输电线路智能带电检修关键技术研究综述

孙二辉 吴涛 吕潇 吉鹏飞

摘要：目前我国科技水平和电力行业的快速发展，线路检修是我国电力行业的主要工作之一。输电线路缺陷指使用中的线路设备发生的异常或存在的隐患，缺陷积累诱发故障，影响输电线路的安全稳定。定期检修主要为线路运行状态的检查及其组件的维修，有助于提高设备利用效率、延长设备寿命、预防事故发生。带电检修指直接接触带电部分或在其周围的带电区域开展检查、测试、维护和修理工作，可以及时发现并处置带电设备的缺陷，避免因设备检修造成的频繁停电，对保障电网的安全、稳定、经济运行具有重要意义。然而，传统的人工带电检修受地理、天气、工器具、防护设施、资质、成本等限制，存在风险高、劳动强度大、效率低、维护周期长等问题，已不能满足现代输电需求。

关键词：输电线路;智能装备;带电检修

引言

随着我国城市化与工业化建设的不断深入，人们对于电力的需求越来越大，远距离输电工程越来越多。且随着超高压与特高压交直流输电工程的不断建设，输电工程建设对带电作业关键技术的要求也逐渐提升。为了保证输电工程的建设质量，需要重视对带电作业关键技术的研究，并深入分析其发展趋势，以保证电力系统运行的稳定性，为社会经济快速发展提供保障。

1输电线路带电检修需求

1.1架空线路运行环境及带电检修需求

架空线路直接暴露于大气环境，导线、绝缘子和杆塔应有足够的机械和电气强度，以避免在洪水、雷电、大风、雨淋、覆冰、鸟害、湿雾、山火、树障、污秽以及外力作用下造成停电事故。架空线路带电检修需求包括：安全距离测量、杆塔及拉线修补调整，覆冰、鸟巢和飘挂物清理，金具修补和更换，螺栓紧固，以及绝缘子调整和更换等。

1.2电力电缆运行环境及带电检修需求

与架空线路不同，电力电缆常用于城市地下电网、发电站引出线路、工矿企业内部供电以及过江海水下输电，多埋设于地下或水底，散热条件较差，运行状态难以检查。由于生产质量、外力破坏、环境侵害、动物咬蚀以及电缆本体温度过高、应力分布不均、接线错误等原因，电力电缆易发生绝缘击穿、漏油、断裂、短路、开路、接头放电等故障。电力电缆带电检修需求包括：外观及密封性检查，位置调整，接地状态检查，电气连接检查，破损检测，绝缘电阻测量，电缆附件检查、修复或更换，测温，气体含量检测及隧道勘察与灭火等。

1.3带电作业关键技术参数

输电线路带电作业的关键技术参数包括最小安全间距、绝缘工具最小有效绝缘长度，以及最小组合间隙等内容，其中最小安全间距的设定由带点作业的危险系数决定，需要进行电压水平的概率计算，以及间隙实验结果的概率计算，同时还要校正海拔，保证带电作业的危险率<10-5。除了概率计算以外，还要考虑其他方面的因素，包括实际带电作业位置、路线杆塔结构、线路走廊海拔高度，以及系统参数等，以确保输电线路带点作业关键技术参数的准确性，在获取数据时，需要使用合适的方法进行试验，以保证试验结果的准确性。由于带电作业过程中输电线路与塔头尺寸过于紧凑，相间与相地的距离比较小，导致工作人员作业过程中进出受限，不利于高效地开展工作。工作人员在带电作业过程中需要选择最优的电位路径，要结合具体情况选择最佳的作业间隙，同时，还需要将相导线之间的间隙放电特性考虑在内，通过反复试验计算出最小安全距离，保证工作人员在安全范围内工作，保障其生命安全。除此之外，还需要加长保护间隙，以保证部分紧凑型输电线路带电作业间隙不足的安全作业。在设计保护间隙时，要遵守设计原则，根据具体线路要求进行设计，并通过加装保护间隙的绝缘配合实验，科学合理的设定保护间隙的数值，使保护间隙安全作业方式能够满足带电作业的基本要求。

