架空输电线路技术分析

架空输电线路技术分析

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摘要：本文立足于配电网的效益提高和安全运行，首先分析了特高压交流输电线路的现状与发展，然后阐述了架空输电线路相关保护工作，并且介绍了无人机在架空输电线路巡检的现状与展望，以供国内相关行业技术人员参考。

关键词：架空输电线路、保护工作、无人机、巡检

1 引言

配电网是电力系统的重要组成部分，其经济效益和可靠性将直接影响着国民经济发展和人民生活水平。输电线路作为配电网中的关键环节，其安全运行状态与整个配电网的可靠性密切相关。因此加强输电线路的保护和巡检，保证输电线路的安全稳定地运行对提高输电线路的可靠性和经济效益有重要意义。

架空输电线路是架设于地面上，利用绝缘子和空气绝缘的电力线路。架空线路由导线、架空地线、绝缘子串、杆塔、接地装置等部分组成。与地下输电线路相比较，架空线路建设成本低，施工周期短，易于检修维护。因此，架空线路输电是电力工业发展以来所采用的主要输电方式。通常所称的输电线路就是指架空输电线路。通过架空线路将不同地区的发电站、变电站、负荷点连接起来,输送或交换电能,构成各种电压等级的电力网络或配电网。

架空线路暴露在大气环境中，会直接受到气象条件的作用，必须有一定的机械强度以适应当地气温变化、强风暴侵袭、结冰荷载以及跨越江河时可能遇到的洪水等影响。同时，雷闪袭击、雨淋、湿雾以及自然和工业污秽等也都会破坏或降低架空线路的绝缘强度甚至造成停电事故。因此，做好架空输电线路的相关保护与巡检工作对于提高配电网可靠性与安全运行是非常重要的。

2 特高压交流输电线路的现状与发展 2.1 概况

我国已经进入了大电网、大机组、高电压、高自动化的发展时期。随着经济的快 速发展，

电力需求也在快速增长，特高压输电逐渐进入到我国电力的建设当中。特高压输电能同时满足电能大容量、远距离、高效率、低损耗、低成本输送的基本要求，而且能有效解决目前500kV超高压电网存在的输电能力低、安全稳定性差、经济效益欠佳等方面的问题，所以，建设特高压电网已经成为我国电力发展的必然趋势。 2.2 输电的经济性比较

超高压输电与特高压经济性的比较一般用以下方法比较：用两个电压等级输送相同功率和同样的距离所用的输电成本进行比较：一种是按可靠性指标，比较它们的开始一次投资成本多少;另一种是比较寿命周期。通过分析计算和可靠性分析计算可知，一条1100kV特高压输电线路的输电能力可达500kV常规输电线路输电能力的4倍以上，而在在线路和变电站的运行维护成本比较方面，特高压输电所需的成本比超高压少的多。线路的电能损耗和功率约为500kV线路的1/6左右。显然，特高压输电在运行成本方面具有明显的优势。

在认真分析我国电力工业和电网的发展现状及趋势的基础上我们深刻认识到，加快建设以特高压电网为主的坚强国家智能电网电网对于实现资源优化有效配置、推动我国能源的高效开发利用和提高电力工业整体效益有重大意义。

3 架空输电线路保护措施

3.1 架空输电线路防洪防汛工作

在汛期来临之前，制定防洪防汛隐患排查治理方案，认真开展线路及设备的日巡、夜巡和雨后特巡等工作；将特殊地段的杆塔基础作为重点巡视对象，并针对电力杆塔基础、地脚螺栓、拉线、沿线危树及排水沟等进行拉网式隐患排查，建立防洪防汛设备隐患台帐，对重点地段和关键环节预先采取有针对性的防范措施，并将巡线检查出的危险点及时整治并做好记录，重点防范。其次还应加强设备巡视和应急物资管理，时刻保持高度警惕的状态，沉着应对和处理暴雨、洪水

等自然灾害可能带来的不利影响，确保防汛工作组织到位、落实到位、监督到位。 3.2 防范输电线路外破跳闸

为加强输电线路运行维护管理，防范输电线路外破跳闸导致的电网安全事故，应当积极部署输电线路防外力破坏专项治理行动，筑牢输电线路防外破“五道防线”，切实提高电网安全运行水平。

