吳云鵬，臧偉，韋曉初

（國(guó)網(wǎng)浙江省電力公司湖州供電公司，浙江湖州313000）

電力施工

無(wú)人機(jī)在ADSS光纜線路施工中的應(yīng)用研究

吳云鵬，臧偉，韋曉初

（國(guó)網(wǎng)浙江省電力公司湖州供電公司，浙江湖州313000）

結(jié)合實(shí)際工作經(jīng)驗(yàn)，分析ADSS光纜線路施工現(xiàn)狀及存在問(wèn)題，提出用無(wú)人機(jī)敷設(shè)ADSS光纜牽引繩的新方法，對(duì)其可行性、典型施工流程、存在問(wèn)題和對(duì)策進(jìn)行了探討研究。在實(shí)踐工程中的應(yīng)用表明，采用無(wú)人機(jī)敷設(shè)牽引繩效果顯著，不僅解決了人工敷設(shè)存在的難題，還提高了施工效率。

無(wú)人機(jī)；ADSS光纜；牽引繩

0 引言

在電力通信系統(tǒng)中，光纖通信已經(jīng)成為主體，光纜也成為電力通信系統(tǒng)重要的基礎(chǔ)設(shè)施。各種類型的光纜在電力通信系統(tǒng)中廣泛運(yùn)用，其中較常見(jiàn)和常用的一種就是ADSS（全介質(zhì)自承式）光纜。

ADSS光纜是一種電力特種光纜，一般架設(shè)于35 kV及以上輸電線路桿塔上，具有重量輕、外徑小、跨距長(zhǎng)、抗雷擊等特點(diǎn)[1]。因其優(yōu)勢(shì)明顯，目前在電力通信網(wǎng)絡(luò)中應(yīng)用較為普遍，使得ADSS光纜線路施工成為電力通信工程建設(shè)中的一項(xiàng)重要內(nèi)容。但在ADSS光纜施工過(guò)程中，傳統(tǒng)的人工敷設(shè)方法存在很多問(wèn)題，急需探索一種新的敷設(shè)方法，來(lái)提高ADSS光纜的施工效率。

1 ADSS光纜線路施工現(xiàn)狀及存在問(wèn)題

ADSS光纜架設(shè)于高壓輸電線路上，長(zhǎng)期在高壓電場(chǎng)環(huán)境中運(yùn)行，特別是因施工不當(dāng)造成外皮磨損時(shí)，其表面易受電腐蝕，從而縮短光纜壽命。因此，在施工過(guò)程中，為了使ADSS光纜均衡受力，始終保持一定的張力而處于懸空狀態(tài)，避免光纜著地使外層表面受損，ADSS光纜敷設(shè)必須采用張力放線法，即：在一個(gè)光纜耐張段內(nèi)，兩端分別設(shè)置牽引場(chǎng)和張力場(chǎng)，先敷設(shè)絕緣牽引繩，然后通過(guò)牽引繩連接光纜，由張力機(jī)和牽引機(jī)協(xié)同工作，使光纜從張力場(chǎng)通過(guò)每基鐵塔的導(dǎo)輪向牽引場(chǎng)懸空移動(dòng)，最終完成ADSS光纜敷設(shè)[2]。

張力放線法使整個(gè)施工過(guò)程中ADSS光纜的受磨損程度降到最小，保障了其運(yùn)行使用壽命。但在敷設(shè)光纜之前，必須先完成絕緣牽引繩的敷設(shè)，這個(gè)過(guò)程需要施工人員徒步穿越整個(gè)光纜耐張段。經(jīng)過(guò)多年的工程實(shí)踐，發(fā)現(xiàn)施工人員在牽引繩的敷設(shè)過(guò)程中，經(jīng)常遇到各種通道受阻情況，影響施工效率，增加工程支出，具體表現(xiàn)在：

（1）在山地林區(qū)架設(shè)ADSS光纜，線路鐵塔間無(wú)通道行走，施工人員無(wú)法在輸電線路下穿行敷設(shè)牽引繩。

（2）牽引繩敷設(shè)過(guò)程中，經(jīng)常受到房屋、田地、池塘、工地等阻擋，政策協(xié)調(diào)與賠償工作往往比較難進(jìn)行。

（3）河流航道、公路等交跨時(shí)，行業(yè)規(guī)定復(fù)雜，協(xié)調(diào)手續(xù)繁瑣，費(fèi)用昂貴，審批時(shí)間長(zhǎng)。

