回顾与发展:中国带电作业六十年
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成熟(1995—2004年)

一、带电作业技术成熟

在世纪交替的这十年里,我国的带电作业技术应用取得了较快发展,为缓解当时的“电荒”起到了较大的作用。

图5-1 220kV东渡双狮山跨海百米高塔带电作业

(一)输电带电作业技术

1.220kV带电作业

1999年,四川省放射卫生防护所联合重庆大学进行了高压带电作业对小鼠甲状腺功能影响实验。

图5-2 葛洲坝二江电厂220KV开关站带电更换OPGW(光纤复合架空地线)

2000年厦门电业局在中国带电作业中心的指导下,开展220kV东渡双狮山跨海百米高塔带电作业工作,并研制了220kV东渡双狮山跨海百米高塔带电作业专用工具。这是国内首例220kV进岛架空线路通道实现带电检修,其中220kV进岛架空线路大跨越铁塔高达120多米。

2003年11月,葛洲坝二江电厂220kV开关站进行架空地线带电更换作业。

2.500kV交流带电作业

1995年4月,为了避免停电作业造成的损失,原大房一回500kV输电线路的N(30)铁塔,首次采用带电升塔的施工技术,在提升系统和专用连接件的设计以及铁塔提升过程的稳定施工等方面,均可供线路施工的同行借鉴。

1995年6月14日,全国首条高海拔输电线路带电作业成功,全国第一条高海拔地区的500kV超高压输电线路带电作业表演,在云南昆明草铺变电所附近的漫昆线上举行。从漫湾发电厂至昆明草铺变电所的500kV超高压输电线路,沿线海拔均在1900~2700m之间。

1995年6月24日,500kV双凤线、葛凤线共塔的长江大跨越北岸塔,因雷击造成双凤线中相上次导线小号侧瓷瓶串(两串)26片至28片炸碎脱落,两线瞬间相继跳闸,双凤线重复合功,葛凤线凤凰山侧重复合功,对侧未重合即三跳,37分钟后手动合闸。6月26日,湖北超高压输变电局组织有关技术人员,等电位更换了损坏的绝缘子。

1996年,第二代500kV交流线路带电作业安全间距的试验研究。武汉高压研究所和华东电管局通过试验和对试验数据的分析,确定了第二代500kV交流线路带电作业的最小组合间隙距离为3.8m、最小安全距离为3.5m。

1998年,无锡境内新建的锡澄高速公路穿越500kV繁斗线650~651号档,建成后路面与导线垂直距离仅为12m,不符合部颁规定,为满足交跨安全距离,无锡供电局进行国内首次应用带电作业方式将500kV铁塔移位35m并升高6m并取得成功。

1999年6月,浙江省电力公司金华电业局在500kV兰双5407线开展带电检修和带电修补导线工作,开创了浙江省电力公司500kV线路带电检修的先河。

图5-3 500kV紧凑型输电线路关键技术研究及试验工程

1999年,武汉高压研究所联合无锡供电局通过测量500kV同杆双回线路塔上作业人员的体表场强,分析了体表场强的分布规律和影响因素,并对需采取的防护措施进行了研究。

1999年,华北电力科学研究院在北京沙河超高压试验站进行了针对500kV紧凑型输电线路直线塔带电作业方式的试验研究,根据在模拟塔窗和试验线段中进行的各模拟位置的长距离空气间隙及组合间隙的操作波放电电压数据,计算典型位置危险率,从而得到在该型塔中进行带电作业时进入高电位的安全通道及安全作业范围。该项目首次对500kV紧凑型输电线路带电作业进行了系统的研究,于2000年获得国家电力公司科技进步一等奖。

图5-4 500kV带电更换OPGW光缆

1999年,东北电科院高电压技术研究所与四川电科院提出的“500kV超高压输电线路同塔双回线带电作业研究方案”通过了专家评审。研究方案依据同塔双回线杆塔有关参数及特点,对进入强电场等电位作业的可行性进行了分析。

