卢萍、蔡敏、尹洪、马建国、刘春堂、郭景武
国网湖北省电力有限公司 湖北省武汉市 430070
摘要：随着我国电网布设范围的不断扩大，输电线路跨越的地理环境也越来越复杂，受到自然灾害的影响也越来越频繁。传统的地面应急抢险作业难以及时响应地形险峻、人烟稀少区域线路受灾抢修，对保障大电网的安全运行及维护带来了挑战。直升机以自身的飞行特点在参与电网应急抢险中体现出了很大的优势，但我国尚未建立成熟的直升机电网应急抢险体系。研究分析了我国电网的运行环境，并从硬件、标准化流程及人员队伍三个方面对直升机电网应急抢险体系建设进行了研究分析，对今后国内直升机参与电网应急抢险工作具有重要意义。
关键词：直升机、电网应急抢险、体系建设、硬件建设、标准化建设、人员队伍
1 引言
随着我国国民经济的不断发展，输电线路的建设越来越广泛，线路经过的地理环境也越来越复杂，如跨越大面积的湖泊、水库或崇山峻岭等。此外，我国是雨雪、冰冻、山火等灾害性天气多发的国家，具有影响范围广、程度深、发生频次高等特点[1]。在我国的西北一带及两湖地区经常出现山火、雨凇和雾凇现象，对输电线路造成极大的破坏。每年湖南、湖北输电线路周边为火灾高发区，山火蔓延至线路下方时可能会导致线路相地或相间击穿而引发跳闸事故[2]。然而，目前电网应急抢险工作的开展主要以地面抢险方式为主，极大限制了对一些复杂地形区域电网应急抢险工作的可行性和时效性，对保障电网的安全运行及维护带来了更严峻的挑战。
直升机因其具备一定的机动性与灵活性,可以在狭小的空间中起降、悬停以及自如的飞行,因此成为了消防应急救援的主要工具[3]。我国空中应急救援体系的建立与其他发达国家相比较晚[4]，民用直升机产业的发展和民用直升机制造业和从业人员数量相比于其他国家起步较晚。最初民用直升机产业仅仅限于农林作业和地质勘探，进行大面积的农林喷撒和森林巡线防火、科研类的放射性测量和超低空飞行。近些年来，随着社会经济的蓬勃发展，各个行业的紧密协调，我国民用直升机逐步被大众所接受，广泛用于医疗救援、警用巡逻、减灾防灾、消防灭火、新闻媒体、空中吊装、空中巡线等领域[5]。
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目前，电网领域也广泛应用直升机做前期的的选址勘探工作。由于电网铺设的特殊性，多建立于人烟稀少地区。在遇到重大自然灾害和突发事件时，需要及时响应、充分准备，这就对目前国网直升机整体协作和协调的提出了更重要的挑战。因而尽快的建立起适用于电网的全套直升机应急抢险体系具有重要意义。
2 我国直升机作业电网环境分析
随着中国电力发展步伐不断加快，全国已经形成了东北电网、华北电网、华中电网、华东电网、西北电网等多个大型区域电网，并基本形成了完整的长距离输电电网网架[6][7]。我国内陆面积辽阔，海岸线长，地形地貌复杂，气象气候多变，青藏高原，东南沿海以及城市地区等特殊地域对抢险直升机的需求十分迫切，利用直升机实施电网抢险作业，能够克服交通阻断，水网密布，道路拥挤等障碍物，根基直升机自身特点，能及时有效的奔赴现场进行抢险作业。
（1）高原地区
我国高原面积约占国土面积的26%，特别是青藏高原，平均海拔在4000m以上，自然环境极其恶劣，氧气稀薄，气候寒冷，紫外线辐射强，对直升机发动机功率有很大的影响，平均降低40-50%，会导致直升机有效载荷、机动性能大幅降低，对于以上地理位置特点，在选取抢险作业前应考虑使用具备高原飞行条件的直升机[9]。
（2）山脉、丘陵地区
