楊佳睿，陳煒，李勝花，李波，賀志華，馬玉慧，蘇佳鵬

(國網(wǎng)寧夏電力有限公司檢修公司，寧夏 銀川 750011)

0 引 言

±1 100 kV 昌吉至古泉特高壓直流輸電工程是目前世界上電壓等級最高、輸送容量最大、輸送距離最遠、技術(shù)水平最先進的特高壓輸電工程[1-3]，其帶電作業(yè)工作將面臨更大的挑戰(zhàn)。帶電作業(yè)進出強電場等電位是整個帶電作業(yè)工作中的核心環(huán)節(jié)，也是安全隱患聚集點。目前特高壓直流輸電線路帶電作業(yè)主要進出強電場的方式有“吊籃法”，沿耐張絕緣子串“跨二短三法”，地線“軟梯”懸掛法進入耐張塔強電場，“絕緣軟梯法”進入直線塔強電場，電動提升裝置進電場，直升機平臺法或吊索法帶電作業(yè)等[4]。由于特高壓電網(wǎng)一旦投入運行很難申請進行停電檢修消缺，帶電作業(yè)成為特高壓電網(wǎng)檢修的首選技術(shù)手段，偏遠、復(fù)雜地形下輸電線路帶電作業(yè)，直升機具備有較強適應(yīng)性且高效的作業(yè)優(yōu)勢。為做好±1 100 kV吉泉線在偏遠、復(fù)雜地形下帶電作業(yè)工作，進一步豐富該電壓等級輸電線路運檢技術(shù)手段，本文針對直升機吊索法在±1 100 kV特高壓直流輸電線路帶電作業(yè)應(yīng)用具體情況開展了相關(guān)研究工作。

1 設(shè)備缺陷基本情況

運維人員在巡視過程中，發(fā)現(xiàn)±1 100 kV吉泉直流3383號塔極Ⅱ線小號側(cè)第2間隔棒向大號側(cè)3 m處2號子導(dǎo)線斷5股(見圖1)，2號子導(dǎo)線5股導(dǎo)線已完全斷開，并繞導(dǎo)線脫散，如不及時處理，導(dǎo)線將持續(xù)散股，存在相間短路的風(fēng)險，威脅線路安全運行。

圖1 缺陷圖片

該處缺陷所處塔位小號側(cè)跨越清水河(見圖2)、大號側(cè)跨越110 kV清海壓氣線及750 kV州盤Ⅰ、Ⅱ線(見圖3)，周圍地形復(fù)雜、檢修車輛難以就位。

圖2 3381號—3382號塔跨越清水河

圖3 3383號-3385號塔跨越多條電力線路

消除該處缺陷若采用跨二短三法需從3382號塔瓷瓶串進入等電位，需再在導(dǎo)線上行走至3383號處，耗費體能極大，且由此帶來的安全風(fēng)險極高。通過“吊籃法”、“絕緣軟梯法”或電動提升裝置進入強電場作業(yè)方法需向現(xiàn)場運輸一定數(shù)量的安全工器具和相關(guān)輔助工具。通過現(xiàn)場勘查，該現(xiàn)場作業(yè)地形條件不具備車輛運輸通行條件，人力運輸耗時、耗力，難以滿足帶電作業(yè)檢修及時性要求，而直升機帶電作業(yè)具備該缺陷所處地理條件狀況下的優(yōu)勢。

兩種常用的直升機帶電作業(yè)方法為吊索法和平臺法。直升機吊索法是直升機通過絕緣繩(桿)或吊倉，將作業(yè)人員或機械送到線路作業(yè)點進行帶電作業(yè)的方法。平臺法是在直升機機腹設(shè)置工作平臺，直升機和作業(yè)人員直接進入等電位進行帶電作業(yè)[5-6]。其中，平臺作業(yè)法需由直升機會同等電位人員直接進入電場，受直升機機體的影響，增加了飛臨作業(yè)面的路徑侵入選擇難度和風(fēng)險。吊索作業(yè)法進入電場的方式由人力攀爬改為直升機運送，其原理基于傳統(tǒng)的人工作業(yè)方式。其主要優(yōu)點一是多航發(fā)直升機即可，不必經(jīng)放電試驗驗證，對直升機機型的選擇余地大；二是由于直升機不需要進入電場，飛機遭受電擊和造成相間短路的風(fēng)險相對較??；三是對飛行員的操作技術(shù)相對平臺作業(yè)法要求不高[7]。綜合考慮，為規(guī)避直升機飛臨作業(yè)面的路徑選擇難度和風(fēng)險，本次帶電作業(yè)選用直升機吊索法展開應(yīng)用研究。