2000年10月7日,福建厦门电业局在闽东南电力大动脉──500kV漳州后石电厂至厦门变电站的超高压输电线路上带电作业模拟演练获得成功。

2000年,武汉水利电力大学电气信息学院在沙岭子电厂500kV超高压变电站厂区进行人体感应电流模拟试验。

2002年5月至6月,随着光纤通信技术的快速发展,OPGW光缆被广泛用于超特高压输电线路。湖北超高压输变电局于2002年开展了架空地线不停电更换OPGW光缆的项目研究工作,项目研发了小张力、多节点悬挂不停电更换OPGW光缆的作业工艺、方法和规范,研制了牵引机、张力机、自走式牵引机、四轮滑车、控制滑车等配套作业工具,于当年在玉贤变培训线路完成了OPGW光缆的更换,成为我国500kV带电更换OPGW光缆第一例。该项成果填补了国内相关领域的空白,对我国输电线路带电更换OPGW光缆有实际的指导意义和广泛的适用价值。

2002年8月8日,为消除500kV嵩获Ⅰ线同塔双回线路上的危急缺陷,河南超高压输变电运检公司进行了首次500kV同塔双回线路直线塔带电更换直线绝缘子作业,成功地更换了嵩获Ⅰ线115号塔上相自爆的4片绝缘子和中相自爆的3片绝缘子,使500kV带电作业项目获得质的飞跃。

2002年,湖北省超高压输变电局针对500kV带电作业中硬质绝缘吊杆的局限性,提出采用软质合成纤维扁平带替代硬质绝缘吊杆的新思路,对500kV输电线路带电作业绝缘工具更新换代具有极大的推动作用。

2003年10月至2004年1月,由中国南方电网超高压输电公司牵头,与香港中华电力合作研究直升机带电作业水冲洗技术,并于2004年1月在500kV梧罗Ⅱ线和±500kV天广直流线开展直升机带电水冲洗试验。

2004年6月16日,河南超高压输变电运检公司进行我国首次500kV同塔双回线路耐张塔(嵩获Ⅱ线21#A相)带电加装转角塔跳线串作业。

2004年,浙江省电力公司科技项目《500kV同塔双回带电作业的研究实践和应用》立项,开启了浙江省电力公司500kV同塔双回带电作业的序幕,该课题最终获得了浙江省科学技术二等奖。

3.±500kV直流带电作业

1995年2月21日,湖北超高压输变电局完成的±500kV直流带电作业获电力部1993年度科技进步成果二等奖。

2001年3月,国家电力公司南方公司平果超高压局在±500kV天广直流线633号塔进行带电作业,将跳线串污秽瓷绝缘子更换为合成绝缘子,这是华南地区首次±500kV直流线路带电作业。

2004年6月27日,±500kV龙政线因遭雷击发生跳闸事故,后经安徽送变电公司仔细检查,判定故障点为线路1196号杆塔极Ⅰ侧。为确保线路安全、稳定、不间断运行,安徽送变电公司带电更换了±500kV龙政线1196号杆塔极Ⅰ侧受损绝缘子,开创了华东地区500kV直流线路带电作业的先例。

(二)配电带电作业技术

烟台供电公司从1996年开始组织专门的攻关小组进行配电系统带电作业项目开发。通过自行设计、与厂家合作等方式,制作了相关的专用工具,到1997年先后开发完成了带电卡火、带电接火、带电更换10kV直线杆棒式瓷瓶、带电10kV更换横担、带电更换10kV直线杆、带负荷开断10kV直线杆加装负荷刀闸、带负荷开断10kV直线杆加装分段开关、带电迁移10kV线路等8项成果,大大减少了配电线路的停电时间,为实现配电可靠率达到“创一流”水平做出了贡献。其中的带电迁移线路,就是用临时10kV电缆将需要更换的杆塔各自向外延伸一基,将两端连接,形成并列运行后,将需要更换的杆塔两端的导线带电卡火,使其不带电,然后进行拆除迁移,将新架设的导线与两端原导线连接,再次形成并列运行后,将临时电缆拆除,由新架设的导线独自运行,这就是最早的旁路不停电作业。

