35～110kV 輸電線路運行與檢修技術

唐興鑫

（貴州電網有限責任公司遵義供電局，貴州 遵義 563000）

0 引言

當前社會整體電力需求的增多，給電網運行造成了較大的壓力。保證輸電線路的運行安全，應能夠結合不同電壓條件下電能供應設備設施的進行要求，通過對輸電線路運行狀態的實時監測，搭配日常的定期點線路檢修與維護，及時發現輸電線路運行中存在的安全隱患和問題。將智能化的技術應用到輸電線路運行與檢修當中，對提升輸電線路檢修效率，保障輸電線路和電網運行安全具有積極的意義。

1 35～110kV 輸電線路運行要求

1.1 桿塔與基礎

35～110kV 輸電線路在當前電網建設發展中較為常見，以保障電網輸電線路的運行安全為主要目的，結合當前35～110kV 輸電線路運行的情況，應該能夠圍繞桿塔基礎、導線、絕緣子、金具等部分，在保證其遵循輸電線路運行基本要求的前提下，對輸電線路進行檢修維護。

在桿塔與基礎方面，受到長時間暴露于空氣環境以及運行損耗等方面的影響，塔桿基礎表面水泥脫落，會使得桿塔鋼筋外露，出現桿塔基礎腐蝕等情況，影響桿塔結構的穩定性。針對檢測中發現的桿塔傾斜、橫擔外協等情況，應基于桿塔傾斜、橫擔歪斜最大允許值的標準（表1），對是否需要進行檢修維護進行判斷[1]。

表1 桿塔傾斜、橫擔歪斜最大允許值標準

且當桿塔的橫向或縱向裂縫寬度超過0.2mm 時，預應力鋼筋混凝土桿也會出現裂縫。針對這一方面的問題，應能夠及時對相應的桿塔基礎表面進行檢修與維護處理。

1.2 導線與地線

在輸電線路的導線與地線方面，基于保障輸電線路安全運行的目標和要求，應以導線和地線的強度為試驗依據。在導線和地線表面出現較為明顯的銹蝕、外層脫落等情況下，依據強度試驗的結果，判斷是否需要通過換線來保障線路的正常運行狀態[2]。對導線地線斷股損傷界面不超過總面積7%的情況，可以應用纏繞或護線與絞線的方法進行處理，對強度試驗標準超過原破壞值4%或損傷超過2 種以上的線路進行切斷重接。導線、地線界面損失處理標準如表2 所示。

除以上內容外，對絕緣子部分，應重點針對絕緣子表面損壞、老化、龜裂等問題，及時采取相應的維護措施；對金具部分，主要考慮金具連接處轉動不靈活、安全系數降低等問題進行檢修維護。

2 35～110kV 輸電線路檢修技術的應用

考慮35～110kV 輸電線路在我國的電網建設中分布較為廣泛，為保證這一范圍內輸電線路的運行安全效果，需要定期對輸電線路進行檢修維護。在新發展階段，可以嘗試將先進的檢測技術與監控管理系統結合起來，以構建巡視巡檢系統的方式，不僅可以實現對輸電線路運行情況的實時檢測，也能夠基于系統中的數據庫來獲取對相關故障問題進行檢修和維護的數據經驗作為參考，從而有效提升輸電線路檢修維護的效果，保障輸電線路的運行安全。基于此，在對35～110kV 輸電線路應用的檢修技術進行分析時，主要可以從以下方面來入手。

2.1 GIS 狀態檢修系統應用

將GIS 技術應用于35～110kV 輸電線路的運行檢測當中，可以讓檢修人員直接借助移動智能端來獲取輸電線路各個節點的具體位置，以便能夠及時發現故障或線路破損情況的具體位置。而借助系統智能端，也可以將輸電線路運行的現場情況實時傳回到管理中心。在這一過程中，GIS 技術主要能夠滿足輸電線路運行范圍內氣象環境、設備外絕緣設備配置等方面參數的綜合統計與分析[3]。在依據最終檢測到的結果來繪制線路運行和故障分布圖像后，可以為相應的線路運維人員提供科學的信息支持和參考。

