架空輸電線路導地線損傷檢測系統及其修復的安全作業方法研究

李 文 何海清 施金潤 江澤輝 郜春潮

（云南電網公司臨滄供電局 云南省臨滄 665600）

架空輸電線路導地線損傷檢測系統及其修復的安全作業方法研究

李 文 何海清 施金潤 江澤輝 郜春潮

（云南電網公司臨滄供電局 云南省臨滄 665600）

隨著我國現代化經濟建設的不斷發展和人們對生產生活用電的需求不斷提升，人們對電力系統的安全穩定性能要求也越來越高。輸電線路將配電、發電、輸電、變電以及用電等有機地結合起來，在整個電力系統中發揮著重要的作用，而架空輸電線路導地線是實現電能輸送的重要渠道。輸電導地線在長期的外力破壞以及雷擊閃絡等作用下會造成導地線表面損傷，在長期多種應力作用下會使導地線材質發生脆變，這些損壞嚴重影響了輸電線路的正常運行，影響了整個電力系統的安全穩定性能。因此有必要對架空輸電線路導地線的損傷進行科學、有效的檢測，并進行及時修復作業。

架空輸電線路；損傷檢測；導地線

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地線檢測系統，它能夠根據高壓輸電線路的結構特點有效檢測導線的鋼芯和鋁絞線的受損情況。該系統也能夠在停電的情況下對輸電線路地線進行損傷檢測。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構進行了簡單的探討。

1 架空輸電線路導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雜性，容易受到外力破壞的影響和長期應力的作用。輸電線路導地線在長期的外力破壞以及雷擊閃絡等作用下會造成導地線表面損傷，在長期多種應力作用下會使導地線材質發生脆變，尤其在一些工業區和海濱地區，特殊的氣候、空氣、環境導致輸電導地線更容易被腐蝕，產生斷股或者裂紋等缺陷，嚴重影響了輸電線路的正常運行，也影響了整個電力系統的安全穩定性能。因此應該有效檢測架空輸電線路導地線的損傷并及時進行修復作業，保證電力系統的正常運行。

架空輸電線路導地線的損傷缺陷嚴重影響了整個電力系統安全有效地運行，但是就目前而言，對輸電線路導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地線。（2）光學法。即將輸電導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對沿線異常發熱點進行觀測并記錄。（4）紅外線成像無損檢測法。由于輸電導地線的紅外輻射場在導地線無缺陷和有缺陷時是不相同的，因此只要檢測導地線附近的紅外輻射場就可以知道導地線是否損傷。但是這種方法只適用于被測電路電流較大的情況，且受到風雪情況、風力、溫度等環境條件影響較大。（5）渦流檢測法。即根據電渦流在試件表面有缺陷時會發生畸變，來提取輸電線路導地線的缺陷信息。（6）超聲波檢測法。因為輸電導地線表面不光滑，加上超聲波檢測需要耦合劑，聲波發散性大，故這種檢測方法不適宜檢測輸電導線。

2 損傷檢測儀檢測原理

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

圖1 輸電線渦流檢測機器人系統框圖

2.1 爬行小車

爬行小車主要包括電機（驅動部分）、控制部分、電源部分以及行走部分。系統采用12V鎳氫充電電池作為電源，為整個系統A /D轉換電路、渦流傳感器和電機的電路、工控機、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部鋼芯而獲取。

2.3 信號處理和A/D轉換電路

輸電線路導地線的缺陷信號經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過A/D轉換，即送入數據采集器進行處理，將獲得的數字量信號保存入計算機。

2.4 接收裝置和遙控發射裝置

遙控發射裝置和接收裝置控制工控機的開停機，控制檢測傳感器的電源開關，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

工控機中的數據信號通過小型網絡傳輸到地面計算機，計算機通過缺陷信號處理軟件分析處理相關信號，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地線的鋁絞線。被測導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

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

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，導致檢測準確度變差，因此高壓輸電電路中內部鋼芯的缺陷通過漏磁法進行檢測。鋼芯主要受到各種外界荷載和拉力應力。當這些荷載應力導致鋼芯發生缺陷時，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生漏磁現象，導致鋼芯磁路內的磁通發生變化或者出現漏磁場。通過對磁場畸變利用相關的磁敏感元件進行檢測，就能準確獲取輸電線鋼芯的缺陷信息。當在磁檢測器中穿過輸電導線時，兩者的相對運動使得被檢測導線內部鋼芯將被磁檢測傳感器磁化，進而在鋼芯斷口處出現漏磁場。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，進而被霍爾元件獲取。

5 輸電線路導地線損傷修復作業

應該首先判斷鋼芯鋁絞線導地線的損傷處是否傷及鋼芯，充分計算、判斷、分析導地線的損傷狀態。對于一般導線，當損傷點不超過10厘米長度時，可以采用修補管進行修補。對于電壓等級在330KV以上的超高輸電線路的導地線，為了防止在補修過程中補修處發生新的電暈點，則應該采用預絞式護線條、預絞式補修條、連續管補強接續條、預絞式連續條、以及端頭圓弧形補修管接續管。進行補修前，應該將輸電線路導地線的損傷處恢復至原絞制線股狀態，并進行平整處理。

6 結束語

電力系統的安全穩定性能常常受到各種環境因素和人為因素的影響。在對輸電電路導地線進行檢測的過程中，主要對導線是否出現變形、過熱的現象、導線之間間距是否發生變化以及導線是否出現腐蝕等現象進行檢測。本文介紹的輸電線路導地線損傷檢測儀能夠對輸電導地線鋼芯的缺陷利用霍爾元件進行檢測，對輸電線路導地線外部的鋁絞線缺陷利用渦流法進行檢測，從而實現對輸電線路導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行檢測。通過檢測試驗表明，該檢測儀能夠重復檢測，各項儀器參數指標都滿足設計要求，且檢測儀人機界面簡單便捷，采用中文操作菜單，十分方便。對于不同規格的輸電線路導線和地線，只需要將檢測探頭換成相應的尺寸就能很好地進行檢測。

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G322

B

1007-6344（2017）01-0274-02

孫雅芝，1994.12.11，女，重慶市大足區，工商管理，沈陽理工大學

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

王治，1994年5月24日，男，遼寧沈陽，自動化，沈陽理工大學