隔離開關智能化帶電干冰清洗的研究范文

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摘要：論文通過開展隔離開關干冰清洗帶電作業研究應用，用帶電檢修項目替代停電檢修項目，破解停電難與傳統停電檢修項目實施的矛盾。論文通過研制隔離開關帶電干冰清洗作業平臺，實現隔離開關動靜觸頭帶電干冰清洗、傳動部件潤滑處理，及回路電阻帶電監測等功能。

關鍵詞：隔離開關；干冰；帶電清洗；智能化

0引言

隔離開關是現階段使用最多的一類變電設備。目前隔離開關設備運行情況并不理想，總體缺陷較多，制約了電網安全穩定運行。主要表現在以下幾個方面：⑴隔離開關處于合閘帶負荷狀態下出現過熱缺陷，需停電檢修，影響線路負荷的正常輸送及降低電網供電可靠性。⑵影響正常操作，擴大停電范圍。為了解決高供電可靠性和檢修這一矛盾，積極開展帶電檢修維護技術的開發與應用，成為了一種必然的選擇。本文從幾個重要研究方向入手，研制出隔離開關帶電干冰清洗作業平臺、隔離開關回路電阻帶電監測裝置，其中隔離開關智能化干冰帶電清洗作業平臺，實現了在隔離開關帶電狀態下，對隔離開關動、靜觸頭智能化干冰帶電清潔作業和對隔離開關傳動部件智能化潤滑作業。隔離開關回路電阻帶電監測裝置能夠實現隔離開關帶電狀態下回路電阻測試工作。為推廣論文的研究成果，使得隔離開關帶電作業能規范、安全的開展，研究人員還編制了變電站隔離開關帶電干冰清洗一系列作業指導書。當前，國內外關于隔離開關帶電檢修工藝及帶電檢修維護清洗平臺的研究較少，有必要研制隔離開關帶電檢修平臺。文獻[1]較為詳細地介紹隔離開關動靜觸頭的結構特點、分合閘過程以及維護措施。文獻[2]主要總結了隔離開關的幾種典型缺陷以及造成的故障，并分析了防范措施。文獻[3]對某220kV樞紐變電站隔離開關靜觸頭過熱的原因進行分析，并在原有靜觸頭基礎上提出了相應的解決方案。針對目前對隔離開關帶電干冰清洗作業平臺的需要，論文首先詳細描述了隔離開關常見缺陷以及帶來的嚴重后果；建立隔離開關帶電干冰清洗作業平臺模型；在此基礎上對帶電干冰清洗作業平臺作進一步改進和完善，并將成型帶電干冰清洗作業平臺在變電所現場實施，效果顯著。

1隔離開關故障分析及處理

水平式、垂直式隔離開關是現階段變電站使用最廣泛的一種隔離開關。水平式、垂直式隔離開關在運行過程中，由于電流的熱效應，在觸頭接觸電阻過大時將發生過熱，隔離開關靜觸頭轉動部分卡澀、分合閘不到位等缺陷也時有發生，其主要原因是閘刀動靜觸頭以及內部傳動輔件積灰非常嚴重，并且觸指彈簧存在不同程度銹蝕。目前此類缺陷的處理方法：將設備停電，采用人工維護的方式對接觸面進行處理，使其表面狀況得到改善，減小接觸電阻。這種處理方法必須將設備停役，人工維護涉及登高作業非常不方便，而且還存在安全隱患。要避免隔離開關故障，必須在安全的前提下，保持觸頭表面接觸狀況良好，定期進行觸頭表面清理，使隔離開關的接觸電阻值在正常范圍內，延長隔離開關觸頭的檢修維護周期，提高設備與電網的可靠性。經市場調查，研究人員發現沒有可直接使用的隔離開關觸頭帶電清洗維護設備。

