國(guó)網(wǎng)山西省電力公司完成“輸電線路采空區(qū)治理典型案例匯編"的編制。該案例匯編系統(tǒng)梳理了該公司在采空區(qū)輸電線路隱患治理方面的有效做法和典型經(jīng)驗(yàn)，為統(tǒng)籌隱患治理與供電保障提供了重要支撐。
山西省煤炭資源豐富，長(zhǎng)期開采煤炭使山西形成近5000平方千米、約占全省面積3%的采空區(qū)。采空區(qū)隱蔽性強(qiáng)、分布無規(guī)律、塌陷突發(fā)性高，易導(dǎo)致地面垂直塌陷和山體滑坡。據(jù)統(tǒng)計(jì)，目前山西電網(wǎng)110千伏及以上線路位于采空影響區(qū)的鐵塔共計(jì)1592基。采空區(qū)地質(zhì)災(zāi)害已成為威脅輸電線路安全運(yùn)行的重要因素之一。
面對(duì)這一挑戰(zhàn)，國(guó)網(wǎng)山西電力結(jié)合設(shè)備實(shí)際運(yùn)行狀況，因地制宜、因時(shí)施策，堅(jiān)持“預(yù)控為主、現(xiàn)場(chǎng)巡檢、監(jiān)測(cè)預(yù)警、技術(shù)治理"的管理體系，強(qiáng)化源頭防范、危害預(yù)警和閉環(huán)整治。
在工程規(guī)劃階段，國(guó)網(wǎng)山西電力提前避讓采空區(qū)跨度與礦體開采厚度的比值小于40的采空區(qū)；在設(shè)計(jì)階段，提高鐵塔關(guān)鍵構(gòu)件強(qiáng)度，避免在采空區(qū)建設(shè)同塔雙回桿塔。該公司主動(dòng)與政府部門溝通，協(xié)調(diào)多條重要線路所在采空區(qū)煤礦停采；擬合全省六大煤田、2442個(gè)煤礦礦界，實(shí)現(xiàn)桿塔壓覆情況可視化管控。
在運(yùn)維監(jiān)測(cè)方面，國(guó)網(wǎng)山西電力繪制采空區(qū)分布圖，實(shí)施分類分級(jí)管理，廣泛應(yīng)用“人工+智能監(jiān)控+無人機(jī)"三位一體巡檢模式。該公司為采空區(qū)重要線路桿塔安裝沉降在線監(jiān)測(cè)裝置300余套，以實(shí)時(shí)采集桿塔基礎(chǔ)沉降與位移數(shù)據(jù)，相關(guān)數(shù)據(jù)接入了山西電網(wǎng)自然災(zāi)害監(jiān)測(cè)預(yù)警平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)風(fēng)險(xiǎn)精準(zhǔn)預(yù)警。同時(shí)，該公司應(yīng)用合成孔徑雷達(dá)測(cè)量技術(shù)，實(shí)現(xiàn)紅、橙、黃三色風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)預(yù)警，確保第一時(shí)間發(fā)現(xiàn)隱患。
在隱患治理方面，國(guó)網(wǎng)山西電力組建專家團(tuán)隊(duì)攻關(guān)技術(shù)難題，制訂“一塔一案"專項(xiàng)治理方案。該公司在帶電治理上應(yīng)用桿塔基礎(chǔ)加固糾偏、帶電扶正等技術(shù)，2023年實(shí)現(xiàn)特高壓1000千伏丹長(zhǎng)一線直線塔帶電扶正。該公司推廣應(yīng)用的帶電更換受損塔腿、加強(qiáng)拉線等技術(shù)措施，解決了塔腿結(jié)構(gòu)損傷和桿塔穩(wěn)定性不足的問題。
一、產(chǎn)品簡(jiǎn)介（LYGCXT9000電力行業(yè)新產(chǎn)品“光聲光譜油色譜在線監(jiān)測(cè)裝置"快捷簡(jiǎn)便，性能穩(wěn)定）
