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國網(wǎng)濰坊供電公司技術(shù)團隊提出220kV輸電線路等電位帶電作業(yè)的新方法




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目前,220kV輸電線路帶電檢修常采用絕緣軟梯、硬梯或沿絕緣子串進出電場的方式開展等電位帶電作業(yè)。針對該類作業(yè)對帶電檢修人員體力要求極高、攀爬電力桿塔存在高處墜落安全風險等問題,國網(wǎng)濰坊供電公司的喬丕凡、趙榮升、宋云海、王立勇、張凱,在2023年第3期《電氣技術(shù)》上撰文,提出一種220kV輸電線路等電位帶電作業(yè)新方法。他們論證該方法的可行性,并通過現(xiàn)場工頻耐壓試驗驗證了其安全性。

首先,給出220kV輸電線路電動升降法等電位帶電作業(yè)的基本操作流程,說明無人機拋牽引繩、搭建繩索保護站和操作電動升降機進出等電位的作業(yè)方法和安全注意事項;然后,通過電動升降法等電位帶電作業(yè)的現(xiàn)場應(yīng)用對該方法進行驗證并得出結(jié)論:220kV輸電線路電動升降法等電位帶電作業(yè)提升了作業(yè)效率,平均作業(yè)時間由112min縮短至40min,降低了勞動強度,提高了作業(yè)的安全系數(shù),降低了作業(yè)人員高處墜落、人身觸電等安全風險。

隨著全社會對供電可靠性要求的不斷提高和我國城鎮(zhèn)化的快速發(fā)展,帶電作業(yè)成為電網(wǎng)持續(xù)供電和安全運行的重要手段。目前,我國已經(jīng)能夠在10~750kV電壓等級的輸、變、配電設(shè)備上開展帶電作業(yè),在提高供電可靠性、提升優(yōu)質(zhì)服務(wù)水平、服務(wù)經(jīng)濟社會發(fā)展等方面發(fā)揮著重要作用。我國帶電作業(yè)技術(shù)從無到有,作業(yè)水平不斷提高,作業(yè)項目多、應(yīng)用范圍廣、操作方法靈活、作業(yè)工具多樣,操作方法和作業(yè)工具日臻完善,逐漸步入了一個更加精細化發(fā)展的全新時期。

目前,220kV輸電線路等電位帶電作業(yè)常采用絕緣軟梯、硬梯和沿絕緣子串進出電場的方式開展等電位帶電作業(yè),該類等電位帶電作業(yè)技術(shù)相對成熟,應(yīng)用廣泛,但檢修施工工藝復雜,勞動強度高,作業(yè)過程中消耗檢修作業(yè)人員極大的體力和精力;同時,徒手攀爬電力桿塔存在從高處墜落的安全風險。

近年來,隨著電力系統(tǒng)和國網(wǎng)公司對現(xiàn)場作業(yè)安全風險管控力度不斷加大,輸電線路現(xiàn)場作業(yè)壓力急劇增大,為緩解現(xiàn)場作業(yè)風險管控壓力,不斷提高帶電作業(yè)本質(zhì)安全水平,電力企業(yè)對輸電線路帶電作業(yè)新方法的研究和新工具的研制提出了更高的要求。

利用直升機開展等電位帶電作業(yè)等新方法應(yīng)運而生,并在超高壓、特高壓輸電線路檢修工作中得到廣泛應(yīng)用。220kV輸電線路相間距離小,直升機作業(yè)范圍有所限制,加之直升機租賃和使用費用較高,該方法并不適用于220kV及以下電壓等級輸電線路等電位帶電檢修工作。

本文從生產(chǎn)實際出發(fā),經(jīng)過不斷研究論證、科學試驗和現(xiàn)場應(yīng)用改進,研制出220kV輸電線路電動升降法等電位帶電作業(yè)新方法,衍生出新的操作工藝,其操作簡單、安全可靠,甚至無需作業(yè)人員登塔,可解決常規(guī)等電位帶電作業(yè)工序復雜、勞動強度大、存在高處墜落風險等關(guān)鍵性問題,不僅可以提高輸電線路的供電可靠性,還可以提高檢修作業(yè)的效率和安全性。


