输电线路带电作业的发展与概况

作者： 侯成 仇炜

来源：《科技创新导报》 2012年第4期

侯成 仇炜

(珠海供电局变电管理所 广州珠海 519000)

摘 要:随着电网的建设和发展,客户对用电质量和停电时间的要求也越来越高,带电作业已经成为各个供电局的广泛共识,它可以保证设备安全,提高电网经济运行和服务质量。本文通过对国内外带电作业的发展历史进行概括,分别总结了各自带电作业的特点,分析了带电作业未来的发展方向。并提出了随着一大批高电压、大电网设备的投运,输电线路带电作业也出现一系列新的研究领域和新的研究课题,这需要在总结我国带电作业的基础上,结合国内带电作业的特点,需要进一步的深入研究。

关键词:输电线路 带电作业 绝缘工具

中图分类号:TM5 文献标识码:A 文章编号:1674-098X(2012)02(a)-0086-02

Overview and Development of Live Working Techenology on Transmission Lines

Qiu Wei 1

(1.Zhuhai Power Supply Company. Zhuhai, Guangzhou 519000 China)

Abstract:With the construction and development of the power grid, customer quality and power outages on the power requirements are increasing. Live working has become a broad consensus in Power Supply Company, it can ensure equipment Safely and improve the power system economic operation and service quality. This paper is based on the historical development of live working at home and abroad, it summed up the characteristics of their live work and analyzed the future of live working development. Finally, It proposed the series of new research areas and new research with the large number of high-voltage and large power equipment put into operation transmission lines in live working. In conclusion, it needs to research deeply and summarize our live working.

Key words:transmission line; live working, insulated tools

1 引言

随着电网的建设和发展,用电量大幅度上升,客户对用电质量和停电时间的要求也越来越高,特别对于重要客户,要求持续可靠供电。而对于我们电力系统本身来说,不停电或者少停电就可以获得最大的经济效益和社会效益。因此,带电作业已经成为输配电线路检测、检修、改造的重要方法和手段,它为电网的安全可靠运行和提高经济效益发挥了十分重要的作用[1]。所谓带电作业,就是指在高压电气设备上进行不停电检修、测试、改造、更换缺陷设备,以至使整个电网处于不停电的状态。近年来,随着500kV交流紧凑型线路、750kV交流输电线路和800kV直流输电线路的投产运行,需要制定与之相应的技术标准和作业导则,研制出适用于特高压、跨区域、大电网的输电线路的带电测量设备、现场防护用品、检测工器具和绝缘工器具[2]。高电压、大电网设备的投运,为输电线路带电作业带来了新的研究课题和应用方法。

2 国外输电线路带电作业的发展概括

2.1 美国线路带电作业

美国1913年最早出现线路带电作业在俄亥俄州,用来进行带电作业的工具是木制的。由于当时的美国处于第一次世界大战与第二次世界大战间,国力虚弱、经济萧条,促使美国在电力开发领域中十分注意经济性,故采取带电作业方法,解决为用户提供持续电能,这种作业方式也推动了带电作业的发展。随着电压等级的不断提高,需要绝缘性能更为完备的带电操作杆,才能满足要求。塑料套木杆首先由美国的Chance公司引进并进行带电作业应用,随后出现了以玻璃纤维混合而成的增强型合成树脂管,这种树脂管具有耐压强度高、电场分布较为均匀等特点[3],随后应用到输电线路中。目前,美国的各个电力公司均开展了输电线路带电作业检修和维护等,不少电力公司还开展了直升飞机带电巡线、带电检修等作业项目。

2.2 日本线路带电作业

日本的输电线路的带电作业相对减少,配电线路的带电作业逐步增多,这主要是因为一方面输电线路的故障率相对减少,而对配电网的供电可靠性却提出了更高的要求,要求向完全不停电的方向发展。另一方面是许多地方已形成多回路环网供电,保证了供电的可靠性。与过去相比,日本的带电作业已逐步向自动化、智能化、机械化方向迈进,他们是世界上最早开展带电作业机器人研究和应用的国家[4]。

