特高壓輸電線路運行維護技術的研究

閆宇 祝銘悅 閆旭東

摘 要：隨著經濟與社會的快速發展，近年來我國在特高壓輸電線路建設領域取得了較為喜人的成果，但電力企業因此面臨的運行維護挑戰必須得到關注，基于此，本文簡單分析了特高壓輸電線路及運行特征，并詳細論述了特高壓輸電線路運行維護技術及應用，希望由此能夠為相關業內人士帶來一定啟發。

關鍵詞：特高壓輸電線路；運行維護技術；帶電作業

中圖分類號：TM723 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2018）17-0123-02

為滿足各領域電力需求，近年來我國開展了特高壓輸電線路的全面建設，特高壓輸電線路的安全性和可靠性保障也開始成為業界關注的焦點，而為了盡可能保證特高壓輸電線路的安全穩定運行，正是本文圍繞特高壓輸電線路運行維護技術開展具體研究的原因所在。

1 特高壓輸電線路運行特征

1.1 相關概述

特高壓輸電線路指的是1000kV及以上電壓等級的交流輸電線路、超過±600kV電壓等級的直流輸電線路，更高一級電壓的網架架設、跨大區聯網送電屬于該類型線路的基本定位，主要用于西部輸電基地和煤電基地的超遠距離、大容量外送。相較于傳統輸電技術，特高壓輸電線路具備節約工程造價、輸電損耗率較低、節約土地資源、輸送容量大等優勢，電力全國聯網發展、電網安全穩定運行水平提高、電力工業協調發展、資源節約型環境友好型社會創建均需要得到特高壓輸電線路的支持[1]。

1.2 特征分析

相較于傳統輸電線路，特高壓輸電線路在桿塔結構、導線結構等層面具備顯著特征，具體特征如下所示：（1）桿塔結構特征。相較于普通輸電線路，特高壓輸電線路的電氣間隙較大，桿塔高度也遠遠高于普通輸電線路，這就使得特高壓輸電線路必須選用應力強度更強的導線（一般為500kV線路的導線應力強度2倍）和大量絕緣子，其桿塔結構強度則至少為普通500kV線路桿塔的四倍。（2）導線結構特征。與普通500kV輸電線路相比，特高壓輸電線路一般選用八分裂方式的導線結構，而三角排列的桿塔變導線和相導線的距離也需要超過20m，為防止子導線扭絞，需采用高強度間隔棒用于子導線間的支撐。（3）絕緣強度特征。特高壓輸電線路對絕緣強度的要求較高，因此線路必須選用高強度玻璃絕緣子及復合絕緣子，由此方可滿足安全穩定運行需要，這是由于特高壓輸電線路相較于普通線路桿塔高度較高且絕緣性較弱所致，可能因此引發的安全事故必須得到關注[2]。

2 特高壓輸電線路運行維護技術及應用

2.1 直升機、無人機和人工協同巡檢技術

隨著特高壓輸電線路工程的廣泛建設，近年來特高壓輸電線路的巡線工作量不斷提升，但巡檢人員零增長和負增長情況在我國電力領域卻極為常見，但這種情況的出現不單單代表電力企業對特高壓輸電線路巡線工作重視程度不足，直升機、無人機和人工協同巡檢技術的廣泛應用也可能導致巡檢人員零增長和負增長。傳統的特高壓輸電線路巡線工作具備勞動強度大、勞動效率低、工作條件艱苦、不具備有利交通優勢、僅能使用肉眼或普通儀器巡查設施等問題，但這些問題均能夠在直升機、無人機和人工協同巡檢技術的支持下實現順利解決。

在直升機和無人機巡檢的支持下，特高壓輸電線路運維檢修人員的視覺將實現大幅衍生，在狀態巡視檢查和定期巡視檢查支持下，運維檢修人員將深入了解特高壓輸電線路的周邊環境、運行情況、線路保護區變化情況，人工巡檢的不足也將由此得以彌補。在直升機、無人機支持下，巡視人員能夠利用照相機、望遠鏡、機載可見光鏡頭實現特高壓輸電線路絕緣子、桿塔、金具、導地線等部件運行狀態的記錄，線路相關的交叉跨越、地理環境、樹木生長等情況也能夠由此直觀了解，而在機載紅外成像儀的支持下，圍繞特高壓輸電線路的跳線線夾、金具、絕緣子、導線接續管、防振錘等進行的拍攝，可為線路隱蔽缺陷的發現和確定提供依據，特高壓輸電線路在線運行狀態檢測的基礎也將由此夯實。

在特高壓輸電線路直升機、無人機和人工協同巡檢技術的應用探索中，國網湖北省電力公司檢修公司的經驗具備較高借鑒價值，該公司開展的無人機超視距測控、無人機空中懸停及精確拍照、無人機紅外測溫便屬于其中典型。例如，在湖北省某地特高壓變電站出線較多，而受附件地形影響導致，該地區特高壓輸電線路周邊的耐張塔較多，2017年5月，國網湖北省電力公司檢修公司應用無人機搭載紅外設備吊艙開展了集中紅外測溫，由于無人機測控距離超過5km，因此集中紅外測溫在效率層面具備顯著優勢，同時開展瓷質絕緣子低值/零值檢測、合成絕緣子缺陷判斷，則有效解決了傳統檢測手段存在的檢測手段復雜、零值檢測不全或不準等問題，由此可直觀了解直升機、無人機和人工協同巡檢技術在特高壓輸電線路運行維護領域的應用價值[3]。

