10千伏隔離開關(guān)帶電除銹裝置的研制與應(yīng)用

李佳宇 王向偉 高玉強 狄儒 秦建利

摘要：基于10kV隔離開關(guān)帶電除銹裝置的現(xiàn)狀分析，研究一種一體化的隔離開關(guān)帶電除銹裝置，利用無線操控技術(shù)對10kV帶電線路的隔離開關(guān)實現(xiàn)帶電除銹功能的技術(shù)設(shè)計，解決10kV線路在不停電的情況下進行帶電作業(yè)，通過無線操控對隔離開關(guān)進行除銹，進一步減少配電線路全口徑停電次數(shù)和停電范圍，減少電力施工人員搶修、施工、檢修的工作量等。

1 ?研究背景

在負(fù)荷10kv配電網(wǎng)中，隔離開關(guān)，作為保障電路中維修部分與帶電體之間隔離的載體，作用非常重要，大量的隔離開關(guān)的安裝是為了在線路某一部分需要停電時，拉開隔離開關(guān)，做到停電部分與主線路隔離，從而減少停電面積。但是由于隔離開關(guān)在配電網(wǎng)中運行操作頻率較低，且長期運行在室外，不僅會積累大量灰塵、油污，甚至?xí)蛴辍⒀┧治g導(dǎo)致其安裝螺栓、刀閘鉸鏈及其觸點在空氣中氧化銹蝕，導(dǎo)致刀閘開閉困難，觸點接觸電阻增大，造成緊急狀態(tài)下刀閘無法斷開、觸點燒蝕斷路等故障。如何在配電情況下，進行安全、遠(yuǎn)距離無接觸的除銹是我們要解決的問題。

2 ?研究現(xiàn)狀

傳統(tǒng)的除銹方法是將線路斷開，采用人工打磨再上潤滑油除銹，此時需要斷開電路進行操作，然而高壓設(shè)備停電，對用電用戶，尤其是醫(yī)院、學(xué)校和重工企業(yè)來說，會產(chǎn)生額外的人力和物力上的投入，如果在配電情況下進行除銹操作，極易產(chǎn)生安全問題，威脅施工人員安全。

為了確保電網(wǎng)穩(wěn)定運行，減少停電時間，近年來，各供電公司也研發(fā)并制作了多項除銹裝置，在配電情況下進行隔離開關(guān)的除銹，除銹裝置目前主要分為三大類：一類是在絕緣桿上加裝現(xiàn)有技術(shù)產(chǎn)品，如打磨銼、拋光砂輪及其他清潔工具，來實現(xiàn)對隔離開關(guān)動、靜觸頭的打磨，清除觸頭表面氧化銅膜及燒痕，降低接觸電阻;第二類是利用除銹液來實現(xiàn)對隔離開關(guān)觸頭的除銹潤滑，具體是開發(fā)一種能安裝在絕緣桿上的除銹裝置，包括有帶噴頭的罐體、驅(qū)動機構(gòu)、控制器，通過控制器控制驅(qū)動機構(gòu)按壓噴頭完成除銹;第三類是利用激光實現(xiàn)遠(yuǎn)程或者近距離的對帶電觸頭實施除銹（1-3）。其中，利用除銹液來實現(xiàn)對隔離開關(guān)觸頭的除銹潤滑是電力行業(yè)應(yīng)用最為廣泛的除銹方式。

通過對第二類帶電除銹裝置的結(jié)構(gòu)、工作方式進行分析和總結(jié)，發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有的帶電除銹裝置存在以下主要問題：

（1）裝置整體采用分體式或分布式設(shè)計，結(jié)構(gòu)零散，安裝使用麻煩，可靠性較低;此外，其電源及無線接收模塊外露，在帶電作業(yè)時極易產(chǎn)生故障，且安全隱患較高。

（2）利用第三方驅(qū)動機構(gòu)通過按壓方式控制噴頭，使得除銹液的出口壓力小、除銹液流量大，極易掛流在絕緣桿上，污染非除銹部位;同時掛流在手持式絕緣桿上的除銹液易造成絕緣桿失效，危及人身安全。

3 ?一體化帶電除銹裝置的研制

3.1 總體設(shè)計思路

為了解決目前帶電除銹裝置的結(jié)構(gòu)零散、除銹液定量噴出的問題，本項目的重點在于研發(fā)一種隔離開關(guān)無線遙控帶電除銹裝置，將部件內(nèi)置，無任何金屬裸露;除銹液流量可控，無多余液體流出;可實現(xiàn)無線模塊通訊連接，確保在隔離開關(guān)帶電情況下安全的進行除銹操作。

3.2 具體設(shè)計方案

本裝置有兩部分構(gòu)成：第一部分是通用絕緣連接桿，第二部分是動力及儲液霧化一體化裝置。第二部分通過螺紋與絕緣連接桿連接。

3.2.1 動力驅(qū)動及控制方式的選擇

考慮到本裝置結(jié)構(gòu)的一體化設(shè)計，采用高壓隔膜泵搭配脈沖式霧化噴嘴的方式來噴射除銹液體，相比現(xiàn)有技術(shù)利用第三方驅(qū)動機構(gòu)通過按壓方式控制噴頭，液體的出口壓力大、流量穩(wěn)定，保證液體能以一定的速度沖擊除銹部分，達(dá)到良好除銹效果，而且采用脈沖式霧化噴嘴，出液方式為霧化噴射式，確保無多余液體流出，精確、安全、可靠。經(jīng)過多次現(xiàn)場試驗，除銹裝置噴射距離不超0.1米，不會因噴射物引起弧光短路。