1  概述

根據(jù)不同的配合方式,電動升降法等電位帶電作業(yè)常采用“無人機+電動小飛人”或“人工搭建保護站+電動小飛人”兩種方式開展。

1.1  “無人機+電動小飛人”作業(yè)

地面作業(yè)人員利用無人機將牽引繩拋投至輸電線路檢修作業(yè)位置上方,如圖1所示。利用牽引繩將絕緣繩牽引至作業(yè)區(qū)域合適位置上,絕緣繩一端打結(jié),另一端安裝滑輪,采用繩結(jié)固定與滑輪配合的方式,將絕緣繩繩圈固定至作業(yè)位置。作業(yè)人員穿戴高空作業(yè)全方位安全帶,使用電動升降機和后備保護器,進入強電場進行等電位作業(yè),作業(yè)全過程采用“主繩+后備保護繩”雙重保護?!盁o人機+電動小飛人”等電位作業(yè)如圖2所示。

圖1  無人機拋牽引繩

圖2  “無人機+電動小飛人”等電位作業(yè)

1.2  “人工搭建保護站+電動小飛人”作業(yè)

地電位作業(yè)人員攀登桿塔背繩至指定位置,采用人工搭建保護站的形式固定絕緣繩索,利用繩扣、(鋼聯(lián))扁帶和鎖具搭建高空保護站,將絕緣繩索固定至檢修地點合適位置上。作業(yè)人員穿戴高空作業(yè)全方位安全帶,正確安裝電動升降機和后備保護器后,通過操作電動升降機進入強電場進行等電位作業(yè)?!叭斯ご罱ūWo站+電動小飛人”等電位作業(yè)如圖3所示。

圖3  “人工搭建保護站+電動小飛人”等電位作業(yè)

1.3  作業(yè)方式對比

兩種作業(yè)方式各有優(yōu)勢,適用于不同的作業(yè)場景,作業(yè)方案對比分析見表1。現(xiàn)場應(yīng)用時應(yīng)根據(jù)檢修現(xiàn)場實際情況確定采用何種作業(yè)方式。

表1  作業(yè)方案對比分析


2  方案論證

2.1  可行性分析

220kV交流輸電線路帶電作業(yè)安全距離及組合間隙的計算和校核方法如下。

式(1)-(4)

式(5)-(6)

表2  帶電作業(yè)安全距離計算

按照現(xiàn)場作業(yè)要求,等電位作業(yè)人員對地最小安全距離為1.8m,等電位作業(yè)人員及所用工具材料與鄰相導線距離不得小于2.5m,滿足電氣距離安全要求。

目前,在高空繩索作業(yè)領(lǐng)域,利用繩結(jié)技術(shù)搭建高空保護站的技術(shù)已十分成熟,可以確保繩索上高空作業(yè)人員不會從高處墜落。高空保護站搭建至電力桿塔兩處相對獨立的牢固構(gòu)件上,扁帶、鎖具和繩結(jié)均采用備份形式搭建,達“相互獨立、互為備份、使能平衡”的技術(shù)要求,保證在桿塔構(gòu)件、扁帶、鎖具或者繩結(jié)任何一處出現(xiàn)問題時,高空作業(yè)系統(tǒng)均可以正常工作。

與傳統(tǒng)帶電作業(yè)用天然纖維或合成纖維動力繩不同,高空作業(yè)采用合成纖維靜力繩,其延展性更低,耐磨性更強,但其性能是否滿足作業(yè)要求需結(jié)合試驗進一步驗證。

2.2  試驗驗證

作業(yè)過程中使用的合成纖維靜力繩作為等電位作業(yè)相地主絕緣,承擔帶電導線與接地體之間的承壓,由于其材料和結(jié)構(gòu)與傳統(tǒng)絕緣蠶絲繩或合成纖維動力繩相差較大,必須經(jīng)過嚴格現(xiàn)場試驗驗證其性能是否符合帶電作業(yè)要求,外觀檢查、機械試驗和電氣試驗記錄分別見表3和表4。絕緣繩電氣試驗如圖4所示。

