輸電線路直升機巡檢作業(yè)技術研究與應用.ppt

1、輸電線路直升機巡檢作業(yè)技術研究與應用,內蒙古超高壓供電局 楊偉旗,一、輸電線路直升機巡檢介紹,1、直升機巡檢概述,直升機航巡作業(yè)是指直升機裝備陀螺穩(wěn)定的可見光檢測儀與紅外熱成像儀，由一名航檢員操作對輸電線路進行檢查和錄像，另一名航檢員操作防抖晃望遠鏡對線路進行檢查。它具有高速、高科技、反應快、可靠、受地域及地形影響小等優(yōu)點。,世界直升機電力作業(yè)的現(xiàn)狀,早在50年代末期，美國、加拿大以及西歐各國就已經(jīng)在架空輸電線路上使用直升機搶救傷病員和進行線路巡檢等工作。隨著中、重型直升機的陸續(xù)出現(xiàn)，尤其是美國、加拿大、德國以及法國等國家在直升機參與架空輸電線路施工方面取得了巨大進展。其中美國哥倫比亞直升機公

2、司和美國的電力公司合作己邁入線路的帶電作業(yè)領域，如：應用直升機帶電更換分裂導線間隔棒；在帶電的交、直流500kV的超高壓線路上維修架空地線，修補導線等。經(jīng)過數(shù)十年的實踐探索以及經(jīng)驗總結，西方各國以及俄羅斯、以色列和日本等國家已較為全面地掌握了采用直升機對架空輸電線路進行巡檢、帶電作業(yè)以及線路施工等各項技術，使得他們的架空輸電線路建設和維修技術推進到一個新的階段。在90年代，直升飛機巡線、檢修及帶電作業(yè)已在歐美澳等發(fā)達地區(qū)和國家得到廣泛應用。,國內直升機電力作業(yè)的歷史,我國在八十年代中期，電力部組織華北、華中、西北等有關單位進行過直升機巡線的嘗試。八十年代至今，在輸電線路施工中多次采用過直升機、

3、熱氣球、飛船放引線，采用直升機吊運塔材、金具、施工器材和材料。這方面的情況，可分巡線維護和基建施工兩部分。 直升機巡線方面,年至年由西寧、新鄉(xiāng)、焦作、安陽、北京和廣州供電局，湖北超高壓局，華北、河南、東北電研所等單位進行了八次直升機巡線試飛。 直升機電力施工方面，年至年湖北、吉林、廣東和甘肅送變電公司，電力建設研究所等單位在山區(qū)和長江大跨越進行了六次牽放導引繩、組立鐵塔等直升機電力施工嘗試。,國內直升機電力作業(yè)的現(xiàn)狀,2000年華北電網(wǎng)有限公司批準立項，首家開始進行直升機巡線技術在電力系統(tǒng)的應用研究，進行了直升機和機載巡線設備的選型、訂購、驗收、安裝、調試等工作，并對駕駛員與航檢員進行了國內與

4、國外培訓。 通過赴北歐的實地考察和充分的經(jīng)驗交流和研究，掌握了大量關于巡線作業(yè)的經(jīng)驗和技術措施。建立了直升機巡線的各項規(guī)章制度。確定了運作方式，2002年3月 27日開始進行正式航巡作業(yè)。 目前，國內部分網(wǎng)省超高壓局已開展了直升機航巡。,2、直升飛機巡檢實現(xiàn)的功能,2.1航巡作業(yè)基本方法 每次航巡檢查由兩名航檢員操作，其中一名航檢員進行紅外檢查，另一名航檢員利用望遠鏡檢查。發(fā)現(xiàn)線路缺陷或可疑點時利用紅外設備、望遠鏡、照相機進行檢查與拍攝。飛機由一名飛行員駕駛。,2.2航巡作業(yè)主要檢查項目 2.2.1利用紅外成像技術航檢項目 利用紅外成像儀對線路上的導線接續(xù)管、耐張管、跳線線夾、導地線線夾、金具