1997年,北京市电力公司(原北京供电局)决定加强多年的配网带电作业。公司抽调过去从事过配网带电作业的高级技能专家,编制带电作业操作规程和各项管理制度,组织一批具有丰富实践经验的作业人员开展绝缘杆作业法带电作业培训,安排专项资金购置带电作业工器具,并从国外引进7台绝缘斗臂车,为日后北京地区配网带电作业的快速发展奠定了基础。

1997年11月,厦门电业局采用万能作业杆作业法首次完成了10kV带电接火作业。其后还开展了10kV带电立杆(双回路铁塔带电组立)、带负荷更换柱上开关或隔离开关、直线杆改耐张杆并加装柱上开关或隔离开关、旁路作业法等特殊带电作业项目。

图5-5 烟台供电公司配电带电作业项目

图5-6 厦门电业局采用万能作业杆作业法进行10kV带电接火作业

1998年,在烟台开发区松花江路10kV黄河线12号杆,由中电联组织的全国带电作业专家现场观摩,进行带负荷开断10kV直线杆加装分段开关的工作,经过2个多小时的作业,成功地安装好负荷开关,此项作业得到了到会专家的热烈掌声,代表此项作业方法得到通过,也代表10kV带电作业方法得到了肯定。现场作业演示片发行全国。

2000年8月,浙江省金华用电管理所成立带电作业工段;10月16日,该所在北郊变八一192线开展第一次带电搭接引线作业;11月7日,该所在江南变东阳街530线21号杆开展带电搭接分支引线项目,并通过省公司专家组考评,标志浙江省配网带电作业的正式起步。

2004年5月9日,新疆吐鲁番电业局首次实施10kV带电立杆获得成功,填补了全疆带电作业工作中的一项空白,为在全疆推广此项目工作奠定了良好的基础。

10kV带电作业方法的成功,提高了我国配网架空线路的带电作业水平,解决了很多以往工作的难题,大大提高了配网供电可靠性,很快在全国得到了推广。

2004年5月15日,带电作业技术领先国内的上海电力公司利用引进的旁路作业设备在闵行地区首次成功实施了10kV旁路作业,此后北京、浙江、福建、河南等地陆续跟进,旁路作业法在国内逐步得到开展。旁路作业设备应用初期,全套技术被日本、韩国等国家垄断,设备全部依赖进口。近年来,上海、湖北、北京等电力公司专业技术人员在国内专业厂家的大力配合下,旁路作业设备已陆续研发成功,实现全部国产化。

图5-7 旁路作业设备

二、带电作业工器具研制

在世纪交替的这十年里,我国带电作业技术的创新研发投资加速,新的带电作业工器具不断涌现,填补了多项国内空白。

1995年3月,上海市电力公司引进耐压水平为20kV的新型绝缘手套、绝缘靴以及各类绝缘遮蔽工具,上海配电带电作业迎来中间电位作业的黄金时代。同年7月,再次引进近10辆型号为SH—138型伸缩臂绝缘斗臂车,进入上海市电力公司所辖市区、市东及市南下属城区供电公司带电作业班,以满足日益增长工作需求。

1995年8月10日,《防雨防潮绝缘工具的研究》项目获华中电管局科技进步三等奖,6月3日获湖北省电力局科技进步二等奖。该项目研究并试制了防雨防潮绝缘工具(具有高耐湿和防水绝缘性能,能够用于高湿度气象条件及偶发阵雨时带电作业)和防潮绝缘工具(具有高耐湿绝缘性能,能够用于高湿度气象条件下带电作业)。主要部件是绝缘杆和绝缘杆接头及端部金具,分为伞套杆(外绝缘为复合绝缘包覆层和复合绝缘伞套的绝缘拉杆)和包覆杆(外绝缘为复合绝缘包覆层绝缘拉杆)两种类型,另外项目还对我国带电作业普遍使用的环氧层压玻璃布管进行表面疏水层的处理,使其也具有良好的防潮绝缘性能。试验表明:伞套杆与包覆杆工频干闪电压梯度相当,工频湿闪电压梯度不一致(伞套杆比包覆杆高),伞套杆可用于防雨防潮绝缘工具,包覆杆可用于防潮绝缘工具;环氧管经涂层处理后,S型和F型涂层管工频湿闪电压比环氧管高42%和23%。试验结论给带电作业应用防雨防潮提供了有效的依据,保证了带电作业的安全可靠。

