變電站敞開(kāi)式設(shè)備瓷瓶自動(dòng)清潔裝置

［摘 要］文章針對(duì)沿海地帶變電站敞開(kāi)式設(shè)備瓷瓶污閃嚴(yán)重、帶電水沖洗效果不佳、人工清潔費(fèi)時(shí)費(fèi)力的問(wèn)題，提出了利用自動(dòng)化機(jī)器代替人工的方法。通過(guò)模擬人工360°同時(shí)清潔，并適當(dāng)增大摩擦力的做法，對(duì)敞開(kāi)式設(shè)備瓷瓶自動(dòng)清潔裝置進(jìn)行了設(shè)計(jì)、制造和應(yīng)用，替代人工登高作業(yè)，使瓷瓶清潔更加安全、高效。研究表明，該裝置能夠安全高效清除瓷瓶表面的污垢，無(wú)需人工攀爬，提高設(shè)備的電氣性能、可靠性和工作的安全性。

［關(guān)鍵詞］變電站；絕緣瓷瓶；自動(dòng)清潔；防污閃

［中圖分類(lèi)號(hào)］TM63 ［文獻(xiàn)標(biāo)志碼］A ［文章編號(hào)］2095–6487（2024）03–0168–03

隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，社會(huì)用電量增長(zhǎng)迅速，變電站數(shù)量隨之劇增。絕緣支撐件作為敞開(kāi)式電力設(shè)備的核心組件，起著重要的絕緣與支撐作用，其中絕緣瓷瓶因適用電壓等級(jí)高、檢修方便等優(yōu)點(diǎn)得到廣泛應(yīng)用。但隨著瓷瓶工作周期的增長(zhǎng)和工作環(huán)境的復(fù)雜多變，表面污垢的積累會(huì)導(dǎo)致設(shè)備電氣性能下降，存在污閃、擊穿放電等缺陷或故障。近年來(lái)，敞開(kāi)式設(shè)備絕緣瓷瓶故障時(shí)有發(fā)生，因此安全有效地對(duì)瓷瓶進(jìn)行清潔，從而預(yù)防事故發(fā)生，對(duì)于電力設(shè)備的安全運(yùn)行至關(guān)重要。

1 現(xiàn)狀分析

現(xiàn)階段，變電站敞開(kāi)式設(shè)備瓷瓶的清掃方法主要有兩種，分別為帶電水沖洗和停電人工清掃。帶電水沖洗是使用壓力水柱清洗電氣設(shè)備外絕緣的一種帶電作業(yè)方式，可以有效避免線路停電，但清潔效果一般，無(wú)法對(duì)瓷瓶的重臟污進(jìn)行清潔。停電人工清掃是根據(jù)Q/CSG 1206007—2017《電力設(shè)備檢修試驗(yàn)規(guī)程》等要求規(guī)定，人工使用抹布或軟毛刷等擦拭工具在停電設(shè)備瓷瓶上進(jìn)行清掃，其優(yōu)點(diǎn)是清潔方法得當(dāng)時(shí)，清潔效果好，但存在需取得高空特種作業(yè)證的人員方可進(jìn)行高空作業(yè)，無(wú)法保證作業(yè)人員的人身安全，以及設(shè)備停電需與調(diào)度協(xié)調(diào)、清掃費(fèi)時(shí)費(fèi)力等缺點(diǎn)。

近年來(lái)，國(guó)內(nèi)外研究者針對(duì)瓷瓶清潔技術(shù)開(kāi)展了一系列研究，然而，大多數(shù)現(xiàn)有技術(shù)仍存在清潔效果不佳、耗時(shí)耗力等缺點(diǎn)。因此，提高清潔裝置的自動(dòng)化程度和對(duì)敞開(kāi)式絕緣瓷瓶的清潔度是該裝置的重點(diǎn)研究方向。

2 瓷瓶自動(dòng)清潔裝置介紹

2.1 設(shè)計(jì)思路

對(duì)傳統(tǒng)清洗方式進(jìn)行擇優(yōu)汰劣，變電站敞開(kāi)式設(shè)備瓷瓶自動(dòng)清潔裝置的研究與設(shè)計(jì)需要解決以下問(wèn)題：①變電站敞開(kāi)式設(shè)備瓷瓶距地面距離較高，人工清掃工作量大，存在高空作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)；②部分變電站受環(huán)境、積污情況、設(shè)備布置方式的影響，無(wú)法直接進(jìn)行帶電水沖洗；③提高對(duì)絕緣瓷瓶的清潔度，最大程度降低發(fā)生污閃的可能性。