5、、絕緣子等進行拍攝，分析數(shù)據(jù)，判斷其是否正常?？梢蕴娲€路地面周期性紅外測試項目。 2.2.2利用可見光技術航檢項目 在航巡中運用望遠鏡、照相機、機載可見光鏡頭檢查記錄桿塔基礎、導地線金具、絕緣子等部件的運行狀態(tài)、線路走廊內的樹木生長、地理環(huán)境、交叉跨越等情況?？梢蕴娲€路每年1次的登塔檢查項目、放電間隙檢查等項目。,3、直升飛機巡線的優(yōu)勢,從目前科技發(fā)展水平看，直升機巡線可以將穩(wěn)定的可見光圖象與紅外熱成像有機的結合起來，達到了目前最佳的巡視和檢測效果。另外，對于事故搶險情況下，使用直升機巡線、運送人和物，機動性強，可以快速反應，減少停電時間，經(jīng)濟效益、社會效益也會很明顯。是最適合長距離、惡劣

6、地形輸電線路的巡視方法。,地線放電間隙擊穿,絕緣子鋼帽發(fā)熱,合成絕緣子芯棒發(fā)熱 盤安線111中導線小號側跳串（合成絕緣子）下部絕緣芯棒發(fā)熱，相比本串其它位置絕緣芯棒溫度高13.2，經(jīng)剖開檢查內部有雜質,4、與常規(guī)地面巡視的技術比較,4.1技術比較 4.1.1直升機航巡主要優(yōu)點： 可以利用紅外成像儀對線路上的導線接續(xù)管、耐張管、跳線線夾、導地線線夾、金具、絕緣子等進行紅外測試，準確度比地面測試要高；另外，在航巡中運用望遠鏡、照相機、機載可見光鏡頭可檢查記錄桿塔基礎、導地線金具、絕緣子等部件的運行狀態(tài)、線路走廊內的樹木生長、地理環(huán)境、交叉跨越等情況。在塔上金具連接、絕緣子狀況和放電間隙是否合格等高

7、空檢測項目上，比地面檢測檢查要準確的多?？梢匀〈撬z查。 4.1.2直升機航巡主要缺點： 檢查鐵塔螺栓緊固情況比地面檢查質量差；防洪防汛及鐵塔基礎防護的檢查也可以完成，但防護方案還需地面運行人員確定。,4.1.3地面巡視主要優(yōu)點： 就巡視質量而言，主要優(yōu)點就是基礎防護、螺栓緊固、塔材被盜方面巡視較準確。另外，地面人員主要工作是認真完成周期性維護、檢查項目，這是航巡不能代替的。 4.1.4地面巡視主要缺點： 紅外檢測質量差；塔頭部分的金具、銷釘、放電間隙和絕緣子、導地線等設備缺陷不易發(fā)現(xiàn)。,5、航巡作業(yè)檢查過程和一般要求,5.1直升機航巡作業(yè)每次飛行由一名飛機駕駛員，一名紅外熱成像檢查員，一名

8、望遠鏡檢查員組成。 5.2檢查導地線時直升機水平或稍高于地線，與導地線保持15米以上的安全距離，按15km/h20km/h的航巡速度沿線路飛行。 5.3紅外成像檢查員用機載可見光攝像儀及紅外熱成像儀對線路導地線及接續(xù)管同時進行錄像，以紅外成像檢查為主。望遠鏡檢查員直接用眼睛觀察導地線、間隔棒、線路走廊，發(fā)現(xiàn)問題后，用望遠鏡進行檢查。 5.4檢查鐵塔時飛機在鐵塔斜側方懸停，飛機稍高于地線支架。紅外成像檢查員用機載可見光攝像儀及紅外熱成像儀對鐵塔、絕緣子、金具同時進行錄像，以紅外檢查為主。望遠鏡檢查員用用望遠鏡檢查塔基、塔身、導地線絕緣子及其金具。,直升飛機航巡作業(yè)示意圖,6、直升飛機參數(shù)和作業(yè)圖

9、片資料,6.1MD500 由美國麥道飛機公司生產(chǎn)，八十年代中期投放市場，是目前市場上使用最多的電力作業(yè)飛機。可帶電在導、地線中間穿越，飛到中相進行等電位帶電作業(yè)。主要性能參數(shù)： 飛機最大起飛重量：1361公斤 續(xù)航時間： 2小時30分鐘 可裝燃油： 183公斤 最高飛行高度： 4227米 機長:8.61米 旋翼直徑: 8.05米 可載乘客:5人 有效載重:689公斤 最大巡航速度： 249公里/小時 最大航程： 430公里,6.2BELL206 L4 由美國貝爾公司生產(chǎn)，六十年代即已進入直升機市場，在電力作業(yè)市場占有一定份額，也可進行等電位帶電作業(yè)，但體積較大，只可進行邊相作業(yè)。 主要性能參數(shù)

