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(qiáng) 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(duì)10kV帶電線路的隔離開關(guān)實(shí)現(xiàn)帶電除銹功能的技術(shù)設(shè)計(jì)，解決10kV線路在不停電的情況下進(jìn)行帶電作業(yè)，通過無線操控對(duì)隔離開關(guān)進(jìn)行除銹，進(jìn)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(shí)，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(yùn)行操作頻率較低，且長(zhǎng)期運(yùn)行在室外，不僅會(huì)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(diǎn)在空氣中氧化銹蝕，導(dǎo)致刀閘開閉困難，觸點(diǎn)接觸電阻增大，造成緊急狀態(tài)下刀閘無法斷開、觸點(diǎn)燒蝕斷路等故障。如何在配電情況下，進(jìn)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(rùn)滑油除銹，此時(shí)需要斷開電路進(jìn)行操作，然而高壓設(shè)備停電，對(duì)用電用戶，尤其是醫(yī)院、學(xué)校和重工企業(yè)來說，會(huì)產(chǎn)生額外的人力和物力上的投入，如果在配電情況下進(jìn)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(yùn)行，減少停電時(shí)間，近年來，各供電公司也研發(fā)并制作了多項(xiàng)除銹裝置，在配電情況下進(jìn)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(shí)現(xiàn)對(duì)隔離開關(guān)動(dòng)、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(shí)現(xiàn)對(duì)隔離開關(guān)觸頭的除銹潤(rùn)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(dòng)機(jī)構(gòu)、控制器，通過控制器控制驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)按壓噴頭完成除銹;第三類是利用激光實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程或者近距離的對(duì)帶電觸頭實(shí)施除銹（1-3）。其中，利用除銹液來實(shí)現(xiàn)對(duì)隔離開關(guān)觸頭的除銹潤(rùn)滑是電力行業(yè)應(yīng)用最為廣泛的除銹方式。

通過對(duì)第二類帶電除銹裝置的結(jié)構(gòu)、工作方式進(jìn)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(jì)，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(shí)極易產(chǎn)生故障，且安全隱患較高。

（2）利用第三方驅(qū)動(dòng)機(jī)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(shí)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(jì)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(xiàng)目的重點(diǎn)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(shí)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(jìn)行除銹操作。

3.2 具體設(shè)計(jì)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(dòng)力及儲(chǔ)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(dòng)力驅(qū)動(dòng)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(jì)，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(dòng)機(jī)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(chǎng)試驗(yàn)，除銹裝置噴射距離不超0.1米，不會(huì)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(jī)模塊來完成遙控控制高壓隔膜泵的電路通斷，隔離強(qiáng)電與弱電，可以在隔離開關(guān)帶電情況下安全的進(jìn)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(jì)

動(dòng)力及儲(chǔ)液霧化一體化裝置設(shè)計(jì)成三個(gè)可拆卸的子系統(tǒng)，分別是動(dòng)力連接法蘭、儲(chǔ)液罐體、霧化蓋總成。動(dòng)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(dòng)力室，動(dòng)力室內(nèi)布置有高壓隔膜泵、動(dòng)力鋰電池、控制器及無線接收模塊。高壓隔膜泵的進(jìn)出口連接輸液軟管通過儲(chǔ)液罐體底部與儲(chǔ)液罐內(nèi)液體連通。儲(chǔ)液罐體與動(dòng)力連接法蘭通過螺栓連接，儲(chǔ)液罐體內(nèi)部通過螺旋軟管分別連接高壓隔膜泵儲(chǔ)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(chǔ)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(jì)，結(jié)構(gòu)緊湊，將動(dòng)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(diǎn)作業(yè)時(shí)的安全隱患。

當(dāng)需要使用該除銹裝置時(shí)，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(shí)，托舉絕緣桿，使霧化噴嘴對(duì)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(shí)需要靠近隔離開關(guān)進(jìn)行操作，使用環(huán)境中存在高電壓、大電場(chǎng)等危險(xiǎn)因素，所以要確保裝置具有良好的絕緣性能。在本項(xiàng)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(qiáng)、抗腐蝕性好、機(jī)械強(qiáng)度高、重量輕等特點(diǎn)，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(chǔ)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(gè)除銹裝置的絕緣性，外部無任何金屬裸露，將整個(gè)裝置包括充電口均進(jìn)行密封設(shè)計(jì)，密封設(shè)計(jì)采用兩種形式，一種是在動(dòng)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(jì)成活動(dòng)式，內(nèi)置在動(dòng)力室，在動(dòng)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(qiáng)力磁鐵，強(qiáng)力磁鐵上吸附在充電接口上，旋出塑料螺釘，即可通過強(qiáng)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(chǎng)安全工器具耐壓等級(jí)35千伏絕緣要求。

（3）儲(chǔ)液罐體容量保證其噴射時(shí)間不低于10分鐘。

（4）電池作業(yè)時(shí)間保證2小時(shí)以上。

5 結(jié)語

本項(xiàng)目的帶電除銹裝置研制及應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)隔離開關(guān)銹蝕部分進(jìn)行帶電定點(diǎn)除銹，使得隔離開關(guān)能分合自如，減少停電范圍的同時(shí)，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(zhǎng)時(shí)間停電。同時(shí)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(huì)責(zé)任意識(shí)。

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(jí)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(rùn)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(rùn)滑脂裝置的探討，郭晗，潘樑垚，張虹，科技風(fēng)，2019，（18）：166。