架空输电线路运维与检修技术研究

国网上海市电力公司超高压分公司 毛佳莹 陈晓春 周世峰

本公司某220kV 线路全长28.868km，共设有110座基杆塔。在投运一段时间后，通过故障测距信息发现87～104号杆塔为故障段，总长度5.09km 左右。其中，故障杆塔97号塔经纬度坐标为（121、31），其型号为ZT2S1+15，地线的型号为ACSR-80/47，绝缘子型号SGX1-100/220。故障杆塔相邻的五座基杆塔接地电阻设计值依次为：15、15、15、20、15，雷害风险较低，等级为I。该故障区段在当天天气情况为气温28℃，雷阵雨，微风低于2级，相对湿度60%RH。

1 本公司架空输电线路运维与检修

1.1 线路运维

1.1.1 线路巡视

该架空线路架设于野外露天环境，分布范围较广，所通过的区域存在较大的环境差异。线路结构复杂，包含诸多结构组件，巡视过程相对困难。为有效定位故障问题，保证运维检查效率，采用线路差异化巡视方法。在设备运维单位接到通知后，优先确定故障区段，组织安排技术人员、管理人员到现场进行勘察检测。线路巡视过程中，转变以往全线监控线路情况的方式，变为按照线路中的不同点，尤其特殊点做好重点监控，依据发生周期保证监控针对性。对于故障杆塔及相邻杆塔进行重点全天候布点监控，梳理线路运行关键点和危险点，及时发现在运行过程中不同时间段内线路可能出现的故障情况。

对于其他区域则采取常规巡视方法，对线路进行逐基全面立体巡视，如线路本身、附属设施等，避免出现遗漏。全面巡视阶段，主要检查杆塔、绝缘子、导地线、接地装置、附属装置等是否完好。此外，考虑到该故障情况，分析特殊区域未加装防雷装置，所以还要定期进行接地电阻测量，做好接地体的定期开挖检查，及时整治其中不合格情况。特别提高雷雨天气下的巡视频率，根据雷电定位系统，对线路周边变电站情况进行综合分析[1]。

1.1.2 线路通道检查

架空输电线路运行安全与线路通道有绝对性关联。线路通道运维管理重点检查通道中是否存在树木、违章建筑物等，确定其与导线净空距离，分析其是否会影响到线路的安全运行。同时，检查线路附近是否堆积易燃易爆物，是否有近烟火等现象，检查线路附近是否有新建线路、改建线路等工程，是否存在防洪排水设施堵塞、坍塌等问题，通道环境是否受洪水、地震等自然灾害影响，出现环境变化。此外，针对该线路所处环境，还要进一步检查其周围是否有漂浮物、污染源变化、长期杂物堆积、杂草生长等情况，确保线路通道的安全通畅。

1.1.3 缺陷隐患排除

针对该线路的前期基础性检查，为保证运维效果，还需做好缺陷隐患排除管理工作。架空输电线路的缺陷隐患，体现在各种方面，包括线路本体、基础、金具、附设施等，在运维过程中，安排专业人员针对线路进行及时检查、发现隐患，做好闭环管理。对于其中无法短期消除的隐患和缺陷做好记录，在后续定期检查巡视，制定完善的排除防范，避免出现安全事故[2]。

1.2 线路检修

通过对该架空线路故障区段的巡视检查，发现97号塔的复合绝缘子导线侧二连板、两根地线线夹、双联碗头、挡鸟板挂钩等均有一定的放电烧伤痕迹。通过现场勘察和环境分析，该杆塔所处区域为黄土丘陵地带，沙质土丘，为温带大陆性气候，在发生故障时该区域正值黄色雷电预警，伴有雷阵雨、短时强降雨等灾害天气。综合分析，确定闪络放电通道为雷电直击地线，在瞬间打雷电流下97号杆塔复合绝缘子导线侧均压环和中横担的档鸟板挂钩有反击放电情况。通过故障分析，进行针对性线路检修工作[3]。

