一種新型帶電導線漂浮物清除器研制

多俊龍，崇生生，劉耘成，王 鐵

(國網沈陽供電公司，遼寧 沈陽 110044)

截至2017年底，國網沈陽供電公司共管轄66 kV及以上架空輸電線路338回，總計長4 727.61 km，桿塔15 625基，廣泛分布于沈陽各地區。根據歷史運行數據統計，過去5年內線路保護區內由于風箏、建筑垃圾、塑料條等漂浮物造成的跳閘事故：220 kV線路年平均1.6次、66 kV線路年平均3.8次，嚴重影響了系統的安全穩定運行。線路運維單位年平均66 kV及以上電壓等級漂浮物136次，出動絕緣斗臂車80余臺次，作業人員360多人次，消耗了大量人力、物力、財力。國內外學者在架空線路漂浮物處理方式上進行了廣泛研究，但在專門針對帶電線路漂浮物處理的專用工具領域研究較少，帶電導線漂浮物清除器填補了帶電清除漂浮物專用工器具的空白，降低作業人員漂浮物清理難度，提高了工作效率和質量[1-2]。

1 傳統漂浮物處理方式及缺陷

根據漂浮物距離塔身的遠近角度，傳統架空線路漂浮物處理分為兩類：漂浮物距離桿塔塔身較近時，在作業人員手持絕緣桿能夠觸碰的范圍內，稱為近塔身漂浮物；反之，漂浮物距離塔身較遠時，則稱為遠塔身漂浮物。對于近塔身漂浮物，傳統作業方式中由作業人員手持帶刀具的絕緣桿，站在桿塔橫擔上，通過絕緣桿上的刀具對漂浮物進行破壞，使之脫離線路；對于遠塔身漂浮物，通常由作業人員帶電出線處理或結合線路停電檢修處理。

兩種傳統處理方式均存在不足之處，近塔身作業依賴于作業人員技能水平，且很難徹底清除纏繞緊固的漂浮物，長時間作業會造成人員疲勞，一旦操作過程中出現失誤，可能造成相間短路或作業人員感電、墜塔等事故。遠塔身作業采取停電作業清除漂浮物時，需要結合檢修計劃，漂浮物長時間掛于線路上，在下雨等氣象條件下，很容易造成相間短路，系統運行存在巨大隱患；而由作業人員帶電出線清除漂浮物時，作業難度大、風險高[3-4]。

2 新型帶電導線漂浮物清除器工作原理和結構特點

2.1 工作原理

清除器上下2個金屬環分別系絕緣繩端子，構成絕緣無極線圈，線圈通過掛于架空線上的翻跟頭滑車，由2名地面作業人員拉拽使清除器升空。拉拽過程中，作用在上下金屬環上垂直方向和水平方向的力大小和方向均不同，垂直方向上的力使清除器能夠上下運動，水平方向上不平衡的力使之旋轉。旋轉產生的力被絕緣線圈內部扭轉力抵制，當旋轉力釋放的能量完全被繩索內力吸收時，清除器朝一個方向停止旋轉，此后繩索內力釋放能量，清除器反方向旋轉。清除器上下運動過程中，水平方向上始終受不平衡力作用，能量逐漸累積，使清除器在實際操作過程中，正反向交替高速旋轉。新型帶電導線漂浮物清除器原理如圖1所示。

圖1 新型帶電導線漂浮物清除器原理

2.2 結構特點

新型帶電導線漂浮物清除器結構上分為主體支撐柱、雙十字立體交叉纏繞器、雙面反向螺旋鉸刀和繩索固定環4部分。主體支撐柱采用航天鋼材制作，開有互相垂直的3組橫向通孔，能夠保證清除器結構穩定。雙十字立體交叉纏繞器由3組破股的鋼絞線兩兩垂直，十字交叉貫穿固定在主體支撐柱內，通過交錯縱橫的爪狀高韌性鋼絲與漂浮物接觸，能夠在短時間對漂浮物進行有效纏繞。雙面反向螺旋鉸刀由上下2組互成120°的3片精鋼鉸刀緊壓在繩索固定環和柱體之間，鉸刀在旋轉過程中對漂浮物主體進行破壞。繩索固定環用來系掛絕緣繩索，牽引清除器上下運動，提供清除器旋轉的原動力[5-7]。其實物如圖2所示。

圖2 帶電導線漂浮物清除器實物圖

3 新型帶電導線漂浮物清除器使用過程

實際使用過程中，先由作業人員在架空線上掛“翻跟頭滑車”，將絕緣繩索兩端通過滑車分別系在清除器上下2個金屬環上，拉動繩索使清除器升空接近漂浮物。利用作用在清除器水平方向上不平衡力的作用，以及繩索扭轉力反復吸收、釋放能量，清除器在上下運動過程中正反向交替高速旋轉。通過雙十字立體交叉纏繞器和雙面反向螺旋鉸刀對漂浮物進行纏繞、切割，最后將纏繞漂浮物的清除器拉至地面完成回收。清除器使用過程如圖3所示。

圖3 新型帶電導線漂浮物清除器使用過程

4 經濟效益

以沈陽地區2017年為例，全年實際處理各電壓等級漂浮物共計43起，按照停電損失電量W計算方法：

W=K×S×T

(1)

式中：K為電量損失系數；S為停止供電的各用戶容量之和；T為停電持續時間。

以一條66 kV輸電線路單次停電處理漂浮物為例，導線通過電流為236 A，電量損失系數5.2，停止供電用戶容量之和為356 MW，停電持續時間2 h，損失電量為：W=236×5.2×35.6×2=37×104kWh，直接經濟損失將超過18.5萬元。2017年實際漂浮物處理中,采用新型帶電導線漂浮物清除器帶電處理66 kV以上電壓等級漂浮物8次，避免了停電損失,為電網挽回直接經濟損失超過148萬元，節支效益極為顯著。

新型帶電導線漂浮物清除器的應用改變了傳統

漂浮物處理工作模式，將以往塔上漂浮物處理轉為地面操作，同時將原來平均50 min/次的漂浮物處理作業縮短到20 min/次，降低了作業人員的勞動強度,避免了感電、墜塔風險,節約了時間成本，提高了工作效率和質量。

5 結束語

新型帶電導線漂浮物清除器從工作原理和結構特點兩方面創新，將傳統塔上作業轉變為塔下作業，將傳統的停電作業轉變為帶電作業，開創了一種帶電漂浮物處理的新模式，徹底解決了帶電清除漂浮物的問題，保障了電網的連續穩定運行,具有很大的經濟效益和社會價值。

清除器填補了帶電清除漂浮物處理專用工器具領域的空白，已于2017年8月11日獲得專利授權。其制作成本低、適用范圍廣，下一步將制定、完善操作規程，組織相關培訓，將新型帶電導線漂浮物清除器應用到更多現場作業中，解決實際問題，創造更大的經濟效益。