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欧美航空电力作业管理对我国的启示
来源:中国民航网2018-04-10 15:57:00

随着航空技术逐渐成熟、航空器性能逐步提升、安全状态趋于稳定,欧美国家自上世纪60年代开始,广泛开展以直升机作为专业平台实施电力作业。在线路巡查、基建施工、导线修复、通道清障、带电作业等领域积累了丰富的运行经验。我国直升机电力作业始于本世纪初,经过近20年的发展,在线路巡视、线路修复、基建施工方面取得了一定的进步,无人机也逐渐在电力作业中发挥着越来越重要的作用,学习研究欧美国家航空电力的管理模式、作业方式、运行经验,有利于我国航空电力作业的安全发展,有利于合理谋划有人机、无人机、人工作业三位一体的新型电力作业模式。

一、美国航空电力作业简析

美国幅员辽阔、人烟稀少以及联邦政治、航空规章要求宽松等因素,直升机电力作业公司数量众多、分布广泛,规模大小不一,例如:南加州的Edison直升机电力公司、总部位于宾夕法尼亚州的Haverfield公司(包含6个作业基地)、总部位于马里兰州的PLH集团下属的Air2公司,纽约州的National Grid 公司等。

利用直升机开展红外和可见光巡视线路采用常规机外吊舱的方式,载人电力作业在上世纪90年代以前大多采用“平台法”:导线修理、更换标志球和间隔棒、绝缘子水冲洗等电力作业。所谓“平台法”是:利用直升机的滑撬式起落架为支点或者在机身一侧螺栓为固定支点,搭建工作平台的方式进行电力作业。采用该方式有其显著的优点:搭建平台便捷快速,采用的方法简单,所需要的设备也较容易实现。然而采用平台法要求直升机离线距离近、悬停作业时间长,对于直升机飞行员有着较高的操控能力要求和较大的操作强度,同时作业也受气象条件更多的制约,如风速和能见度的影响。

 

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平台法对直升机提出更严格的要求:优越的悬停性能、旋翼产生下洗气流应尽可能小、驾驶员的视野广阔等。若进行直升机带电作业,则有着更苛刻的限制:直升机需通过等电位测试,线路产生的电场和磁场不得干扰直升机操纵、通讯、显示等设备。目前全球仅有Bell206系列和MD500进行等电位测试。

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进入本世纪,不少美国直升机电力作业公司也采用吊人法进行电力作业,包括:吊绳法、吊椅法、绞车的方式进行电力作业。

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相对于线路巡查、基建施工、通道清障这类航空电力作业,直升机载人电力作业因机外搭载人员、难度高、风险大,为全方位确保载人电力作业安全可靠,需从以下三方面进行风险控制:

1、直升机通过法规要求,在直升机上加装带电作业设备,取得STC(补充型号合格证),设备材料强度、气动外形、安装方式、设备与直升机的交互影响等方面均应符合美国联邦航空局法规的安全要求。

2、完善的作业技术管理,在SMS风险管理中,作业技术管理的风险等级最高。需要电力作业公司全员引起最高重视。作业技术管理的核心是"标准操作程序",每一项特定的航空电力作业任务,充分采集危险源,并进行详细的安全风险分析和风险控制。公司经过反复的理论论证、实际操作验证、完善改进后制定每个特定任务的详细操作程序手册。该手册包含1)任务的执行步骤和任务所需的培训和设备;2)各类限制,如重量、燃料、机头角度、风向等。

3、可靠的作业装备控制。作业设备的材质、维护、使用均纳入管理体系,确保使用过程装备的物理和功能完整性。如:头盔、双向通信设备、绝缘手套、绝缘防火服、防坠落装置等;作业使用的工具应具有特殊安全功能,如采用非导电材料,具备防脱钩设计,低伸缩、非导电绳索、放电棒等。

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二、欧洲航空电力作业简析

欧洲地区专业从事航空电力作业公司较少,主要有法国输电网公司(RTE)下属的Airtelis公司,德国的Amprion,英国的National Grid等。Airtelis公司有超过60年的直升机电力作业经验,其主营业务是直升机巡线、线路修理、展放导线、基建施工等。不仅能满足法国本土的电力作业需求,同时向欧洲其他国家输出技术服务,包括综合电力服务、技术支援、技术专利转让等。