1.2.1 杆塔检修

杆塔检修是架空输电线路检修的重要一部分。该架空线路中，针对故障杆塔情况，重点校正杆塔的倾斜和挠曲情况，填充并加固混凝土杆存在的裂纹问题，做好腐蚀杆塔的防腐处理，修复杆塔中失效的镀锌层，紧固松动的杆塔螺栓并对雨水冲刷严重的杆塔基础做好加固处理，设置护基。电杆的杆面裂纹未达到0.2mm 时，应用水泥浆填缝：在靠近地面处出现裂纹时还要在地面上下1.5m 段内涂以沥青。水泥有松动或剥落者，将酥松部分凿去，用清水冲洗干净，然后用高一级的混凝土补强。对于钢筋外露，应先彻底除锈，并用水泥砂浆涂1～2mm后再行补强。

1.2.2 金具和绝缘子检修

在检修过程中，针对故障杆塔工作人员抽样检测绝缘子。在绝缘子检测期间，同步观察瓷瓶串各连接区域金属销是否有锈蚀或脱落等现象，观察钢脚与钢帽的情况，判断是否存在偏斜设置，是否有一定程度的锈蚀或裂纹现象。针对其中的复合型绝缘子，在检测期间，主要通过对端部密封和伞裙破损等问题进行判断分析，确定绝缘子是否处于正常运行状态。

在金具与绝缘子检查结束后做好污垢清扫工作，利用带电和停电相结合的方式进行污垢清扫。其中，瓷质的绝缘子在清扫时，采用停电清扫方式进行逐片全方位清扫，存在的积污较为严重的绝缘子，则要使用清洗剂对其进行擦拭和清洗。检查到的不合格绝缘子要及时更换，确保绝缘子的清洁度和完好性，重新试验测量绝缘子电阻情况，保证其电阻值在500兆欧以上。在此基础上，通过专业技术手段保证绝缘子串联与绝缘子钢脚钢帽在同一轴线，以线路方向为标准确定销子开口方向。

1.2.3 导地线、杆塔附属设施检修

导地线检修过程中，要对不同型号的导地线采用与之相配套的耐张线夹和接续管进行有效连接，及时对检查发现的断股、抛股导地线进行补强处理。在处理导地线时，首先做好导线自重比载和水平应力计算，确定导向实际状况：如单位长度为w，导线截面积为s，导线自重比载计算公式如下：g=w/s；H表示导线水平张力，导线水平应力计算公式如下：σ0=H/s。涉及将导线切断重新连接工作，要提前做好连接试用件的机械性能实验和电气试验。在对导地线切断重接或补强后，确保新使用的持续部件强度在原设计要求标准以上。

在杆塔附属设施中，主要包括在线监测装置、防鸟设施和防雷设施。在杆塔附属设施检修期间，要定期巡视检查杆塔情况，做好保养维修，及时排查其中的安全隐患，将其中不合格的附属设施及时更换。

2 主要技术手段

2.1 线路可视在线监测

架空输电线路所处环境相对复杂，比如，在鱼塘垂钓上方区域或易发生火灾的区域，在人力资源不充分的情况下，线路巡检受到限制，需要借助先进的在线监测设备，掌握线路现场情况，将故障隐患消除。输电线路可视化在线监测系统，以视频监控系统和通讯装置作为基础，可充分发挥实时监控功能，降低监控成本，被广泛使用。输电线路可视在线监测系统运用太阳能、风力发电装置和视频监控技术，利用通信网络将现场采集到的声画信息传播到运维站。运维站通过所检测到的信息预判事故风险，并制定相应的应急预案。

例如球型高清视频监测设备，其监控设备的旋转角度为360°,最远监控距离为500m；采用CCD型感光器,尺寸为1/4＆Prime；镜头型号为36x,水平视距在1.7～57.8。其拍摄的实际通道画面，清晰度优异,即便在恶劣天气状况下画面质量也较高。