1997年5月,由上海市电力公司研制型号为SC—125型折叠臂绝缘斗臂车正式投入使用,操作班组开始利用绝缘车替代传统登杆方式。1998年,上海市电力公司引进型号为SN-145型伸缩臂绝缘斗臂车,上海配电带电作业作业车辆得到进一步扩充,作业广度进一步提升。

1999年3月,国家电力南方公司平果超高压局设计并牵头自主研制带电作业动力卡具装置,用以取代等电位人员进行作业,李昌甫设计了配套操作杆头。2002年,在平果真型培训线路上试验取得成功并通过公司科技项目现场实证验收。该装置为国内首创,申请“输电线路带电作业动力卡具装置”实用新型专利,2003年12月获批(专利号:ZL02249956.3)。2006年,动力卡具装置轻型化升级,并由绳控改遥控。该装置突破了二代小塔窗和紧凑型线路带电作业的禁区。

1999年,山东电力研究院、山东鲁能智能技术公司和济宁电业局开始进行我国首台带电作业机器人样机的研制。2002年3月,研制出了我国具有自主知识产权的带电作业机器人样机,填补了国内该领域的空白。作业时,作业人员在绝缘斗内随机器人升至线路附近,作业人员操控机器人主手遥控操作机器人从手进行作业,机器人主手与从手之间控制信号由无线数传台进行传递,保证作业人员与高压电场隔离。对于一些需要精确定位的操作,如压接导线、拆卸绝缘子螺栓等,则由机器人采用插补或视觉定位的方法自主完成。整个机器人系统由低压电源供电,采用隔离变压器、绝缘支撑连接装置、绝缘夹接手等绝缘防护措施,保证了进行带电作业时机器人系统、操作人员和电力网络的绝缘安全。

2002年1月至8月,华北电力科学研究院有限责任公司与浙江温岭市电力绝缘器材有限公司合作,研制了带电作业用防潮绝缘绳,通过纳米技术对绝缘绳进行处理,改变其在潮湿环境下的电气性能,具有一定的防潮功能,并于2002年8月20日在京通过国家电力公司科技鉴定,改写了带电作业用绝缘绳索不防潮的历史,并为修订GB/T13035-2003《带电作业用绝缘绳索》提供了数据支持和修改意见。同年课题研发单位和项目负责人郝旭东等人获华北电网有限公司科技一等奖、2003年获国家电力公司科技三等奖。此项目为带电作业软质绳索工具扩展了使用范围。

图5-8 高压带电作业机器人系统图

1—升降绝缘臂;2—液压机械臂;3—机器人操作平台;4—绝缘斗;5—旋转器

2002年1月至11月,华北电力科学研究院有限责任公司与张家口供电公司、陕西秦川电力器材实业有限公司合作,进行了带电更换500kV耐张绝缘子串工具的研制的科研课题。华北电力科学研究院有限责任公司(华北电网有限公司带电作业办公室)经过几年的调研,发现由于500kV耐张绝缘子串长且很重,一直不能很好地进行整串更换,或者有些单位在不符合安规规定情况下进行违章作业更换。为此立项研发,使用国内刚刚上市的优质泡沫填充绝缘管为基材,设计双层托瓶架,将下层绝缘拉杆预收紧,使上层绝缘托瓶架形成上拱形,实现了长串绝缘子落在托瓶架上不下弯,成功完成500kV耐张绝缘子带电整串更换工作,为今后一系列大吨位长绝缘子串带电作业奠定理论基础。此项目于2002年11月通过专家科技评审,研发单位和研发者郝旭东等人获华北电网有限公司科技成果二等奖。

