吊索法带电作业在±1 100 kV特高压直流输电线路的应用

杨佳睿，陈炜，李胜花，李波，贺志华，马玉慧，苏佳鹏

(国网宁夏电力有限公司检修公司，宁夏 银川 750011)

0 引 言

±1 100 kV 昌吉至古泉特高压直流输电工程是目前世界上电压等级最高、输送容量最大、输送距离最远、技术水平最先进的特高压输电工程[1-3]，其带电作业工作将面临更大的挑战。带电作业进出强电场等电位是整个带电作业工作中的核心环节，也是安全隐患聚集点。目前特高压直流输电线路带电作业主要进出强电场的方式有“吊篮法”，沿耐张绝缘子串“跨二短三法”，地线“软梯”悬挂法进入耐张塔强电场，“绝缘软梯法”进入直线塔强电场，电动提升装置进电场，直升机平台法或吊索法带电作业等[4]。由于特高压电网一旦投入运行很难申请进行停电检修消缺，带电作业成为特高压电网检修的首选技术手段，偏远、复杂地形下输电线路带电作业，直升机具备有较强适应性且高效的作业优势。为做好±1 100 kV吉泉线在偏远、复杂地形下带电作业工作，进一步丰富该电压等级输电线路运检技术手段，本文针对直升机吊索法在±1 100 kV特高压直流输电线路带电作业应用具体情况开展了相关研究工作。

1 设备缺陷基本情况

运维人员在巡视过程中，发现±1 100 kV吉泉直流3383号塔极Ⅱ线小号侧第2间隔棒向大号侧3 m处2号子导线断5股(见图1)，2号子导线5股导线已完全断开，并绕导线脱散，如不及时处理，导线将持续散股，存在相间短路的风险，威胁线路安全运行。

图1 缺陷图片

该处缺陷所处塔位小号侧跨越清水河(见图2)、大号侧跨越110 kV清海压气线及750 kV州盘Ⅰ、Ⅱ线(见图3)，周围地形复杂、检修车辆难以就位。

图2 3381号—3382号塔跨越清水河

图3 3383号-3385号塔跨越多条电力线路

消除该处缺陷若采用跨二短三法需从3382号塔瓷瓶串进入等电位，需再在导线上行走至3383号处，耗费体能极大，且由此带来的安全风险极高。通过“吊篮法”、“绝缘软梯法”或电动提升装置进入强电场作业方法需向现场运输一定数量的安全工器具和相关辅助工具。通过现场勘查，该现场作业地形条件不具备车辆运输通行条件，人力运输耗时、耗力，难以满足带电作业检修及时性要求，而直升机带电作业具备该缺陷所处地理条件状况下的优势。

两种常用的直升机带电作业方法为吊索法和平台法。直升机吊索法是直升机通过绝缘绳(杆)或吊仓，将作业人员或机械送到线路作业点进行带电作业的方法。平台法是在直升机机腹设置工作平台，直升机和作业人员直接进入等电位进行带电作业[5-6]。其中，平台作业法需由直升机会同等电位人员直接进入电场，受直升机机体的影响，增加了飞临作业面的路径侵入选择难度和风险。吊索作业法进入电场的方式由人力攀爬改为直升机运送，其原理基于传统的人工作业方式。其主要优点一是多航发直升机即可，不必经放电试验验证，对直升机机型的选择余地大；二是由于直升机不需要进入电场，飞机遭受电击和造成相间短路的风险相对较小；三是对飞行员的操作技术相对平台作业法要求不高[7]。综合考虑，为规避直升机飞临作业面的路径选择难度和风险，本次带电作业选用直升机吊索法展开应用研究。

2 直升机吊索法安全风险评估

2.1 吊索法进入等电位路径

对于该处缺陷所处位置，作业人员利用直升机吊索法进入导线等电位路径有两种，一种是沿线路导线外侧进入，一种是从地线内侧竖直进入。现场地线保护角为负角度，由于地线在导线竖直方向的外侧，直升机通过吊索载人后难以将作业人员从导线外侧送入进行等电位。侵入路径只能从地线内侧竖直方向进入，进入过程中同时沿水平方向进行位置调整，最终将等电位人员侵入适当的作业位置。直升机吊索法等电位侵入路径如图4所示。