在20世纪90年代初,日本的四国电力公司[5]分布开发了液压机械臂的带电作业机器人,这些均可在配电网系统使用。为了提高供电可靠性,积极开展不停电的工作方法。为此,日本开始研发了一系列机械化作业工具和设备并开始推广应用。它们包括应急事故使用的高压发电机车、带电水冲洗、变压器车、低压不停电切换装置,事故点检测车等各直接带电作业法或间接带电作业法的工具及配套设施[6]。这些机械化带电测量和检测装置,在一定程度上减少了人员的劳动强度,提高了工作效率。但是在众多输电线路上推广,还需要进行进一步的研究。

2.3 俄罗斯线路带电作业

俄罗斯(原苏联)在20世纪30年代就开始进行输电线路的带电作业,在40年代等电位新的作业方法已得到应用并大规模推广;到了50年代中期,绝大部分抢修工作采用带电作业。

俄罗斯对于330kV～750kV输电线路的带电作业已发展了一套完整、合理的操作方法[7]。考虑到运行的可靠性,输电线路上配有适合于高电场作业的带电绝缘工具。其带电作业主要包含绝缘测试、绝缘子串更换、导线补修、架空线路及带电设备的涂刷防腐漆等,在带电作业方面走到了世界前列。另外,俄罗斯还积极进行1150kV的带电作业技术研究,并对1150kV交流输电线路带电作业的安全防护方面有较深入的研究。

2.4 英国、法国线路带电作业

英国在上世纪中叶开始,使用操作杆进行带电作业,典型的有测量绝缘子串的电压分布等,直到1965年,开始对输电线路带电作业进行研究。此时的法国,也成立了带电作业技术委员会和带电作业试验研究所,主要研究以下方面:带电作业原理、带电作业安全规程、等电位作业法、使用工具的间接作业法等,其作业项目有:带电更换绝缘子串、更换横担、更换防震装置。在超高压输电线路上80％工作都是由等电位作业方法完成,在400kV以上电压等级的线路上,使用绝缘工具的间接作业方法和等电位作业方法联合作业。目前英法两国带电作业主要应用在配电线路上,输电线路相对较少。这主要是因为输电线路有较多备用设备,并且英法两国因为地域面积和能源分布关系,不需要跨区域的大型输电网络。

3 我国输电线路带电作业的发展概括

我国的带电作业是从20世纪50年代开始的，经历了从低压到高压再到超高压的过程[8]。当时电力工业基础薄弱、设备落后、事故频繁，经常需要停电检修和缺陷处理。带电作业首先在配电系统发展起来，在配电系统上开展带电作业是从地电位方法开始的，当时只是较简单操作，更换连接开关、横担等，但配电系统带电作业的成功开展，为输电线路带电作业打下良好的基础。1957年东北电力局首次进行了154～220kV高压线路上的不停电检修，由于网架薄弱，停电困难，如改造升压线路塔头、更换架空地线等需要停电作业的都由带电作业的方法完成，这时汲取了实践经验，并对等电位作业等相关技术的进行了研究[9]。突破了沿绝缘子串进入220kV输电线路上进行等电位检修，并在全国进行推广。这时带电作业史上最辉煌的一页。

在80年代初，我国又迎来了新的发展时期，这时的电网构架依旧薄弱，电力能源不能满足改革开放的经济发展要求，电力供应成为经济发展的最大瓶颈[10]。在沿海地区，首先出现了带电加高铁塔、带电更换10～66kV横担、220kV绝缘子更换等。由于新材料的应用，使得带电作业人员的劳动强度大大降低，并提高了工作效率。为了适应电力生产的需要，成功研究了新的带电作业检修方法，带电作业清扫也如火如荼展开。

最近几年,电力系统向大机组、高电压、大电网、跨区域输电发展,由于输电能力大幅度提高,一旦发生事故或停电检修,将会造成电网运行不稳定,甚至大面积停电。因此,保证超高压输电网络稳定运行就成了高电压、大电网、跨区域的首要解决问题。目前,已有多条500kV超高压输电线路的瓷绝缘子用带电方法更换为合成绝缘子。利用500kV四分裂走线飞车检修导线及间隔棒、带电等电位更换耐张绝缘子、带电更换直线转角塔绝缘子等工作[11]。华东地区用带电作业方法升高移位ll0kV～500kV线路杆塔,华中、华南地区成功地将多条35kV和ll0kV线路全线带电改造升压运行,西南地区用带电作业方法更换导线耐张压接管,变电站母线,各地通过大力开展带电作业,有效地保证了电网安全运行。

