高志琪

(甘肃第一建设集团有限责任公司，甘肃 兰州 730000)

0 引言

我国是一个发电与用电大国。据统计，2021年我国全年总发电量为81 122亿kWh，全社会用电为83 128亿kWh，35 kV及以上输电线路回路长度已达到21.56亿m。西电东输、电力扶贫、电力代替能源传输、特高压电网建设等大型电力项目的建设方兴未艾，而这些电力项目的实施都伴随着大量的输电线路建设。传统的输电线路工程架线施工大多采用人工架设、动力伞展放牵引的方式进行，但在某些输电线路施工环境的过于复杂的情况下，如森林、湖泊、河流、山区等人工难以进入区域，或存在如高速公路、铁路、经济类果园等障碍物区域，若采用传统施工方法，不仅消耗大量的人力、时间及成本，还存在较大的风险[1]。

随着社会经济和无人机技术的快速发展，无人机技术在生产生活中的应用也越来越广泛。旋翼无人机是最常见的无人机类型之一，其便于操作、飞行稳定、性价比较高，目前已在拍摄、交通、监控、应急救灾、农业、军事、消防、能源、国土资源勘查、电力等多个领域取得了很好的应用，技术也日趋成熟完善。无人机技术的快速发展为复杂环境下传统人工架设输电线路难度大、风险高的问题提供了新的解决方案[2]。多旋翼无人机全天候、安全性能高、定位快速准确等特点，较传统的人工放线，可有效克服地貌及施工作业环境复杂等不利因素，特别适用于山高、坡陡、沟深的山区。目前，旋翼无人机展放输电线路牵引绳的技术正在被逐步推广。下面介绍旋翼无人机展放牵引绳技术在输电线路施工中的应用。

1 技术原理及特点

1.1 技术原理

无人机展放牵引绳的技术原理如图1所示，其工艺原理主要是通过无人机携带牵引绳进行线路展放。将配备有牵引绳绳盘的展放轴架固定在场地地面上，作业人员用遥控器操纵无人机起飞并在场地上悬停，操作人员通过重锤将I级牵引绳的绳头与无人机下方的脱钩装置相连固定，然后操作人员控制无人机携带牵引绳飞过第一基杆塔顶部；在无人机拖住I级牵引绳飞过杆塔时，杆塔上的高空人员将I级牵引绳穿过放线滑车，再将牵引绳悬挂在无人机上，继续遥控无人机飞行，飞往下一基杆塔并重复上述动作，直到飞行至计划的终点杆塔，至此完成I级牵引绳的展放工作。I级牵引绳展放完成后，进行后续各级牵引绳的展放[3]。

图1 无人机展放牵引绳的技术原理示意图

不难看出，无人机进行展放牵引绳施工工艺原理较为简单，与人工作业施工的最大区别就是用无人机代替人工作业。工艺难点主要在于无人机设备选型以及精度控制等方面，需要施工人员在使用无人机输电线路施工的时候，充分做好无人机设备的性能检验和飞行控制等活动，保证无人机放线施工活动可以按照原计划内容展开全面施工，从而确保最终的施工成效。

1.2 技术特点

相较于传统的人工高空展线，使用无人机来在高空展放牵引绳具有如下特点。

1) 高便捷性。无人机可轻松飞跃如高山、深沟、湖泊、林地、农田等复杂作业环境，有效提高了作业的便捷性。

2) 高安全性。无人员在高空作业，可以降低人员高空施工的安全隐患，提高了整个输电线路施工的安全性。

3) 高效率性。无人机体积相对较小、操作方便，可以很好地提高展放引绳的效率。

4) 经济性。随着无人机操作人员数量的增加与无人机价格的下降，在输电线路施工通过无人机来展放牵引引绳可以降低施工成本。

2 工程应用实例

2.1 工程概况

在某电网输电200 kV线路工程中，施工地区需跨越生长期农田，且地区树木覆盖率很高，通过人力或者畜力运输材料比较困难，交通运输成本较大，并且风险较高，如果铺设便道，对农田资源将产生巨大的浪费；同时，一些高耸的树木也不利于动力伞作业，存在一定的安全隐患。针对以上问题，考虑使用无人机展放牵引绳来进行输电线路施工。

