復雜環(huán)境條件下變電設備帶電水沖清洗技術提升研究

中圖分類號：TQ086 文獻標識碼：A文章編號：1001-5922（2025）10-0187-04

Research on the improvement of charged water washing technology for substation equipment under complex environmental conditions

WANGJin，JIANLina，ZHAO Zilinglong，LIUHui （State Grid Tongling Power Supply Company，Tongling 244OO2，Anhui China）

Abstract： In complex environmental conditions，substation equipment is often vulnerable to the invasion of various polltants，resulting inequipment performancedegradation，and evencause failure.Therefore，itisof great practical significanceand theoretical value to study the technologyof live water washing of substation equipment under complex environmental conditions.Firstly，the inspectionand preparation ofsubstation equipment arecarriedout under complex environmental conditions.Secondly，the operation of charged water washing is introduced，and the insulationperformance of charged water columnofsubstationequipment isanalyzed.Finally，the designof charged water washing operation technology of substation equipment is carried out，and the selection of washing mode and the steps of charged water washing of substation equipment are studied.The results show that thelive water washing operation technologyof substation equipment under complex environmental conditions can efectively clean the substation equipmentcompared with the methods1and2，andthe cleaning effectis beter.Therefore，theeffectiveness of the technology can be proved.

Key words：water flushing and cleaning operations;complex environmental conditions;live working;substation equipment

在電力系統(tǒng)中，變電設備的安全穩(wěn)定運行對于保障整個電網的可靠性至關重要。帶電水沖清洗作業(yè)技術作為一種有效的變電設備清潔方法，能夠在設備帶電狀態(tài)下進行清洗，從而保障設備的安全運行。帶電水沖清洗作業(yè)技術能夠在設備帶電狀態(tài)下進行清洗，有效去除設備表面的污染物，提高設備的絕緣性能，從而延長設備的使用壽命。帶電水沖清洗作業(yè)技術在復雜環(huán)境條件下具有獨特的優(yōu)勢。與傳統(tǒng)的停電清洗相比，帶電水沖清洗作業(yè)技術不需要停電，可以實時保障電網的穩(wěn)定運行。鄧斌通過分析在高壓設備正常工作時，在保證一定的水壓和安全間距的前提下，采用專用的水泵水機械裝置，對有污垢的電氣設備的絕緣部位，采用壓力水柱對其進行沖洗。賀欣等2以污物的積聚性質進行分析，對無人機的沖洗方向進行了特定的設定，以確保沖洗過程能夠更加精準和高效。同時，考慮到沖洗環(huán)境的實際情況，還針對水柱的形狀進行了細致的調整，以適應不同的沖洗需求和環(huán)境條件。但上述2種方法均存在不足之處，而本方法采用高壓水流沖洗設備表面，清洗效果好，能夠徹底清除設備表面的頑固污漬。此外，該技術還具有操作簡便、安全可靠等優(yōu)點，適用于各種復雜環(huán)境條件下的變電設備清洗工作。

1復雜環(huán)境條件下變電設備洗前檢查準備

變電設備在復雜的工作環(huán)境下工作時，會遭受各種電壓的影響，其中最大的電壓是最高工作電壓，瞬時過電壓，工作過電壓3。因為在閃電天氣中是不充許有電操作的，所以這里就不再討論過電壓的作用。變電設備的最大工作電壓，是廠家依據其絕緣特點而制定的，以保證其長時間的穩(wěn)定運轉。這個最高操作電壓一般是指裝置所能經受的最大相位電壓（或線路電壓）的有效值4。這表示該裝置所處的系統(tǒng)所能達到的最高運行電壓。此外，最高運行電壓和額定電壓之比也被稱作升壓因子，它反映了裝置在設計中所考慮的電壓變動幅度[5。這三者之間存在一定的關系，其表達公式如下：

公中： U_MAX 為最高工作電壓; k 為電壓升高系數; U_a為額定電壓。

因此，變電設備需要滿足在不同電壓等級下的各電壓升高系數，如表1所示。

其次，根據環(huán)境條件和設備特點，變電設備還應采取相應的防護措施。例如，在潮濕環(huán)境下，應加強對設備的防潮處理。在腐蝕性氣體環(huán)境下，應使用耐腐蝕的材料或涂層來保護設備。對于需要帶電作業(yè)的設備，應確保作業(yè)人員具備相應的資質和技能，并配備必要的防護裝備和工具。

表1電壓升高系數 Tab.1Voltagerisecoefficient

2變電設備帶電水柱絕緣性能分析

帶電水沖清洗作業(yè)技術的獨特之處在于，它用水射流代替了傳統(tǒng)帶電作業(yè)中的絕緣體。這種技術依靠水柱的絕緣性能來限制流經人體的電流在安全范圍內，同時依靠水柱的耐受強度來防止帶電體對人體放電，保護變電設備安全。

