絕緣子帶電清掃設備研究與設計

王斌　黃鈺錫　袁新星　陳華浦（貴州電網公司輸電運行檢修分公司，貴州貴陽　55000；武漢科迪奧電力科技有限公司，湖北武漢　4303）

絕緣子帶電清掃設備研究與設計

王斌1黃鈺錫1袁新星2陳華浦2（1貴州電網公司輸電運行檢修分公司，貴州貴陽550002；2武漢科迪奧電力科技有限公司，湖北武漢430223）

隨著電網電壓等級的提高、系統容量的增大，設備停電的機會越來越少、停電時間越來越短，設備停電清掃成為難于實現的措施，特別是高壓輸電線路絕緣設備。本文根據輸電線路停電的機會越來越少、停電時間越來越短等特點以及帶電水沖洗、帶電氣吹清掃和機械帶電清掃等傳統手段在輸電線路絕緣子帶電清掃中存在的不足，深入研究輸電線路絕緣子帶電清掃技術，設計出了一種新型的絕緣子帶電清掃設備。

絕緣子帶電清掃設備

1　引言

電力系統每年有計劃地對電力設備在污閃多發期前進行停電，集中力量對輸變電線路、電力設備進行清掃是普遍采用的方法。用人工的方法去擦外絕緣的停電清掃方法雖然簡單易行，但這種方法費時、費力、勞動強度大，清掃質量難以保證，停電還給企業造成很大的損失。隨著電網電壓等級的提高、系統容量的增大，設備停電的機會越來越少、停電時間越來越短，設備停電清掃成為難于實現的措施，所以研制一種新型的輸電線路絕緣子機械帶電清掃器就有很大的價值。

2　帶電清掃絕緣子技術

目前國內常用的帶電清掃絕緣子方法有三種：帶電水沖洗、帶電氣吹清掃和機械帶電清掃。

（1）帶電水沖洗。帶電水沖洗的優點是不需要設備停電，不中斷供電，無需設備的倒、合閘的操作；不受設備停電時間限制，可隨時對贓污設備進行清掃，清洗效果好，但同時水沖洗風也險比較大，存在著人身安全隱患，且輸電線路處于野外不便采用此方式進行清掃。

（2）帶電氣吹清掃。帶電氣吹清掃是由空氣壓縮機將空氣壓縮，經空氣凈化器過濾，再直接（或加入鋸末等介質）吹到絕緣子表面，利用高壓空氣的沖擊力或其附帶的介質對瓷表面進行清污。

（3）機械帶電清掃。機械帶電清掃是指采用專業工具設備，利用電源作動力，電機轉動毛刷，通過絕緣桿將毛刷伸到絕緣子表面進行清掃。使用時，適當移動和調整傳動機構將清掃頭插入絕緣子頸部后，接通減速電機電源，減速電機驅動伸縮式絕緣轉動桿轉動，伸縮式絕緣轉動桿則驅動擺動機構使清掃頭在絕緣子上作推磨式擺動而將塵埃擦去，經逐層擦試后再從頸部撤離而完成清掃。

從國內近年來，輸電設備帶電清掃技術的應用，機械帶電清掃是較為適合輸電線路絕緣清掃。

3　清掃設備設計

3.1刷頭裝置設計

（1）工業刷頭研究。本絕緣子清掃器通過刷頭的旋轉清掃絕緣子表面污垢，因此對于清掃器刷頭不僅要求其具備優良的表面清掃能力，還要求其具有耐磨、耐老化等優良的物理化學屬性。故本項目將研究目前常用工業刷頭，根據其材質、屬性及適用范圍，選擇適用于絕緣子清掃的刷頭類型。本設備根據實際需求，選擇工業毛刷盤，其用于工業機械零件、板材、石材、工藝玻璃、電子顯示器清洗，拋光、打磨、除銹等，選用材料為劍麻。