1.4带电作业人员的安全防护

由于超高压与特高压的输电线路周围的电场强度较高，工作人员带电作业过程中，进出电场很可能导致电场出现电位转移的现象，使带电工作人员的体表电场强度增大，此外，电位转移还会导致电容放电脉冲电流与电弧的出现，因此，为了保证工作人员的人身安全，需要加强超高压与特高压环境下工作人员的带电作业安全防护要求，进一步保障带电作业的安全性。目前我国对于500kV高压环境下带电作业工作热源的安全防护研究主要有两种，一是采用仿真计算的形式进行研究，其次是利用现场实测进行研究。随着近几年研究的不断深入，对于安全防护的研究逐漸将两者结合起来。经过调查分析发现，工作人员带电作业过程中距离铁塔的距离越近，体表的电场强度就会越大，且体表电场强度较高的部位为头顶、指尖等尖端部位。在带电作业的过程中，等电位作业时人的体表电场强度最大。通过对国内外各种实验数据，以及实验结果进行分析可知，直流电路的可感知场强远小于交流线路的可感知场强，交流电流对人体产生的影响较大，因此，为保证带电作业人员的人身安全，需要加强对交流电流安全防护标准，以提升带电作业的安全性，为直流线路安全防护标准提供参考。

2在线检测智能运检平台技术架构

2.1平台层

通过融合海量的检测试验仪器的数据，实现数据集中管理、展示、分析和应用，包括大数据分析处理、横向业务融合、计划编制与任务派发、统计分析与综合展示。具有易用性、可扩展性、安全性等多种特点，同时易与现有的国网公司PMS2.0系统融合。

2.2网络层

移动端与主站端通信基于4G无线网路，建立感知层和平台层的数据流管控。仪器仪表与移动端通信可采用USB、蓝牙、WIFI等多种通信模式。

2.3感知层

感知层为各类仪器仪表，提供检测原始数据。检测试验仪器为现场已经部署的各种智能化检测试验仪器和后续规划部署的检测试验仪器，包括但不限于局放检测仪、电缆探测仪、介损测试仪、交流耐压试验仪等。例如传统的电缆巡线方法费时费力，效率低下，仅能发现线路管道中存在的一些肉眼可见的安全隐患，而对判断电缆的绝缘状态无能为力。局部放电检测作为一种带电检测手段可有效检出电缆绝缘缺陷。

3输电线路智能带电检修装备

3.1架空线路机器人

架空线路机器人包括导线机器人、绝缘子机器人和车载式机器人。与电力无人机相比，架空线路机器人能直接在线路设备表面运动并开展接触式带电检修，安全性和动作准确性更高。该类机器人可长时间在线且无需频繁进出等电位，其行驶轨迹受地形地貌和空气湍流的影响较小，尤其适用于穿越禁飞区及跨越林区、水域、山地等复杂地理环境的架空线路。

3.2电力无人机

电力无人机由机翼、螺旋桨和控制舱体组成，能自主飞行与快速起降，具有运动范围广、机动性强等优势，对长距离、大高差的架空线路及其运行环境有较强的适应能力。

结语

为保证电力系统的安全运行，需要保证带电作业的安全性与稳定性，保证带电作业的各项关键技术得到正确应用，以提升带电作业的工作水平，保证电网运行质量。为此，需要加强对带电作业关键技术的研究，并明确带点作业关键技术的研究方向，以使各种带电作业设备、技术、方法符合经济发展需要，更高效地开展电网设备检测、维修与改造工作。

参考文献

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[2]黄伟强.带电作业关键技术研究进展与趋势[J].通讯世界，2016（10）：163-164.

[3]杜朋洋.带电作业关键技术研究进展及其发展趋势[J].企业技术开发，2019，34（35）：13-14.