電氣設(shè)備除污技術(shù)應(yīng)用研究

沈忠偉 雷云飛 彭 佳 劉旭輝

（國網(wǎng)湖南省電力有限公司檢修公司，湖南 長沙 410000）

電力設(shè)備是電網(wǎng)安全運(yùn)行的物質(zhì)基礎(chǔ)和重要保證。電氣設(shè)備在使用一定時(shí)間后會(huì)沉積一些污垢，導(dǎo)致電力故障。對(duì)電力設(shè)備進(jìn)行清掃是設(shè)備例行檢修時(shí)的重要內(nèi)容。本文研究并提出了新的一二次除污裝置及除污技術(shù)，實(shí)現(xiàn)一次設(shè)備，二次元器件的清快速除污。

1 一次設(shè)備除污技術(shù)

當(dāng)前，國內(nèi)電力設(shè)備外絕緣清洗的主要方法有物理清洗法和化學(xué)清洗法。物理清洗法比較常見的有結(jié)合停電檢修人工清抹、高壓水射流清洗、激光清洗、超聲波清洗、干冰清洗等方法?；瘜W(xué)清洗主要通過化學(xué)溶劑溶解清洗表面。這些清洗方法中，人工清抹最常見，成本低，但是效果差、效率低，特別是對(duì)于由粉塵形成的污殼很難通過清抹去污。高壓水射流清洗對(duì)于浮塵有效，且相對(duì)節(jié)省人力，但對(duì)于油污、污殼效果不佳。激光清洗、超聲波清洗價(jià)格高昂，不適用于電氣設(shè)備外絕緣?；瘜W(xué)溶劑清洗費(fèi)用高、且對(duì)環(huán)境有污染。

1.1 干冰清洗技術(shù)介紹

干冰清洗是利用壓縮空氣作為動(dòng)力，把干冰顆粒以超音速噴射至被清洗對(duì)象表面，利用干冰的超低溫性能達(dá)到除污目的?？偟膩碇v，干冰清洗主要的依據(jù)還是以下三點(diǎn)：

一是微爆炸剝離污垢。干冰粒鉆進(jìn)污垢裂縫后，在幾千分之一秒內(nèi)氣化，其體積瞬間膨脹600～800倍，將污垢剝離物件表面，在干冰和干冰的共同努力下去除污垢。

二是通過能量的轉(zhuǎn)移實(shí)現(xiàn)二氧化碳瞬間升華。干冰通過干冰高速撞擊到被清洗表面，撞擊動(dòng)能散逸，干冰粒與清洗表面發(fā)生極其快速的熱轉(zhuǎn)移，二氧化碳瞬間升華。

三是低溫環(huán)境下冷凍污垢。不同熱膨脹系數(shù)的兩種不同材料，它們之間的溫差會(huì)破壞兩種材料間的結(jié)合。干冰粒（-78.5 ℃）通過干冰清洗沖擊處理物體表面，使污垢冷凍至脆化及爆裂，影響?zhàn)じ轿酃傅臋C(jī)械性能。

1.2 干冰去污裝置設(shè)計(jì)

干冰去污裝置由換熱器、干燥器、造粒機(jī)、儲(chǔ)罐、輸送系統(tǒng)、噴射機(jī)等組成，也可以直接采購制造好的干冰顆粒，則現(xiàn)場(chǎng)使用的機(jī)器可以簡化為儲(chǔ)罐、輸送管道、噴射機(jī)。

1.3 干冰去污試驗(yàn)

從圖1、圖2所示的國內(nèi)相關(guān)學(xué)者的試驗(yàn)結(jié)果可知，干冰流量在2 kg/min左右，以及清洗角度在15°～20°之間，效果最好。

圖1 清洗率與干冰流量的關(guān)系

圖2 清洗率與清洗角度的關(guān)系

1.4 干冰去污操作要求

基于上述分析，本文經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)驗(yàn)證，形成如下施工步驟。

（1）檢查清洗用料，確認(rèn)無誤方可使用；

（2）調(diào)整空氣壓縮機(jī)壓力參數(shù)及噴槍噴射狀態(tài)、噴射壓力，經(jīng)試開機(jī)合格后方可在對(duì)被清洗設(shè)備進(jìn)行沖洗；

（3）進(jìn)行干冰清洗時(shí)，清洗角度應(yīng)保持在50°～80°，噴口距離約20～40 cm，噴頭移動(dòng)速度10～20 r/min，干冰質(zhì)量流量控制在2 kg/min左右；

（4）清洗設(shè)備應(yīng)采取相應(yīng)措施，盡量避免噴濺的污穢造成二次污染；

（5）清洗完畢后應(yīng)用干抹布擦拭被清洗部位，并再次檢查無雜質(zhì)遺落、無水霧凝結(jié)。

1.5 干冰去污效果

針對(duì)某變電站主變低壓側(cè)套管開展工程測(cè)試檢驗(yàn)干冰去污效果。使用干冰清洗后絕緣子上的積灰以及水垢徹底清除，清洗后的絕緣子發(fā)亮、反光，如同新更換的一樣，去污效果顯著。干冰清洗去污效果如圖3所示。

圖3 干冰清洗去污效果

2 二次設(shè)備除污技術(shù)