（2）裝置設計。刷頭裝置為環形干式絕緣子清掃工具，該工具由環形毛刷和環形軸承兩部分組成，毛刷前端有活動開口，張開時能使絕緣子鋼帽通過。清掃器啟動工作時，活動開口打開，控制操作桿伸縮，使刷頭處于絕緣子瓷裙內，閉合活動開口，啟動電機使環形毛刷轉動開始清掃作業，完成一片絕緣子清掃后，停止電機，打開活動開口，控制伸縮操作桿，進行下一片絕緣子清掃。毛刷可采用高硬度尼龍材料，具有高機械性能和熱屬性，表面處理良好，極好的注塑性和尺寸穩定性，保證除污效果的同時不傷害絕緣子表面。

3.2動力及傳動結構設計

（1）電機選型。由于絕緣子清掃器最終是通過刷頭的轉動，利用刷毛來不斷清掃絕緣子閃裙溝槽里的污穢，清掃效果與刷頭轉動的力度及速度息息相關，本項目中絕緣子清掃器的動力將采用小型步進電機進行提供。

（2）傳動機構選型。要將電力產生的轉動力矩傳遞到刷頭的轉動，需要選擇合適的傳動機構。目前常見的機械傳動按傳力方式分，可分為摩擦傳動和嚙合傳動，摩擦傳動又分為摩擦輪傳動和帶傳動等，嚙合傳動可分為齒輪傳動、渦輪蝸桿傳動、鏈傳動等，常見傳動機構：皮帶傳動；齒輪傳動；鏈傳動；螺旋傳動。鑒于本絕緣子清掃器設計中電機位置位于刷頭較近位置，預計采用齒輪傳動的方式進行傳動。

3.3操作桿設計

（1）操作桿要求。操作桿的接頭宜采用固定式絕緣接頭，接頭連接應緊密牢固。用空心管制造的操作桿的內、外表面及端部必須進行防潮處理，并用堵頭在空心管的兩端進行封堵，以防止內表面受潮和臟污。操作桿的結構要求、電氣性能、機械性能要符合相關規定。

（2）桿體設計。操作桿是一根可伸縮、一端連接帶電機的刷頭、一端固定在固定裝置上且具備操作按鈕的絕緣桿。清掃工作開始前，操作桿保持最短狀態，操作端固定在固定裝置上，準備工作就緒，啟動伸縮開關，操作桿伸長，到指定位置停止運動，操作清掃器的活動開口，開始清掃工作。操作桿材料要耐壓強度高、耐腐蝕、耐潮濕、機械強度大、質輕、便于攜帶，一個人能夠單獨操作，為保證輕質其內部為空心且排布控制導線。

3.4輔助固定裝置設計

考慮到絕緣子帶電清掃器內的電機、電池、操作桿等自重及清掃時長，全程由塔上工作人員手持完成，勞動強度大，過程中操作桿的晃動直接影響清掃效果，并存在一定安全隱患。所以，本項目將為絕緣子帶電清掃器設計一套輔助固定裝置。需要固定裝置有助于清掃器全角度清掃；配合操作桿完成伸縮固定的工作；能保證操作桿能在一定范圍傾斜。

4　結語

本文設計、研制了一種新型的絕緣子帶錢清掃設備，其主體包括清掃傳動部分和固定支撐部分，帶電作業人員可將清掃設備直接固定在絕緣子串的頂部，打開控制開關，只需控制設備的垂直位置，設備就會對絕緣子串進行自動清掃，有效地提高了清掃效率和清掃清潔度，同時極大的降低了作業人員的勞動強度，對絕緣子的帶電清掃工作具有極大的實際意義！

［1］徐承申.懸式絕緣子帶電清掃器.中國，88203154［P］，1988.

［2］徐文澄.超高壓帶電自動清掃機.中國，94209378.X［P］，1994.

［3］李建勇.機電一體化技術.北京：科學出版社，2004.

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