（1）基于保障35～110kV 輸電線路運行安全的目的，在設計以GIS 技術為基礎的輸電線路運行狀態檢修系統時，首先應構建好空間充足的GIS 數據庫。GIS 數據庫結構如圖1 所示，GIS 數據庫中應主要儲存空間和屬性兩方面數據，其中，空間數據以輸電線路所在位置區域的地圖，能夠直接反映出線路區域的地形地貌、山川河流分布情況、交通狀況、建筑分布情況。在更為細致的專題圖像中，則可以明確線路、桿塔、變電站等電力設施的基本信息；屬性數據則主要包括電力設施的基本信息、運行信息以及動態變化信息。

圖1 GIS 數據庫結構

（2）在構建GIS 數據庫的基礎上，還應明確系統運行依據的離線檢測檢修方式。基于布置架設輸電線路的野外環境復雜性特點，檢修系統運行依據的檢修設備種類較多，可以借助GIS 來對輸電線路進行離線檢測檢修。這種檢修模式主要是指在未配置過多在線檢測設備的情況下，由檢修人員針對各類電力設備的狀態量統計分析情況，確定現有電力設備運行的健康等級，進而依據判斷結果來對相應的電力設備進行檢修。

在這一模式下應用GIS 狀態檢修系統，應該以構建全面的線路范圍人工巡視體系為主要方式，將巡線人員手持的衛星定位裝置與監測系統有效結合起來，待巡線員在終端設備中輸入電力設備狀態量后，可以直接依據GPRS 來將輸電線路現場的設備信息傳輸至系統中心[4]。同時，依據計算機網絡技術，將以往輸電線路檢修數據導入GIS 系統中，作為輔助檢修決策的主要依據。

在此基礎上，考慮輸電線路檢修以指向狀態檢修為主，在現階段輸電線路難以滿足全面在線狀態檢修要求的情況下，可以嘗試在構建GIS 系統的基礎上，通過部分區域的在線示范作為離線狀態檢修的在線補充，從導線溫度控制系統、反外力監控系統技術等角度，進一步提升離線狀態檢修和在線檢測的可靠性。同時，也應考慮狀態檢修工作對保障輸電線路正常運行的重要性，仍需要強調兼顧定期檢修的作用效果。基于此，可以結合設備狀態評價邏輯（圖2），作為對輸電線路設備狀態評價系統設計的主要依據。

圖2 設備狀態評價邏輯

（3）對輸電線路運行檢修系統結構的設計，以數據規約墻、信息交互平臺、應用支持層、應用層為主。在嚴格遵循相關業務規范和技術標準要求建設系統時，數據規約墻主要負責為不同設備的供應商和數據的交換提供無縫連接的渠道；信息交互平臺負責監測和數據傳輸命令的交互傳遞；應用支持層以數據庫服務、GIS平臺信息服務和相應的輔助軟件平臺為主。

（4）對基于GIS 技術的輸電線路檢測系統進行硬件部分的設計，應具體包括現場監測裝置及其輔助設備、通信傳輸單元、供電設備、網關、輸電線路通信集成平臺以及數據庫服務器六部分內容。其中，現場監測裝置及其輔助設備以溫度監測傳感器、線路視頻監測裝置、泄漏電流監測儀、主機箱、設備安裝固定夾具材料為主；通信傳輸單元主要由微波通信發送設備和接收設備實現傳輸功能；供電設備以太陽能板、電池和充電控制器構成；網關主要設置在主站，用于支持主要設備的通信轉換和信息集中；數據庫服務器則主要負責存儲集成平臺上傳輸的數據信息[5]。

對檢測系統軟件部分的設計，主要由服務器和客戶端兩部分構成。其中，服務器主要以C/S 結構來支持運行，主要發揮對原始數據層的處理和收發解析等功能；客戶端主要應用服務器/瀏覽器的結構進行設計，發揮顯示、統計以及人為管理等方面的功能作用。考慮客戶端需要與用戶進行直接接觸，對該部分結構內容的設計應能夠結合實際情況進行考慮。