（1）突出防控。提前排查掌握全市大型基建施工外破风险点，主动联系施工负责人，签订安全协议，告知安全知识和注意事项，增强施工方依法依规施工、主动保护电力设施意识。

（2）加强巡视。全面深化输电线路状态巡视，进一步细化和明确防吊车碰线、防违章施工、防异物挂线、防树木放电、防鸟害、防雷击等具体措施。

（3）落实技改。开展重要跨越导线距离余度偏小处杆塔的改造，继续推广应用视频在线监测、巡线路径实时监控等项目，提高线路防护的效率和质量。

（4）遏制违章。坚决查处在线路保护区开展危及电力设施安全的违法违章行为，清除线路通道障碍，拆除危及电力设施安全的违章建筑物。

（5）广泛宣传。主动到施工现场讲解《电力法》、《电力设施保护条例》等政策法规，并制作发放宣传单、宣传册等，确保2016年安全目标顺利实现。

3.3输电线路通道树障专项治理

针对强对流天气下，雷暴雨、大风频发，电力线路沿线的高杆树木危及着电网安全运行。应当增强问题意识，全力开展输电线路树障隐患专项排查治理，查清高杆树木的种类、位置、数量，评估其危害程度，落实责任，挂牌督办并监督执行，最大限度减少树障引发的设备跳闸。在专项排查治理中，工作人员深入输电线路沿线林场、村寨，安装告示牌、张贴发放宣传单、普及树木砍伐安全技术等，发动群众参与电力设施保护，推进防树障跳闸、防山火的群防群治。同时，成立通道治理小组，制订砍伐防控计划，重点对线路下高杆植物、线路外侧及上边坡存在倾倒后放电可能的超高树木进行砍伐，尤其是着力做好关键线路的通道治理，确保不发生因树障导致的关键线路跳闸。此外，加强安全管控，明确砍伐人员熟知砍伐安全技术现场安全要求，足额配备安全防护用品，设置安全监护人，确保人身、设备安全。

3.4 输电线路防秸秆焚烧工作

在午收农忙时节，油菜、小麦焚烧问题对输配电线路安全运行构成了极大的威胁。为防止农民在电力线路下焚烧秸杆、稻草引发线路跳闸停电事故，应当开展安全大检查工作，全面布防，抓好防秸秆焚烧安全专项工作，确保电网安全稳定运行；同时加大对重点区域和人员的宣传，深入田间地头和农户家中做好一对一的疏导工作；充分发挥专业、属地和群众护线的作用，对隐患点进行全面摸底排查。党员服务队利用双休日、傍晚时间对输电线路周边村庄开展防秸秆焚烧的宣传，帮助村民们了解电力设施保护相关法律法规。此外，还利用流动宣传车、张贴通告等宣传方式，让农民群众了解在输电线路保护区内焚烧秸秆的危害性，确保电力线路的可靠运行。

4无人机在架空输电线路巡检的应用现状与展望

4.1 行业背景

“十二五”期间，我国电网建设经历了高速发展的阶段，规模已跃居世界首位。目前我国已经建成了六大跨省区的电网，分别是南方、西北、华东、华中、华北和东北这六大电网，输电线路总长度超过了115万千米，500kV及以上的输电线路已成为各区电网输电主力。我国的国土幅员辽阔，地形也相对复杂，丘陵较多、平原较少，加上气象条件的复杂多变，给跨区电网和超高压输电线路工程的建设带来一定难度，加上建成之后的维护与保养，仅仅依靠现有的检查手段和常规测试并不能满足高效快速的要求，也不能达到很好的效果。无人机技术的运用，能够很好的完成电力巡检和建设规划任务，自然就能得到了电力企业的认可及大规模应用。 4.2 系统概述

无人机巡检系统一般由无人机分系统、任务载荷分系统和综合保障分系统组成。无人机分系统指由无人驾驶航空器、地面站和通讯系统组成，通过遥控指令完成飞行任务的无人飞机系统。任务载荷分系统指为完成检测、采集和记录架空输电线路信息等特定任务功能的系统，一般包括光电吊舱、云台、相机、红外热像仪和地面