目前電力及工業(yè)系統(tǒng)中的油色譜產(chǎn)品大多是以氣相色譜作為主要的監(jiān)測(cè)手段，但采用氣相色譜技術(shù)的產(chǎn)品普遍維護(hù)量大且頻繁（需要定期換氣），相比之下，我公司研發(fā)生產(chǎn)的新一代變壓器油中溶解氣體在線監(jiān)測(cè)裝置采用以光聲效應(yīng)為基礎(chǔ)的新型光聲光譜分析檢測(cè)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)快速地在線監(jiān)測(cè)變壓器等油浸式電力高壓設(shè)備的油中氫氣（H2）、一氧化碳（CO）、二氧化碳（CO2）、甲烷（CH4）、乙烷（C2H6）、乙烯（C2H4）、乙炔（C2H2）等氣體的含量及增長(zhǎng)率，并通過故障診斷專家裝置早期預(yù)報(bào)設(shè)備故障隱患信息，避免設(shè)備事故，減少重大損失，提高設(shè)備運(yùn)行的可靠性。
二、工作原理（LYGCXT9000電力行業(yè)新產(chǎn)品“光聲光譜油色譜在線監(jiān)測(cè)裝置"快捷簡(jiǎn)便，性能穩(wěn)定）
光聲光譜技術(shù)是基于光聲效應(yīng)來檢測(cè)吸收物體積分?jǐn)?shù)的一種光譜技術(shù)，即氣體分子吸收特定波長(zhǎng)的電磁輻射（紅外光）所產(chǎn)生的效應(yīng)。氣體分子吸收經(jīng)過調(diào)制的特定波長(zhǎng)紅外輻射而被激發(fā)到高能態(tài)，由于高能態(tài)極不穩(wěn)定，分子隨即以無輻射躍遷形式將吸收的光能變?yōu)闊崮芏氐交鶓B(tài)；宏觀上表現(xiàn)為壓力的變化，即產(chǎn)生聲波。光聲信號(hào)的相位與光的調(diào)制相位相同，而光聲信號(hào)的強(qiáng)度與氣體的體積分?jǐn)?shù)及光的強(qiáng)度成正比。光的強(qiáng)度一定時(shí)，根據(jù)光聲信號(hào)強(qiáng)度就可以定量分析出氣體的體積分?jǐn)?shù)。
三、產(chǎn)品特點(diǎn)（LYGCXT9000電力行業(yè)新產(chǎn)品“光聲光譜油色譜在線監(jiān)測(cè)裝置"快捷簡(jiǎn)便，性能穩(wěn)定）
產(chǎn)品集控制，測(cè)量、分析功能為一體，在保證產(chǎn)品性能和質(zhì)量的前提下，解決了氣相色譜技術(shù)不可避免的需要定期維護(hù)更換的問題，降低了維護(hù)成本。該裝置保持了我公司產(chǎn)品向來所具有的穩(wěn)定性、可靠性、準(zhǔn)確性等方面的優(yōu)勢(shì)：
1.在線檢測(cè)H2、CO、CO2、CH4、C2H4、C2H2、C2H6的濃度及增長(zhǎng)率，并可根據(jù)用戶需要增加氧氣（O2），氮?dú)猓?/span>N2）及微水（H2O）的監(jiān)測(cè)；
2.相較氣相色譜監(jiān)測(cè)方式，無需載氣部分，后期基本免維護(hù)；
3.檢測(cè)周期短，下限檢測(cè)周期一小時(shí)；
4.高穩(wěn)定性、高精度氣體檢測(cè)技術(shù)，傳感器漂移小，可校準(zhǔn)，測(cè)量結(jié)果準(zhǔn)確；
5.成熟可靠的通信方式，采用標(biāo)準(zhǔn)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，支持遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)傳輸；
6.多樣的數(shù)據(jù)顯示及查詢方式，提供報(bào)表和趨勢(shì)圖，歷史數(shù)據(jù)存儲(chǔ)量大；
7.開放的數(shù)據(jù)庫，可接入電力系統(tǒng)局域網(wǎng)；
