特高压输电线路运行维护技术的研究

闫宇 祝铭悦 闫旭东

摘 要：随着经济与社会的快速发展，近年来我国在特高压输电线路建设领域取得了较为喜人的成果，但电力企业因此面临的运行维护挑战必须得到关注，基于此，本文简单分析了特高压输电线路及运行特征，并详细论述了特高压输电线路运行维护技术及应用，希望由此能够为相关业内人士带来一定启发。

关键词：特高压输电线路；运行维护技术；带电作业

中图分类号：TM723 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2018）17-0123-02

为满足各领域电力需求，近年来我国开展了特高压输电线路的全面建设，特高压输电线路的安全性和可靠性保障也开始成为业界关注的焦点，而为了尽可能保证特高压输电线路的安全稳定运行，正是本文围绕特高压输电线路运行维护技术开展具體研究的原因所在。

1 特高压输电线路运行特征

1.1 相关概述

特高压输电线路指的是1000kV及以上电压等级的交流输电线路、超过±600kV电压等级的直流输电线路，更高一级电压的网架架设、跨大区联网送电属于该类型线路的基本定位，主要用于西部输电基地和煤电基地的超远距离、大容量外送。相较于传统输电技术，特高压输电线路具备节约工程造价、输电损耗率较低、节约土地资源、输送容量大等优势，电力全国联网发展、电网安全稳定运行水平提高、电力工业协调发展、资源节约型环境友好型社会创建均需要得到特高压输电线路的支持[1]。

1.2 特征分析

相较于传统输电线路，特高压输电线路在杆塔结构、导线结构等层面具备显著特征，具体特征如下所示：（1）杆塔结构特征。相较于普通输电线路，特高压输电线路的电气间隙较大，杆塔高度也远远高于普通输电线路，这就使得特高压输电线路必须选用应力强度更强的导线（一般为500kV线路的导线应力强度2倍）和大量绝缘子，其杆塔结构强度则至少为普通500kV线路杆塔的四倍。（2）导线结构特征。与普通500kV输电线路相比，特高压输电线路一般选用八分裂方式的导线结构，而三角排列的杆塔变导线和相导线的距离也需要超过20m，为防止子导线扭绞，需采用高强度间隔棒用于子导线间的支撑。（3）绝缘强度特征。特高压输电线路对绝缘强度的要求较高，因此线路必须选用高强度玻璃绝缘子及复合绝缘子，由此方可满足安全稳定运行需要，这是由于特高压输电线路相较于普通线路杆塔高度较高且绝缘性较弱所致，可能因此引发的安全事故必须得到关注[2]。

2 特高压输电线路运行维护技术及应用

2.1 直升机、无人机和人工协同巡检技术

随着特高压输电线路工程的广泛建设，近年来特高压输电线路的巡线工作量不断提升，但巡检人员零增长和负增长情况在我国电力领域却极为常见，但这种情况的出现不单单代表电力企业对特高压输电线路巡线工作重视程度不足，直升机、无人机和人工协同巡检技术的广泛应用也可能导致巡检人员零增长和负增长。传统的特高压输电线路巡线工作具备劳动强度大、劳动效率低、工作条件艰苦、不具备有利交通优势、仅能使用肉眼或普通仪器巡查设施等问题，但这些问题均能够在直升机、无人机和人工协同巡检技术的支持下实现顺利解决。

在直升机和无人机巡检的支持下，特高压输电线路运维检修人员的视觉将实现大幅衍生，在状态巡视检查和定期巡视检查支持下，运维检修人员将深入了解特高压输电线路的周边环境、运行情况、线路保护区变化情况，人工巡检的不足也将由此得以弥补。在直升机、无人机支持下，巡视人员能够利用照相机、望远镜、机载可见光镜头实现特高压输电线路绝缘子、杆塔、金具、导地线等部件运行状态的记录，线路相关的交叉跨越、地理环境、树木生长等情况也能够由此直观了解，而在机载红外成像仪的支持下，围绕特高压输电线路的跳线线夹、金具、绝缘子、导线接续管、防振锤等进行的拍摄，可为线路隐蔽缺陷的发现和确定提供依据，特高压输电线路在线运行状态检测的基础也将由此夯实。

在特高压输电线路直升机、无人机和人工协同巡检技术的应用探索中，国网湖北省电力公司检修公司的经验具备较高借鉴价值，该公司开展的无人机超视距测控、无人机空中悬停及精确拍照、无人机红外测温便属于其中典型。例如，在湖北省某地特高压变电站出线较多，而受附件地形影响导致，该地区特高压输电线路周边的耐张塔较多，2017年5月，国网湖北省电力公司检修公司应用无人机搭载红外设备吊舱开展了集中红外测温，由于无人机测控距离超过5km，因此集中红外测温在效率层面具备显著优势，同时开展瓷质绝缘子低值/零值检测、合成绝缘子缺陷判断，则有效解决了传统检测手段存在的检测手段复杂、零值检测不全或不准等问题，由此可直观了解直升机、无人机和人工协同巡检技术在特高压输电线路运行维护领域的应用价值[3]。

