输电线路杆塔

我国是世界上台风灾害影响最严重的国家。台风灾害影响范围大，破坏力强，据统计 2013年-2015 年期间，台风灾害就导致广东电网输配电线路损失超 7.2 万基，影响用户达 776 万户以上，是沿海输配电线路损失的最主要原因，严重影响电网安全与社会供电。长期以来，电网风灾防控面临着设备风速缺乏有效监测分析、杆塔风灾破坏过程不明确、风灾损失难以量化评估、风灾防控措施不完备和辅助决策缺乏系统级信息集成等问题。台风灾害的精准预警与防控是提高电网应对能力的必要手段。 通过多学科协同创新，系统性解决了电网台风灾害广域监测、精准评估及高效防治等关键技术难题，取得了突破性创新成果，提出了微尺度台风风场精细化分析技术，揭示了复杂微地形区域的风场变化规律，构建了电网台风监测及灾害告警网络，首次将设备风场监测预警精度提升到 10m 量级，解决了有限监测站点无法对输配电线路全覆盖监测的难题，实现了具体到设备的台风灾害风险告警。提出了塔线体系风雨荷载耦合计算模型，建立了架空线路抗风承载能力及结构参数不确定性倒塌分析方法，有效定位输电杆塔薄弱部位和失效概率，发明了输电线路杆塔不停电加固技术，提升了杆塔抗风承载力。建立了配网台风灾害多因子损失预测模型，突破了强台风区域内配网杆塔定量损失评估的难题。发明了配网防风不停电快速打拉线装置及适用于多方向荷载的弃线保杆装置，拉线抢装时间缩短 90%，弃线保杆动作误差小于 5%，大幅减少配网因台风倒断杆事故； 构建了主配网设备台风监测与灾害防治体系，研发了电网台风灾害决策支持系统，实现了台风监测、灾害损失评估和防治辅助决策，有效支撑电网台风应急指挥。 项目获授权专利 31 项（包括美国专利 1 项，发明 16 项，实用新型 14 项），发表论文 60 篇（其中 SCI 24 篇、EI 21 篇、中文核心 11 篇），主编企标 1 项，参编行标 1 项；授权软件著作权 11 项。经专家组鉴定，成果达国际领先水平。

本项目在输电线路杆塔日常运维阶段实施杆塔边坡隐患排查预警机制，采用“天+空+地”的手段对输电线路重点塔位和区段开展运维检查，及时发现存在的隐患。采用异常杆塔边坡稳定性评估模型，从输电线路五个方面明确开展输电线路边坡稳定性评估，基于数据，科学化开展边坡稳定性多维度评估。构建边坡隐患应急抢险机制，明确输电线路杆塔边坡抢险工作的抢险目标、原则、核心，确定八个险情初期指引、三个方面抢修边界指引、十个方面运转机制指引。运行边坡隐患常规治理机制，明确输电线路杆塔边坡隐患治理工作的管控目标、核心，梳理杆塔边坡的主要风险，按照短中长控制措施进行杆塔边坡隐患治理消除。

杆塔接地装置的正常运行是输电线路安全可靠运行的重要保证。在运行过程中，接地体由于外力破坏或电化学 腐蚀等原因的影响，往往会有损失或断裂的现象发生。在常规运维周期下，杆塔接地体3～10年就需进行维修改造。文章 对杆塔接地装置失效原因进行了分析，提出推广接地体采用液压连接方式替代传统的焊接连接方式，并在接地体使用材 料上优先采用加粗的镀锌圆钢、耐腐蚀的不锈钢复合新材料等，以提高接地体在运行中的抗腐蚀能力，延长接地体的使用寿命。

结合电网风灾典型案例，梳理输电线路杆塔风致振动灾害类型，提出杆塔风灾防治面临的科学技术问题，介绍输电线路风荷载及抗风设计方面的主要研究手段，总结输电线路杆塔风致振动理论、规范和实践方面的研究进展。

为建立完整的输电线路三维通道三维数据库，以便于进一步的开展信息化数字孪生应用，本案例首先通过搭载激光雷达、倾斜摄影、高清数码相机设备进行航空联合运维巡检，并结合地面多型移动测量、三维激光扫描设备对深圳地区线路进行多维数据采集，构建基于输电线路通道的激光点云、倾斜摄影及原始影像二三维数据底层数据。其次，通过三维点云、倾斜摄影模型及无人机可见光图片对输电线路杆塔进行三维数据获取，基于输电线路杆塔的塔型特征、挂点位置等进行提取，获取输电线路的几何外形，空间位置等信息，并结合绝缘子金具等高清图片，逆向构建GIM三维数字化电网模型。最终构建的基于GIS+GIM的输电线路走廊三维台账及信息化数据库及系统平台可有效提高输电线路走廊内树障排查、工况模拟、三维可视化培训、设计及运维分析、通道信息化展示及物联网监控等相关应用。