在復雜環(huán)境條件下，帶電設備帶電沖洗時需要選擇大中水進行沖洗，而水槍要求接地，則水柱與帶電設備直接接觸，因此，水柱絕緣性能需要承擔高壓狀態(tài)下的操作沖擊電壓耐壓要求8。在水沖清洗過程中，高電阻率的水柱不僅具有卓越的絕緣性能，保證。

因此，為保障作業(yè)人員的安全，本文設計的帶電水沖清洗作業(yè)對水柱的絕緣性能提出了明確要求：

（1）在系統(tǒng)最高操作電壓時，水柱必須具有一定的絕緣性，以保證流過工人的漏電流不大于1mA;

（2）即使在系統(tǒng)內產生工作過壓時，水柱仍應保證其絕緣特性，不會產生閃絡現象。

3沖洗方式的設計選定

目前，帶電水沖清洗技術根據水槍噴氣孔孔徑大小分成大、中、小3種。具體來說，通氣口直徑不足 5mm 的稱之為小水沖，口徑在 5～12mm 左右的為中水沖，而口徑超過 12mm 的則稱之為大水沖]。至于大、中水沖和以小水柱為主要絕緣形式的小水沖，其消火栓或噴氣口一般是完全接地的，而大水柱則是全部絕緣子，并承擔了全部電壓。間斷性水柱由于它基本無漏電，絕緣等級高，所以穩(wěn)定性也較高，而且耗水量低。但是，間斷性水柱的清洗裝置制作與保養(yǎng)都較為繁瑣。而連續(xù)性水柱的生成設備一般也比較簡單，且沖洗效率較高，但在低水壓下，連續(xù)性水柱可能產生很大的漏電流[10]。所以，若要提高穩(wěn)定性，就必須提高水柱尺寸并增加水電阻率溫度系數。

在執(zhí)行帶電水沖清洗作業(yè)時，水柱會受到多種電壓的影響。因此，本文設計的接地與不接地，2種狀況的等值電路，分別對應著不同的電氣安全考量。

沖洗方式特指一種操作過程，它利用特定數量的高壓帶電水沖洗水槍，在預設的槍與槍配合模式下，采取特定的沖洗策略對帶電設備進行清洗。這種沖洗方式確保了清洗的效率和安全性。

在本文的設計中，在考慮沖洗槍數的選擇時，有單槍、雙槍組合、三槍組合以及四槍組合等多種沖洗法[1-13]。在槍與槍的配合上，可以采用跟蹤法，確保沖洗的連貫性；或者同步法，即所有沖洗槍同步進行上下動作。

沖洗方式的選擇對沖洗過程中的泄漏電流值和閃絡風險具有顯著影響。例如，當使用同步法沖洗同一只絕緣子時，相較于跟蹤法，它更容易導致污水連線現象，這可能降低帶電設備的絕緣性能[14]。由于絕緣性能的下降，帶電設備在沖洗過程中可能出現更高的泄漏電流值，從而增加了沖洗閃絡事故的風險。因此，沖洗方式被視為帶電水沖洗過程中影響支柱絕緣性能的關鍵因素之一。

從沖洗方法來看，一沖二回法更側重于在瓷件的下部逐步清洗至中部后，再折回至下部以保證高清潔度，然后再在下部繼續(xù)清洗直至上部，并將上部清洗后再向下回掃至下部，從而實現了全面清洗。相比之下，一沖三回法則展現出更高的細致度，它要求沖洗至設備的三分之一、三分之二及頂部后，均需向下回掃到底部，通過三次這樣的循環(huán)來確保徹底清潔。而一沖多回法則在操作上更為靈活，它起于瓷片的下部，逐步向前沖刷，并于每完成四到五片后向下回掃至下部，然后再由下部開始向前沖刷，再逐漸擴大四到五片的沖刷區(qū)域，如此重復直到設備全部沖刷完畢，并保證沒有污染物遺留[15-16]

因此，在復雜環(huán)境條件下，四槍組合結合一沖多回法被作為本文設計的主要沖洗方式。通過主槍與輔槍的精準配合，該方法不僅確保設備無死角清潔，同時滿足了沖洗、污漬清除以及電弧抑制的多重需求[17-18]。其高沖閃電壓的特性，使其成為一種高效且理想的沖洗方式。

4變電設備帶電水沖清洗實操技術提升

在模擬人工污染環(huán)境下，對變電設備的絕緣子施加了 318kV 的最大工作相電壓，并進行了帶電水沖洗實驗。在此過程中，測量了絕緣子表面的泄漏電流，這些電流通過連接到絕緣子低壓端的傳感器轉化為電壓信號，隨后這些信號被送人數據采集系統(tǒng)進行分析。

基于上述章節(jié)，采用了四槍組合結合一沖多回的沖洗方法，這種方法要求三支高壓水槍兩兩之間呈120^° 的站位布置。水沖洗的主要設備包括傳感器、噴嘴、高壓的水泵、水管、水槍、壓強測量系統(tǒng) .500kV 絕緣子、泄漏電流測量系統(tǒng)以及必要的接地線和去離子水。變電設備的帶電水沖洗布置示意圖如圖1所示。