我国山脉丘陵地貌也非常多见，电网传输的途径多会选取山脉和丘陵地区，在对这类地形进行分析后得出，对直升机最大升限、续航能力和作业半径有着较高的要求，对于以上山脉和丘陵地区，在选取抢险作业前应考虑具备作业半径长、最大升限高的直升机。
（3）平原地区
目前随着我国平原地区多属于经济发达地区，由于经济社会的不断发展，城市规模不断扩大，道路交通压力不断增加，地面交通难以满足电网应急抢险现实需求，城市中高建筑林立，电线，灯塔，基站等障碍物密布，低空环境复杂，对于起降难度要求高，基于上述条件需要选择直升机类型要满足小型化，轻型化，具备快速灵活，高效机动的特点。
3 直升机应急抢险硬件建设
在电网灾情应急抢险中，直升机在空中巡护、侦察，参与防火、除冰、物资人员吊装运输、带电作业等方面都能起到重要作用。根据不同作业环境、应急需求，需对直升机机型、作业装备进行针对性选择。
3.1 直升机平台的选型
目前，直升机根据起飞重量可以大致分为5类[8]，小型直升机最大起飞重量在2吨以下，轻型直升机最大起飞重量在2吨到4吨之间，中型直升机最大起飞重量在4吨到10吨之间，大行直升飞机最大起飞重量在10吨到20吨之间，重型直升机最大起飞重量在20吨以上。根基直升机设计理念，一般认为各类直升机有效载荷为其最大起飞重量的40%~50%[9]。此外直升机巡航速度、最高升限、续航时间、舱内容积、邮箱体积、作业半径等性能也是直升机选型到研发的重要影响因素。
（1）小型直升机平台
国内小型直升机平台中，常见的机型和种类有直-11、HC120等。以直-11型直升机为例，该机型属于军民通用型多用途直升机，可以用于教练、侦查、救援、缉私、消防、旅游等领域，是一种2吨级6座轻型多用途直升飞机，为单发发动机，最大起飞重量2200kg，有效载荷794kg，巡航速度220~240km/h，有效航程560km，续航时间3.7小时，实际升限5250米，可以改装用于直升机电网抢险作业。[9]
（2）轻型直升机平台
国内轻型直升机平台中，以直-9直升机[10]、麦道MD500直升机、小松鼠AS355NP直升机、BELL206直升机、BELL429直升机为主。以BELL429为例，BELL429是贝尔公司一款高性能直升机。该型号直升机最大起飞重量3.175吨，有效载荷1.2吨，最大速度287千米/小时，发动机功率801千瓦，续航时间3小时。BELL429采用了两台普惠公司生产的PW207D1发动机，单台发动机30秒应急功率可达729轴马力。它拥有宽敞的开放式机舱和平面地板，也是目前世界上机舱最大的轻型双引擎直升机。
（3）中型直升机平台
中型直升机平台中，国内以K-MAX直升机和“黑鹰”s-70c型直升机[11]较为常见。K-MAX直升机是美国产的一种单座单发并列双旋翼中型专业起重调运直升机。虽然是单发配备，但采用了一些独特设计，该机型采用了并列双旋翼，没有尾桨的动力损失，效率较高。吊运能力在同类直升机里面十分出众（起吊2.5吨）。K-MAX可以完成如伐木、灭火、架线、设备吊装和建筑构件吊装等多种任务，并且可靠性高。
（4）大型直升机平台
大型直升机平台中，国内常见的有直-8系列直升机和俄罗斯进口的米-171系列直升机，二者有效载荷约为4000kg，以米-171直升机为例，最大起飞重量13011kg，巡航速度250km/h，巡航时间2.5小时，最大航程820km，实际升限为5000m，可以在高原地区使用，可以执行货运，客运，应急救援，遇险营救等作业[12]。
（5）重型直升机平台
