隔离开关智能化带电干冰清洗的研究范文

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摘要：论文通过开展隔离开关干冰清洗带电作业研究应用，用带电检修项目替代停电检修项目，破解停电难与传统停电检修项目实施的矛盾。论文通过研制隔离开关带电干冰清洗作业平台，实现隔离开关动静触头带电干冰清洗、传动部件润滑处理，及回路电阻带电监测等功能。

关键词：隔离开关；干冰；带电清洗；智能化

0引言

隔离开关是现阶段使用最多的一类变电设备。目前隔离开关设备运行情况并不理想，总体缺陷较多，制约了电网安全稳定运行。主要表现在以下几个方面：⑴隔离开关处于合闸带负荷状态下出现过热缺陷，需停电检修，影响线路负荷的正常输送及降低电网供电可靠性。⑵影响正常操作，扩大停电范围。为了解决高供电可靠性和检修这一矛盾，积极开展带电检修维护技术的开发与应用，成为了一种必然的选择。本文从几个重要研究方向入手，研制出隔离开关带电干冰清洗作业平台、隔离开关回路电阻带电监测装置，其中隔离开关智能化干冰带电清洗作业平台，实现了在隔离开关带电状态下，对隔离开关动、静触头智能化干冰带电清洁作业和对隔离开关传动部件智能化润滑作业。隔离开关回路电阻带电监测装置能够实现隔离开关带电状态下回路电阻测试工作。为推广论文的研究成果，使得隔离开关带电作业能规范、安全的开展，研究人员还编制了变电站隔离开关带电干冰清洗一系列作业指导书。当前，国内外关于隔离开关带电检修工艺及带电检修维护清洗平台的研究较少，有必要研制隔离开关带电检修平台。文献[1]较为详细地介绍隔离开关动静触头的结构特点、分合闸过程以及维护措施。文献[2]主要总结了隔离开关的几种典型缺陷以及造成的故障，并分析了防范措施。文献[3]对某220kV枢纽变电站隔离开关静触头过热的原因进行分析，并在原有静触头基础上提出了相应的解决方案。针对目前对隔离开关带电干冰清洗作业平台的需要，论文首先详细描述了隔离开关常见缺陷以及带来的严重后果；建立隔离开关带电干冰清洗作业平台模型；在此基础上对带电干冰清洗作业平台作进一步改进和完善，并将成型带电干冰清洗作业平台在变电所现场实施，效果显著。

1隔离开关故障分析及处理

水平式、垂直式隔离开关是现阶段变电站使用最广泛的一种隔离开关。水平式、垂直式隔离开关在运行过程中，由于电流的热效应，在触头接触电阻过大时将发生过热，隔离开关静触头转动部分卡涩、分合闸不到位等缺陷也时有发生，其主要原因是闸刀动静触头以及内部传动辅件积灰非常严重，并且触指弹簧存在不同程度锈蚀。目前此类缺陷的处理方法：将设备停电，采用人工维护的方式对接触面进行处理，使其表面状况得到改善，减小接触电阻。这种处理方法必须将设备停役，人工维护涉及登高作业非常不方便，而且还存在安全隐患。要避免隔离开关故障，必须在安全的前提下，保持触头表面接触状况良好，定期进行触头表面清理，使隔离开关的接触电阻值在正常范围内，延长隔离开关触头的检修维护周期，提高设备与电网的可靠性。经市场调查，研究人员发现没有可直接使用的隔离开关触头带电清洗维护设备。

2隔离开关带电干冰清洗作业平台的工作原理

从安全性角度出发，选择隔离开关智能化带电干冰清洗移动作业平台，对于室内、室外隔离开关都可以实现带电清洗作业，携带方便，安全可靠，并能实现智能化遥控操作。智能化带电干冰清洗作业平台主要由移动载体平台、压缩空气系统、绝缘平台、工作部件、控制系统、数据采集传输系统等模块组成。它的工作原理是：利用机械强度十分可靠的移动载体作为干冰清洗平台底座，保证在变电站有限的安全作业空间内，实现作业平台的支撑、水平调整功能，满足控制系统及附件的安装条件；绝缘平台采用等电位模式，实现高电压作业环境下操作机械臂、作业工具的承载，以及自身的旋转、升降功能；操作机械臂在满足检修运动范围、安全距离、强度、刚度等要求的基础上，实现可将前端作业工具送达工作需要范围内的具体位置；压缩空气系统放至在地面，用于产生压缩空气，通过装在绝缘支架上的绝缘管道，将干冰喷向隔离开关高电位部件进行清洗。同时，压缩空气也是其他工作部件的动力源，从地电位为在高电位维护设备提供充足的动力源；数据采集传输系统通过无线控制装置完成数据采集、操作目标识别、分析、决策，在满足带电作业绝缘要求的基础上，实现平台相关组件的运动状态数据的动态采集，实现清扫轨迹的生成和控制，移动载体的快速自动调平以及作业中发生意外情况的快速响应。