2.2 专用机具设备选型

无人机放牵引绳的专用机具与设备选择主要包括遥控无人机、牵引绳、重锤(或沙袋)以及牵引机、张力机、放线走板、张力卸扣、旋转器等架线机具等，其中最重要的为无人机的选择及牵引绳的选择。

2.2.1 无人机选择

由于其结构和稳定性等原因，目前国内应用于输电线路施工中的无人机大多选用是旋翼无人机，其操控操作方便、性能强，可垂直起降和悬停，且飞行性能稳定。在短距离常规项目施工时，常采用多旋翼小型无人机。根据该项目的工程特点，采用某公司生产的D690x六轴小型多旋翼无人机，其相关性能参数如表1所示。

表1 本项目所采用的无人机主要指标参数

2.2.2 牵引绳选择

牵引绳的参数性能对于后续无人机施工作业有着重要的影响。牵引绳选择应根据无人机的承载力、牵引力以及作业条件及要求确定。该项目选用目前线路施工应用较为广泛的迪尼玛绳作为牵引绳，相关参数如表2所示。

表2 迪尼玛牵引绳相关指标参数

迪尼玛绳是一种采用迪尼玛高强度聚乙烯纤维运用线体加强工艺制成的超圆滑敏感的绳体，其表面加入了润滑因子，改进了线绳表面的涂层，具有密度低、拉力强、绝缘性能好、延伸率低、耐高温耐腐蚀、耐疲劳、耐磨等特点。

2.3 施工准备

无人机展放牵引绳之前需做好相关准备工作。

1) 线路调查。首先对展线场地、飞行线路及其环境进行调查，掌握场地及线路的地形、地貌、道路、其他线路等情况，对于无人机飞行而言，尤其要关注飞行线路上是否存在电磁波干扰。若场地或线路存在隐患应提前做好针对性的防控措施。

2) 无人机试飞。根据预先设计规划好飞行路线，作业人员操作无人机进行全程试飞行，检查后续正式飞行中可能存在问题，确保后续正式施工时无人机不会受到沿线环境的影响。

3) 确定职能分工。制定岗位责任制，对作业人员进行明确分工，确定各个工种职能分工。

4) 安全技术交底。为确保后续正式施工时的应用质量和效率，需对相关作业人员进行技术安全交底，交底内容包括作业流程，无人机作业操作方法、技术要点、技术标准及要求，质量安全要求及控制措施，交底完成后签字保存记录。

2.4 放线施工

无人机展放牵引绳的施工流程如图2所示。

图2 无人机展放牵引绳施工流程

在展放I级牵引绳时需要根据施工耐张段(基耐张杆塔之间即为一个耐张段)进行实施，无人机展放牵引绳的工作应选择适合无人机飞行作业的天气进行，避免在大风、雨雪等天气下进行。

1) 场地布置。在待展线输电线路的两端，选一处视野较好、地形比较空旷的场地作为无人机的起飞场地。根据每卷牵引绳与每个耐张段长度，在考虑弧垂的情况下合理布置张力场和牵引场。将牵引绳卷轴通过专用轴架安装固定在场地上，避免其在后续展放过程中发生缠绕。

2) 滑车悬挂。按照施工方案要求，在每个杆塔顶端左右两侧各悬挂安装一个牵引绳专用的放线滑车。

3) 无人机准备。安装无人机的各个部件并在地面进行试运转，检测无人机是否正常。地面检查无问题后，通过遥控操作，在场地进行试飞，检查无人机在飞行状态下是否能正常工作。

4) 首档展放。从地面轴架的牵引绳上引出端头与重锤连接好并倒出余绳，将其固定在无人机下方的脱钩装置上，然后作业人员控制无人机，携带牵引绳向第一杆塔飞行，牵引绳在无人机的牵引下，在无人机后慢慢展放。

5) 通过滑车。无人机飞过杆塔顶时，作业人员遥控无人机的飞行，让牵引绳落在杆塔顶部，遥控无人机进行减速、悬停，悬停飞行高度约为高于塔顶20 m。此时，塔上作业人员将牵引绳安装入滑车。