重型直升机平台中，目前我国还不具备重型直升机的研制和生产能力[13]。空客H225是法国及欧洲的电力作业主要机型，主要用于物资吊运、空中吊挂和吊篮载人、巡线维护和线路检修等。H225机型是空客最大、全世界最先进的商用直升机机型，可载运24名乘客，长16.2米，最大起飞重量11.2吨，可用载重量5.7吨，最大航程857公里。H225具备全天候飞行能力，装有雷达、防冰和除冰系统，水上迫降浮筒，机载救生筏等。此外，H225装有应急定位发射装置，可与卫星直接建立连接。目前，H225配备了世界上最先进的自动驾驶和仪表显示设备、最新的空气动力设计，具有噪音低，飞行更加平稳等特点。
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3.2 直升机应急抢险配套装备标准化选型
（1）直升机参与电力灭火
灭火水枪系统由一个箱体和灭火剂喷射系统组成。箱体由不锈钢焊接而成，内置防晃隔板，水箱前后各设置两处挂点与直升机机体连接，箱体容积约560L左右，主要用于储存灭火剂。灭火喷射系统由动力泵、电磁阀、喷枪组件、喷杆操控装置组成。动力泵采用汽油自吸泵，为灭火剂的喷射提供动力源。
（2）直升机参与外载荷运输
直升机应急物资吊运具有环境恶劣、作业面小、响应速度快和安全性要求高等特点，研究调研试用了大量外载荷工器具，对直升机进行外载荷作业工具进行了规范。
① 吊索
高强涤纶吊索重量大，不易被风吹起打到尾浆、旋翼，韧度强承重力大，柔软度足不易发生弯折打结，最适宜进行外载荷吊运作业。长度方面，30、45米吊索长度较为适合开展作业，并需要根据实际需求进行合理选择。
② 挂钩
挂钩的选择根据相应的作业环境选择，如作业环境在平原等开阔地段，可以选择手动挂钩，地面作业人员应佩戴绝缘手套，待货物到达指点地点挂钩落地后，方可进行摘挂钩卸货。如作业环境比较苛刻，卸货点位置高低不平有斜坡，周边空间有限，此时需要选择电动挂钩，地面操作手用绝缘杆帮助货物消除摆动，停放卸货点后飞行员电动操作货钩进行卸货。
③ 卸扣、闭口环
卸扣、闭口环是外吊挂设备连接中必不可少的工器具，根据作业类型不同，闭口环可分为单钩闭口环和双钩闭口环，单钩闭口环用于吊运货物，双钩闭口环可以应用于载人作业。经过多次试飞发现，由于卸扣装有螺栓，外力作用下可能将机腹吊钩顶开，因此卸扣不能直接连接机腹钩，而是需先连接闭口环。
④ 网兜
吊运应急物资作业时通常需要运输沙袋、小型发电机、应急帐篷、金具等不规则形状物体，因此需先将物资打包后使用网兜进行吊运。研究对3*3m和6*6m两种规格网兜进行了测试，承重能力均为5吨，满足物资吊运应急需求。
4 直升机应急抢险标准化流程建设
在直升机应急抢险体系建设中，软件的建设在于对工作流程的梳理和对人员培训的完善，如图1所示。直升机应急抢险标准化流程建设分为对应急标准化操作手册建立和完善和对应急标准化人员培训大纲的制定和完善。
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（1）应急标准化操作手册建立和完善
应急标准化操作手册建立和完善主要是对作业模式标准化。应急标准化操作手册应按照三个阶段系进行整理和实施。第一阶段梳理和整理政策法规，国家对应急出台的法律、法规，国家整体针对应急的预案等方面。第二阶段细化全网适用政策规章，根据国家应急体系的方针和指导思想，对国家的法律法规解读，可以形成对全网行业内指导思想和方针，即满足国家相关法律法规的需求，又结合全网特点形成的针对全网的管理方向。第三阶段建立标准化操作手册，应建立标准化直升机操作手册，此手册应结合电网实际应急抢险场景，通过对应急事件的接收、组织，分析，信息传递，应急抢险作业和完成工作等各个阶段，从逻辑上条例清晰，具有工作指导性，最终形成手册体系，完成对单个事件的闭环管理。