在带电作业的技术理论研究中,随着研究理论的不断深入和带电作业实践经验的积累,全国500kV带电作业的技术交流、技术培训和技术应用得到广泛的开展,推动了带电作业技术的进步和发展。目前,我国的带电作业无论从作业方法的多样化、带电作业的绝缘工器具的轻巧化、作业项目的操作难度、带电作业的应用性都走到了世界的前列。

4 带电作业技术的发展趋势

4.1 机器人带电作业在输电线路的应用

随着科学技术的进步,高压带电作业机器人必然成为今后带电作业的一种发展趋势。机器人的应用第一可以避免操作人员直接进入高压电场作业带来的高电压危险;第二,由于高压带电作业机器人采用先进的机器人专业带电作业工具,从而极大程度上减轻了作业人员的劳动强度,提高了工作效率,并保证了带电作业的工程质量。

为了提高电力生产的安全性和可靠性,在今后的发展中,主要应用机器人实现远方遥控操作高压[12]。它可以替代或辅助人工完成常规的带电作业认为:带电断线、带电接线、带电更换跌落保险、带电更换绝缘子、带电修复导线、带电水冲洗等。绝缘防护措施是机器人带电作业能否完成工作的重要技术指标。所以,带电作业的机器人绝缘强度高、重量少、结构紧凑、控制精度高、反应速度快、针对现场条件实现智能化编程、可以提供较大功率的机器人是今后带电作业发展的一个趋势。

4.2 直升飞机应用于带电作业

直升飞机实施高压输电线路巡线作业是指利用直升飞机装备的陀螺稳定的可见和不可见光检测仪等设备,对线路上的导线接续管、耐张管、跳线线夹、导地线线夹、金具、绝缘子等进行飞行拍摄,分析数据,判断其是否正常。它具有高速、快捷、可靠、不受地域影响等优点[13]。

在电力建设方面,可以进行直升飞机吊装杆塔、架设导线、运输器材,特别是在山区和居民稠密地区采用直升飞机架线,可以大大提高了工作效率。应用直升飞机进行带电作业已成为当前发展的重要趋势。

4.3 应用于现场的新型作业、检测设备

随着科学技术的发展,更多的现代化技术应用于带电作业,利用通信、光纤、自动控制技术使带电检测,使带电检测更加精准和便利;带电作业也发展到使用机械手臂来代替人工徒手操作,利用远方控制平台,操作人员只需要在地面上或控制室内遥控,机械手臂可以装配作业工具进行带电操作。

4.4 新型的带电作业安全防护用品

绝缘性能高、机械强度好的安全防护用品应用于带电作业。现场带电作业的绝缘工器具除了重量轻、操作方便外还要注意不易损坏。目前的安全防护用品有:绝缘杆、绝缘绳、屏蔽服等。这些材料将广泛应用于带电作业,目前带电作业俺绝缘性能分为:硬质绝缘材料和软质绝缘材料两大类[14]。硬质绝缘工具主要指以绝缘棒、绝缘板为主绝缘材料制成的工具;软质绝缘工具主要指以绝缘绳为主绝缘材料制成的工具。绝缘材质的性能直接影响和决定着工具的电气和机械技能。具有防潮、耐压高、防老化的产品将成为主流。

5 结语

带电作业时一门实践性强、应用范围广的工程技术,它直接涉及到操作人员的生命安全问题,随着1000kV、800kV直流输电线路、紧凑型输电线路、500kV同塔双回线路的建设和投运,对带电作业理论和作业方法的深入研究,这都将对带电作业的安全开展起到很大的指导作用。高压输电线路带电作业技术必将成为今后的发展趋势,在总结我国带电作业的基础上,结合国内带电作业的特点,需要进一步的深入研究。

参考文献

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