四、技術(shù)指標(biāo)（LYGCXT9000電力行業(yè)新產(chǎn)品“光聲光譜油色譜在線監(jiān)測(cè)裝置"快捷簡(jiǎn)便，性能穩(wěn)定）
1.性能參數(shù)
參數(shù)項(xiàng) | 參考值 | |
工作電源 | AC220V±15%，50Hz±1Hz，1000VA 或 1400VA（帶伴熱帶） | |
檢測(cè)油溫 | 0～100℃ | |
環(huán)境溫濕度 | -40℃～+65℃；5%～95%(產(chǎn)品內(nèi)部，無凝露、無結(jié)冰) | |
大氣壓力 | 80kPa～110kPa | |
上限風(fēng)速 | 35m/s(離地面 10m 高、10min 平均風(fēng)速、戶外） | |
上限日溫差 | 25℃（戶外） | |
日照強(qiáng)度 | 0.1W/cm2(風(fēng)速 0.5m/s、戶外） | |
覆冰厚度 | 10mm（戶外） | |
防護(hù)等級(jí) | IP55 | |
設(shè)備尺寸 | 643mm（長(zhǎng)）×550mm（寬）×1151mm（高） | |
設(shè)備重量 | 150kg | |
檢測(cè)周期 | 下限1小時(shí)，檢測(cè)周期可自行設(shè)定 | |
數(shù)據(jù)存儲(chǔ) | ≥10 年 | |
報(bào)警設(shè)定 | 氣體濃度、相對(duì)產(chǎn)氣率、一定產(chǎn)氣率超限告警；硬結(jié)點(diǎn)輸出、報(bào)警可遠(yuǎn)傳 | |
功能擴(kuò)展 | 氧氣（O2）、氮?dú)猓?/span>N2）和微水（H2O）監(jiān)測(cè)。 | |
表1 產(chǎn)品性能參數(shù)表
2、檢測(cè)項(xiàng)參數(shù)
氣體組分 | 檢測(cè)范圍（單位：uL/L） | 測(cè)量誤差 | |
氫氣 | 2～2000 | 下限檢測(cè)限值或±30% | |
一氧化碳 | 25～5000 | 下限檢測(cè)限值或±30% | |
二氧化碳 | 25～15000 | 下限檢測(cè)限值或±30% | |
甲烷 | 0.5～1000 | 下限檢測(cè)限值或±30% | |
乙烷 | 0.5～1000 | 下限檢測(cè)限值或±30% | |
乙烯 | 0.5～1000 | 下限檢測(cè)限值或±30% | |
乙炔 | 0.5～1000 | 下限檢測(cè)限值或±30% | |
氧氣 | 100～50000 | ±10% | |
氮?dú)?/span> | 100～130000 | ±15% | |
微水 | 0～100%RS | ±30% | |
表2 氣體檢測(cè)參數(shù)表
五、結(jié)構(gòu)組成（LYGCXT9000電力行業(yè)新產(chǎn)品“光聲光譜油色譜在線監(jiān)測(cè)裝置"快捷簡(jiǎn)便，性能穩(wěn)定）
產(chǎn)品主要由脫氣模塊和氣體檢測(cè)模塊兩部分組成
1.脫氣模塊
通過變壓器出油口將油抽入采集循環(huán)裝置內(nèi)，采用真空脫氣方法，由真空裝置抽取真空將特征氣體與被檢測(cè)油樣分離，輸入到氣體檢測(cè)模塊，油泵將循環(huán)裝置內(nèi)油抽回變壓器本體。
2.氣體檢測(cè)模塊
由光源、濾光片組、光聲池、微音器、信號(hào)處理組成
光源：保證可調(diào)制的周期性單色光輸入，壽命高，提高氣體檢測(cè)能力。
濾光片組：篩選特定頻率光輻射以分別測(cè)量各種氣體。濾光片設(shè)計(jì)以有效消除各種氣體間的交叉干擾，提高檢測(cè)精度。