表3  外觀檢查、機械試驗記錄

表4  電氣試驗記錄

圖4  絕緣繩電氣試驗

外觀檢查絕緣繩表面光滑、干燥、無磨損。機械試驗施加2倍容許工作載重進行10min的靜力試驗,無斷裂或顯著的局部延伸現(xiàn)象。電氣試驗單件試品總長度100m,電極間距1.8m,施加工頻高壓440kV,持續(xù)1min,無閃絡(luò)、擊穿或過熱。由試驗結(jié)果可知:本項目使用的合成纖維絕緣靜力繩滿足220kV帶電作業(yè)要求,可以作為相地主絕緣使用。

2.3  風險點及管控措施

根據(jù)220kV電動升降法等電位作業(yè)方案的論證結(jié)論,結(jié)合帶電檢修作業(yè)的實際情況,編制作業(yè)過程中的風險點及管控措施見表5。

表5  電動升降法等電位作業(yè)風險點及管控措施


3  現(xiàn)場應(yīng)用

220kV輸電線路電動升降法等電位帶電作業(yè)流程如圖5所示,主要包括:工作準備、搭建保護站、搭建升降系統(tǒng)、進入等電位作業(yè)、退出電位工作終結(jié)。

圖5  220kV輸電線路電動升降法等電位帶電作業(yè)流程

3.1  工作準備

工作前進行工器具檢查,工器具清單見表6。對絕緣工具進行外觀檢查和絕緣電阻檢測,檢查是否出現(xiàn)損壞、變形及失靈等情況,檢查是否在試驗周期內(nèi),用2500V及以上兆歐表進行分段絕緣檢測,電阻值應(yīng)不低于700MΩ;對防護用具進行外觀檢查,確保防護用品外表無破損或變形,且功能正常;檢查屏蔽服各部分連接是否良好,利用萬用表檢測屏蔽服最遠端之間絕緣電阻不大于20Ω;檢查無人機和電動升降設(shè)備電量充足、功能正常;檢查手持測量工具和手工工具合格。

表6  工器具清單

3.2  搭建保護站

1)無人機配合地面搭建保護站

無人機拋牽引繩,通過牽引繩將兩根絕緣繩索跨過作業(yè)點導線兩側(cè),地面作業(yè)人員分別在兩根繩索上打蝴蝶結(jié),保持繩索三向受力,正確安裝滑輪和鎖具,要求兩個鎖具分別穿過兩個繩扣與滑輪連接,地面搭建保護站如圖6所示。

地面作業(yè)人員拉動滑輪側(cè)繩索,使繩圈變小最終固定至作業(yè)點導線上方,模擬雙分裂導線高空保護站如圖7所示。作業(yè)人員在安裝滑輪一側(cè)繩索上作業(yè),使繩圈保持收緊,保證作業(yè)安全。

圖6  地面搭建保護站

圖7  模擬雙分裂導線高空保護站

2)人工登塔搭建保護站

作業(yè)人員背繩登桿塔至作業(yè)點上方,人工搭建保護站,如圖8所示。扁帶、主鎖和繩索分別相互備份,固定點選在桿塔上兩處相互獨立、固定牢固的塔材,分別使用兩根扁帶連接,在繩索合適位置打兩處“8”字結(jié),每個繩結(jié)分別使用兩把鎖具且鎖門朝向相反,與扁帶進行連接,模擬線路桿塔人工搭建高空保護站如圖9所示。保護站搭設(shè)完畢并檢查無誤后,作業(yè)人員拋繩至地面。

圖8  人工登塔搭建保護站

圖9  模擬線路桿塔人工搭建高空保護站

3.3  搭建升降系統(tǒng)

ActSafe ACCII型電動升降機與繩索配合,可完成載人升降、物料運輸、絕緣子吊裝及高空救援的電動作業(yè)裝備。設(shè)備主要由電動升降設(shè)備主機、絕緣繩索、安全扣及附件組成,具有體積小、易攜帶、使用方便、功能豐富等特點,主要技術(shù)參數(shù)如下:

整機質(zhì)量≤13kg,體積38cm×25cm×30cm,提升拉力≥240kg,遙控距離≥180m,60kg負載條件下,電池續(xù)航≥500m;靜電放電抗擾度、射頻電磁場輻射抗擾度、工頻磁場抗擾度、脈沖磁場抗擾度符合電磁兼容試驗A類評定要求。