1、作业方式

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与美国航空电力作业公司不同的是,Airtelis并未采用直升机平台法或者吊人法,而是采用直升机载人吊篮法(HEC)。 

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EASA规章和FAA规章针对载人外吊挂有着特殊要求:具有两套互不干扰的应急释放装置,释放操作由两组完全不同的动作组成。为满足规章要求,Airtelis公司在AS355上采用单货钩通过绝缘软绳连接吊篮+绕过客舱绝缘绑绳二次保险连接吊篮的方式,货钩具有正常抛放和应急抛放功能,客舱绝缘绑绳处安装爆炸剪切螺栓。在紧急情况下,飞行员可通过两次不同的抛放动作实现释放吊篮功能,客舱绝缘绑绳不仅是二次保险,防止飞行员误操作,同时绝缘绑绳也提供了足够的反扭矩,确保吊篮始终面朝高压线,便于作业人员开展电力工作。

根据不同的作业任务,选择使用大小不同的吊篮,最大可载四人的吊篮通常与大型直升机H225配合使用。吊篮面向导线方向有两个伸展臂,飞行员接近导线后,用伸展臂拉起输电导线以固定吊篮,采用该方法为吊篮提供了额外的稳定性,而无需增加飞行员的操作要求。

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2、直升机载人作业风险控制

Airtelis公司针对HEC的高风险,制定了完善的作业技术管理,进行标准操作程序的应用:1、双发直升机双驾驶,双发直升机可确保单发失效下仍能携带吊篮安全着陆,两名飞行员操作确保障碍物和操作的精准性,提供额外的安全和疲劳备份;2、专业的电力作业人员和机组团队;3、标准化作业手册减少了犯错的几率。

3、直升机电力作业效率

通过下表可看出,更换接续管、更换警示标志、断股修复等,不论是否带电作业,相比较传统人工作业,直升机载人作业效率有了质的提升。

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三、中国航空电力发展现状简析

中国地域辽阔,国民经济发展存在一定的区域差异,体现在电力领域有着明显的"荷源分离"现象:约80%的能源资源分布在西部与北部,而近70%的电力负荷集中在中部和东部。远距离输电线路是中国电网的一大显著特点。截止到2017年底,国家电网输电电压直流±800KV、交流1000KV及以上的线路达3.2万公里,南方电网"八交九直"17条500KV及以上线路里程2万多公里。

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直升机在基建施工和线路巡视与传统人工作业方式相比,直升机电力作业效率高,环境影响小,尤其在人员、车辆难以接近的区域有着无可比拟的优势。同时,直升机响应迅速、机动灵活,发生冰、雪、地震等自然灾害时,可在最短时间将现场资料传回后方,甚至可利用直升机载运技术人员、工具、设备赶赴一线抢险救灾。

现阶段,直升机电力作业发展迅猛,方兴未艾,但广泛应用仍受政策法规、空域、天气条件等因素的制约。同时线路范围广、直升机布点少,导致应急响应速度不及时,运行风险大、运营成本高也是不可忽视的因素。随着无人机技术的发展,电池续航能力、远程操纵能力、成像能力、载重能力的提升,无人机在线路和电塔巡视发挥着越来越大的作用。

直升机电力作业将来主要应用于:快速通道巡视、激光扫描、灾后巡查、救援、抢险和基建施工任务。无人机发挥低成本、低风险,高效率、数量多的优势,可广泛应用于班组。传统的人工巡视在特定的气候条件如大风、雨水等,在特定的线网密集区域仍是最有效的巡检手段。全面推广直升机、无人机和人工巡检相互协同的输电线路新型巡检模式,推广直升机在电网应急救援、航空测量、基建施工的深度应用,对于全面提高电网运维效率、效益和建设科技水平,大电网安全运行有着重要作用。(作者:周肖东、王明东,单位:国网通用航空有限公司机务工程部)

责任编辑:zhangwei
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