10、： 飛機最大起飛重量：2018公斤 有效載重： 907公斤 最大巡航速度:204公里/小時 最大航程： 661公里 最高飛行高度： 4999米 機長 12.96米 旋翼直徑 11.82米 可載乘客： 5人,6.3EC-120 由法國“歐洲直升機”公司研制生產(chǎn)，中國哈爾濱飛機工業(yè)集團公司參與了部分結構的生產(chǎn)，九十年代末投入市場，無等電位設計和過電壓放電論證，不可進行等電位帶電作業(yè)，主要是歐洲部分國家使用該機型進行線路巡檢。主要性能參數(shù)： 飛機最大起飛重量：1715公斤 有效載重： 755公斤 最大巡航速度： 226公里/小時 最大航程： 731公里 續(xù)航時間： 4小時10分鐘 最高飛行高度： 5

11、189米 機長 11.52米 旋翼直徑 10.00米 可載乘客： 5人,6.4Z-11 由中國江西昌河飛機工業(yè)（集團）有限責任公司生產(chǎn)，2000年底投入市場目前還沒有專門用于電力作業(yè)市場無等電位設計但可用于巡線。 主要性能參數(shù)： 飛機最大起飛重量：2200公斤 有效載重：1080公斤 最大巡航速度：240公里/小時 最大航程： 598公里 續(xù)航時間： 3小時54分鐘 最高飛行高度：5240米 機長：13.01米 旋翼直徑 10.69米 可載乘客：5人,帶電進行導線接續(xù),帶電作業(yè)檢修平臺,二、內蒙古電網(wǎng)輸電線路直升機 巡檢作業(yè)技術研究與應用,摘要：根據(jù)內蒙古電網(wǎng)輸電線路的結構特點，從專業(yè)技術和作

12、業(yè)效績出發(fā)，探討輸電線路直升機巡檢作業(yè)路徑的優(yōu)化、氣候等自然條件的影響、直升機飛行速度及其巡檢作業(yè)的時間（周期）等問題，確定巡檢作業(yè)與設備春（秋）查工作之間的配合關系，以及直升機巡檢作業(yè)項目與地面巡視的結合點，研究了直升機巡檢作業(yè)的應用性，建立了直升機巡檢作業(yè)管理體系，指導直升機巡查設備作業(yè)。,1、概述,輸電線路直升機巡檢作業(yè)是指采用直升機對220kV及以上電壓等級的輸電線路進行巡視檢查，通過機載可見光攝像儀及紅外熱成像儀對鐵塔、絕緣子以及金具缺陷等進行記錄。其作業(yè)內容除研究包括安全距離等在內的安全問題外；還必須根據(jù)內蒙古電網(wǎng)輸電線路的特點，從專業(yè)技術和作業(yè)效績出發(fā)，探討輸電線路路徑的優(yōu)化、氣

13、候等自然條件的影響、直升機飛行速度及其巡檢作業(yè)的時間（周期）等問題，確定巡檢作業(yè)與設備春（秋）查工作之間的配合關系，直升機巡檢作業(yè)項目與地面巡視的結合點，研究了直升機巡檢作業(yè)的應用性，建立巡檢作業(yè)管理體系，在生產(chǎn)時間工作中具有主要指導意義。,2、應用領域,2.1電力設施直升機巡檢（包括檢修）作業(yè)及其技術應用研究（包括建立建設管理體系在內），屬現(xiàn)代應用科學領域中的新課題。就電力工業(yè)中關于直升機技術的應用，國外開始于上世紀50年代，國內原電力部組織有關單位于80年代曾嘗試引進，但都應用于電力工程建設的施工作業(yè)。2002年，華北電網(wǎng)公司開展了相關技術研究并開始應用于輸電線路巡檢作業(yè)。但，均未形成較為

14、系統(tǒng)的管理體系。,2.2我局通過4年的生產(chǎn)實踐，在國內首次應用BEII-206型直升機，并制訂了適用于內蒙古500kV電網(wǎng)的“采用BEII-206型直升機巡檢作業(yè)”的管理制度，建立了巡檢作業(yè)管理體系，并在生產(chǎn)工作中進行指導作業(yè)。,3、直升機巡檢作業(yè)管理體系應用原則,3.1根據(jù)內蒙古500kV電網(wǎng)“東西狹長”結構分布的特點，優(yōu)化直升機巡檢作業(yè)（下簡稱“巡檢作業(yè)”）路線與輸電線路路徑，合理直升機飛行速度與巡檢效率，提出并制訂“內蒙古500kV電網(wǎng)輸電線路直升機巡檢作業(yè)工作日程”。,3.2針對內蒙古的氣候等自然地理特征，研究了風沙氣候對作業(yè)的影響，確定了年度作業(yè)周期、巡檢作業(yè)的時間及其與設備春（秋）

