一种新型带电导线漂浮物清除器研制

多俊龙，崇生生，刘耘成，王 铁

(国网沈阳供电公司，辽宁 沈阳 110044)

截至2017年底，国网沈阳供电公司共管辖66 kV及以上架空输电线路338回，总计长4 727.61 km，杆塔15 625基，广泛分布于沈阳各地区。根据历史运行数据统计，过去5年内线路保护区内由于风筝、建筑垃圾、塑料条等漂浮物造成的跳闸事故：220 kV线路年平均1.6次、66 kV线路年平均3.8次，严重影响了系统的安全稳定运行。线路运维单位年平均66 kV及以上电压等级漂浮物136次，出动绝缘斗臂车80余台次，作业人员360多人次，消耗了大量人力、物力、财力。国内外学者在架空线路漂浮物处理方式上进行了广泛研究，但在专门针对带电线路漂浮物处理的专用工具领域研究较少，带电导线漂浮物清除器填补了带电清除漂浮物专用工器具的空白，降低作业人员漂浮物清理难度，提高了工作效率和质量[1-2]。

1 传统漂浮物处理方式及缺陷

根据漂浮物距离塔身的远近角度，传统架空线路漂浮物处理分为两类：漂浮物距离杆塔塔身较近时，在作业人员手持绝缘杆能够触碰的范围内，称为近塔身漂浮物；反之，漂浮物距离塔身较远时，则称为远塔身漂浮物。对于近塔身漂浮物，传统作业方式中由作业人员手持带刀具的绝缘杆，站在杆塔横担上，通过绝缘杆上的刀具对漂浮物进行破坏，使之脱离线路；对于远塔身漂浮物，通常由作业人员带电出线处理或结合线路停电检修处理。

两种传统处理方式均存在不足之处，近塔身作业依赖于作业人员技能水平，且很难彻底清除缠绕紧固的漂浮物，长时间作业会造成人员疲劳，一旦操作过程中出现失误，可能造成相间短路或作业人员感电、坠塔等事故。远塔身作业采取停电作业清除漂浮物时，需要结合检修计划，漂浮物长时间挂于线路上，在下雨等气象条件下，很容易造成相间短路，系统运行存在巨大隐患；而由作业人员带电出线清除漂浮物时，作业难度大、风险高[3-4]。

2 新型带电导线漂浮物清除器工作原理和结构特点

2.1 工作原理

清除器上下2个金属环分别系绝缘绳端子，构成绝缘无极线圈，线圈通过挂于架空线上的翻跟头滑车，由2名地面作业人员拉拽使清除器升空。拉拽过程中，作用在上下金属环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够上下运动，水平方向上不平衡的力使之旋转。旋转产生的力被绝缘线圈内部扭转力抵制，当旋转力释放的能量完全被绳索内力吸收时，清除器朝一个方向停止旋转，此后绳索内力释放能量，清除器反方向旋转。清除器上下运动过程中，水平方向上始终受不平衡力作用，能量逐渐累积，使清除器在实际操作过程中，正反向交替高速旋转。新型带电导线漂浮物清除器原理如图1所示。

图1 新型带电导线漂浮物清除器原理

2.2 结构特点

新型带电导线漂浮物清除器结构上分为主体支撑柱、双十字立体交叉缠绕器、双面反向螺旋铰刀和绳索固定环4部分。主体支撑柱采用航天钢材制作，开有互相垂直的3组横向通孔，能够保证清除器结构稳定。双十字立体交叉缠绕器由3组破股的钢绞线两两垂直，十字交叉贯穿固定在主体支撑柱内，通过交错纵横的爪状高韧性钢丝与漂浮物接触，能够在短时间对漂浮物进行有效缠绕。双面反向螺旋铰刀由上下2组互成120°的3片精钢铰刀紧压在绳索固定环和柱体之间，铰刀在旋转过程中对漂浮物主体进行破坏。绳索固定环用来系挂绝缘绳索，牵引清除器上下运动，提供清除器旋转的原动力[5-7]。其实物如图2所示。

图2 带电导线漂浮物清除器实物图

3 新型带电导线漂浮物清除器使用过程

实际使用过程中，先由作业人员在架空线上挂“翻跟头滑车”，将绝缘绳索两端通过滑车分别系在清除器上下2个金属环上，拉动绳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，以及绳索扭转力反复吸收、释放能量，清除器在上下运动过程中正反向交替高速旋转。通过双十字立体交叉缠绕器和双面反向螺旋铰刀对漂浮物进行缠绕、切割，最后将缠绕漂浮物的清除器拉至地面完成回收。清除器使用过程如图3所示。

图3 新型带电导线漂浮物清除器使用过程

4 经济效益

以沈阳地区2017年为例，全年实际处理各电压等级漂浮物共计43起，按照停电损失电量W计算方法：

W=K×S×T

(1)

式中：K为电量损失系数；S为停止供电的各用户容量之和；T为停电持续时间。

以一条66 kV输电线路单次停电处理漂浮物为例，导线通过电流为236 A，电量损失系数5.2，停止供电用户容量之和为356 MW，停电持续时间2 h，损失电量为：W=236×5.2×35.6×2=37×104kWh，直接经济损失将超过18.5万元。2017年实际漂浮物处理中,采用新型带电导线漂浮物清除器带电处理66 kV以上电压等级漂浮物8次，避免了停电损失,为电网挽回直接经济损失超过148万元，节支效益极为显著。

新型带电导线漂浮物清除器的应用改变了传统

漂浮物处理工作模式，将以往塔上漂浮物处理转为地面操作，同时将原来平均50 min/次的漂浮物处理作业缩短到20 min/次，降低了作业人员的劳动强度,避免了感电、坠塔风险,节约了时间成本，提高了工作效率和质量。

5 结束语

新型带电导线漂浮物清除器从工作原理和结构特点两方面创新，将传统塔上作业转变为塔下作业，将传统的停电作业转变为带电作业，开创了一种带电漂浮物处理的新模式，彻底解决了带电清除漂浮物的问题，保障了电网的连续稳定运行,具有很大的经济效益和社会价值。

清除器填补了带电清除漂浮物处理专用工器具领域的空白，已于2017年8月11日获得专利授权。其制作成本低、适用范围广，下一步将制定、完善操作规程，组织相关培训，将新型带电导线漂浮物清除器应用到更多现场作业中，解决实际问题，创造更大的经济效益。