2 直升機吊索法安全風(fēng)險評估

2.1 吊索法進入等電位路徑

對于該處缺陷所處位置，作業(yè)人員利用直升機吊索法進入導(dǎo)線等電位路徑有兩種，一種是沿線路導(dǎo)線外側(cè)進入，一種是從地線內(nèi)側(cè)豎直進入?，F(xiàn)場地線保護角為負角度，由于地線在導(dǎo)線豎直方向的外側(cè)，直升機通過吊索載人后難以將作業(yè)人員從導(dǎo)線外側(cè)送入進行等電位。侵入路徑只能從地線內(nèi)側(cè)豎直方向進入，進入過程中同時沿水平方向進行位置調(diào)整，最終將等電位人員侵入適當(dāng)?shù)淖鳂I(yè)位置。直升機吊索法等電位侵入路徑如圖4所示。

圖4 吊索法等電位侵入路徑

2.2 直升機安全距離確認(rèn)

本次吊索法帶電作業(yè)使用Bell429直升機，整體機長約為10 m、機體高度約為3 m。為配合帶電作業(yè)人員進入等電位，直升機通常以機頭對準(zhǔn)作業(yè)點，從導(dǎo)線上方逐漸進入作業(yè)區(qū)域。直升機接近帶電導(dǎo)線時，其螺旋槳、機橇等曲率半徑較小地方的空間電場將產(chǎn)生嚴(yán)重畸變，會造成直升機與帶電導(dǎo)線之間的間隙放電或影響直升機儀器設(shè)備的正常工作。現(xiàn)有研究表明直升機儀器設(shè)備可承受的最大電場強度為500 kV/m，棒-板間隙的平均擊穿場強一般為300～400 kV/m[8]，因此，帶電作業(yè)時必須保證直升機與帶電設(shè)備之間的安全距離。±1 100 kV線路懸垂串塔身外上側(cè)橫擔(dān)以外部分整體場強小于156 kV/m[9]，本次作業(yè)選擇使用40 m長度的絕緣繩索，直升機完全處在地線及相對整個塔身橫擔(dān)外側(cè)，機腹至下方地線凈空大于11.8 m，至帶點極導(dǎo)線凈空距離大于38 m，安全距離滿足直升機帶電作業(yè)對電場強度要求。

2.3 等電位人員組合間隙校核

等電位人員沿地線內(nèi)側(cè)進入導(dǎo)線過程中，出現(xiàn)的最小組合間隙情況為地線-人體-極導(dǎo)線(圖5)，此時人體與帶電體和地線的組合間隙計算方法為S2+S’1-h；考慮人身占位及電位轉(zhuǎn)移桿下垂長度，總體占位按h=1.8 m計算，激光點云測距地線與導(dǎo)線上層子導(dǎo)線凈空距離為27.60 m，因此最小組合間隙為25.80 m。該值大于規(guī)程規(guī)定10.9 m(1.58倍過電壓，海拔高度1 500

圖5 組合間隙

2.4 等電位人員作業(yè)時與接地體的距離

激光點云測距得出作業(yè)位置導(dǎo)線與地線的距離為27.60 m(見圖6)，作業(yè)時人體活動范圍按照0.5 m考慮，人員站于下層子導(dǎo)線上，人體超出上層子導(dǎo)線約1.8-1.4=0.4(m)，因此等電位人員與接地體的距離為27.60-0.5-0.4=26.7(m)，大于10.4 m(1.58倍過電壓，海拔高度1 500