15、查工作之間的配合關系。,3.3首次系統(tǒng)地分析了直升機與地面巡視的作業(yè)內容，并根據(jù)其結論制定了直升機“巡檢作業(yè)工作流程”，規(guī)定了作業(yè)工序。,航巡設備安裝,3.4首次在國內應用BEII-206型直升機并制訂了內蒙古500kV電網(wǎng)關于“采用BEII-206型直升機巡檢作業(yè)”的管理制度，并建立了巡檢作業(yè)管理體系。 3.5首次在國內對220kV輸電線路進行了巡檢并對其技術可行性進行了研究。,4、技術原則,4.1內蒙古電網(wǎng)500kV輸電線路現(xiàn)有30條、2624.5km，按內蒙古自治區(qū)自然地理呈東西狹長單一結構分布，東西直線跨度940km。輸電線路所經(jīng)過的自然地理大部分是黃灌區(qū)、沙漠區(qū)、丘陵地段、大面積的水

16、庫、河網(wǎng)沼澤，黃土高原溝壑縱橫，應合理規(guī)劃優(yōu)化直升機巡檢作業(yè)路線與輸電線路路徑，合理直升機飛行速度與巡檢效率，制訂“內蒙古500kV電網(wǎng)直升機巡檢作業(yè)日程”。,4.1.1優(yōu)化巡檢路徑主要是依據(jù)輸電線路曲折系數(shù)科學地選擇直升機起降場，合理規(guī)劃航巡路線，精心選擇調整了起降場17處，減少了直升機上線飛行往返距離，并保證直升機安全作業(yè)。通過合理優(yōu)化直升機巡檢作業(yè)路線與輸電線路路徑關系，確定上線往返飛行距離不超過5km,相鄰起降場距離不超過100km。,4.1.2根據(jù)巡檢作業(yè)情況分析認為合理確定上線飛行速度和懸停檢查時間是關鍵問題，懸停時間長則勢必增加飛行架次，而時間短則影響巡檢質量。控制上線飛行角度，

17、合理巡檢員視角和檢查順序，可以保證巡檢作業(yè)質量和提高巡檢作業(yè)效率。通過摸索和總結認為： 直升機飛行速度通常應在9.8-10km/h，以保證500kV輸電線路巡檢效率和作業(yè)質量； 懸停檢查時，直線塔懸停宜為3min、耐張塔宜為5min，檢查應按項目順序作業(yè)要求進行； 導線接續(xù)管紅外檢測響應時間和檢測飛行方向、飛行速度之間的配合仍需進一步研究和摸索。,4.1.3為避免摔機事故發(fā)生，直升機必須逆風飛行。通過與氣象部門簽定氣象服務協(xié)議，了解掌握中短期氣象情況，合理選擇每日巡檢塔段，及時調整已制訂的巡檢作業(yè)日程安排。掌握了巡檢作業(yè)與氣象變化的配合規(guī)律，到目前共巡檢作業(yè)1200小時，未發(fā)生小氣流抖晃、急速

18、靠線等飛行異常情況以及其他飛行事故。,4.2內蒙古地域在春冬季風沙較大，摸索風沙氣候對巡檢作業(yè)的影響，確定年度作業(yè)周期、巡檢作業(yè)時間及其與輸電設備春（秋）查工作之間的配合關系。,4.2.1內蒙古地區(qū)輸電線路山區(qū)段海拔高（1800-2300m），平原段氣流大（季節(jié)性風力5-8級），普通直升機升限不足；而且，輸電線路路徑復雜，跨度大等問題。根據(jù)內蒙古地區(qū)氣候情況，研究了巡檢作業(yè)與氣候的關系，科學確定巡檢作業(yè)周期和作業(yè)時間是關鍵，本著盡最大效能發(fā)揮巡檢作業(yè)功能，根據(jù)實際情況，確定巡檢作業(yè)周期每年度為兩次，節(jié)約了巡檢成本。其中，提出基建新投產(chǎn)線路應在投產(chǎn)運行3個月至6個月內開展巡檢作業(yè)，便于查找設備隱