電力設(shè)備中常見二次元器件有輔助開關(guān)、微動(dòng)開關(guān)、交直流接觸器、快分開關(guān)、轉(zhuǎn)換開關(guān)、插座、加熱器、端子排等。

2.1 二次元件及端子清污方法

當(dāng)前主要的清理方法是使用毛刷清掃，毛刷清掃雖然安全，但對(duì)油性污塵完全無效。新的清掃方法使用高壓噴壺沖洗，效果良好，但是沖洗液比較貴，浪費(fèi)嚴(yán)重。

本文試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，適合端子和二次元件尺寸的電動(dòng)刷子、配合高壓噴壺效果良好，既可通過毛刷高頻振動(dòng)強(qiáng)化去污效果，又充分利用高壓噴壺沖洗，節(jié)約成本同時(shí)大幅提高效率。

2.2 二次元器件電動(dòng)除污裝置設(shè)計(jì)

通過測(cè)量不同的二次元器件接線端子，大部分的元器件端子孔徑為5～8 mm。機(jī)構(gòu)箱內(nèi)元器件普遍采用集中布置方式，相鄰元器件之間間隙較小、緊湊布置。

二次元器件電動(dòng)除污裝置（見圖4）由一個(gè)主機(jī)和兩個(gè)刷頭組成，主機(jī)包括機(jī)身、傳動(dòng)部件、機(jī)芯、電源等模塊，刷頭采用不同形狀結(jié)構(gòu)，刷頭與主機(jī)之間采用方形插入式連接。機(jī)芯由一個(gè)電路板、驅(qū)動(dòng)電機(jī)和開關(guān)組成，控制電動(dòng)除污裝置啟停，將電能轉(zhuǎn)化為旋轉(zhuǎn)動(dòng)能，為工具提供驅(qū)動(dòng)力；傳動(dòng)部件是一個(gè)凸輪、傳動(dòng)軸、前主軸組成的連桿組合，將驅(qū)動(dòng)電機(jī)輸出的旋轉(zhuǎn)動(dòng)能轉(zhuǎn)化為震動(dòng)形式，帶動(dòng)刷頭運(yùn)動(dòng)，利用高頻率震動(dòng)實(shí)現(xiàn)清掃功能。

為了適應(yīng)不同的清掃對(duì)象，分別設(shè)計(jì)兩種不同結(jié)構(gòu)的刷頭：方形刷和圓形刷。方形刷主要用于元器件及導(dǎo)線表面清掃，圓形刷主要用于接線端子等有下沉孔的部位清掃。

圖4 二次元器件電動(dòng)除污裝置結(jié)構(gòu)示意圖

2.3 二次元器件電動(dòng)除污裝置使用注意事項(xiàng)

二次元器件電動(dòng)除污裝置適用于各類斷路器、隔離開關(guān)端子箱、機(jī)構(gòu)箱內(nèi)端子排及二次元器件除污工作?，F(xiàn)場(chǎng)使用時(shí)應(yīng)注意以下事項(xiàng)：

（1）嚴(yán)禁將機(jī)身、機(jī)芯、電源等部位浸入液體，防止引起短路；

（2）二次元器件電動(dòng)除污裝置分為刷頭和主機(jī)兩大部分，刷頭與主機(jī)之間采用方形插入式連接；

（3）刷頭呈張開狀時(shí)，應(yīng)及時(shí)更換刷頭；單個(gè)刷頭在累計(jì)使用6 h以后應(yīng)進(jìn)行更換，以保證清洗質(zhì)量。

2.4 二次元器件電動(dòng)除污裝置使用效果（見圖5）

在某220 kV線路間隔例行試驗(yàn)檢修時(shí)，使用二次元器件除污裝置對(duì)斷路器端子箱二次元器件進(jìn)行污垢清除。除污過程由1人作業(yè)，用時(shí)20 min，完成端子箱內(nèi)100余塊在運(yùn)端子排、200余個(gè)接線端子的除污工作。除污裝置使用便捷，操作靈活，除污范圍無死角、效果良好。相對(duì)手動(dòng)除污操作，從原來的1人耗時(shí)約80 min節(jié)約至1人20 min，節(jié)約75%的工時(shí)，施工效率、質(zhì)量均優(yōu)于手工除污操作。

圖5 二次元器件電動(dòng)除污裝置使用效果

3 結(jié)語

為防范一二次設(shè)備絕緣事故，提升檢修除污效率，本文提出了新的一二次除污裝置及除污技術(shù)，實(shí)現(xiàn)一次設(shè)備，二次元器件的清快速除污。

（1）現(xiàn)場(chǎng)使用表明，干冰清洗對(duì)于油污、水垢頑固污垢清洗效果好，且不受被清洗物件的結(jié)構(gòu)、形狀影響，清洗不帶來任何二次污染，清洗效果極佳，能達(dá)到翻新的目的。

（2）二次元器件電動(dòng)除污裝置，配套多種組合接頭，實(shí)現(xiàn)二次端子及元器件的清洗及擦拭功能，可以配合使用現(xiàn)在市面銷售的絕緣清洗液，完成二次端子、元器件的快捷去污，可大幅提高施工效率、縮短工期，并有效提高施工質(zhì)量，降低人員勞動(dòng)強(qiáng)度，適應(yīng)電力工程施工需要，符合國網(wǎng)公司精益化施工要求。