2隔離開關帶電干冰清洗作業平臺的工作原理

從安全性角度出發，選擇隔離開關智能化帶電干冰清洗移動作業平臺，對于室內、室外隔離開關都可以實現帶電清洗作業，攜帶方便，安全可靠，并能實現智能化遙控操作。智能化帶電干冰清洗作業平臺主要由移動載體平臺、壓縮空氣系統、絕緣平臺、工作部件、控制系統、數據采集傳輸系統等模塊組成。它的工作原理是：利用機械強度十分可靠的移動載體作為干冰清洗平臺底座，保證在變電站有限的安全作業空間內，實現作業平臺的支撐、水平調整功能，滿足控制系統及附件的安裝條件；絕緣平臺采用等電位模式，實現高電壓作業環境下操作機械臂、作業工具的承載，以及自身的旋轉、升降功能；操作機械臂在滿足檢修運動范圍、安全距離、強度、剛度等要求的基礎上，實現可將前端作業工具送達工作需要范圍內的具體位置；壓縮空氣系統放至在地面，用于產生壓縮空氣，通過裝在絕緣支架上的絕緣管道，將干冰噴向隔離開關高電位部件進行清洗。同時，壓縮空氣也是其他工作部件的動力源，從地電位為在高電位維護設備提供充足的動力源；數據采集傳輸系統通過無線控制裝置完成數據采集、操作目標識別、分析、決策，在滿足帶電作業絕緣要求的基礎上，實現平臺相關組件的運動狀態數據的動態采集，實現清掃軌跡的生成和控制，移動載體的快速自動調平以及作業中發生意外情況的快速響應。

3帶電干冰清洗作業平臺裝置研制

（1）平臺本體結構設計、材料選擇。與輸配電線路不同，變電站設備眾多，帶電間隔之間空間相對較小。干冰清洗作業平臺一方面需要有較高的強度和自由度，可以在有限的空間中支撐前端的作業工具完成相應的動作；另一方面，作業平臺的支撐和伸出組件應有良好的絕緣性能，滿足《安規》中對變電站帶電作業的絕緣要求。因此，絕緣支架的結構設計、材料選擇是本項目的關鍵之一。

（2）智能化干冰清洗作業平臺的控制方式。為實現對隔離開關動、靜觸頭的自動干冰清洗及傳動部件自動潤滑功能，必須解決平臺的自動精準定位和動作的精確控制問題?？赏ㄟ^對智能化干冰清洗作業平臺各組件的單獨控制和各部分的運動合成，實現在變電站有限的空間中對作業位置和檢修動作的靈活控制；通過數據采集系統對控制結果進行實時反饋，構成一個閉環控制系統，達到高精度、準實時的控制目標。因此，控制系統硬件裝置的選用等問題都是本項目的關鍵技術。

（3）絕緣防護措施。絕緣防護措施是指在設備發生故障時,要有足夠的防護措施以保證電網和人員的絕對安全。智能化帶電干冰清洗作業平臺一方面要提高可靠性，另一方面，必須考慮當平臺在作業過程中發生故障時，如何保證作業人員的人身安全和設備安全。一個部位干冰帶電清洗機工作過程：①利用底盤車的自行功能，將干冰帶電清洗裝置移動至隔離開關需清洗的部位下方；②在干冰給料機的容器內裝上干冰；③借助攝像器傳下的視頻信號，將絕緣平臺升起到隔離開關需清洗的部位，并通過底盤車上的機構進行X或Y方向小幅度運動及旋轉的，將噴槍對準需清洗的部位；④用壓縮空氣控制器將壓縮空氣送入絕緣平臺上方，驅動干冰給料機，并將干冰粒通過噴槍吹洗隔離開關的工件；⑤通過無線攝像頭的圖像控制清洗質量達到要求；⑥收回清洗器的噴槍，添加補充干冰轉移到下一個清洗部位。

4結論

（1）論文通過建立隔離開關帶電干冰清洗作業平臺模型，成功研制出適用于水平式、垂直式隔離開關的帶電干冰清洗作業平臺，包括隔離開關觸頭帶電干冰清洗、傳動部件帶電潤滑及回路電阻帶電監測裝置。

（2）將傳統的人工觸頭停電維護與帶電干冰清洗平臺作業維護進行對比，發現在相同類型閘刀的基礎上，帶電干冰清洗平臺維護效果比人工維護效果更好，動靜觸頭表面干冰清洗干凈，滿足接觸電阻的標準，觸頭維護合格率100%。觸頭經過帶電干冰清洗維護后，效果良好：觸頭轉動靈活可靠，不卡澀；隔離開關分合閘到位，操作不費力。

（3）隔離開關帶電干冰清洗作業平臺的底座是采用履帶結構，現場作業行進方便，徹底解決了變電站內草地、碎石路行進不方便這個問題。

參考文獻：

[1]袁向群，張宗九.500kVSPOLT/2T系列隔離開關觸頭系統結構特點及維護措施[J].華東電力，2003,32(7):66~67.

[2]張煦.變電站隔離開關常見故障及預防措施.內蒙古電力技術，2009,27(1):54-55.

[3]呂念明，黃偉堅，胡泰.220kV變電站隔離開關靜觸頭過熱原因分析及解決方案.電工技術，2006,27(12):63~64.

作者:董升 呂朝暉 鄭曉東 周彪 杜羿 彭濤 單位:國網金華供電公司變電檢修室