光聲池：光聲池是光聲光譜檢測(cè)儀器中核心的部分。它是一個(gè)裝有微音器、放置被測(cè)氣體的密閉腔體。實(shí)質(zhì)就是“光-熱-聲"的轉(zhuǎn)換器。光聲池是由池體、光學(xué)窗片、微音器和氣體接口組成。配合系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求進(jìn)行高精度的加工。專門的設(shè)計(jì)可使光聲轉(zhuǎn)換效率高，提高檢測(cè)靈敏度。
微音器： 微音器的作用是將聲信號(hào)轉(zhuǎn)化為電信號(hào)。更好地配合光聲池，微音器也進(jìn)行了專門的設(shè)計(jì)、改造，確保了信號(hào)的穩(wěn)定性。
3.變壓器油中溶解氣體在線監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)
變壓器油中溶解氣體在線監(jiān)測(cè)裝置通過用戶的 MIS 裝置遠(yuǎn)端顯示監(jiān)測(cè)界面、數(shù)據(jù)查詢、參數(shù)設(shè)置等現(xiàn)場(chǎng)具備的全部功能。采用有線接入方式，一個(gè)電廠或變電站可以用一臺(tái)數(shù)據(jù)處理服務(wù)器，通過 RS485 總線控制多臺(tái)光譜數(shù)據(jù)采集器，每一臺(tái)光譜數(shù)據(jù)采集器可監(jiān)測(cè)一臺(tái)電力變壓器。
4.變壓器油中溶解氣體在線監(jiān)測(cè)裝置配置
標(biāo)準(zhǔn)配置 | 光譜數(shù)據(jù)采集器 | 脫氣模塊/氣體檢測(cè)模塊（光源、濾光片組、光聲池、微音器、信號(hào)處理） |
數(shù)據(jù)處理服務(wù)器 | 液晶彩色顯示器 | |
輔助單元一：通訊單元 | 有線方式：網(wǎng)線 | |
RS485通訊接口 | ||
輔助單元二： 接口法蘭及油管 | 接口法蘭根據(jù)變壓器接口圖紙及加工油管長(zhǎng)度根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)安裝方案需要確定 | |
非標(biāo)配置 | 電源電纜 | 鎧裝屏蔽電纜， 2 ×2.5 |
表3 產(chǎn)品配置表
針對(duì)隱患嚴(yán)重、需緊急介入的情況，國(guó)網(wǎng)山西電力總結(jié)出短時(shí)停電集中處置的方法處理多起缺陷。該公司通過頂升塔腳板、加裝板凳樁等手段解決桿塔基礎(chǔ)偏移問題；對(duì)整體結(jié)構(gòu)受損桿塔則采取整塔移位或更換等全部治理措施。該公司采用大型機(jī)械對(duì)1000千伏湛長(zhǎng)一線71號(hào)耐張塔進(jìn)行扶正處理；通過主材斷裂補(bǔ)強(qiáng)技術(shù)恢復(fù)了500千伏錦忻一線的核心構(gòu)件承載強(qiáng)度，進(jìn)一步拓展了隱患治理手段。
國(guó)網(wǎng)山西電力加強(qiáng)與煤礦企業(yè)信息溝通，定期走訪對(duì)接煤礦企業(yè)，了解其開采計(jì)劃與開采影響范圍，通過留設(shè)保安煤柱等措施協(xié)同保護(hù)電力設(shè)施，處置多處采空區(qū)線路隱患。該公司還強(qiáng)化新技術(shù)應(yīng)用，推廣應(yīng)用桿塔自適應(yīng)調(diào)整技術(shù)、直線桿塔不平衡張力自動(dòng)釋放裝置等科技成果，推動(dòng)防治模式由被動(dòng)整改向主動(dòng)智能預(yù)防轉(zhuǎn)變。
國(guó)網(wǎng)山西電力持續(xù)深化采空區(qū)輸電線路監(jiān)測(cè)與治理技術(shù)研究，推動(dòng)隱患治理能力不斷提升，全力保障電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行。
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