
虽然架空输电线路在设计时考虑了多种运行工况,但是因覆冰、大风、地质灾害等造成的倒塔风险依然存在。输电线路一旦出现倒塔,紧急情况下需要在短时间内绕过故障线路段架设临时线路以快速恢复供电。
国网电力工程研究院有限公司开展输变电工程建设、电力设施防灾减灾等领域的技术研究和成果转化应用,针对架空输电线路倒塔故障抢修,研发了系列抢修塔和输电线路应急抢修系统,为架空输电线路应急抢修提供技术支持。
通用型抢修塔使用轻便、快捷、灵活
国网工研院采用探索轻质高强材料、模块化组装、不同塔型通用化组合等技术路线,研发了系列抢修塔,实现轻便、快捷、灵活使用。
针对特高压输电工程铁塔塔身高及荷载大等特点,国网工研院开发了特高压交直流通用型抢修塔。3月26日,国内首基特高压交直流通用型抢修塔通过真型试验。这种抢修塔包括不同宽度的2种矩形塔身段、1种梯形过渡段、1种锥形塔脚段共4种标准模块,可灵活组装成单柱、双柱、三柱或四柱,在1000千伏特高压交流、±800千伏特高压直流输电线路上通用,满足不同呼高抢修塔和耐张、直线等不同类型抢修塔通用需求。
特高压交直流通用型抢修塔标准模块的长度和重量可满足无人机或直升机吊装要求,不需要架设索道运输;在储存和运输过程中,通过大尺寸模块和小尺寸模块嵌套,比一般的抢修塔节省40%的空间。国网工研院还设计了应急抢修集装箱,把抢修所需的硬件装备存储在集装箱中,可节约装卸时间,提高储运效率。
在抢修塔材料方面,国网工研院综合考虑材料强度、刚度、耐紫外线性能、连接性能(焊接、栓接等),探索添加锌、镁、铜合金元素的高强度铝合金材料。这种材料的密度是钢材的三分之一,屈服强度达到430兆帕,不低于铁塔行业常用的Q420高强钢,远高于国内外抢修塔常用的铝合金240兆帕的屈服强度。应用这种高强度铝合金材料,该院开发了220千伏及以下标准模块抢修塔,适用于500千伏单回和220千伏、110千伏单双回线路的不同塔型。
经过力学校核的抢修方案更科学
以往在倒塔故障抢修中,人工现场踏勘后,抢修人员往往根据自己的经验讨论并确定抢修方案,有时缺乏科学的力学校核计算。
对此,国网工研院开发了输电线路应急抢修系统。该系统包括移动端和电脑端。移动端用于辅助现场勘查,现场人员手持移动端可采集塔位坐标信息,查明现场条件,确定抢修塔位,并把抢修塔位坐标、高程等数据无线传输至电脑端。电脑端获取数据后,后台人员快速确定抢修路径、抢修塔组立方案,并开展荷载校核。这种方式提高了抢修塔施工方案的科学性和可靠性。
国网工研院研发人员应用数字化技术构建了“故障研判-工况校核-方案制订-设备优选-状态监测”全链条智能决策体系。输电线路应急抢修系统可依据故障具体情况和内置的抢修预案快速生成抢修方案,并提供抢修资源配置及具体实施方案。研发人员提出了基于标准模块拼装的抢修塔快速仿真建模方法,可利用该系统对抢修方案开展力学校核,确保抢修塔结构满足承载力要求。在抢修过程和后续运行过程中,研发人员还会根据动态监测数据,开展抢修塔动态力学实时仿真和评估,掌握力学特征指标,监测线路和铁塔受力情况,检查铁塔是否变形。该系统将抢修工程管理、硬件设备管理、抢修技术管理、抢修过程监测融为一体,智能化程度高。
重要输电通道有“一塔一策”应急方案
为应对多发、频发的自然灾害,国网工研院针对重要输电通道开展“一塔一策”应急准备,基于研发的抢修装备和软件系统,制订抢修策略和装备部署方案,结合塔位附近具体地形、地质情况,提前研究抢修塔组装、拉线布置、基础配备等具体工作方案,并开展分析校核,形成应急抢修预案。这种方式针对性强、可操作性强,把准备工作前置,尽可能提高抢修效率,保证抢修施工质量,最大限度减少自然灾害造成的影响。
2024年10月16日,安徽池州举办了2024年重要输电通道反事故政企联合应急演练,模拟强对流天气下重要输电通道发生倒塔事件,检验了国网工研院研发的抢修技术在重要输电通道应急处置方面的应用效果。
3月27日,既包含抢修装备又包含抢修软件的“特高压重要通道交直流线路数字化应急抢修塔成套装备”通过了中国电力企业联合会科技成果鉴定,成果整体达到国际领先水平。
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