刀閘觸頭帶電除氧化層打磨機的研制與應用

孫堂彬，曲芳，文瑾，孫廣洲

（國網河南省電力公司新鄉供電公司，河南 新鄉 453000）

隔離開關是電廠電力生產設備操控的重要部件。由于長期置于室外，易受周圍濕度、溫度等環境因素的影響，隔離開關的動靜觸頭部位很可能出現生銹或表面形成氧化層，致使發熱量增大，溫度升高，觸頭燒壞、燒熔等情況。電廠正常、持續生產中的重要性使得隔離開頭的安全性、可靠性成為影響電力生產的關鍵性因素，一旦動靜觸頭部位出現問題，就需要對開關的整體部件進行更換，造成生產停滯，電廠會遭受極大的經濟損失。結合相關設備使用和運行的現實情況，如果對隔離開關進行調整完善，實現在隔離開關處于分斷狀態時，將觸頭表面的生銹氧化污垢層打磨處理，則會極大地保障打磨機運行的連續性和觸頭的使用性能，保障隔離開關及打磨機的運行安全。在該思路的基礎上，筆者提出了研制刀閘觸頭帶電除氧化層打磨機的方案，并結合現有隔離開關的構成及運行環境，進行現實的研究與探索。

1 刀閘觸頭帶電除氧化層打磨機概述

1.1 刀閘觸頭帶電除氧化層打磨機研制的背景

在對目前使用的設備進行維修過程中，雖然可以通過停電的方式對設備隔離開關進行全面檢修，但這種方式就要求對母線進行停電作業，而在生產持續的過程中，對母線采取停電操作往往無法真正實現。在這樣的情況下，為防止隔離開關因為長期暴露在空氣中可能出現的銹蝕、污垢，進而引起觸頭燒壞的情況，可以通過采用紅外成像儀器巡檢設備對隔離開關進行巡檢，根據觸頭發熱溫度與設置的標準溫度的對比來判斷隔離開關的溫度是否存在超標情況，如果開關的溫度嚴重超過設置的標準，則可以對隔離開關進行單獨停運的操作，安排檢修人員進行高空帶電作業處理。

雖然上述的依據觸頭溫度情況來判斷是否需要對隔離開關進行停運檢修和帶電作業的方法，能夠避免隔離開關真正發生故障后造成的較大損失，但這種作業也存在較大的不確定性。并且，隨著電力生產工藝和技術的改良，設備操控的要求也在不斷提高，這就要求隔離開關的性能要充分滿足帶電作業的要求。為徹底解決事故隱患、避免事故停電、免除繁重的人力高空作業，有必要研制可以帶電作業且安全性、有效性更高的打磨機設備，實現隔離開關不停電狀態檢修維護，確保操作人員和電力生產、電網運行的安全，而這也成為刀閘觸頭帶電除氧化層打磨機研制與應用的背景和初衷。

1.2 刀閘觸頭帶電除氧化層打磨機的結構及原理分析

刀閘觸頭帶電除氧化層打磨機主要適用于對發電廠的變電站10kV～220kV隔離開關的動靜觸頭進行帶電打磨除銹作業。該打磨機由絕緣桿、轉角器、機殼、鋰電池、控制電路、微型電機、減速機、連桿、打磨板、積塵罩、攝像頭和地面可視控制器構成。打磨機的具體結構見圖1。