高壓隔膜泵采用無線方式控制，利用無線通訊模塊及單片機模塊來完成遙控控制高壓隔膜泵的電路通斷，隔離強電與弱電，可以在隔離開關(guān)帶電情況下安全的進行除銹操作，增加了操控人員的安全性。具體的，無線通訊模板包括無線接收端和無線發(fā)射端，將無線接收端設(shè)置在裝置內(nèi)部，通過具有無線發(fā)射端的外部通訊設(shè)備來控制。具體無線通訊方式不限，可以是紅外控制、也可以是藍(lán)牙。

3.2.2 結(jié)構(gòu)設(shè)計

動力及儲液霧化一體化裝置設(shè)計成三個可拆卸的子系統(tǒng)，分別是動力連接法蘭、儲液罐體、霧化蓋總成。動力連接法蘭下部為外螺紋結(jié)構(gòu)，通過螺紋與絕緣桿連接，其上部為中空的動力室，動力室內(nèi)布置有高壓隔膜泵、動力鋰電池、控制器及無線接收模塊。高壓隔膜泵的進出口連接輸液軟管通過儲液罐體底部與儲液罐內(nèi)液體連通。儲液罐體與動力連接法蘭通過螺栓連接，儲液罐體內(nèi)部通過螺旋軟管分別連接高壓隔膜泵儲液口和霧化蓋總成的霧化連接管。霧化蓋總成通過螺紋與儲液罐連接密封，霧化蓋總成中心伸出有霧化高壓管，霧化高壓管通過L型接頭與霧化噴嘴相連。

裝置采用一體化結(jié)構(gòu)式設(shè)計，結(jié)構(gòu)緊湊，將動力和控制系統(tǒng)內(nèi)置，整體無任何金屬裸露，可靠性高，避免了控制部件外露在帶點作業(yè)時的安全隱患。

當(dāng)需要使用該除銹裝置時，旋開霧化蓋總成，或者打開加液口，倒入除銹液，旋緊霧化蓋總成或者加液口。將該裝置旋入絕緣連接桿即可。除銹時，托舉絕緣桿，使霧化噴嘴對準(zhǔn)需除銹部位，按下遙控開關(guān)，霧化噴嘴脈沖噴出霧化的除銹液。

3.2.3 材質(zhì)選擇

由于該帶電除銹裝置在使用時需要靠近隔離開關(guān)進行操作，使用環(huán)境中存在高電壓、大電場等危險因素，所以要確保裝置具有良好的絕緣性能。在本項目，隔離開關(guān)帶電除銹裝置，采用玻璃纖維復(fù)合材料或者聚四氟乙烯材料制作而成，兩者都具有絕緣性能好、耐熱性能強、抗腐蝕性好、機械強度高、重量輕等特點，已經(jīng)應(yīng)用在電子電氣領(lǐng)域作為電絕緣件、電容器介質(zhì)、導(dǎo)電絕緣、電器儀表絕緣等使用，使用該材料制作，可以確保裝置在帶電環(huán)境下使用，也能盛放酸性除銹液，此外同等情況下重量更輕，既能增加除銹液體的存儲量，也方便施工人員托舉操作。

2.3.4 充電方式的選擇

考慮到整個除銹裝置的絕緣性，外部無任何金屬裸露，將整個裝置包括充電口均進行密封設(shè)計，密封設(shè)計采用兩種形式，一種是在動力室的側(cè)壁設(shè)置有充電接口，在充電接口上設(shè)有用于堵塞充電接口的硅膠塞或防水蓋。另一種是將充電接口設(shè)計成活動式，內(nèi)置在動力室，在動力室的側(cè)壁開設(shè)有可拉出充電接口的螺紋孔，在螺紋孔上螺紋連接有塑料螺釘，該塑料螺釘頭部設(shè)有強力磁鐵，強力磁鐵上吸附在充電接口上，旋出塑料螺釘，即可通過強力磁鐵將充電接口帶出。

4 主要技術(shù)指標(biāo)

（1）除銹裝置噴射距離不超0.1米，保證不因噴射物引起弧光短路。

（2）遙控控制距離為5m，滿足現(xiàn)場安全工器具耐壓等級35千伏絕緣要求。

（3）儲液罐體容量保證其噴射時間不低于10分鐘。

（4）電池作業(yè)時間保證2小時以上。

5 結(jié)語

本項目的帶電除銹裝置研制及應(yīng)用，實現(xiàn)隔離開關(guān)銹蝕部分進行帶電定點除銹，使得隔離開關(guān)能分合自如，減少停電范圍的同時，避免了事故的發(fā)生，又減少了施工、檢修工作量，大大縮短故障檢修導(dǎo)致的低效率長時間停電。同時給一線工作人員減輕了工作負(fù)擔(dān)和壓力，給廣大用電戶更優(yōu)質(zhì)貼心的可靠供電服務(wù)，彰顯了企業(yè)的社會責(zé)任意識。

參考摘要：

1、楊明昆，黃繼盛，陸軍，高勇，程志萬，馬儀，隔離開關(guān)的米級遠(yuǎn)距離激光除銹工藝研究，云南電力技術(shù)，2019，47（5）：76-78。

2、陳勝榮，研制戶外隔離開關(guān)帶電加除銹劑、潤滑劑裝置，中國高新區(qū)，2017，（4）：90

3、研制隔離開關(guān)帶電除銹及加注潤滑脂裝置的探討，郭晗，潘樑垚，張虹，科技風(fēng)，2019，（18）：166。