火災的區域，在人力資源不充分的情況下，線路巡檢受到限制，需要借助先進的在線監測設備，掌握線路現場情況，將故障隱患消除。輸電線路可視化在線監測系統，以視頻監控系統和通訊裝置作為基礎，可充分發揮實時監控功能，降低監控成本，被廣泛使用。輸電線路可視在線監測系統運用太陽能、風力發電裝置和視頻監控技術，利用通信網絡將現場采集到的聲畫信息傳播到運維站。運維站通過所檢測到的信息預判事故風險，并制定相應的應急預案。

例如球型高清視頻監測設備，其監控設備的旋轉角度為360°,最遠監控距離為500m；采用CCD型感光器,尺寸為1/4＆Prime；鏡頭型號為36x,水平視距在1.7～57.8。其拍攝的實際通道畫面，清晰度優異,即便在惡劣天氣狀況下畫面質量也較高。

2.2 跳閘故障智能診斷

架空線路跳閘故障智能診斷，主要利用行波電路特征定位故障并分析故障類型。在架空輸電下路各區域合理安裝檢測裝置，采集電流波動，進行準確定位。通過智能診斷裝置，識別雷擊故障與非雷擊故障情況，識別采集到的反向電流、耦合電流等特征，判斷故障情況。通過應用跳閘故障智能診斷裝置可準確定位故障地點，判斷故障類型，及時啟動應急方案，做好搶修安排，避免影響電力正常輸送，降低電力損失。

2.3 桿塔傾斜監測系統

在架空輸電線路運行過程中，自然災害對其安全性影響嚴重。若發生洪水、雷擊等災害情況，桿塔周邊基礎泥沙會出現虛軟問題，進而造成桿塔傾斜甚至坍塌等事故。因此，在架空輸電線路運維檢修過程中，工作人員要及時到現場了解故障問題，及時作出有效的應急處理，利用桿塔傾斜監測系統全方位覆蓋故障區域，發現準確的故障點。

桿塔傾斜監測系統主要依靠重力感應原理，設置科學角度檢測桿塔的傾斜度[4]。這一技術的應用，能夠有效彌補以往運維工作中人力和車輛不足的缺陷。在桿塔受影響出現傾斜問題后自動觸發預警裝置，利用通信網絡發出預警信號，運維人員通過以太陽能供電的桿塔傾斜監測裝置確保實時全方位有效監控，爭取更多的故障處理時間，保證傾斜嚴重的桿塔得到及時處理。

2.4 激光清理異物裝置

架空輸電線路上經常會受環境或人為因素影響，出現風箏、塑料薄膜、鳥巢等異物，這些異物很容易造成線路跳閘問題，所以是運維工作中需重點解決的一部分。異物的存在具有隨機性特點，在運維人員發現異物后往往是在已經出現安全事故后，已經造成了一定損傷，處理成本也勢必會有所提高，且處理過程會存在一定的危險性。在異物處理工作中主要采用帶電或停電處理方式。其中停電處理更加安全，但也更難發現異物情況，只有通過多次操作刮削異物，才能將線路清理出來，還可能造成一定殘留。帶電作業則危險系數高。

因此在架空線路運維檢修工作中，為安全高效處理異物、又能避免停電問題，可使用激光清理異物裝置。激光清理異物裝置通過激光能量將異物點燃，激光功率較高，所產生的能量較大，具有較高的指向性，可準確燃燒異物，將其從線路驅除。通過關鍵點位異物燃燒清理，不需停電作業也不會有異物殘留，還可用于處理桿架上的小廣告。激光清理異物裝置不僅能夠高效處理異物，還能降低工作負擔，提高運維工作安全性，保障運維安全和供電可靠性[5]。

2.5 線路砍樹輔助裝置

架空輸電線路處于野外環境，廊道的樹木往往對線路運行和運維工作造成一定影響，定期清理道路樹障是運維工作的重要內容。以往樹障清理工作需要工作人員搭設梯子爬到樹上，使用油鋸砍伐樹木，這種工作方式不僅難度大、成本高，還存在一定安全風險。加之受地形限制梯架搭設難度更大，進一步增加了運維人員高空墜落的風險。

利用輸電線路砍樹輔助裝置可在一些工作上代替人工，降低工作危險。輸電線路砍樹輔助裝置由半弧鋼環和支桿構成，可實現360°全方位不同角度作業，對不同粗細、不同角度的樹木進行捆綁，適用性較強，且能夠控制樹木倒落的方向，提高工作效率和安全性。使用砍樹輔助裝置可有效清理線路廊道樹障，又降低了工作人員高空作業的危險，減輕工作強度，降低清障成本，為架空線路運維檢修工作提供便利[6]。

綜上所述，當今時代下，社會經濟水平不斷發展，人們對高質量的生活追求不斷提高，電力事業也因此得到飛速發展。為進一步提高電力行業發展水平，必須保證架空輸電線路的運行穩定性和安全性，做好架空輸電線路的運維和檢修工作。通過深挖架空輸電線路運維檢修技術，利用先進技術，如線路可視在線監測、跳閘故障智能診斷、桿塔傾斜監測系統等，檢測并解決線路中存在的故障問題和安全隱患，保證線路穩定運行，促進電力行業穩步發展。