遥控旋翼蝶形飞行器在输电线路导线不落地架线施工中的应用

赵玉涛,梁立中

(吉林省送变电工程公司,长春 130033)

吉林省送变电工程公司施工的巴中 500 kV变电站 220 kV配套工程,地处巴中山区,沟壑纵横,林木茂盛,跨越多达 169处。为了更好地保护环境,减少架线施工对森林资源的破坏,降低人为因素对架线作业的影响,尽量不砍伐放线通道内的林木,经过论证确定了采用遥控旋翼蝶形飞行器展放导引绳的方案,使整个放线过程导引绳不落地,有效解决了一系列施工难题,在不影响架线施工的前提下,使得通道内林木及植被得到最大限度的保护。

1 设备的选择

1．1 飞行器选择

目前,在输变电工程中采用的的飞行器种类较多,如直升飞机、飞艇、动力伞等等。相比较而言,在满足安全性和最大牵引力要求的前提下,应首先考虑所采用方法的经济性。根据巴中 500 kV变电站220 kV配套工程所处巴中山区实际情况,经过比较论证确定采用遥控旋翼蝶形飞行器展放导引绳。该飞行器直径1220 mm,最大航行速度60 km/h,航行距离 1．6 km,作业抗风能力 5级,最大牵引力0．0294 kN。具有体积小、质量轻、结构简单、操作灵活、飞行平稳、任意悬停等特点。飞行器由 GPS定位,当与遥控器失去联系5 s时,飞行器将在原有高度升高 20 m后自动返航,对起降场地无特殊要求,在恶劣地形条件下操作人员单手即可将飞行器接收,施工转移方便。该飞行器采用锂电池作为动力,锂电池可以反复充电使用,安全、经济性较高。相对其他飞行器而言,遥控旋翼蝶形飞行器安全系数高,即使坠毁也不会对地面设备、人员等构成较大伤害。因此,遥控旋翼蝶形飞行器更适用于适应输电线路施工环境多变的特点。

六角遥控旋翼蝶形飞行器采用6组固定倾角旋翼,处于同一平面内6点均匀分布。通过均匀分布的6个动力装置,6台无刷直流电机被分成相对的 2组,3个电机正转,3个电机反转,从而当飞行器平衡飞行时,空气动力扭矩效应被抵消,从而可以抵消自转力矩,防止飞行器的自旋转。

遥控旋翼蝶形飞行器加装 GPS定位系统,提高了在高风速和能见度较低环境下的飞行能力,且增大了飞行器的可控飞行范围,通过定位后的一键返航模式展放导引绳。另外在大跨越、大档距情况下则可通过 2台遥控器接力的方式展放导引绳,极大的提高了作业能力,扩展了飞行器的可作业时间,提高了工作效率。遥控旋翼蝶形飞行器及现场飞行作业情况见图 1。

图1 遥控旋翼蝶形飞行器及现场飞行作业情况

1．2 牵引用一级导引绳选择

利用飞行器进行放线作业,导引绳的选择是关健,其技术性能对飞行器的影响很大。受飞行器承载力和牵引力的限制,放线用的导引绳必须具有质量轻、强度高、动载能力强等特点。本工程拟采用直径2 mm的丙纶绳作为飞行器牵引用一级导引绳。直径 2 mm丙纶绳最大破断力 0．98 kN,稳定性能好、单位质量2 kg/km,适宜飞行器放线作业用。

2 放线作业方案

2．1 导引绳的展放

导引绳的展放按设定区段进行,选择适宜飞行器飞行的气象条件(风力小于5级,能见度不小于1．5 km),遥控操作人员站于放线起始塔下,在飞行器上系好初级引绳,在距飞行器约 3 m位置绑上配重物,启动飞行器,由位于塔顶人员指示飞行器飞行高度,爬升至一定高度后跨越起始塔顶,并沿线路直线方向向展放侧飞行。

当飞行器飞行至下一塔位时,尽量降低飞行高度,在确保飞行器飞行安全的情况下,以高于塔顶3～ 5 m为宜,在视野受限的情况下可由塔顶人员通过对讲机指示方向及高度。飞行器依次跨越放线段内塔顶,并在飞过最后一基铁塔顶约 10 m距离后抛掷引绳。

2．2 牵引绳的展放

牵引绳分 3级展放,首先通过人工用O 2 mm丙纶绳牵通O 3．5 mm丙纶绳,当全部O 3．5 mm丙纶绳放通置于放线滑车内并腾空后,通过牵张设备逐级牵通后续牵引绳。首先用O 3．5 mm丙纶绳牵引O 10 mm强力丝牵引绳,然后以O 10 mm强力丝牵引绳牵引O 11 mm防扭钢丝绳。后续导引绳牵引与常规张力架线方式基本相同。在利用O 3．5 mm丙纶绳牵引O 10 mm强力丝牵引绳时,必须保持张力最小,以不刮碰线路下方的跨越物为宜。

3 安全注意事项

a．选择飞行器起飞地点要求相对开阔、无障碍物、风力小于5级、卫星信号通畅。起飞点和引绳展放起点必须保证通讯畅通,保证飞行器起飞后两点均能观察到。飞行器的抗风能力一般为5级,尤其要防止侧风干扰。应及时掌握风力变化情况并及时通报,以保证飞行器的飞行安全。

b．在山区作业时,应特别注意避免飞行器靠近山体(即应远离山体或高于山峰),以避免近山区域的涡流对飞行器飞行的影响。

c．采用遥控进行长距离飞行接力方式时,操作人员所站位置应相互均能看到飞行器,并避免出现遥控装置信号出现盲区,使飞行器出现自动返航现象,一旦出现自动返航情况时应立即抛绳。

d．展放导引绳时,飞行器的飞行高度以适当高于塔顶 3～ 5 m为宜,既要保证飞行的安全,又应尽量靠近塔顶。操作人员应准确操纵飞行器沿线路方向直线飞行,飞行器通过每一基塔位时,保证从该塔正上方通过,以利于塔上施工人员能够更加容易捕获导引绳。

e．每次展放前,要按照丙纶绳盘的长度,展放每档线路长度,依据飞行器的飞行高度、飞行器的牵引能力等因素,计算飞行器可飞行的距离,并且塔顶高空施工人员要随时保持与飞行器地面控制操作人员的通信联系,保证飞行器的飞行安全和丙纶绳索的及时接续。

f．因展放丙纶绳的过程带微小张力,而丙纶绳质量较小,因此当飞行器抛绳后,应及时将各段引绳对接。两端同时收紧使引绳腾空。

4 施工效率及经济效益

在现场前期准备工作充分,操作人员操作熟练,且地形条件和气象条件具备的情况下,采用遥控旋翼蝶形飞行器每小时可展放一级导引绳4 km。与人工展放导引绳相比,作业难度大幅度降低,作业效率得到大幅度提高。

如果采用人工展放导引绳,最低费用4000元 /km,采用遥控旋翼蝶形飞行器展放10 km导引绳即可收回全部成本。该飞行器的使用寿命为4年,按每年展放引绳 200 km计算,节省资金约 320万元,经济效益显著。

5 结束语

使用遥控旋翼蝶形飞行器架线施工,相对于直升飞机或动力伞而言,在保证施工安全的前提下安全性更高,转移方便,施工速度快,成本大幅度降低。但由于采用遥控方式,易受强磁场干扰,同时受气象条件影响也较大。从本次采用遥控旋翼蝶形飞行器架线施工的总体情况看,在地形复杂,施工难度较大地区,特别是要求必须采用导线不落地施工工艺时,采用遥控旋翼蝶形飞行器展放导引绳具有较大的优势。