因此，牽引繩的敷設(shè)問(wèn)題已經(jīng)成為影響ADSS光纜線路施工進(jìn)度的一個(gè)重要因素。在人們法制意識(shí)日益增強(qiáng)、行業(yè)制度不斷規(guī)范的趨勢(shì)下，人工敷設(shè)ADSS光纜牽引繩所需的通道成本已經(jīng)越來(lái)越昂貴，工程實(shí)施難度也越來(lái)越大[3]。

2 無(wú)人機(jī)在ADSS光纜牽引繩敷設(shè)中的應(yīng)用研究

隨著無(wú)人機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展，無(wú)人機(jī)在遠(yuǎn)程遙控、續(xù)航時(shí)間、飛行品質(zhì)上有了明顯的突破，從而為其在電力作業(yè)中的應(yīng)用提供了良好的發(fā)展前景。無(wú)人機(jī)在電力工程施工和電力巡線中的應(yīng)用[4-5]，給了很大啟發(fā)，如果能將無(wú)人機(jī)應(yīng)用到ADSS光纜牽引繩敷設(shè)中來(lái)，就能減少地面環(huán)境對(duì)工程的影響，保證工程的順利實(shí)施。

2.1 可行性研究

當(dāng)前，無(wú)人機(jī)在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用正在不斷擴(kuò)大，電力無(wú)人機(jī)市場(chǎng)已經(jīng)形成，部分廠商專門研制和改進(jìn)了無(wú)人機(jī)產(chǎn)品，使其更適用于電力系統(tǒng)應(yīng)用。ADSS光纜架設(shè)在輸電線路鐵塔上，其施工環(huán)境和電力線路施工、巡線有很多相似之處。因此，基于電力應(yīng)用無(wú)人機(jī)現(xiàn)狀，對(duì)其在ADSS光纜牽引繩敷設(shè)中的應(yīng)用開(kāi)展可行性研究。

（1）負(fù)重要求。

通過(guò)為無(wú)人機(jī)配置引線裝置，無(wú)人機(jī)就可以為高空線路的架設(shè)提供引線。引線的重量，是決定無(wú)人機(jī)放線距離的重要因素。目前，無(wú)人機(jī)引線一般采用韓國(guó)絲，韓國(guó)絲由滌與絲組成，在重量、韌性、價(jià)格方面能很好地平衡，比如：Φ2 mm規(guī)格的韓國(guó)絲，參考質(zhì)量約為2.8 kg/km，破斷拉力可達(dá)2.5 kN，而價(jià)格只需100元/km。

以ADSS光纜一檔距施工為例，長(zhǎng)度一般不超過(guò)0.5 km，采用Φ2 mm規(guī)格的韓國(guó)絲作為引線，自重約為1.4 kg，考慮有連續(xù)放多檔線需求及風(fēng)力、摩擦等因素影響，如果無(wú)人機(jī)有效負(fù)載重量能達(dá)到5 kg，就能滿足ADSS光纜牽引繩敷設(shè)要求。

（2）電場(chǎng)影響。

ADSS光纜工程通常為不停電工程，光纜上方為高壓帶電線路。在這樣的情況下，主要考慮無(wú)人機(jī)在強(qiáng)電場(chǎng)環(huán)境下作業(yè)，是否會(huì)發(fā)生控制異?，F(xiàn)象；無(wú)人機(jī)接近高壓帶電體時(shí)，安全距離需要達(dá)到多少。以110 kV線路為例，通過(guò)無(wú)人機(jī)高壓帶電體試驗(yàn)[6]可以得知，無(wú)人機(jī)遠(yuǎn)程遙控未見(jiàn)異常，當(dāng)無(wú)人機(jī)與110 kV帶電體距離接近0.4 m左右時(shí)，發(fā)生放電現(xiàn)象。因此試驗(yàn)結(jié)果為：無(wú)人機(jī)與110 kV線路的安全工作距離為0.5 m左右，不會(huì)發(fā)生控制異?，F(xiàn)象。