圖6 導(dǎo)線與地線空間距離

2.5 塔上安全監(jiān)護人員與帶電體的距離

為保障直升機吊索法載人更加安全、高效的進出強電場等電位，需在塔上設(shè)置一名安全監(jiān)護人員。激光點云測距得出導(dǎo)線掛點與橫擔(dān)的垂直距離為13.85 m，塔上安全監(jiān)護人員位于橫擔(dān)上(見圖7)，與帶電體的距離大于10.1 m(1.58倍過電壓，海拔高度1 500

圖7 導(dǎo)線與橫擔(dān)空間距離

2.6 絕緣工具最小有效絕緣長度

由點云數(shù)據(jù)量測可得3383塔右導(dǎo)線大號側(cè)第2個間隔棒處的地線與導(dǎo)線的垂直距離為26.85 m，本次作業(yè)選擇使用40 m長度的絕緣繩索，把地線視為帶電體，絕緣繩有效絕緣長度為13.15 m,大于9.3 m(1.58倍過電壓，海拔高度1 500

2.7 各項安全距離綜合對比

根據(jù)上述計算結(jié)果，與文獻[10]的相關(guān)要求值對比，如表1所示。

表1 作業(yè)點安全距離控制值

各項作業(yè)距離驗算如圖8所示。

圖8 作業(yè)距離驗算

綜合所述計算值比較，該處缺陷可采用從地線內(nèi)側(cè)侵入開展直升機吊索法等電位方式作業(yè)。作業(yè)人員在進出電場各作業(yè)位置中各項控制性安全距離滿足規(guī)程規(guī)范要求。

3 其他關(guān)鍵技術(shù)措施

3.1 吊索法連接方式

本次作業(yè)直升機選擇Bell429型直升機，該機型為雙發(fā)輕型直升機，滿足民航管理單位對直升機平臺掛載人員作業(yè)機型要求；配備載人雙鉤，雙鉤已取得中國民航局頒發(fā)的適航許可證。Bell429直升機配置雙鉤設(shè)備，為外載荷吊掛人員專用設(shè)備，雙鉤通過預(yù)裝架構(gòu)與直升機機腹相連，設(shè)置有吊鉤及相關(guān)釋放開關(guān)。在外載荷吊掛人員作業(yè)時，機腹雙鉤通過2個封閉環(huán)與D型鎖、絕緣繩索等連接。

吊索法連接方式(見圖9)：機腹雙鉤(主鉤和副鉤)-封閉環(huán)-D型鎖-40 m絕緣繩索(配重距繩索底端約10 m)-D型鎖-作業(yè)人員，其中，副鉤通過吊索與主鉤封閉環(huán)相連。

圖9 吊索法連接

3.2 作業(yè)氣象條件

根據(jù)文獻[11-12]中的要求：能見度不低于3 km，垂直能見度不低于500 m，云底高度不低于吊掛作業(yè)點以及往返航線最高點300 m，風(fēng)速依據(jù)各機型飛行手冊的風(fēng)速限制，但最大不得大于5 m/s(不大于3級風(fēng))，相對濕度不大于80%。

4 結(jié) 論

2021年5月18日，通過直升機吊索法首次在±1 100 kV吉泉線現(xiàn)場作業(yè)的成功開展，確認(rèn)了該進出方案整體的可行性，完全適用于該等級輸電線路的帶電檢修作業(yè),現(xiàn)場作業(yè)效率高，等電位進出強電場速度快。其進出電場方案為從地線內(nèi)側(cè)豎直空間進入，并同時沿水平方向進行位置調(diào)整，最終將等電位作業(yè)人員送入等電位位置；出電場的方案依次相反。使用直升機吊索法針對山區(qū)、車輛不易到達的線路帶電作業(yè)消缺，可節(jié)省大量的時間和人力，為保障±1 100 kV輸電線路平穩(wěn)安全運行提供了可靠的帶電作業(yè)技術(shù)手段。