2.2 在線監測技術

為保證特高壓輸電線路的安全穩定運行，近年來我國多地建設了特高壓輸電線路在線監測系統，這是由于在線監測技術具備安全預警、可視化管理、輔助決策等功能，由此實現的特高壓輸電線路各項指標數據的實時遠程監控，即可實現動態化的設備狀態評價、檢修策略調整，狀態檢修的開展也將由此獲得有力支持。值得注意的是，為最大化特高壓輸電線路在線監測技術應用效果，需結合特高壓輸電線路的氣候環境特點及相關設備特性，運行維護工作的效率、質量由此方可得到更好保障。

在特高壓輸電線路在線監測技術的應用中，智能帶電檢測裝置在其中發揮著關鍵性作用，在線監測系統的數據采集功能實現將由此獲得有力支持，而圖形數據處理功能、存儲功能、通信功能同樣屬于故障在線監測系統的功能組成。特高壓輸電線路的智能帶電檢測裝置一般由絕緣桿、無線手持終端、后臺分析系統、便攜式攝像頭偵測端、無線視頻接收器組成。以廣東電網公司特高壓輸電線路在線監測系統為例，該系統智能帶電檢測裝置絕緣桿采用了可伸縮式設計，而便攜式攝像頭偵測端則由鋰電池、LED燈、無線視頻發射模塊、距離指示針、天線、強電場屏蔽層、LED獨立控制開關、鋰電池充電接口等組成，該裝置由此即可安全、長時間接觸特高壓輸電線路帶電導線，且能夠直觀、實時檢查被檢測物帶電情況，由此可直觀了解在線監測技術在特高壓輸電線路運行維護領域的應用價值[4]。

雖然在線監測技術具備多方面優勢，但該技術在特高壓輸電線路運行維護領域的應用卻需要考量多方面問題，具體考量如下所示：（1）裝設絕緣子污穢監測單元。如特高壓輸電線路所在區域的環境污染問題較為嚴重，在線監測技術的應用必須設置絕緣子污穢監測單元，由此即可進一步提升在線監測價值。（2）裝設導線溫度監測單元。對于特高壓輸電線路關鍵地區或氣象條件惡劣地區，需針對性安裝微氣象監測單元與圖像視頻監測單元，由此即可通過積累運行數據為運行維護工作的更高質量開展提供支持。（3）安裝覆冰監測單元。如特高壓輸電線路穿越冰災多發區段，必須安裝覆冰監測單元，由此即可實現線路覆冰情況的實時監測。（4）安裝導線溫度監測單元。考慮到特高壓輸電線路在迎峰度夏期間的負荷率較高，平原地區的耐張塔上應安裝導線溫度監測單元，由此即可進一步發揮在線監測技術效用。此外，引入遙感診斷技術、關注耐張線夾金具發熱情況、加強合成絕緣子監控，同樣能夠提升在線監測技術的效用發揮。

2.3 帶電作業技術

帶電作業技術同樣屬于特高壓輸電線路運行維護技術的重要組成，這一技術在應用中必須關注安全距離等關鍵技術參數、作用人員安全防護措施、作業工器具的選擇，由此確定科學合理的帶電作業標準、方法、導則、安全措施，即可為特高壓輸電線路的安全穩定運行提供更有力支持。

表1為中國電力科學研究院研究確定的耐張串最小組合間隙和良好絕緣子的最小片數，以其中的交流1000kV線路為例，單回（極）直線塔的帶電作業最小安全距離為6.5m（邊相）、7.3m（中相），最小組合間隙為7.2m（邊相）、7.4m（中相），同塔雙回直線塔帶電作業安全間隙的確定則需要考慮具體工況，如中相及上相等電位人對下橫擔工況下，交流1000kV線路同塔雙回直線塔帶電作業最小安全距離為7.3m，而橫擔地電位人對上方導線工況下的帶電作業最小安全距離則為6.8m，這些都需要得到業界人士的高度關注。

在特高壓輸電線路的作業人員安全防護中，強電場防護、電位轉移電流防護屬于其中關鍵，以強電場防護為例，防護過程需考慮帶電作業人員體表電場強度及周圍電場強度的變化，一般情況下，登塔過程中的作業人員會隨著攀登高度增加縮短與帶電體距離，如作業人員站立于1000kV交流線路導線上時的頭頂、胸、面部、手的體表電場強度分別為1795～1915kV、395～436kV、1052～1145kV、2172～2298kV，由此可發現帶電作業過程中作業人員手尖和頭頂電場較高，而考慮到直流合成場的人體效應，特高壓直流輸電線路的場強限值需按照交流的標準考慮。

3 結語

綜上所述，特高壓輸電線路運行維護具備較高必要性，在此基礎上，本文涉及的無人機和人工協同巡檢技術、在線監測技術、帶電作業技術等內容，則提供了可行性較高的特高壓輸電線路運行維護路徑，而為了進一步提高特高壓輸電線路運行維護水平，各地電力企業還應結合實際確定合理的管理模式。

參考文獻

[1]梁鵬飛，陳興旺.特高壓輸電線路運行維護技術現狀分析[J].低碳世界，2017，35：120-121.

[2]黃富源.淺議特高壓交流輸電線路的運行維護與帶電作業[J].通訊世界，2017，03：176-177.

[3]楊健.±1100kV特高壓輸電線路運行維護管理探析[J].通訊世界，2017，20：239-240.

[4]盧宏亮.特高壓輸電線路運行的幾方面特性分析構建[J].科技創新導報，2017，1428：68-69.