地面作業(yè)人員正確安裝絕緣繩,檢查受力繩和尾繩安裝方向是否正確。電動升降機繩索安裝如圖10所示。

圖10  電動升降機繩索安裝

作業(yè)人員穿戴全套屏蔽服,包括屏蔽衣、屏蔽帽、屏蔽手套、屏蔽襪子和導電鞋,檢查各部分連接是否良好,穿戴高空作業(yè)全方位安全帶,電動升降機連接鎖具安裝至安全帶腹部掛點,后備保護器安裝至安全帶胸部掛點,作業(yè)過程中后備保護器不得低于作業(yè)人員肩部,可以將后備保護器與電動升降機掛鎖連接。升降系統(tǒng)器械安裝如圖11所示。

圖11  升降系統(tǒng)器械安裝

電動升降系統(tǒng)搭建完成后,作業(yè)人員離開地面前,由工作負責人再次檢查確認電動升降系統(tǒng)連接是否正確、安全可靠。

3.4  進入等電位作業(yè)

作業(yè)人員操作電動升降機離開地面,操作應(yīng)平穩(wěn),速度不大于0.5m/s,動作幅度不宜過大,不得出現(xiàn)大幅晃動,并加強監(jiān)護,及時提醒作業(yè)人員與帶電體保持足夠的安全距離。作業(yè)人員上升至指定高度,向工作負責人申請進入等電位,在得到許可后,利用電位轉(zhuǎn)移棒,迅速進行等電位操作,并保持與帶電體穩(wěn)定連接,利用電位轉(zhuǎn)移棒進入等電位如圖12所示。作業(yè)人員操作電動升降機調(diào)整至合適工位,進行等電位檢修作業(yè),如圖13所示。

圖12  利用電位轉(zhuǎn)移棒進入等電位

圖13  等電位帶電作業(yè)

3.5  退出電位工作終結(jié)

檢修作業(yè)完成,工作負責人檢查確認施工質(zhì)量,等電位作業(yè)人員操作電動升降機調(diào)整至合適工位,向工作負責人申請退出等電位,在得到工作負責人確認并許可后,利用電位轉(zhuǎn)移棒進行退出等電位操作,迅速脫離與帶電體連接,操作電動升降機返回地面,下降過程中不得出現(xiàn)大幅晃動,不宜速度過快或動作幅度過大。

3.6  應(yīng)用效益分析

利用電動升降機進行等電位帶電作業(yè),減輕了勞動強度,提高了作業(yè)效率和安全性。

以220kV輸電線路等電位緊固發(fā)熱引流板螺栓工作為例,相較于利用絕緣軟梯、絕緣硬梯或沿絕緣子串進出電場,電動升降法等電位作業(yè)僅用時40min,平均縮短作業(yè)時間64.3%,人員組合為工作負責人1人、等電位電工1人、地面電工2人,無爬塔、爬梯、傳遞重物等作業(yè)環(huán)節(jié),隨之降低了高處墜落、高空落物、人身觸電等安全風險?,F(xiàn)場應(yīng)用效益分析見表7。

表7  現(xiàn)場應(yīng)用效益分析

4  結(jié)論

本文通過理論研究、試驗驗證和現(xiàn)場應(yīng)用分析,提出220kV輸電線路利用電動升降機進行等電位帶電作業(yè)的新方法,解決了傳統(tǒng)等電位作業(yè)爬塔、爬軟/硬梯或沿絕緣子串進出電場勞動強度大、作業(yè)效率低、存在高處墜落風險的技術(shù)難題。

該方法的應(yīng)用減輕了輸電線路等電位作業(yè)的勞動強度,提高了作業(yè)效率和安全性,相較于傳統(tǒng)等電位作業(yè)方法,更加安全便捷和高效,值得進一步推廣應(yīng)用。

本文編自2023年第3期《電氣技術(shù)》,論文標題為“220kV輸電線路電動升降法等電位帶電作業(yè)研究與應(yīng)用”,作者為喬丕凡、趙榮升 等。

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