變電站敞開式設備瓷瓶自動清潔裝置

［摘 要］文章針對沿海地帶變電站敞開式設備瓷瓶污閃嚴重、帶電水沖洗效果不佳、人工清潔費時費力的問題，提出了利用自動化機器代替人工的方法。通過模擬人工360°同時清潔，并適當增大摩擦力的做法，對敞開式設備瓷瓶自動清潔裝置進行了設計、制造和應用，替代人工登高作業，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，無需人工攀爬，提高設備的電氣性能、可靠性和工作的安全性。

［關鍵詞］變電站；絕緣瓷瓶；自動清潔；防污閃

［中圖分類號］TM63 ［文獻標志碼］A ［文章編號］2095–6487（2024）03–0168–03

隨著經濟的快速發展，社會用電量增長迅速，變電站數量隨之劇增。絕緣支撐件作為敞開式電力設備的核心組件，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高、檢修方便等優點得到廣泛應用。但隨著瓷瓶工作周期的增長和工作環境的復雜多變，表面污垢的積累會導致設備電氣性能下降，存在污閃、擊穿放電等缺陷或故障。近年來，敞開式設備絕緣瓷瓶故障時有發生，因此安全有效地對瓷瓶進行清潔，從而預防事故發生，對于電力設備的安全運行至關重要。

1 現狀分析

現階段，變電站敞開式設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備外絕緣的一種帶電作業方式，可以有效避免線路停電，但清潔效果一般，無法對瓷瓶的重臟污進行清潔。停電人工清掃是根據Q/CSG 1206007—2017《電力設備檢修試驗規程》等要求規定，人工使用抹布或軟毛刷等擦拭工具在停電設備瓷瓶上進行清掃，其優點是清潔方法得當時，清潔效果好，但存在需取得高空特種作業證的人員方可進行高空作業，無法保證作業人員的人身安全，以及設備停電需與調度協調、清掃費時費力等缺點。

近年來，國內外研究者針對瓷瓶清潔技術開展了一系列研究，然而，大多數現有技術仍存在清潔效果不佳、耗時耗力等缺點。因此，提高清潔裝置的自動化程度和對敞開式絕緣瓷瓶的清潔度是該裝置的重點研究方向。

2 瓷瓶自動清潔裝置介紹

2.1 設計思路

對傳統清洗方式進行擇優汰劣，變電站敞開式設備瓷瓶自動清潔裝置的研究與設計需要解決以下問題：①變電站敞開式設備瓷瓶距地面距離較高，人工清掃工作量大，存在高空作業風險；②部分變電站受環境、積污情況、設備布置方式的影響，無法直接進行帶電水沖洗；③提高對絕緣瓷瓶的清潔度，最大程度降低發生污閃的可能性。

2.2 結構介紹

研究主要針對110 kV 以上斷路器、隔離開關、高電壓等級絕緣套管等人工直接清潔繁瑣或需使用高空作業車的瓷瓶（有時場地限制無法使用高空作業車），以質量第一、效率為先的原則，設計了一種變電站敞開式設備瓷瓶自動清潔裝置，其結構如圖1所示。

變電站敞開式設備瓷瓶自動清潔裝置主要由以下8 個部分組成。

（1）底座滑輪。采用大尺寸萬向輪設計，配置自鎖裝置，規格型號為DZHM-60，主要用于驅動整個裝置，能適應草地、水泥地等多種地面，配合強力專用驅動機，可上下落差不大于50 mm 的凹凸地面，對于落差過大的地面，需鋪木板配合使用；同時能實現360°自由轉動，增強設備整體機動性。而當裝置到位時，可利用自鎖裝置鎖住滑輪，防止意外滑動。

（2）液壓升降機。規格型號為GTJZ06，能升高1～6 m，載重500 kg ；配備良好的液壓驅動，可實現裝置的平穩上升和下降，能適應各類常規110 kV 以上斷路器、隔離開關等需使用高空作業車的瓷瓶；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，穩固牢靠，可防止出現設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，大容量設計，用于儲存瓷瓶清潔專用清潔劑，內有專用管道連接到高壓泵，可實現清潔5～7 臺設備無需補充清潔劑。