图4 吊索法等电位侵入路径

2.2 直升机安全距离确认

本次吊索法带电作业使用Bell429直升机，整体机长约为10 m、机体高度约为3 m。为配合带电作业人员进入等电位，直升机通常以机头对准作业点，从导线上方逐渐进入作业区域。直升机接近带电导线时，其螺旋桨、机橇等曲率半径较小地方的空间电场将产生严重畸变，会造成直升机与带电导线之间的间隙放电或影响直升机仪器设备的正常工作。现有研究表明直升机仪器设备可承受的最大电场强度为500 kV/m，棒-板间隙的平均击穿场强一般为300～400 kV/m[8]，因此，带电作业时必须保证直升机与带电设备之间的安全距离。±1 100 kV线路悬垂串塔身外上侧横担以外部分整体场强小于156 kV/m[9]，本次作业选择使用40 m长度的绝缘绳索，直升机完全处在地线及相对整个塔身横担外侧，机腹至下方地线净空大于11.8 m，至带点极导线净空距离大于38 m，安全距离满足直升机带电作业对电场强度要求。

2.3 等电位人员组合间隙校核

等电位人员沿地线内侧进入导线过程中，出现的最小组合间隙情况为地线-人体-极导线(图5)，此时人体与带电体和地线的组合间隙计算方法为S2+S’1-h；考虑人身占位及电位转移杆下垂长度，总体占位按h=1.8 m计算，激光点云测距地线与导线上层子导线净空距离为27.60 m，因此最小组合间隙为25.80 m。该值大于规程规定10.9 m(1.58倍过电压，海拔高度1 500

图5 组合间隙

2.4 等电位人员作业时与接地体的距离

激光点云测距得出作业位置导线与地线的距离为27.60 m(见图6)，作业时人体活动范围按照0.5 m考虑，人员站于下层子导线上，人体超出上层子导线约1.8-1.4=0.4(m)，因此等电位人员与接地体的距离为27.60-0.5-0.4=26.7(m)，大于10.4 m(1.58倍过电压，海拔高度1 500

图6 导线与地线空间距离

2.5 塔上安全监护人员与带电体的距离

为保障直升机吊索法载人更加安全、高效的进出强电场等电位，需在塔上设置一名安全监护人员。激光点云测距得出导线挂点与横担的垂直距离为13.85 m，塔上安全监护人员位于横担上(见图7)，与带电体的距离大于10.1 m(1.58倍过电压，海拔高度1 500

图7 导线与横担空间距离

2.6 绝缘工具最小有效绝缘长度

由点云数据量测可得3383塔右导线大号侧第2个间隔棒处的地线与导线的垂直距离为26.85 m，本次作业选择使用40 m长度的绝缘绳索，把地线视为带电体，绝缘绳有效绝缘长度为13.15 m,大于9.3 m(1.58倍过电压，海拔高度1 500

2.7 各项安全距离综合对比

根据上述计算结果，与文献[10]的相关要求值对比，如表1所示。

表1 作业点安全距离控制值

各项作业距离验算如图8所示。

图8 作业距离验算

综合所述计算值比较，该处缺陷可采用从地线内侧侵入开展直升机吊索法等电位方式作业。作业人员在进出电场各作业位置中各项控制性安全距离满足规程规范要求。

3 其他关键技术措施

3.1 吊索法连接方式

本次作业直升机选择Bell429型直升机，该机型为双发轻型直升机，满足民航管理单位对直升机平台挂载人员作业机型要求；配备载人双钩，双钩已取得中国民航局颁发的适航许可证。Bell429直升机配置双钩设备，为外载荷吊挂人员专用设备，双钩通过预装架构与直升机机腹相连，设置有吊钩及相关释放开关。在外载荷吊挂人员作业时，机腹双钩通过2个封闭环与D型锁、绝缘绳索等连接。

吊索法连接方式(见图9)：机腹双钩(主钩和副钩)-封闭环-D型锁-40 m绝缘绳索(配重距绳索底端约10 m)-D型锁-作业人员，其中，副钩通过吊索与主钩封闭环相连。

图9 吊索法连接

3.2 作业气象条件

根据文献[11-12]中的要求：能见度不低于3 km，垂直能见度不低于500 m，云底高度不低于吊挂作业点以及往返航线最高点300 m，风速依据各机型飞行手册的风速限制，但最大不得大于5 m/s(不大于3级风)，相对湿度不大于80%。

4 结 论

2021年5月18日，通过直升机吊索法首次在±1 100 kV吉泉线现场作业的成功开展，确认了该进出方案整体的可行性，完全适用于该等级输电线路的带电检修作业,现场作业效率高，等电位进出强电场速度快。其进出电场方案为从地线内侧竖直空间进入，并同时沿水平方向进行位置调整，最终将等电位作业人员送入等电位位置；出电场的方案依次相反。使用直升机吊索法针对山区、车辆不易到达的线路带电作业消缺，可节省大量的时间和人力，为保障±1 100 kV输电线路平稳安全运行提供了可靠的带电作业技术手段。