2.2 結(jié)構(gòu)介紹

研究主要針對(duì)110 kV 以上斷路器、隔離開(kāi)關(guān)、高電壓等級(jí)絕緣套管等人工直接清潔繁瑣或需使用高空作業(yè)車(chē)的瓷瓶（有時(shí)場(chǎng)地限制無(wú)法使用高空作業(yè)車(chē)），以質(zhì)量第一、效率為先的原則，設(shè)計(jì)了一種變電站敞開(kāi)式設(shè)備瓷瓶自動(dòng)清潔裝置，其結(jié)構(gòu)如圖1所示。

變電站敞開(kāi)式設(shè)備瓷瓶自動(dòng)清潔裝置主要由以下8 個(gè)部分組成。

（1）底座滑輪。采用大尺寸萬(wàn)向輪設(shè)計(jì)，配置自鎖裝置，規(guī)格型號(hào)為DZHM-60，主要用于驅(qū)動(dòng)整個(gè)裝置，能適應(yīng)草地、水泥地等多種地面，配合強(qiáng)力專(zhuān)用驅(qū)動(dòng)機(jī)，可上下落差不大于50 mm 的凹凸地面，對(duì)于落差過(guò)大的地面，需鋪木板配合使用；同時(shí)能實(shí)現(xiàn)360°自由轉(zhuǎn)動(dòng)，增強(qiáng)設(shè)備整體機(jī)動(dòng)性。而當(dāng)裝置到位時(shí)，可利用自鎖裝置鎖住滑輪，防止意外滑動(dòng)。

（2）液壓升降機(jī)。規(guī)格型號(hào)為GTJZ06，能升高1～6 m，載重500 kg ；配備良好的液壓驅(qū)動(dòng)，可實(shí)現(xiàn)裝置的平穩(wěn)上升和下降，能適應(yīng)各類(lèi)常規(guī)110 kV 以上斷路器、隔離開(kāi)關(guān)等需使用高空作業(yè)車(chē)的瓷瓶；較好的載重可承受清潔水箱、清潔毛刷、液壓泵等部分，配合四方形底座，穩(wěn)固牢靠，可防止出現(xiàn)設(shè)備損壞或升高后整體傾倒等隱患。

（3）去污垢水箱。容量為200 L，采取高分子聚乙烯制作，大容量設(shè)計(jì)，用于儲(chǔ)存瓷瓶清潔專(zhuān)用清潔劑，內(nèi)有專(zhuān)用管道連接到高壓泵，可實(shí)現(xiàn)清潔5～7 臺(tái)設(shè)備無(wú)需補(bǔ)充清潔劑。

（4）高壓泵。型號(hào)為H500 P30 kW，實(shí)現(xiàn)清潔劑輸送管路的能量驅(qū)動(dòng)，可快速、高效地為高壓噴頭供應(yīng)清潔劑。

（5）專(zhuān)用驅(qū)動(dòng)機(jī)。作為主要能量輸出設(shè)備，為傳動(dòng)桿清潔毛刷的工作提供能量。

（6）高壓噴頭。型號(hào)為2H6C，間隔式設(shè)計(jì)在毛刷之中，配合毛刷進(jìn)行清潔，可提升清潔效果。

（7）傳動(dòng)桿。用于連接毛刷和專(zhuān)用驅(qū)動(dòng)機(jī)，可自由伸縮，實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)度可調(diào)，適用于不同距離的瓷瓶及瓷裙，依照傳感器的距離感應(yīng)自動(dòng)調(diào)整與瓷瓶的距離，防止對(duì)瓷瓶造成機(jī)械傷害。

（8）清潔毛刷。采用增強(qiáng)型玻璃纖維制作，規(guī)格型號(hào)為CWL-330，清潔毛刷由兩邊組成，可自由分和，每套高度約為8 cm，共形成一個(gè)整體圓環(huán)；根據(jù)不同瓷瓶尺寸大小設(shè)置多套毛刷模具，對(duì)于常規(guī)瓷瓶與220 kV 以上等高大瓷瓶使用不同模具。并且毛刷設(shè)置為可相互組合式設(shè)計(jì)，可根據(jù)需要自由調(diào)44ZrFW3fsp0c7iQn9tFvmR243rJXCbrAcF2mz4EZNc8=整同時(shí)清潔的高度，也能大幅提升清潔效率。