显控单元等设备或装置。综合保障分系统指保障无人机巡检系统正常工作的设备及工具的集合，一般包括供电设备、动力供给（燃料或动力电池）、专用工具、备品备件和储运车辆等。

无人机巡检系统包括无人直升机（按结构形式一般分为单旋翼带尾浆式和多旋翼式）巡检系统和固定翼无人机巡检系统。无人直升机按照空机质量分为中型无人直升机和小型无人直升机。中型无人直升机指空机质量大于7kg且小于等于116kg的无人直升机，一般是单旋翼带尾浆式无人直升机，适用于中等距离的多任务精细化巡检。小型无人直升机指空机质量小于等于7kg的无人直升机，一般是电动多旋翼无人机，适用于短距离的多方位精细化巡检和故障巡检。 4.3 应用价值

无人机在输电线路的应用，除了实现线路巡检外，还能辅助实现线路架设和线路规划。 4.3.1 线路巡检

线路的维护与巡检在电力系统中有着相当重要的作用，这样也就得到了更多电力专家的重视。通过相关的数据和图像资料可以清楚看到，在观察设备外观情况时，无人机技术可以起到相当关键的作用，通过无人机，电力部门相关人员可以清楚判断对于一些重要的部件是否受到损坏也可以很清楚的进行判断，保证输电线路的安全，保障居民的用电。除正常巡检和特殊巡检，还可将无人机应用在电网灾后故障巡检。当灾害导致道路受阻、人员无法巡检时，飞行器无人机可以发挥替代作用，开展输电线路巡查，准确定位杆塔、线路故障，且视角更广，能避免“盲点”。无人机巡检提高了电力维护和检修的速度和效率，使许多工作能在完全带电的情况下迅速完成，比人工巡线效率高出40陪。在巡检过程中，还可通过无人机清除线路上的风筝、气球、塑料袋等异物。

4.3.2 线路架设

在输电线路施工过程中，线路走廊长、地形情况复杂，线路所经地区山谷河流茂密森林，给线路架设带来极大不便，工程实施困难重重。为有效破解缓解生态环境保护和架线施工的矛盾，可运用无人机展放导引绳进行来架设线路架设施工轻松解决。无人机首先沿线路上空飞行并施放一根轻质高强引绳通过各基塔，然后利用这根轻质引绳不断牵引后续引绳，直至牵通一根三级

引绳，并架设导线。通过这种方式，解决了人力

展放导引绳的高强度和动力伞展放导引绳着陆困难等问题，也减少了线路通道的树木砍伐，最大限度地保护了自然生态。 4.3.3 线路规划

无人机的测绘系统有很多优点，包括实时性、成本低、响应快、灵活度高等特点。和普通的航空遥感与卫星遥感相比，优势更加明显，它可以在低空取得光学图像、地形图像、输电线路图像，是其他测绘和、监测方式不能取代的。在对各类输电线路进行走廊规划时，需对规划区域进行详细的信息采集和测绘工作，最好的方式就是采用无人机测绘系统，不仅可以确保获取数据的高效性，还可以在多方面降低环境对信息采集与勘测的影响。依据无人机采集的数据进行有效分析，能够全面兼顾各方面因素，对充分利用有限的资源充分利用，使区域规划与线路走向更加合理，输电线路的路径得到优化，有效降低国家对于输电线路的建设成本。 4.4 应用展望

随着经济的发展和科技的进步，无人机技术已经越来越成熟，利用无人机在巡检电力系统中巡检线路，不仅降低了在人工巡检过程中出现的故障率，也有效的降低了电力企业的成本预算，还提高了电力巡检工作的效率。

5 小结

随着我国国民经济的飞速发展，输变电线路的建设规模在不断扩大。由于输变电线路长期在野外工作，容易受到各类自然灾害或外力破坏而导致损毁，严重影响配网的安全。因此，加强对输变电线路的巡检和维护，提高输变电线路的安全稳定工作非常重要。

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