楊建東

（山東誠信工程建設監理有限公司，山東 濟南 250100）

十一五期間我國相繼建成了1000kV和±800kV交直流特高壓線路，國家電網公司在"十二五"規劃中提出今后我國將建設聯接大型能源基地與主要負荷中心的"三縱三橫"特高壓骨干網架和13項直流輸電工程（其中特高壓直流10項），形成大規模"西電東送"、"北電南送"的能源配置格局。到2015年，基本建成以特高壓電網為骨干網架、各級電網協調發展，具有信息化、自動化、互動化特征的堅強智能電網，形成"三華"、西北、東北三大同步電網。

交直流特高壓工程的開工建設在新技術、新設備、新材料、新工藝等方面取得了一大批國內外領先的創新成果，形成了世界上試驗能力最強的特高壓、大電網試驗研究體系。

作為世界上電壓等級最高、輸送容量最大、送電距離最遠、技術水平最先進的交直流輸電線路工程，在經濟建設中發揮了巨大作用，如向上直流特高壓肩負著向上海世博會送電的重任。交直流特高壓工程跨越黃河、漢江、長江，跨越距離大、鐵塔高度高，同時長江、漢江屬于通航河流，船只多，以上因素給特高壓交直流架線施工帶來了較大風險。能否選擇一種既能保證工程的安全、高效，減少不必要的環境污染、民事協調對進度造成的影響，又能確保工期滿足里程碑計劃，提高經濟效益的施工機具牽引初導引繩呢？答案是肯定的，小型無人直升機就可以有效解決上述問題。

隨著社會經濟的飛速發展，環境不可避免的遭受人為的破壞，國家對工程建設的審批要求越來越嚴格，尤其是環評。向上線工程伊始，國家電網公司就提出了以建設"資源節約，環境友好"工程為目標，全面推行"兩型一化"、"兩型三新"項目建設，大力開展技術創新與科技創新，全面優化環保措施，在節約土地，控制噪聲、改善環境、保護生態等各方面都取得實質性重大突破，全面實現建設綠色和諧工程的建設目標。要實現以上目標，就必然應用到新設備、新技術、新材料、新工藝。在輸電線路工程架線施工階段對環境破壞性較大的是導引繩的展放過程，在以往工程架線階段導引繩的展放一般采用人工展放，在通過高山峽谷、江河湖泊、密集林區、建筑、電力線路、農作物時十分困難，并且經常伴隨著林木砍伐、青苗賠償、封航停運等情況的發生，而且人力展放導引繩作業強度大、工作效率低、存在諸多不安全因素。同時需用人員較多，大量人員的走動及垃圾的亂扔給環境造成一定影響。綜合以上因素分析，利用飛行器展放導引繩是不錯的選擇，現有的展放導引繩的飛行器有動力傘、飛艇、直升機等，而在上述幾種飛行器中小型無人直升機具有較大的優勢，可最大限度滿足以上要求，具備在輸電線路中推廣和應用。

自上個世紀50年代開始大型直升機在國外的輸電線路施工中發揮了巨大作用，取得重大的應用成果，如美國應用直升機帶電換裝導線間隔棒，加裝護線條，在帶電的交直流超高壓線上維修架空地線、沖洗絕緣子、舊塔拆除、新塔吊裝、新導線架設；前蘇聯1981年在一條跨越伏爾加河的500kV雙回路線路的搶建施工中成功對126m高的拉線跨越塔分段吊裝。我國自上世紀至今也多次使用大型直升機在輸電線路中施工并取得了寶貴的施工經驗。雖然大型直升機在輸電線路施工中發揮了重大作用，但與小型無人直升機相比還有一定的劣勢，如大型直升機由于人工駕駛危險性高，需較高的駕駛技術，駕駛人員培訓周期長，直升機產生的噪音和塵土污染較大，使用費用高，研制周期長，核心技術難以掌握[1]。小型無人直升機的研制相對就簡單的多，核心技術易于掌握，安全系數高，操作簡易，可以應用于非大型物件的吊裝、運輸等輸電線路施工。

