带电作业开展情况及今后发展趋势

2018-10-04 09:47

　　一、带电作业发展简要介绍
目前，世界上已有80多个国家开展了带电作业的研究与应用，其中美国、中国、苏联、日本、加拿大、法国、英国、德国、瑞士、比利时、意大利及澳大利亚等40多个国家己广泛应用带电作业技术。带电作业技术的发展，首先是从配电线路上开始，然后发展到输电线路，再向变电站延伸的。开展带电作业的电压等级也是由低到高，先在配电线路，然后到高压输电线路，再发展到超高压输电线路，以致到特高压输电线路；由交流到直流，逐渐发展并成熟起来的。1、美国的带电作业世界上最早开展带电作业的国家是美国。早在1923年，美国人就开始在34kV配电线路上探索进行带电作业。美国人当时使用的是木质操作棒，采用地电位方法进行作业。干燥(drying)的木质棒，由于其绝缘(insulated)性能良好，完全能够耐受相对地电压，尽管当时制造的工具显得粗糙且笨重，但毕竟开创了带电作业的先河。之后，美国人在一段时间内的带电作业，仅在22kV和34kV配电线路上进行。直到1930年，美国才出现了66kV输电线路上的新项目。随着新型绝缘材料，尤其是环氧玻璃纤维绝缘材料的问世，20世纪50年代末，美国在带电作业用工具中开始采用环氧玻璃纤维绝缘材料制成的带电作业工具，并陆续开始在345、5OOkV及765kV超高压线路上进行带电作业，这期间一直采用地电位作业的方法。在1960年，美国首先进行试验研究并实现了“等电位”作业的方法，但等电位作业的方法在长达十几年的时间里一直处于试验研究阶段，直到1978年，等电位作业的方法才在美国全国范围内推开。目前，美国已经在765kV及以下各个电压等级的线路上广泛开展带电作业，并进行了10OOkV特高压人体接触带电体的试验。2、日本的带电作业日本开展带电作业是在20世纪40年代初期，采用引进美国带电作业技术的方式，然后消化吸收，再创造自己的特点。初期日本的带电作业工具和作业项目，几乎与美国一模一样。1962年，日本开始在22OkV输电线路上开展带电作业，到1972年，已经能在5OOkV超高压输电线路上自由进行带电作业了。日本在配电线路开展的带电作业最具特色，他们开发的配电带电作业工具不仅门类繁多，而且系列和规格齐全，尤其是防护(fánghù)用具和遮蔽用具，适用于各个配电电压等级。日本的带电水冲洗装置和水冲洗方法在世界上居于先进水平。日本的大多数变电站都安装有固定水冲洗装置，甚至于5OOkV变电站都装有固定水冲洗装置，而清扫输电线路绝缘子串的清洗工具有40余种，其中仅清扫5OOkV长串耐张绝缘子串的自动清洗机都有数种之多。3、苏联的带电作业苏联于20世纪50年代初期才开展带电作业的试验研究。1955年前后，开始在35—1lOkV木杆线路上更换直线木杆和耐张杆木横担。1970年前后，苏联成功研究了采用绝缘水平梯进入高电位的等电位作业方法，应用在22OkV及以下的线路上。之后十余年，苏联的带电作业发展缓慢，直到苏联成功建设了115OkV特高压输电线路，才将带电作业逐渐推广到3
　　30、500、75OkV超高压输电线路和115OkV特高压输电线路上。苏联是世界上唯一开展过特高压输电线路带电作业的国家。4、中国的带电作业中国的带电作业早在1952年就开始进行了尝试，直到1954年在东北鞍山电业局研制出了第一套3.3—6.6kV带电作业工具，才标志着中国带电作业的正式开展。根据中国带电作业史料记载，中国的带电作业创始日确定为1954年5月12日。与美国的情况类似，中国的带电作业也是开始于3.3kV配电线路。初始的工具采用类似桦木的木棒来制作(Make)，尽管显得十分笨重粗糙，但却成功地进行了3.3kV配电线路的地电位带电作业。1957年10月，中国设计(Design)了第一套22OkV高压输电线路带电作业工具，并成功应用(application)于22OkV高压输电线路的带电作业。中国的第一次22OkV等电位带电作业试验，于1958年7月在辽宁省沈阳市举行，试验很顺利。这次等电位带电作业试验的成功，开创了中国带电作业的新篇章。中国的330,500kV超高压输电线路的带电作业分别于20世纪70年代和80年代先后开展。目前，5OOkV超高压紧凑型输电线路、75OkV超高压输电线路的带电作业试验研究（research)已经完成，具备了在线路上进行实际操作的工具、进入高电位方式、防护(fánghù)措施和安全措施的各项准备工作的基本条件(tiáo jiàn)。中国的10OOkV特高压输电线路正在建设，但10OOkV特高压输电线路的带电作业试验研究工作已经基本完成，待10OOkV特高压输电线路建成投产后，开展带电作业则指日可待。与世界其他国家相比，我国的带电作业技术(Technology)，无论在作业方法的多样化，作业工具的轻巧化，作业项目的操作难度，应用的广泛程度等方面，均走在世界前列，并具有中国带电作业的独有特色。随着带电作业的广泛开展，带电技术理论研究，工器具研制和开发(develop)，标准制订及安全管理工作也相应得到发展。