（2）应急标准化人员培训大纲的制定和完善
应急标准化人员培训大纲的制定和完善主要是对飞机技术标准化。对于直升机参与电网应急抢险的全部人员按照流程节点、每个部门、每个职责范围进行细化和分解，建立对应的培训大纲，培训大纲建立可以提高员工对自己岗位技能的熟练度，对应急处置过程中自己的职责范围和业务范围明确和量化，提升人在应急处置过程中应对的方法和必要技能，减少在应急抢险过程中人为因素的发生，使各个环节都满足应急处置中相对应的环节，保证应急抢险过程的顺利进行。
5 直升机应急抢险人员队伍建设
人员队伍建设是对整体直升机在实施日常作业、抢险救灾等重大问题中，参与的人员，通过对人员职责进行细化（如图2），明确各个岗位的实施细则，当遇到突发事件时，保障各个岗位有专人负责，各个联络接口有专人传递，有条不紊，通过每个岗位的职责进行部署、实施、信息反馈，相关人员及时联动，做到快速反应，快速应对，保障突发事件在可控范围。减少经济损失和人员伤亡。
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（1）应急领导小组
应急领导小组的主要职责为贯彻落实应急有关的法律、法规和各项方针政策，组织，领导指挥电网突发事件的处置工作，全面掌握全公司稳定状态，提出对策，建议，并及时作出工作部署，督促，检查所属单位建立健全应急抢险的工作机制和落实应急抢险工作中各项工作措施的情况，对各项工作责任区域进行监控、检查、考核和责任追究。
（2）应急抢险人员
应急抢险人员具体分为应急指挥中心人员、运行控制人员、安全保卫人员、飞行人员、维修保障人员、绞车操作人员、综合管理人员和其它支援人员。应急指挥中心人员主要负责协调和指导现场应急救援工作。运行控制人员根据当时天气状况，在得到应急指挥中心救援方案后，开展航线论证。安全保卫人员主要负责督促、检查各项保卫措施的落实。飞行人员应熟悉特殊情况的处置方案，根据当季天气特点和当地天气形势预报。维修保障人员按标准进行特殊天气等条件下的飞机维护、抢修工作。绞车操作人员操作绞车，开展直升机绞车救援作业。综合管理人员主要负责调配安排专用车辆随时保障应急指挥中心使用。
（3）事后调查人员
事后调查人员的主要职责为对事后进行处理，奖惩并措，对事件进行分析和调查，评估改进，调整并完善应急预案，对记录进行整理和保存。
6 结语
直升机作为一种高效的运输工具，具有其他平台无法相比的反应迅速、机动灵活等特点。在电网应急抢险中，灾区的情况复杂，地面交通工具很可能瘫痪，直升机不受地形所限，能够深入到灾区的各个角落。此外，直升机转场速度快，具有足够的作业半径，可在电网防火除冰、灾情普查、现场指挥系统、人员物资运输、灾后重建等应急抢险中充分发挥其优势，为抗灾抢险提供重要的先进的技术手段，为大电网安全稳定运行提供有力支持，最大限度的挽回灾害所造成的经济损失和社会影响。
直升机参与电网应急抢险是整体趋势和整体方向，在国际上已成为世界国际航空应急体系发展趋势的重要一环。目前，越来越多的国家开始投入大量资金对直升机进行研发，对配套机场和人员进行建设和培养。在未来，互联网络的发展，势必对直升机应急救援产生更大的支持作用。更先进的航电设备、更畅通的信息传递、更先进的机载设备，将对增强直升机全天候作业能力、满足直升机在应急抢险的全天候、全地域的使用，起到更为积极的影响。
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