小型無人機能實現自動巡線的功能，利用先進的視頻識別系統，無人機將自動跟蹤巡線并自動保持與帶電線路的安全距離，通過可見光與紅外監測技術，通過圖像實時傳輸來識別運行線路所存在的一些問題。小型無人機系統研究的最終目的是實現送電線路初級導引繩的全自主展放。

綜上所述，小型無人直升機的研制及推廣應用是社會發展的必然產物，代表著社會生產力的提高和社會發展的進步，是將科學技術應用于實際的具體表現之一，是"四新"技術在輸電線路工程的體現之一。

隨著我國經濟的發展和科學技術的進步，原先被國外廠商壟斷的制造技術已逐漸被國內的眾多企業所掌握，而且具有自主知識產權，產品的型號也越來越多，基本可以滿足輸電線路工程施工的需要。與塔件的吊裝所采用的大型直升機不同，展放導引繩采用小型無人直升機就可以完成。現在有很多施工企業和科研機構合作采取共同開發的方式，把科學技術（科研成果）直接轉化為生產力，這樣做企業既節省了研發經費同時又縮短了施工工期，而且科研單位更可以將科研成果應用于實際，達到了雙方共贏的目的。施工企業可以根據工程需要要求科研單位量身定做滿足施工的小型無人直升機，如江蘇送變電公司與總參第60研究所合研的天鷹-3小型無人直升機在向上線長江大跨越就成功用于牽引初級導引繩，開創了世界電力工程領域的先河，為小型無人直升機的推廣應用積累了寶貴的經驗。以上論述充分說明小型無人直升機在我國輸電線路施工領域具有可行性、實用性。

小型無人直升飛機具有可以在狹小場地起飛和降落、使用維護方便、線路巡視作業準確、高效等優勢，是輸電線路巡檢的理想裝備。

除巡線外還可以應用到線路施工的眾多方面，如高山、跨越電力線路、鐵路、高速公路、普通線路導地線展放施工，用于牽引初導引繩等。

在同等效率的情況下小型無人直升機設備數量少，體積小，占地面積相對較小，可有效減少樹木砍伐，青苗損壞及其它植被的破壞，環保效果明顯。

小型無人直升機移動方便，設備操作人員、配合人員相對較少，小型直升飛機屬于運動器材，航空審批手續相對簡單，在跨越通航河流時無需封航，施工時間由自己靈活掌握。

采用無人直升機巡線，不僅可以大大提高線路巡視質量和效率，還可以降低維護人員作業風險和工作強度，改善工作環境，提升輸電線路運行維護管理水平。

采用飛艇放線施工不穩定；采用動力傘放線操作人員存在一定安全隱患；采用有人直升機放線一方面費用高昂，另一方面施工組織難度大，安全風險高；采用人力展放導引繩費時費力，而且需要大量人工，人員素質良莠不齊，管理困難，同時因人工展放導引繩植被破壞性較大容易帶來民事及環保問題，而阻礙施工進度；小型無人直升機由于采用遠程遙控，飛機飛行安全穩定，安全事故發生率低，從而可有效降低施工作業中施工人員的安全風險，大大提高安全系數。

與采用的飛艇、動力傘和有人直升機等放線施工飛行器相比，小型無人直升機不僅操作簡便，而且施工速度快，價格低廉，與其它飛行器相比利潤可觀，例如向上線胡家灘長江大跨越在牽引初導引繩中就節約40萬元左右的有人直升機租賃費用，飛艇反復充氣費用較高，同時與人力展放相比可減少一筆可觀的樹木砍伐、青苗賠償及河道封航費用。

小型無人機研制的關鍵技術核心是實現無人機在輸電線路架線施工展放初級導引繩的過程中，通過對初級導引繩與鐵塔頂部放線滑車的感應識別，自動實時地調整自身飛行軌跡，使牽引的初級導引繩能輕松落入放線滑車內，達到人工干預少、施工效率高的目標。因此小型無人直升機的自動化程度是研制的關鍵，自動化程度的提高可有效解決施工應用中出現的不可預見因素，極大提高安全性能、操作性、實用性。同時在航程、安全性、荷載能力、最大牽引力方面需進一步有所改進，因為以上四點同樣是檢驗小型無人直升機能否值得大力推廣的因素之一。