考慮到此距離為實(shí)驗(yàn)室數(shù)據(jù)，實(shí)際施工時(shí)的室外環(huán)境更加復(fù)雜，不僅要防止放電現(xiàn)象的發(fā)生，還要防止無(wú)人機(jī)與導(dǎo)線、桿塔等物的碰撞，加上無(wú)人機(jī)的控制員需要一定的反應(yīng)時(shí)間。綜合考慮，認(rèn)為無(wú)人機(jī)在ADSS光纜牽引繩敷設(shè)中，與帶電線路保持6 m左右較為合適。

（3）無(wú)人機(jī)選型。

電力應(yīng)用無(wú)人機(jī)主要分為固定翼無(wú)人機(jī)、無(wú)人直升機(jī)、小型旋翼機(jī)3種機(jī)型，它們的性能對(duì)比如表1所示。

表1 3種電力應(yīng)用無(wú)人機(jī)的性能對(duì)比[6-7]

由表1可知：固定翼無(wú)人機(jī)由于不具備定點(diǎn)懸停、垂直起降等功能，不適用于牽引繩的敷設(shè)施工；無(wú)人直升機(jī)和小型旋翼機(jī)相比，在飛行速度、續(xù)航時(shí)間、抗風(fēng)能力、有效載荷方面都具有優(yōu)勢(shì)，但價(jià)格高出很多，購(gòu)置和運(yùn)維成本對(duì)于一般施工隊(duì)伍很難承受；小型旋翼機(jī)的重量小，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，能夠定點(diǎn)起飛、降落、空中懸停，其飛行速度、續(xù)航時(shí)間、抗風(fēng)能力、有效載荷等性能，雖不及無(wú)人直升機(jī)，但也能滿足ADSS光纜牽引繩敷設(shè)要求，并且其購(gòu)置維護(hù)成本低。

綜上所述，目前無(wú)人機(jī)具備在ADSS光纜工程中使用的條件，且小型旋翼機(jī)是現(xiàn)階段性價(jià)比最高、最適合ADSS光纜牽引繩敷設(shè)的機(jī)型。

2.2 典型施工流程

目前，無(wú)人機(jī)在ADSS光纜敷設(shè)工程中的應(yīng)用還比較少，相關(guān)經(jīng)驗(yàn)不足，因此，在工程實(shí)踐基礎(chǔ)上，不斷總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，逐步形成一套無(wú)人機(jī)敷設(shè)ADSS光纜牽引繩典型流程，如圖1所示。

圖1 無(wú)人機(jī)敷設(shè)ADSS光纜牽引繩典型流程

由于風(fēng)速對(duì)無(wú)人機(jī)施工影響較大，因此，工程準(zhǔn)備階段要特別注意天氣情況，選擇無(wú)風(fēng)或微風(fēng)、天氣晴朗的日子施工。無(wú)人機(jī)屬于精密且復(fù)雜的設(shè)備，涉及飛行姿態(tài)控制、無(wú)線通信、視覺(jué)探測(cè)、GPS定位等技術(shù)，施工人員在每一次飛行前要進(jìn)行相應(yīng)檢查，保證無(wú)人機(jī)功能完好。

現(xiàn)場(chǎng)工作開(kāi)始前，首先要對(duì)無(wú)人機(jī)的起降場(chǎng)地進(jìn)行平整清理工作，盡量保證每級(jí)塔附近有一塊平整的地面，升空過(guò)程中沒(méi)有線纜、樹(shù)枝等物體阻擋。無(wú)人機(jī)引繩敷設(shè)一般采取逐檔放線的形式：套掛引繩，升空，塔間飛行，松拋線器，降落，套掛下一根引繩；以此循環(huán)工作，完成整個(gè)光纜耐張段的引繩敷設(shè)。然后由施工人員對(duì)每一級(jí)塔的引繩進(jìn)行連接，兩端分別與牽引繩和牽引機(jī)相連，完成整個(gè)耐張段的牽引繩敷設(shè)。

2.3 存在問(wèn)題及對(duì)策

無(wú)人機(jī)在ADSS光纜工程中的應(yīng)用尚處于初級(jí)階段，相關(guān)工作經(jīng)驗(yàn)少，在實(shí)際應(yīng)用中遇到不少困難，比如：無(wú)人機(jī)施工現(xiàn)場(chǎng)安措不完善，安全得不到保障；缺少專業(yè)的無(wú)人機(jī)操作人員，無(wú)人機(jī)飛行存在安全隱患；無(wú)人機(jī)相關(guān)知識(shí)欠缺，不利于故障的排除等，這些問(wèn)題都影響著無(wú)人機(jī)在ADSS光纜牽引繩敷設(shè)中的使用。