圖1水沖清洗布置

Fig.1Waterflushingandcleaning layoul

沖洗帶電設備的絕緣子過程可簡述為：

（1）操作人員應戴好防護裝備，包括絕緣手套、絕緣鞋等，確保自身安全。切斷不需要清洗的設備的電源，確保只有需要清洗的設備保持帶電狀態(tài)。使用高壓水槍，按照清洗計劃對變電設備進行清洗；

（2）重復類似的操作，但這次是從底部沖洗至中柱的頂部，并再次回掃到底部；（3）繼續(xù)向上沖洗至絕緣子上柱的頂部，并同樣回掃到底部;（4）從絕緣子的底部直接沖洗至其整體的頂部，完成整個沖洗過程。

整個沖洗流程耗時 18s 清洗結束后，使用干燥器或其他方法確保設備表面干燥，防正發(fā)生漏電等安全問題[19]。檢查清洗后的設備表面，確保無殘留清洗液或其他雜物。

綜上所述，變電設備帶電水沖清洗作業(yè)技術的設計需要綜合考慮設備選擇與配置、操作流程設計、安全性評估與措施以及環(huán)境保護與節(jié)能等方面的問題。通過合理的設計和嚴格的操作規(guī)程，可以確保該技術在實際應用中取得良好的效果。

5 試驗測試與分析

在試驗測試之前，需要一些準備工作，保證本次實驗的準確性。

5.1 試驗準備

為驗證本文設計的復雜環(huán)境條件下變電設備帶電水沖清洗作業(yè)技術在實際應用中具有良好的可行性，現進行試驗測試，本次測試選用的水沖清洗作業(yè)的各項參數：絕緣子高度 4000mm ；噴嘴直徑 10mm 膠水含量 0.5mg/cm² ；水柱長度 5m ;水柱泄漏電流500μA ；水電阻率 50000Ω?cm

根據上述試驗條件，本次測試將選擇本文方法與文獻[1]，[2]方法進行清洗效果的對比。

5.2 結果與分析

基于上述試驗準備，測試結果如下表2所示。由表2可知，測試結果為1次時，試驗設定污染范圍為 5cm² ，經本文沖洗技術處理后的污染范圍僅剩 0.54cm² ，經文1沖洗后的污染范圍為 1.59cm² ，經文[2]沖洗后的污染范圍為 2.49cm² ；測試結果為5次時，試驗設定污染范圍為 15cm² ，經本文沖洗技術處理后的污染范圍僅剩 1.35cm² ，經文[1]沖洗后的污染范圍為 2.97cm² ，經文[2]沖洗后的污染范圍為3.86cm² ；上述結果可以看出，經過對變電設備進行清洗后，本文設計的復雜環(huán)境條件下變電設備帶電水沖清洗作業(yè)技術相較于文[1][2]能夠有效減少變電設備的污染范圍，并清洗效果較好，因此，可以證明該技術的有效性。

表2測試結果Tab.2 Testresults

綜上所述，在復雜環(huán)境條件下進行變電設備帶電水沖清洗作業(yè)技術研究，發(fā)現通過合理的設備選擇、清洗劑配方、沖洗壓力和操作方式等，可以確保帶電水沖洗在復雜環(huán)境下的有效性和安全性。同時，還發(fā)現帶電水沖洗對變電設備的絕緣性能影響較小，且能夠在短時間內恢復。因此，帶電水沖清洗作業(yè)技術在復雜環(huán)境條件下具有廣泛的應用前景。

6結語

在復雜環(huán)境條件下，變電設備帶電水沖清洗作業(yè)技術的研究，不僅是對電力維護技術的一次重大挑戰(zhàn)，更是對電力供應安全穩(wěn)定運行的有力保障。經過深入研究和實踐，取得了顯著的成果，為電力行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展提供了有力的技術支持。首先成功研發(fā)了適應復雜環(huán)境條件的帶電水沖清洗作業(yè)技術，該技術能夠在不影響電力設備正常運行的情況下，高效、安全地清除設備表面的污垢和積塵。其次，研究還深入探討了帶電水沖清洗作業(yè)過程中的各種風險因素，并制定了相應的安全措施和應急預案。這些措施和預案的實施，有效降低了作業(yè)過程中的安全風險。此外，還積極探索了帶電水沖清洗作業(yè)技術的優(yōu)化和改進方向，通過引入新材料、新工藝和新技術，不斷提高作業(yè)效率和清洗質量，為電力行業(yè)的節(jié)能減排和綠色發(fā)展做出了積極貢獻。未來帶電水沖清洗作業(yè)技術將面臨更多的挑戰(zhàn)和機遇。將繼續(xù)深化研究，不斷優(yōu)化和完善技術體系，推動帶電水沖清洗作業(yè)技術的創(chuàng)新和發(fā)展。同時，也期待與業(yè)界同行加強交流合作，共同推動電力行業(yè)的技術進步和產業(yè)升級。

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