2.2 跳闸故障智能诊断

架空线路跳闸故障智能诊断，主要利用行波电路特征定位故障并分析故障类型。在架空输电下路各区域合理安装检测装置，采集电流波动，进行准确定位。通过智能诊断装置，识别雷击故障与非雷击故障情况，识别采集到的反向电流、耦合电流等特征，判断故障情况。通过应用跳闸故障智能诊断装置可准确定位故障地点，判断故障类型，及时启动应急方案，做好抢修安排，避免影响电力正常输送，降低电力损失。

2.3 杆塔倾斜监测系统

在架空输电线路运行过程中，自然灾害对其安全性影响严重。若发生洪水、雷击等灾害情况，杆塔周边基础泥沙会出现虚软问题，进而造成杆塔倾斜甚至坍塌等事故。因此，在架空输电线路运维检修过程中，工作人员要及时到现场了解故障问题，及时作出有效的应急处理，利用杆塔倾斜监测系统全方位覆盖故障区域，发现准确的故障点。

杆塔倾斜监测系统主要依靠重力感应原理，设置科学角度检测杆塔的倾斜度[4]。这一技术的应用，能够有效弥补以往运维工作中人力和车辆不足的缺陷。在杆塔受影响出现倾斜问题后自动触发预警装置，利用通信网络发出预警信号，运维人员通过以太阳能供电的杆塔倾斜监测装置确保实时全方位有效监控，争取更多的故障处理时间，保证倾斜严重的杆塔得到及时处理。

2.4 激光清理异物装置

架空输电线路上经常会受环境或人为因素影响，出现风筝、塑料薄膜、鸟巢等异物，这些异物很容易造成线路跳闸问题，所以是运维工作中需重点解决的一部分。异物的存在具有随机性特点，在运维人员发现异物后往往是在已经出现安全事故后，已经造成了一定损伤，处理成本也势必会有所提高，且处理过程会存在一定的危险性。在异物处理工作中主要采用带电或停电处理方式。其中停电处理更加安全，但也更难发现异物情况，只有通过多次操作刮削异物，才能将线路清理出来，还可能造成一定残留。带电作业则危险系数高。

因此在架空线路运维检修工作中，为安全高效处理异物、又能避免停电问题，可使用激光清理异物装置。激光清理异物装置通过激光能量将异物点燃，激光功率较高，所产生的能量较大，具有较高的指向性，可准确燃烧异物，将其从线路驱除。通过关键点位异物燃烧清理，不需停电作业也不会有异物残留，还可用于处理杆架上的小广告。激光清理异物装置不仅能够高效处理异物，还能降低工作负担，提高运维工作安全性，保障运维安全和供电可靠性[5]。

2.5 线路砍树辅助装置

架空输电线路处于野外环境，廊道的树木往往对线路运行和运维工作造成一定影响，定期清理道路树障是运维工作的重要内容。以往树障清理工作需要工作人员搭设梯子爬到树上，使用油锯砍伐树木，这种工作方式不仅难度大、成本高，还存在一定安全风险。加之受地形限制梯架搭设难度更大，进一步增加了运维人员高空坠落的风险。

利用输电线路砍树辅助装置可在一些工作上代替人工，降低工作危险。输电线路砍树辅助装置由半弧钢环和支杆构成，可实现360°全方位不同角度作业，对不同粗细、不同角度的树木进行捆绑，适用性较强，且能够控制树木倒落的方向，提高工作效率和安全性。使用砍树辅助装置可有效清理线路廊道树障，又降低了工作人员高空作业的危险，减轻工作强度，降低清障成本，为架空线路运维检修工作提供便利[6]。

综上所述，当今时代下，社会经济水平不断发展，人们对高质量的生活追求不断提高，电力事业也因此得到飞速发展。为进一步提高电力行业发展水平，必须保证架空输电线路的运行稳定性和安全性，做好架空输电线路的运维和检修工作。通过深挖架空输电线路运维检修技术，利用先进技术，如线路可视在线监测、跳闸故障智能诊断、杆塔倾斜监测系统等，检测并解决线路中存在的故障问题和安全隐患，保证线路稳定运行，促进电力行业稳步发展。