19、患和缺陷。,4.2.2巡檢作業(yè)所查找的隱患和缺陷，為了在春（秋）查期間安排消缺，按照每年2次巡檢作業(yè)周期，提出一般應安排在春查之前15天，春季宜在3月上旬前，以避開風沙影響，秋季宜在9月上旬前。確保飛行的安全性。同時，巡檢作業(yè)與設備春、秋查時段緊密配合，能普查線路的隱性缺陷和熱缺陷，及時安排消缺。,4.3針對BEII-206型直升機在國內首次應用，制訂了500kV電網(wǎng)關于“采用BEII-206型直升機巡檢作業(yè)”的管理制度，并建立了巡檢作業(yè)管理體系。,4.3.1針對國內已應用的EC120型直升機存在的問題，如不能滿足高海拔要求、載重負荷小、單程飛行距離較短等。通過經(jīng)濟技術比較，最終選用了美國貝爾

20、公司生產(chǎn)的BELL-206、2.6T、L4型直升機，以適應內蒙古地區(qū)的高海拔、長距離特點和1013km/h巡檢速度的要求，并為今后改裝紫外電暈檢測儀和開展帶電作業(yè)項目留有余地。但是，利用BELL-206型直升機巡檢作業(yè)在國內尚屬首例。 根據(jù)該機型的飛行特性和沿線路徑海拔變化情況，研究了沿線爬坡，下坡的飛行要點。爬坡：在飛機準備爬坡之前，應重點檢查發(fā)動機工作情況，T4溫度，所剩余功率和飛機重量（可參考油量消耗情況），在爬坡的過程中，要嚴格控制好飛機離電線的距離，保持好飛機狀態(tài)，控制好上升速度，后半段應根據(jù)剩余功率和所爬坡度的大小決定能否爬上山坡，如沒有把握，應立即向左壓桿脫離，并告知巡線員記錄位

21、置及塔號，以便下次條件允許時再做。下坡：如坡度不大，應沿線下滑，注意下降率和速度不要大，如果坡度較大，山坡很陡，應果斷退出，避免盲目跟線造成速度小垂直下降率大，飛機進入渦環(huán)。 通過研究和實踐，全面掌握了BELL-206型直升機巡檢作業(yè)的要點和安全注意事項。按照架空送電線路運行規(guī)程標準，制訂了500kV輸電線路直升機巡檢作業(yè)管理制度等7類巡檢作業(yè)管理規(guī)章制度，為有效地開展直升機巡檢作業(yè)和建立科學的完善巡檢作業(yè)管理體系奠定了基礎。巡檢作業(yè)管理制度重要有：,4.3.2通過理順直升機巡檢作業(yè)與設備缺陷處理的流程，建立了有效的巡檢作業(yè)管理體系。 完善500kV輸電線路缺陷管理制度，加強缺陷分類統(tǒng)計管理工

22、作，巡檢后進行技術對比分析工作，完善直升機巡檢作業(yè)設備缺陷臺帳，按照缺陷處理程序制定詳細的消缺計劃，迎峰度夏前重點缺陷消除情況將納入工作考核之中。細致嚴密，內容嚴謹、分類詳細、定性準確、流程明確、匯報有時限，能按規(guī)定及時消除設備隱患。 巡檢作業(yè)按照作業(yè)計劃科學合理規(guī)劃巡檢路徑，經(jīng)過大量的技術分析和大量的現(xiàn)場技術工作，建立輸電線路地理位置GPS數(shù)據(jù)庫，按照線路實際運行工況劃分重點區(qū)段和重點部位，選擇調整直升飛機起降場，懸掛巡檢作業(yè)航空標志牌，制定桿塔巡檢作業(yè)現(xiàn)場指導書，執(zhí)行輸電線路直升飛機巡檢作業(yè)管理制度、工作標準和巡檢作業(yè)導則，并在現(xiàn)場完善各項環(huán)節(jié)體系，現(xiàn)場作業(yè)采用“整體統(tǒng)籌，規(guī)劃嚴謹，分割巡檢，靈活應變”的工作方法，將N條500kV輸電線路整體分割，靈活開展巡檢作業(yè)，根據(jù)當天當?shù)氐膶嶋H氣候（風向），盡最大可能的合理安排當天的巡檢線路，并且在保證安全的前提下，盡最大可能的減少工作架次，全力延長有效作業(yè)時間，減短直升機上線往返時間，特別是要做到“轉場不空飛，轉場必巡檢”，提高巡檢效率，并將設備缺陷及時匯報生技部，及時安排消缺工作，并進行技術總