2.3 使用介紹

基于裝置設(shè)計(jì)和現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，以110 kV 斷路器瓷瓶清潔為例，使用流程為：將變電站敞開(kāi)式設(shè)備瓷瓶自動(dòng)清潔裝置運(yùn)送到已停電且需要清潔的設(shè)備處，然后根據(jù)所需清潔瓷瓶大小選用適合的毛刷模具。外接電源后，啟動(dòng)液壓升降機(jī)，將毛刷上升至瓷瓶底部，再依次啟動(dòng)毛刷、高壓噴頭等，傳動(dòng)桿和傳感器等會(huì)按照瓷瓶尺寸情況自動(dòng)調(diào)整與瓷瓶的距離，并自動(dòng)對(duì)瓷瓶進(jìn)行自下而上的清潔，當(dāng)感應(yīng)到中部接線板時(shí)會(huì)自動(dòng)打開(kāi)毛刷，以免對(duì)接線板造成損傷。直到頂部傳感器感應(yīng)到已完成清潔后，自動(dòng)打開(kāi)毛刷并下降到初始狀態(tài)。

3 裝置效果

采用該瓷瓶清潔裝置后，變電檢修人員在瓷瓶清潔作業(yè)時(shí)無(wú)需再進(jìn)行登高作業(yè)，降低了高空作業(yè)資格要求的同時(shí)，避免了登高作業(yè)帶來(lái)的風(fēng)險(xiǎn)。裝置在到位后便可以自動(dòng)進(jìn)行清潔作業(yè)，提高了工作效率，為基層增效減負(fù)帶來(lái)了積極作用。

結(jié)合某檢修班組2022 年下半年的21 次人工瓷瓶清潔作業(yè)時(shí)間記錄，可計(jì)算每次人工清潔110 kV 斷路器瓷瓶作業(yè)的平均時(shí)間為86 min ；通過(guò)記錄35 次采用清潔裝置進(jìn)行作業(yè)的時(shí)間可知，平均時(shí)間縮短為37 min，平均減少作業(yè)時(shí)間為49 min，能實(shí)現(xiàn)為基層減負(fù)的同時(shí)提前送電。裝置應(yīng)用前后效果對(duì)比如圖2所示。

通過(guò)第三方檢測(cè)和實(shí)際應(yīng)用驗(yàn)證，該自動(dòng)清潔裝置性能優(yōu)越，能夠安全高效地清除瓷瓶表面的污垢，使瓷瓶符合國(guó)標(biāo)GB/T 26218.1—2010《污穢條件下使用的高壓絕緣子的選擇和尺寸確定》中對(duì)現(xiàn)場(chǎng)污穢度的等級(jí)要求，且不會(huì)對(duì)瓷瓶造成損傷；裝置的自動(dòng)化程度較高，能夠顯著降低清潔所需的時(shí)間和人力成本。另外，操作者對(duì)裝置的使用體驗(yàn)也較為良好，認(rèn)為其使用便捷，能夠提高瓷瓶清潔的質(zhì)量和效率。然而，研究也存在一定的限制，如該裝置主要應(yīng)用在變電站中斷路器等常規(guī)瓷瓶上，對(duì)于尺寸變化很大的瓷瓶缺乏有效變化手段，需進(jìn)一步考慮拓展至特定類(lèi)型瓷瓶。

4 結(jié)束語(yǔ)

文章設(shè)計(jì)的變電站敞開(kāi)式設(shè)備瓷瓶自動(dòng)清潔裝置，能夠有效地清除瓷瓶表面的污垢，提高設(shè)備的電氣性能和可靠性。同時(shí)，該裝置的自動(dòng)化程度較高，能夠顯著降低清潔所需的時(shí)間和人力成本。未來(lái)的研究可以進(jìn)一步拓展至不同類(lèi)型瓷瓶的清潔，以及裝置在各種環(huán)境條件下的適應(yīng)性和穩(wěn)定性，對(duì)推廣自動(dòng)化裝置在電力領(lǐng)域的應(yīng)用具有重要意義。

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