3带电干冰清洗作业平台装置研制

（1）平台本体结构设计、材料选择。与输配电线路不同，变电站设备众多，带电间隔之间空间相对较小。干冰清洗作业平台一方面需要有较高的强度和自由度，可以在有限的空间中支撑前端的作业工具完成相应的动作；另一方面，作业平台的支撑和伸出组件应有良好的绝缘性能，满足《安规》中对变电站带电作业的绝缘要求。因此，绝缘支架的结构设计、材料选择是本项目的关键之一。

（2）智能化干冰清洗作业平台的控制方式。为实现对隔离开关动、静触头的自动干冰清洗及传动部件自动润滑功能，必须解决平台的自动精准定位和动作的精确控制问题。可通过对智能化干冰清洗作业平台各组件的单独控制和各部分的运动合成，实现在变电站有限的空间中对作业位置和检修动作的灵活控制；通过数据采集系统对控制结果进行实时反馈，构成一个闭环控制系统，达到高精度、准实时的控制目标。因此，控制系统硬件装置的选用等问题都是本项目的关键技术。

（3）绝缘防护措施。绝缘防护措施是指在设备发生故障时,要有足够的防护措施以保证电网和人员的绝对安全。智能化带电干冰清洗作业平台一方面要提高可靠性，另一方面，必须考虑当平台在作业过程中发生故障时，如何保证作业人员的人身安全和设备安全。一个部位干冰带电清洗机工作过程：①利用底盘车的自行功能，将干冰带电清洗装置移动至隔离开关需清洗的部位下方；②在干冰给料机的容器内装上干冰；③借助摄像器传下的视频信号，将绝缘平台升起到隔离开关需清洗的部位，并通过底盘车上的机构进行X或Y方向小幅度运动及旋转的，将喷枪对准需清洗的部位；④用压缩空气控制器将压缩空气送入绝缘平台上方，驱动干冰给料机，并将干冰粒通过喷枪吹洗隔离开关的工件；⑤通过无线摄像头的图像控制清洗质量达到要求；⑥收回清洗器的喷枪，添加补充干冰转移到下一个清洗部位。

4结论

（1）论文通过建立隔离开关带电干冰清洗作业平台模型，成功研制出适用于水平式、垂直式隔离开关的带电干冰清洗作业平台，包括隔离开关触头带电干冰清洗、传动部件带电润滑及回路电阻带电监测装置。

（2）将传统的人工触头停电维护与带电干冰清洗平台作业维护进行对比，发现在相同类型闸刀的基础上，带电干冰清洗平台维护效果比人工维护效果更好，动静触头表面干冰清洗干净，满足接触电阻的标准，触头维护合格率100%。触头经过带电干冰清洗维护后，效果良好：触头转动灵活可靠，不卡涩；隔离开关分合闸到位，操作不费力。

（3）隔离开关带电干冰清洗作业平台的底座是采用履带结构，现场作业行进方便，彻底解决了变电站内草地、碎石路行进不方便这个问题。

参考文献：

[1]袁向群，张宗九.500kVSPOLT/2T系列隔离开关触头系统结构特点及维护措施[J].华东电力，2003,32(7):66~67.

[2]张煦.变电站隔离开关常见故障及预防措施.内蒙古电力技术，2009,27(1):54-55.

[3]吕念明，黄伟坚，胡泰.220kV变电站隔离开关静触头过热原因分析及解决方案.电工技术，2006,27(12):63~64.

作者:董升 吕朝晖 郑晓东 周彪 杜羿 彭涛 单位:国网金华供电公司变电检修室