6) 档中展放。遥控无人机携带牵引绳继续飞往下一个杆塔，在飞行中根据风险与周边环境适时调整无人机飞行高度及航线，并控制好牵引绳的张力，使牵引绳顺利通过障碍物，完成档中展放。

7) 无人机着陆。重复上述动作，直到飞行至计划的终点杆塔，完成本施工区段的牵引绳展放。展放完毕后，无人机着陆，将展放好的牵引绳绳头绑扎牢固，完成I级牵引绳展线。

后续的各级牵引绳逐级通过机动绞磨和张牵机再进行铺设展放，直到完成主牵引绳(钢丝绳)的展放为止。

2.5 控制要点

对于无人机展放牵引绳作业而言，其控制要点主要有现场管控操作、无人机操作、迪尼玛牵引绳使用三个方面。

2.5.1 现场管控要点

1) 在无人机正式进行展放作业时，每个杆塔应配备1人，负责将牵引绳放入预先安装在杆塔顶端的滑车内，或将无人机抛下的牵引绳固定在杆塔顶短。同时，每个杆塔的作业人员都须配备对讲机，在无人机展线作业时随时保持信号畅通，以便在作业过程中发现问题时及时与无人机操作人员或指挥员进行沟通。

2) 在无人机展线作业过程中，作业人员需根据放线数据及天气情况，对放线操作参数适时、细致地进行调整与管理，保证各项放线数据准确可靠。

3) 滑车对于各级展线的流畅性有着十分重要的影响。每个杆塔安装悬挂的滑车都应为经试验检测合格，可正常流畅转动，无卡顿、异响等情况。对有问题的滑车应及时更换或修理，不得使用。

2.5.2 无人机使用要点

1) 提前对无人机检查，并确保无人机电池电量满足现场施工。同时做好与相关单位、人员的联系对接，确定作业区域内可进行无人机飞行作业。正式施工前应进行试飞试验，检查无人机及周边环境的状态，确保后续牵引绳展线作业的正常运行。

2) 在进行无人机展线时，应严格按照施工方案与作业指导书的要求设置无人机的操作和监控体系，确保遥控操作的可靠有效，通信联络的畅通高效，使得无人机作业做到完全可知可控、可用可靠。

3) 一般电力线路施工无人机的抗风等级为5级，在无人机展线作业时，一旦环境风力超过无人机所得规定的抗风限制级别，操作人员应立即遥控无人机进行着陆，停止飞行作业，防止出现风力过大而致无人机坠落的情况。

4) 在无人机展线作业时，应对无人机的牵引荷载进行控制，不得使无人机所牵引的荷载超过允许值，以免出现无人机坠落等情况。

2.5.3 迪尼玛牵引绳使用要点

1) 牵引绳在轴架上盘线及展线时应注意防护，避免轴架周围部件刮伤牵引绳。同时牵张设备的张力轮、导向轮、连接器放线滑车等与牵引绳接触的部位应随时注意检查，确保光滑无毛，防止因操作不当造成设备及工具损伤牵引绳。

2) 在无人机展线及后续的牵引过程中，杆塔上的高空作业人员时刻注意看护好牵引绳的运行，防止跳出滑车槽。当牵引绳挂到障碍物时，立即通过对讲机通知无人机做操作人员与指挥人员，及时进行调整，保证牵引绳展放安全高效进行。

3) 在电力线路施工时，使用无人机展放牵引绳技术虽需要使用无人机设备，增加了相应的成本。但是，对于整个施工过程而言，采用无人机展放牵引绳及时，有效避免了毁坏庄稼、林木的情况，不会产生生态破坏行为，节省了人力成本，同时也有效提高了作业人员施工作业的安全性，具有较好的经济效益。

3 结束语

随着科学技术的不断创新与发展，无人机技术水平得到快速提升，在电力系统工程的应用也越来越常见。在跨越障碍地形输电线路施工中，采用无人机展线技术，可避免施工作业对原有森林、农作物、果园等的损毁和清理工作，提升施工作业的安全性、经济性，可供推广。