2.2 輸電線路狀態專家模塊設計應用

在構建GIS 狀態檢修系統的基礎上，應以專家系統為基礎，通過對專家系統模塊的設計應用，實現對檢測數據的分析處理，從而得到輸電線路運行狀況的科學評價結果。基于此，現階段能夠用于輸電線路運行狀態檢測的專家系統，主要包括基于神經網絡、模糊理論、模糊神經網絡以及組合模型四種算法的專家系統給類型。

本文在對輸電線路狀態專家模塊進行設計時，主要以模糊理論算法作為依據。在結合巡線測試信息的基礎上，應用層次分析法來構建模擬評價系統，進而對線路的運行狀態進行合理推斷。將輸電線路的評價劃分為針對若干設備的評價后，再從設備中提取主要的指標，利用模糊理論來建立不同指標相對應狀態下的隸屬函數，在將線路現場各種運行狀態量模糊化處理后，可以結合指標的權重來對輸電線路設備進行單獨評價和綜合評價。

（1）基于這一思路，首先需要構建模擬判斷模型。在將輸電線路運行檢修的整體問題劃分為各個子系統部分后，以一種改進的1.0-1.9 標度法來構造層次判斷矩陣，判斷矩陣A=（aij）n×n具有如下特征：i，j∈n，aij＞0；aii=0；aij=1/aji。其中，i=j=1，2，…，n。

然后需要對矩陣元素進行歸一化處理，以按行相加的方式得到的計算結果，即為判斷矩陣的近似特征向量，在此基礎上還需要對最大特征值進行計算，進而通過一致性檢驗的方式，在保證檢驗關系符合相關標準的情況下，做好層次總排序。

（2）對輸電線路狀態的模糊化處理，以輸電線路桿塔為例，結合前面的分析發現，輸電線路桿塔會隨著運行時間增長而出現傾斜問題，在傾斜調度不超過5‰時，桿塔本身能夠保證正常的運行狀態，基于這一標準，可以重點參考輸電線路狀態評價相關的標準要求，重點圍繞桿塔傾斜度、橫擔歪曲度、主材彎曲度以及拉線銹蝕情況，在明確各個部分評價扣分的標準后，選擇適合個性指標的隸屬函數類型。

2.3 基于檢測模糊評價的檢修策略

在考慮35～110kV 輸電線路運行特點的基礎上，應依據系統對運行狀態評分的結果差異，采取有針對性的檢修措施。

以百分制為前提，當經過系統監測得到的評分處于正常狀態（85～100）時，在檢修工作中，只需要圍繞絕緣子表面清掃、線路避雷針檢查及測試、金具緊固等內容進行，且檢修周期也以正常頻率進行。

當經過系統監測得到的評分處于注意狀態（70～85）時，應能夠適時提前安排具體的檢修工作.例如，對處于這一狀態下的輸電線路運行狀態進行檢修，應具體強調零部件更換、基礎外觀修復、桿塔拉線防腐處理、更換桿塔拉線、帶電更換絕緣子等內容。

當系統監測評分處于異常狀態（55～70）時，應在執行以上檢修內容的基礎上，再增加修復加固基礎、扶正加固桿塔、修復導地線、調整弧垂等針對主要部件的處理維護內容。

當系統監測評分處于危險狀態（55 以下）時，還需要在檢修工作中增加更換加裝導地線、更換加裝桿塔、納入年度大修技改工作等方面的內容。

3 結語

綜上所述，將智能化技術應用到35～110kV 輸電線路的運行檢修工作中，能夠滿足對輸電線路運行情況的實時監測和管理控制需求。在充分考慮現階段35～110kV 輸電線路基本構成的前提下，基于對輸電線路進行日常檢修與維護的頻率和準確性的要求，可以嘗試將GIS 系統和專家系統與輸電線路的運行檢修機制結合起來，以更為科學的技術方法來提升輸電線路的檢修與維護效果。