圖1 刀閘觸頭帶電除氧化層打磨機的結構

該型打磨機的特點和優勢在于可以實現帶電、可視化、無塵化作業。打磨機主要由絕緣桿實施帶電作業，絕緣桿的上端安置轉角器，可使作業部件任意調節方位方便打磨作業。轉角器連接機殼，機殼為絕緣材料玻纖尼龍制成的絕緣殼體，在帶電作業時，不破壞高壓設備的絕緣狀況，機殼的內壁設置有銅鐵雙層屏蔽層，可有效屏蔽機殼外的強電場和強磁場，避免機殼內的機電設備和電子設備受到干擾。機殼內設有鋰電池、控制電路、微型電機、減速器、連桿和攝像頭。鋰電池為DC12V鋰電池，向控制電路和微型電機提供電源動力，控制電路含有無線通訊電路、電機控制電路和電機驅動電路；微型電機為500W微型盤式航模電機，高度18mm,直徑50mm,重200g,體積小、重量輕、扭矩大、散熱好、可靠性高、價格高,適合作便攜式作業工具；減速器為微型行星減速器，體積小，減速比大。微型電機經減速器驅動連桿作往復振動運行，連桿帶動處于機殼外和積塵罩內的打磨板作往復振動打磨。連桿和打磨板由密度僅為1.1的質輕高強自潤滑絕緣性能優良的PEEK塑料制成，打磨板9的形狀尺寸可根據各種刀閘觸頭的形狀尺寸設計制作；吸塵罩由絕緣性能優良的硅橡膠制成。整個打磨過程可由針孔攝像頭傳輸至地面可視控制器，對打磨作業和打磨效果進行可視監控。

2 刀閘觸頭帶電除氧化層打磨機研制與應用面臨的難題及破解策略

通過上述分析可以看出，刀閘觸頭帶電除氧化層打磨機主要是對打磨機隔離開關的刀閘觸頭進行帶電除氧化層作業，目的在于防止刀閘觸頭出現生銹腐蝕的情況。雖然這種打磨機可以解決打磨機運行過程中的刀閘觸頭不停電檢修作業，并以自動可視監控打磨代替人工登高打磨作業，但其在當前的研制與應用中仍然面臨較大的技術性難題。

2.1 打磨機功能較為單一

刀閘觸頭帶電除氧化層打磨機主要是對隔離開關刀閘觸頭部位進行除銹作業，其主要的功能在于除去刀閘觸頭的氧化層，避免銹蝕引起的觸頭問題。但是，在現實的電力生產中，造成相關設備出現運行問題的原因是多方面的，該打磨機無法對銹蝕以外可能引起設備故障的原因進行檢修，這使得打磨機的功能相對比較單一，往往得不到電廠相關主體的選擇和使用，大范圍推廣應用的難度大。

為確保打磨機在電廠生產中設備檢修方面的真正使用，研制人員要結合電廠設備運行中帶電作業的相關需求和要求，豐富和完善打磨機的功能，使打磨機具有更廣泛的不停電檢修作業優勢，通過多功能來提升打磨機的使用效益。

2.2 打磨機批量生產難度大

雖然刀閘觸頭帶電除氧化層打磨機的功能優勢比較明顯，并且在火電廠部分電力設備的使用中得到了檢驗。但是，由于火電廠對刀閘觸頭檢修重視度的不高，以及當前打磨機尚處于研究探索階段，缺乏完整的批量生產條件，開展刀閘觸頭帶電除氧化層打磨機批量生產仍然存在較大的現實性困難。

考慮到當前電廠生產中對刀閘觸頭帶電除氧化層重視度不夠的問題，相關研發人員可以通過實驗演示的方法來呈現出打磨機在解決刀閘觸頭氧化腐蝕問題方面的功能，凸顯打磨機的實用性價值。同時，研發人員要在保證打磨機功能的基礎上，盡可能地簡化打磨機的結構，降低打磨機批量生產和使用的技術難度，確保打磨機的廣泛推廣與應用。

3 結語

刀閘觸頭帶電除氧化層打磨機是專門針對隔離開關刀閘觸頭普遍存在的氧化腐蝕問題而研制的打磨設備，其具有的可視化、帶電化、無塵化打磨作業功能極大地滿足了電廠電力生產中設備運行性能的要求。該打磨機在保障安全生產、提高生產持續性等方面的積極作用，突出了使用的現實性意義和價值，值得進一步研制與應用。