　　二、带电作业的发展趋势1、发展的方向从世界范围来看，带电作业除继续开展常规带电作业项目外，有向两个方向发展的需要和趋势，一是随着特高压线路、紧凑型线路、超高压同杆多回线路、超高压直流线路的发展，对特高压、超高压线路带电作业提出了新的课题，要求研究相应的安全作业方式，配套工器具及人身安全防护用具；二是随着生产(Produce)、生活用电设施(shè shī)的日益普及，对供电可靠性要求越来越高，在配电网中开展带电作业不仅可提高供电可靠性，大大减少用户停电范围和时间，而且将具有明显的经济效益。所以，配电网的带电作业在世界各国得到了广泛的开展。随着用户对供电质量要求的不断提高，带电作业正面临一个新的发展时期，带电作业还需要在更广泛的领域中推广应用，并向更高的水平和阶段推进。从目前看，我国的电网结构还比较薄弱，5OOkV线路大多是单回线，停电检修十分困难，一旦因个别设备缺陷而进行停电检修，即使时间很短，给电网和国民经济带来的直接和间接的经济损失也是十分可观的。另外，对于直接为用户服务的配电系统，由于它具有网络庞杂、覆盖面大的特点，目前大多系辐射式供电。不少城网老旧设备较多，检修维护(Maintain)工作(job)量大，许多地区满足不了可靠性的基本要求，所以有必要大力开展带电作业工作以提高配电网的经济效益和供电可靠性。2、作业方式及工器具的发展
　　(1)直升飞机应用于带电作业已成为发展趋势（trend)，主要应用于巡线、架线、快速安全进行输电线路检修及带电水冲洗。高压清洗机价格按驱动引擎来分，电机驱动高压清洗机、汽油机驱动高压清洗机和柴油驱动清洗机三大类。
　　A、巡线：一般来说，高压、超高压线路每年至少用直升飞机巡线一次，山区以及地形复杂地区一年巡线2次，巡视检查线路故障及沿线状况，直升飞机一般在线路上空20—30米飞行，每小时约60公里，将红外线拍摄下来的照片进行研究（research)，以便发现导线接头是否发热，是否有导线损伤、腐蚀及不良绝缘(insulated)子，同时，机上观察员还观察杆塔周围环境，及时发现树枝及鸟窝等对线路的影响。
　　B、运行（Windows）维护：在超高压输电线路上采用等电业方法，快速更换导线间隔棒、修补导线、绑扎松驰接头、检查和更换防震阻尼器、在架空地线上安装驱鸟装置以及紧急抢救塔上人员。
　　C、架线：用直升机运输器材、吊装杆塔、延线，特别是在山区和居民稠密地区采用直升飞机架线，大大提高了工效。
　　D、带电水冲洗：用直升飞机进行带电水冲洗具有效率高、速度快、冲洗效果好的特点。
　　E、事故紧急抢修：在倒塔、断线等事故抢修中，用直升飞机吊塔及搬运器材。
　　(2)带电作业机械手。高压清洗机价格也可分为热水和冷水式的。一般市面上大部分是冷水式，以水龙头注入常温清水便可使用;但有部分营业场所需要以热水冲洗。美国费城电力局研制的机械手采用自动控制、立体对应方式操作，该机械手是用光导纤维在操作者和机械手之间形成安全(safe)电气隔离，由于是遥控，特别适用于送电线路的带电作业。机械手控制部分通过计算机存储移动程序，然后用遥控方式重复，机械手通过摄像机向操作者反馈定位信息，该机械手主要用于高电场下的重复性工作(job)。日本从80年代后期开展不停电工作法以来，为使配电线路作业实现安全化、效率(efficiency)化、省力化，杜绝触电、堕落等事故，一直在积极开展配电线路带电作业的机械化。随着带电作业机械手的开发，6k
　　V、lOkV线路机械手带电作业已进入实用阶段，采用机械手进行带电作业时，由操作人员在地面或在高空控制（control)台中遥控，机械手的伸缩臂为2—3m，关节具有4个自由度，根据作业内容及要求的不同，在机械手的前端装配上各种作业工具，即可自动地进行配电线路带电作业，下一步将引入视觉辅助功能(距离识别、形状识别)等尖端技术、实现自动控制作业。
　　(3)全自动带电清洗系统。绝缘设备(shèbèi)的带电清洗是作为防止(fáng zhǐ)和减少污秽闪络的一项有效手段，被应用(application)于污秽较重的发、变电所和部分输电线路上，在美、日等国，对送电线路的绝缘子清洗，有固定式清洗设备和移动式清洗设备两种。对于污秽严重，清洗周期短的部分线段，在杆塔处安装有固定的管道及清洗枪，由线路工登塔进行清洗。对于清洗车可以到达的地段，则用高架清洗车冲洗，对发电厂、变电站则较多采用固定式全自动带电清洗系统，部分变电站也采用清洗车进行移动式清洗，清洗车装有自动警报系统，当水柱长度小于一定值或泄漏电流超过一定值时，冲洗系统立刻发出警报，水源自动切断，固定式全自动清洗系统把全变电站分成几块，依次自动冲洗，为此研究设计了各种电压等级变电站的最佳水压、排水量、喷水速率及喷射角度（angle)，水柱喷射距离及喷嘴的直径和形状，当绝缘子污秽积累到一定程度时即自动进行清洗。
　　(4)新型的检测仪表及安全防护用具，通过将电子、红外、光纤、计算机等技术应用于带电检测仪器（appliance）及仪表，使带电检测更准确更便利。带电清洗剂是不带刺激气味，对人体无毒害的新一代溶剂型非ODS带电清洗剂。具有低表面张力、低粘度等特点。优良的渗透性，能有效的清洗各种材质的电气设备，特有的自然干燥性，非常适用于火电、水电检修时现场清洗。通过采用新型绝缘材料制成的安全防护用品，不仅电气绝缘性能高，机械强度好，而且更便于人员的操作。电场屏蔽用具的各项技术性能也将上一个新台阶。
我国的带电作业工器具在机械（machinery）化、自动化方面都有了长足的发展，并在安全、高效、轻巧等综合性能指标（target aim)上达到一个新的水平。