2002年,全自动带电作业工具室在山东潍坊供电公司研制成功。原有带电作业工具室使用红外线灯泡烘烤人工控制,存在工具烘干后潮湿空气不能自动排出,容易再次吸收空气中的水分而变潮湿的弊端。潍坊供电公司五洲建设有限公司在第一代工具室的基础上,逐步改进创新研制成功第三代工具室,即全自动带电作业工具室。该带电作业工具室分为工具室主体、自动控制台、电器三部分。

2003年1月至11月,华北电力科学研究院有限责任公司与张家口供电公司、浙江省台州市大通电力机具厂合作,进行了多用闭式卡具的研究的科研课题。随着电力工业的发展,新材料、新技术的进步,带电作业更换零值(或损坏)绝缘子工具轻便和多用性的需求日益突出。按照DL463—1992、DL488—1992《带电作业盘形绝缘子卡具》的标准要求,旧型单片卡具只能用于一种型号和规范的绝缘子更换,因而供电企业要备用多种卡具,有的选型不当或尺寸误差,到现场后又不能用,造成人力、财力浪费。尤其是自20世纪90年代钢化玻璃绝缘子引进了法国及意大利生产线后,出现的原柱形铁帽(俗称直桶式钢帽)绝缘子传统的卡具无法使用。因此迫切需要一种新型的多用卡具满足生产需要。此课题就是通过更换卡具内芯,实现不同绝缘子的适用,减少运行单位的工具储备量,为今后更换绝缘子单片的闭式卡通用性奠定了基础。此项目于2003年11月通过专家科技评审,研发单位和研发者郝旭东等人获华北电网有限公司科技成果二等奖。

2003年1月25日,湖北省电力公司对湖北超高压输变电局开发研究的《500kV带电作业高强度绝缘拉杆研究》科研成果进行了技术鉴定。5月28日,该项目获湖北省电力公司科技进步二等奖。

2004年1月至12月,华北电力科学研究院有限责任公司与山西省电力公司超高压输变电分公司、陕西秦川电力器材实业有限公司合作,进行了带电更换500kV耐张四联绝缘子串工具的科研课题,早期500kV输电线路在山区使用耐张四联绝缘子串,既有水平的双串,又有垂直上下的双串,要进行500kV耐张四联绝缘子串带电更换非常困难,停电更换也要花费大量的人力和时间。为此课题研发单位研究了一套作业方法并设计加工一套解决带电更换500kV耐张四联绝缘子串的工具,可以带电或停电使用,极大地节省人力和时间。此项目研发单位和研发者郝旭东等人获山西省电力公司科技进步一等奖。

三、带电作业技术交流助力实践提升

1995—2004年我国带电作业技术创新和应用的快速发展与技术交流的促进作用密不可分。

1998年8月4月至5日,全国带电作业专委会在大连召开1998年学术、工作会议,共51人出席。会上宣读了《迎接21世纪开展带电作业的建议》等论文,颁发了由全国带电作业专委会上报并被中国电机工程学会评选出的优秀论文证书,并就换届改选原则取得了共识。

1998年11月,京津唐电网首次在京举办了110~220kV、500kV电压等级输电线路带电作业竞赛。竞赛项目有:110kV线路间接法更换直线绝缘子整串、220kV线路直接法更换直线绝缘子整串、500kV线路更换直线绝缘子任意单片、500kV线路更换耐张绝缘子任意单片。参加500kV等级单位有5个:天津市电力公司、北京市供电公司、张家口供电公司、大同超高压公司、保定超高压工区。参加220kV等级单位有7个:天津市电力公司、北京市供电公司、唐山市供电公司、张家口供电公司、承德供电公司、廊坊供电公司、秦皇岛电力公司。共有150人左右参加竞赛,首开建国以来国内大型输电线路带电作业竞赛先河,为日后各地开展输电线路带电作业竞赛起示范作用。

1999年2月,华北电网有限公司成立华北电网有限公司带电作业办公室专门机构,挂靠在华北电力科学研究院,专门负责带电作业培训、考核发证、专业技术管理、科技研发、信息发布等工作,是在国内首次明确地规范了带电作业专项工作的技术管理、培训、科研等工作的部门。自此华北电网有限公司带电作业办公室在专家郝旭东同志的带领下,每年完成200~400人次带电作业培训、考核发证,为华北地区以及全国各单位输送了大量带电作业人才,并且每年完成多个带电作业科研课题,为全面开展带电作业工作奠定基础。