要克服這些困難，認(rèn)為應(yīng)該從自身隊(duì)伍建設(shè)出發(fā)，重視人才培養(yǎng)：

（1）制定相關(guān)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)，完善制度管理。從安全、技術(shù)等方面編寫規(guī)程，并在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中，不斷修繕，最終形成完整的制度。

（2）加強(qiáng)學(xué)習(xí)培訓(xùn)，培養(yǎng)無(wú)人機(jī)熟練施工人員。既要學(xué)習(xí)無(wú)人機(jī)相關(guān)原理及機(jī)械知識(shí)，更要加強(qiáng)日常操練，熟練掌握無(wú)人機(jī)飛行和控制技巧，能解決一些無(wú)人機(jī)簡(jiǎn)單故障，有力保障生產(chǎn)。

（3）設(shè)立無(wú)人機(jī)小組，專職負(fù)責(zé)無(wú)人機(jī)引線敷設(shè)工作和日常維護(hù)保養(yǎng)。無(wú)人機(jī)放線工作量不大，但技術(shù)要求高，因此在人員上優(yōu)選頭腦聰明、手腳靈活的員工，4人左右為宜；無(wú)人機(jī)屬于精密器具，日常維護(hù)不能疏忽，使用前后都要進(jìn)行檢查保養(yǎng)，特別是旋翼、電池等易耗易損部件。

3 實(shí)際應(yīng)用效果

祥云變電站ADSS光纜工程是國(guó)網(wǎng)湖州供電公司2015年通信基建項(xiàng)目，借掛原110 kV電力線路新建1條24芯ADSS光纜，全長(zhǎng)7 km。由于地處安吉山區(qū)，更需要跨越經(jīng)濟(jì)開(kāi)發(fā)園區(qū)廠房，線路環(huán)境復(fù)雜，牽引繩人工敷設(shè)難以進(jìn)行：山區(qū)山高樹(shù)密，人無(wú)路可走，牽引繩無(wú)法騰空；開(kāi)發(fā)園區(qū)廠方林立，園內(nèi)不允許施工，政策處理困難。傳統(tǒng)人工敷設(shè)牽引繩的方法在該工程項(xiàng)目上遇到了極大的阻力。

經(jīng)過(guò)一個(gè)多月的調(diào)研和充分準(zhǔn)備，在祥云變電站ADSS光纜工程中首次采用無(wú)人機(jī)敷設(shè)牽引繩，取得成功，不僅解決了山區(qū)、廠區(qū)施工難題，更大大縮短了牽引繩敷設(shè)時(shí)間，提高了施工效率。

4 結(jié)語(yǔ)

ADSS光纜張力放線法，首先需要敷設(shè)牽引繩，傳統(tǒng)的人工敷設(shè)方法，對(duì)地面通道要求高，施工成本高，施工難度大。借鑒無(wú)人機(jī)在電力系統(tǒng)上的應(yīng)用，提出牽引繩無(wú)人機(jī)敷設(shè)方法，并在實(shí)際工程中應(yīng)用檢驗(yàn)，效果顯著，因此，認(rèn)為此方法值得推廣嘗試。當(dāng)然，由于應(yīng)用時(shí)間尚短，經(jīng)驗(yàn)積累尚淺，還存在很多不足之處，無(wú)人機(jī)在ADSS光纜施工中的相關(guān)應(yīng)用研究還有待深入。

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（本文編輯：陸瑩）

Application Study of UAV in the Construction of ADSS Optical Cable

WU Yunpeng，ZANG Wei，WEI Xiaochu
（State Grid Huzhou Power Supply Company，Huzhou Zhejiang 313000，China）

According to the actual working experience，this paper analyzes the current situation and existing problems of all-dielectric self-supporting（ADSS）optical cable construction and raises a new method for laying the ADSS optical cable traction rope by unmanned aerial vehicle（UAV）.It also discusses and studies the feasibility，construction procedures，problems and solutions.The engineering practice shows that the method is quite effective；it can not only handle the difficulties of manual laying but improve construction efficiency.

UAV；ADSS optical cable；traction rope

10.19585/j.zjdl.201705014

1007-1881（2017）05-0053-03

TM752+.2

B

2016-11-07

吳云鵬（1984），男，工程師，從事電力系統(tǒng)通信工程研究。