（4）高壓泵。型號為H500 P30 kW，實現清潔劑輸送管路的能量驅動，可快速、高效地為高壓噴頭供應清潔劑。

（5）專用驅動機。作為主要能量輸出設備，為傳動桿清潔毛刷的工作提供能量。

（6）高壓噴頭。型號為2H6C，間隔式設計在毛刷之中，配合毛刷進行清潔，可提升清潔效果。

（7）傳動桿。用于連接毛刷和專用驅動機，可自由伸縮，實現長度可調，適用于不同距離的瓷瓶及瓷裙，依照傳感器的距離感應自動調整與瓷瓶的距離，防止對瓷瓶造成機械傷害。

（8）清潔毛刷。采用增強型玻璃纖維制作，規格型號為CWL-330，清潔毛刷由兩邊組成，可自由分和，每套高度約為8 cm，共形成一個整體圓環；根據不同瓷瓶尺寸大小設置多套毛刷模具，對于常規瓷瓶與220 kV 以上等高大瓷瓶使用不同模具。并且毛刷設置為可相互組合式設計，可根據需要自由調44ZrFW3fsp0c7iQn9tFvmR243rJXCbrAcF2mz4EZNc8=整同時清潔的高度，也能大幅提升清潔效率。

2.3 使用介紹

基于裝置設計和現場實際情況，以110 kV 斷路器瓷瓶清潔為例，使用流程為：將變電站敞開式設備瓷瓶自動清潔裝置運送到已停電且需要清潔的設備處，然后根據所需清潔瓷瓶大小選用適合的毛刷模具。外接電源后，啟動液壓升降機，將毛刷上升至瓷瓶底部，再依次啟動毛刷、高壓噴頭等，傳動桿和傳感器等會按照瓷瓶尺寸情況自動調整與瓷瓶的距離，并自動對瓷瓶進行自下而上的清潔，當感應到中部接線板時會自動打開毛刷，以免對接線板造成損傷。直到頂部傳感器感應到已完成清潔后，自動打開毛刷并下降到初始狀態。

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時無需再進行登高作業，降低了高空作業資格要求的同時，避免了登高作業帶來的風險。裝置在到位后便可以自動進行清潔作業，提高了工作效率，為基層增效減負帶來了積極作用。

結合某檢修班組2022 年下半年的21 次人工瓷瓶清潔作業時間記錄，可計算每次人工清潔110 kV 斷路器瓷瓶作業的平均時間為86 min ；通過記錄35 次采用清潔裝置進行作業的時間可知，平均時間縮短為37 min，平均減少作業時間為49 min，能實現為基層減負的同時提前送電。裝置應用前后效果對比如圖2所示。

通過第三方檢測和實際應用驗證，該自動清潔裝置性能優越，能夠安全高效地清除瓷瓶表面的污垢，使瓷瓶符合國標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》中對現場污穢度的等級要求，且不會對瓷瓶造成損傷；裝置的自動化程度較高，能夠顯著降低清潔所需的時間和人力成本。另外，操作者對裝置的使用體驗也較為良好，認為其使用便捷，能夠提高瓷瓶清潔的質量和效率。然而，研究也存在一定的限制，如該裝置主要應用在變電站中斷路器等常規瓷瓶上，對于尺寸變化很大的瓷瓶缺乏有效變化手段，需進一步考慮拓展至特定類型瓷瓶。

4 結束語

文章設計的變電站敞開式設備瓷瓶自動清潔裝置，能夠有效地清除瓷瓶表面的污垢，提高設備的電氣性能和可靠性。同時，該裝置的自動化程度較高，能夠顯著降低清潔所需的時間和人力成本。未來的研究可以進一步拓展至不同類型瓷瓶的清潔，以及裝置在各種環境條件下的適應性和穩定性，對推廣自動化裝置在電力領域的應用具有重要意義。

參考文獻

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