2.2 在线监测技术

为保证特高压输电线路的安全稳定运行，近年来我国多地建设了特高压输电线路在线监测系统，这是由于在线监测技术具备安全预警、可视化管理、辅助决策等功能，由此实现的特高压输电线路各项指标数据的实时远程监控，即可实现动态化的设备状态评价、检修策略调整，状态检修的开展也将由此获得有力支持。值得注意的是，为最大化特高压输电线路在线监测技术应用效果，需结合特高压输电线路的气候环境特点及相关设备特性，运行维护工作的效率、质量由此方可得到更好保障。

在特高压输电线路在线监测技术的应用中，智能带电检测装置在其中发挥着关键性作用，在线监测系统的数据采集功能实现将由此获得有力支持，而图形数据处理功能、存储功能、通信功能同样属于故障在线监测系统的功能组成。特高压输电线路的智能带电检测装置一般由绝缘杆、无线手持终端、后台分析系统、便携式摄像头侦测端、无线视频接收器组成。以广东电网公司特高压输电线路在线监测系统为例，该系统智能带电检测装置绝缘杆采用了可伸缩式设计，而便携式摄像头侦测端则由锂电池、LED灯、无线视频发射模块、距离指示针、天线、强电场屏蔽层、LED独立控制开关、锂电池充电接口等组成，该装置由此即可安全、长时间接触特高压输电线路带电导线，且能够直观、实时检查被检测物带电情况，由此可直观了解在线监测技术在特高压输电线路运行维护领域的应用价值[4]。

虽然在线监测技术具备多方面优势，但该技术在特高压输电线路运行维护领域的应用却需要考量多方面问题，具体考量如下所示：（1）装设绝缘子污秽监测单元。如特高压输电线路所在区域的环境污染问题较为严重，在线监测技术的应用必须设置绝缘子污秽监测单元，由此即可进一步提升在线监测价值。（2）装设导线温度监测单元。对于特高压输电线路关键地区或气象条件恶劣地区，需针对性安装微气象监测单元与图像视频监测单元，由此即可通过积累运行数据为运行维护工作的更高质量开展提供支持。（3）安装覆冰监测单元。如特高压输电线路穿越冰灾多发区段，必须安装覆冰监测单元，由此即可实现线路覆冰情况的实时监测。（4）安装导线温度监测单元。考虑到特高压输电线路在迎峰度夏期间的负荷率较高，平原地区的耐张塔上应安装导线温度监测单元，由此即可进一步发挥在线监测技术效用。此外，引入遥感诊断技术、关注耐张线夹金具发热情况、加强合成绝缘子监控，同样能够提升在线监测技术的效用发挥。

2.3 带电作业技术

带电作业技术同样属于特高压输电线路运行维护技术的重要组成，这一技术在应用中必须关注安全距离等关键技术参数、作用人员安全防护措施、作业工器具的选择，由此确定科学合理的带电作业标准、方法、导则、安全措施，即可为特高压输电线路的安全稳定运行提供更有力支持。

表1为中国电力科学研究院研究确定的耐张串最小组合间隙和良好绝缘子的最小片数，以其中的交流1000kV线路为例，单回（极）直线塔的带电作业最小安全距离为6.5m（边相）、7.3m（中相），最小组合间隙为7.2m（边相）、7.4m（中相），同塔双回直线塔带电作业安全间隙的确定则需要考虑具体工况，如中相及上相等电位人对下横担工况下，交流1000kV線路同塔双回直线塔带电作业最小安全距离为7.3m，而横担地电位人对上方导线工况下的带电作业最小安全距离则为6.8m，这些都需要得到业界人士的高度关注。

在特高压输电线路的作业人员安全防护中，强电场防护、电位转移电流防护属于其中关键，以强电场防护为例，防护过程需考虑带电作业人员体表电场强度及周围电场强度的变化，一般情况下，登塔过程中的作业人员会随着攀登高度增加缩短与带电体距离，如作业人员站立于1000kV交流线路导线上时的头顶、胸、面部、手的体表电场强度分别为1795～1915kV、395～436kV、1052～1145kV、2172～2298kV，由此可发现带电作业过程中作业人员手尖和头顶电场较高，而考虑到直流合成场的人体效应，特高压直流输电线路的场强限值需按照交流的标准考虑。

3 结语

综上所述，特高压输电线路运行维护具备较高必要性，在此基础上，本文涉及的无人机和人工协同巡检技术、在线监测技术、带电作业技术等内容，则提供了可行性较高的特高压输电线路运行维护路径，而为了进一步提高特高压输电线路运行维护水平，各地电力企业还应结合实际确定合理的管理模式。

参考文献

[1]梁鹏飞，陈兴旺.特高压输电线路运行维护技术现状分析[J].低碳世界，2017，35：120-121.

[2]黄富源.浅议特高压交流输电线路的运行维护与带电作业[J].通讯世界，2017，03：176-177.

[3]杨健.±1100kV特高压输电线路运行维护管理探析[J].通讯世界，2017，20：239-240.

[4]卢宏亮.特高压输电线路运行的几方面特性分析构建[J].科技创新导报，2017，1428：68-69.