為確保小型無人直升機在牽引初級導引繩、巡線方面及其它方面的實用，在研制前施工單位就應把直升機的有關參數、達到的效果等提前通知科研單位如需要的最大荷載、飛行時間、怎樣能更有利于的巡線，在巡線時監測系統更能有效發現金具、導線、絕緣子、銷釘及桿塔器材上的缺陷等，以便于科研單位根據實際情況開展設計。

采用小型無人直升機展放初導引繩施工工藝，有效提高了輸電線路放線施工功效，減少了外部環境的影響給施工帶來的風險，降低了施工人員的勞動強度及工程施工成本，有利于輸電線路工程沿線環境保護。小型無人直升機的研制周期短，適應性強，使用過程中安全、高效、實用，同時具有垂直起降、空中定點懸停、低空低速等特性，充分滿足了線路施工在各種地形條件和技術條件下的要求，在我國的特高壓交直流及500kV線路施工中已得到應用，積累了一定的實踐經驗和理論基礎，適合于在新建設輸電線路工程中推廣。

向上線特高壓直流胡家灘長江大跨越位于湖北省赤壁市赤壁鎮，耐張段長度3.401km，共有四基鐵塔，其中兩基跨江塔高度為198.5m，兩基錨塔高度為55m，江北錨塔NXS1A、跨越塔NXS2A，江南跨越塔NXS3A、錨塔NXS4A。導線采用4*AACSR/EST-640/290,地線一根采用LBGJ14-340-14AC鋁包鋼絞線，另一根采用OPGW光纜，本次初導引繩展放采用總參60研究所研制的天鷹-3號無人直升機。該機機長3.6m，機寬0.6m，旋翼直徑3.4m，適用風速5級以下，飛行偏差5-10m，作業抗風能力4級，最大起飛重量100kg，任務荷載能力 20kg，續航時間 1h，最大飛行速度120km/h，飛行半徑30km，工作環境溫差 -20～+50℃，起降場地10mx10m，最大牽引力200N。在向上±800kV特高壓直流輸電線路胡家灘長江大跨越初導引繩展放過程中，從起飛到展放完畢，只用了40分鐘，全過程不封航，安全高效，效果理想。

直升機牽引系統的聯接應正確可靠，直升機的吊掛能力和吊掛系統必須牢固可靠，起飛前對各部件進行檢查，嚴格按操作說明進行操作。

直升機懸掛重錘后以不超過3米/秒的速度牽引迪尼瑪繩慢速向前飛行，專用張力機帶張力展放。直升機帶張力牽引能力需滿足要求，并能夠很好地與專用張力機的展放速度配合。

無人機到達指定地點后，施工人員接到繩體，發出命令后無人機方可準確及時的進行切繩操作。對于采用雙切刀的，操作順序應正確、迅速，無人機在此過程中須穩定懸停，確保能夠承受切繩前后荷載變化引起的沖擊。

塔上及地面通信設備應保持暢通，信號的傳輸及時、準確、可靠。指揮人員，各個塔位人員，地勤人員及時聯系溝通，緊密配合，同時高空作業人員須按《安全工作規程》有關規定執行，采取必要的安全防護措施。

小型無人遙控直升機體積小、重量輕，航空審批手續簡單，最大限度的減少對自然環境的破壞及青苗賠償，節約了成本，避免了封航帶來的麻煩，有效解決了施工進度與安全的關系。

根據我國輸電線路電壓等級實際情況，科研部門應積極研制滿足不同電壓等級、全天候安全適用的小型無人直升機，以適應我國輸電線路在架線、巡線等各方面的需要。

小型無人直升機在特高壓直流輸電線路工程中的成功運用為工程積累了寶貴的經驗，在今后的工程中值得推廣和應用。

[1]盛大凱，黃克信.關于應用直升機進行輸電線路的思考[J].電力建設，2008，（8）；44-45.