1999年,上海市电力公司承办全国带电作业比武,并由上海市电力公司组编,中国电力出版社出版《10kV架空线路带电作业指导书》一书。《10kV架空线路带电作业指导书》是引入标准化作业概念后,一本侧重于操作性和技能性的作业项目操作方法汇编,是一本很好的工具书。

图5-9 国网河南技培中心带电作业实训基地带电作业人员资质培训现场

1999年,国家电力公司南方公司平果超高压局(现中国南方电网超高压输电公司南宁局、百色局前身)建立了三基塔两档导线的国电南方公司首个线路培训场地,也就是后来南网平果培训基地的雏形。

国网河南省电力公司技能培训中心带电作业实训基地始建于1998年,2001年开始河南省电力公司系统内带电作业岗位及资质培训工作,2009年获得国家电网公司配电线路带电作业实训基地培训资格,2010年开始承担国网配电线路带电作业资质培训取证和复证工作至今。2014年开始承担国网电缆不停电作业资质培训取证工作。

2002年11月23日至25日,共青团中央和国家电力公司在上海共同举办了全国电力系统配电线路带电作业创新创效大赛。经过层层选拔,全国有24个大区电网和省级电力公司代表团参加比赛。大赛期间,上海市电力公司代表队还表演配网典型带电作业项目,包括带电调换杆上负荷闸刀、带电调换直线电杆及旁路作业法不停电作业检修整段线路等。这次大赛在全国第一次以配电线路带电作业作为载体,展示了全国90万电力青年在电力技术创新创效中取得的成果,具有很强的针对性和实际意义,将10kV带电作业推向了高潮。

图5-10 全国电力系统配电线路带电作业青年大赛开幕现场

2003年9月24日至26日,华北电网有限公司在北京沙河基地举办了500kV输电线路带电作业竞赛。竞赛集体项目有带电更换500kV耐张单片绝缘子和带电更换500kV直线单片绝缘子。500kV级别个人项目有带电更换500kV线路间隔棒和带电修补导线。500kV级别参赛单位共8个单位,分别为天津市电力公司、河北省电力公司、山西省电力公司、内蒙古电力(集团)有限责任公司、北京超高压公司、大同超高压公司、保定超高压工区、张家口供电公司。

2003年10月14日至16日,华北电网有限公司在河北秦皇岛市基地举办了110~220kV输电线路带电作业竞赛,竞赛集体项目有地电位带电更换110kV直线单片绝缘子、等电位带电更换220kV直线中相整串绝缘子。220kV级别个人项目有带电更换220kV线路防震锤(软梯进电位)和带电修补导线。110~220kV级别参赛单位共10个单位,分别为天津市电力公司、河北省电力公司、山西省电力公司、内蒙古电力(集团)有限责任公司、北京供电公司、唐山供电公司、张家口供电公司、承德供电公司、廊坊供电公司、秦皇岛电力公司。本次网公司区域性大型带电作业竞赛共有近200人参加,为全国开展输电带电作业竞赛奠定了基础。

2003年,上海承办中电联供电分会不停电作业委员会——全国带电作业演示及讨论会,会议在上海闵行区剑川路召开,会后发布论文集《2003供用电(增刊)》。

2004年9月23日至24日,为纪念中国带电作业50周年,由中国电力企业联合会、中国电机工程学会联合举办的纪念活动在沈阳隆重举行。纪念活动包括中国带电作业50周年庆祝大会、带电作业项目演示、带电作业工器具展示等内容。国家电监会、中电联、中国电机工程学会、国家电网公司、东北电网公司、辽宁省电力公司等单位领导出席了庆祝活动。东北、平中电业管理局,天津电力局,西安、上海、昆明供电局等6个单位在大会发言。

图5-11 庆祝中国带电作业50周年大会与会专家合影