新型带电热水除冰和除污枪的研制
2016-10-15邹德华吴榴心
童 诚 李 稳 邹德华 向 云 吴榴心
（国网湖南省电力公司带电作业中心，长沙 410007）
新型带电热水除冰和除污枪的研制
童 诚 李 稳 邹德华 向 云 吴榴心
（国网湖南省电力公司带电作业中心，长沙 410007）
绝缘子积污或覆冰后其绝缘性能将明显下降，需要开展带电水冲洗作业提高其绝缘性能。作业人员持普通水枪进行带电冲洗作业存在劳动强度大、受天气限制和安全性低的缺点，本文设计并研制了一种新型带电热水除冰和除污枪，其主要由枪嘴、防雨伞群、枪管、绝缘支架、枪体、接地线、枪托、进水管等八部分组成。其具有高绝缘、防水、防雪、耐压、耐热和耐腐蚀为一体的功能，可以显著增加操作人员的安全性和水枪的使用年限，适应于全天气候下使用，具有极大的推广应用价值。
带电作业；变电站；除冰；除污；高压水枪
1 案例概况
绝缘子在变电站中主要是保证带电部件绝缘并对其起机械支持与固定作用，在整个供电系统中有着不可或缺的作用。但长期暴露在污染严重的大气环境中，很多污染物通过物理的吸附作用沉积在绝缘子表面上，会降低设备绝缘性能，极易造成污闪事故。而污闪跳闸后的重合闸成功率很低，污闪容易发展成大面积、长时间的恶性停电事故，因此污闪的危害性极大，是威胁电网设备安全运行的主要隐患。
目前我国变电站采用带电水冲洗车冲洗绝缘子，一般是由操作人员手持普通水枪进行冲洗，存在一定的安全隐患。针对这一问题，研发一种新型带电除冰和除污枪，可在不停电的情况下对绝缘子进行除冰、除污，新型水枪因其结构的改进能有效提高作业人员的安全性。
2 作业对象介绍
目前变电站内绝缘子按照空间姿态（如图1所示）可以分为垂直式（支柱式）、倾斜式和水平式3种，根据材料可以分为瓷绝缘子和玻璃绝缘子两类。本文以220kV变电站绝缘子为例进行说明，表1为绝缘子参数索引表。
图1 变电站的环境
表1 绝缘子参数索引表
3 新型高压水枪设计
3.1总体设计
带电热水除冰和除污整套装置由带电热水除冰和除污制水车、高压冲洗车和高压水枪组成，本文针对现有高压水枪结构进行改进，以提高作业安全性，保障作业人员生命安全。由于带电水冲洗作业的特殊性，所设计装置应按DL/T 976—2005《带电作业工具、装置和设备预防性试验规程》、[2002]777号《电力安全工器具预防性试验规程》（试行）、GB/T 16927.1—2013《高电压试验技术 第一部分：一般定义及试验要求》的相关要求进行。文中所设计的新型带电热水除冰和除污作业高压水枪主要由枪嘴、防雨伞群、枪管、绝缘支架、枪体、接地线、枪托、进水管等八部分构成，如图2所示。
图2 新型高压水枪结构图
3.2结构设计
1）枪嘴
采用绝缘材料制作。在带电除冰和除污工作时，为高纯水提供出口。
2）防雨伞群
采用硅橡胶制作，可以防潮、防水、防雪。防雨伞群能有效减少热量的损失，同时也达到了在恶劣气候下保证有效绝缘的目的，使水枪能在全气候下使用。
3）枪管
采用环氧树脂玻璃管制作，它具有一定的耐压、耐热、耐湿、耐腐蚀等特点，减少了维修成本，增加了水枪的使用年限。枪管长度从 1500～2400mm不等，根据电压等级不同，选择不同的枪管长度和口径。较长的枪管既可以让操作人员站在较远的安全位置进行作业，也避免了被热水烫伤。
4）绝缘支架
绝缘支架采用环氧树脂玻璃管制作。安装在枪管下面，用来支撑高压水枪，由于高压水枪的后坐力相对较大，操作人员如果长时间用手提着工作，十分吃力，绝缘支架则可以有效解决这个问题。
5）枪体
采用绝缘材料制作。包括水枪枪托和水枪控制开关，可以对水枪进行控制。
6）水枪接地线
水枪接地线设计在枪体的下方，可以保证枪体有效接地消除泄露电流，这样既可以保证操作人员的安全又方便操作人员进行带电热水除冰和除污作业。
7）枪托
枪支的柄，位置在枪支末端，其要作用在于减缓或抵消冲洗时高压水柱出枪所产生的冲击力，使得冲洗作业人员能保持稳定的冲洗范围。
8）进水管
与高压冲洗车连接后，为高纯水提供进入水枪的通道。
3.3工作原理
变电站带电热水除冰和除污作业主要是通过“过滤-加热-渗透-除盐-加热”方式，将水制成高纯度、高温的热水。作业时将绝缘高压水枪对准变电站履冰设备，由下往上进行除冰工作和除污工作，二者可同时完成，如图3所示。带电除污作业只需对水进行“过滤-渗透-除盐”，减少“加热”步骤。当温度较高的热水对绝缘子表面覆冰进行近距离高压冲洗时，覆冰爆裂并与绝缘子分离，继而在水流作用下被清除，同时达到清洗绝缘子表面，提高绝缘子的绝缘性能。
图3 冲洗作业演示示意图
本文所设计的新型高压水枪主要有益作用为：
1）增强了人与带电体间的绝缘强度，提高了作业安全性。
2）水柱的长度减小，保证了出水的压力，提高冲洗效率。
4 变电站带电热水除冰和除污作业步骤
1）将高纯水制水车移动到变电站的水箱或消防栓附近。
2）对消防栓内的积水清除后，安装源水进水管。
3）人工对加药箱的药量进行检查，根据检查结果添加药量。
4）人工检查加压水泵系统、加热系统、过滤及反渗透系统的是否正常。
5）如果检查出问题，应立即进行相应处理，如果一切正常，则引入自来水，进行高纯水的制作。
6）利用高纯水制水车的过滤净化系统、加热系统、反渗透系统对自来水进行过滤、加热、去离子等处理。
7）通过监测仪表检测所制得的高纯水的水质，如果不达标，自动闭锁出水口并将重复步骤6）；如果水质达标，出水口解除闭锁。
8）将制作的高纯水连接到高压冲洗车上，并将高压水泵枪接好，同时对设备及枪口进行可靠接地。
9）作业人员穿戴好安全防护用具，启动高压泵，调节好出口压力，检测枪口水电阻率。
10）作业人员站在符合安全距离的位置，操作水枪对准被冲洗设备，由下向上进行冲洗。
5 结论
本文设计并制作了一种新型带电冲洗高压水枪，其主要由枪嘴、防雨伞群、枪管、绝缘支架、枪体、接地线、枪托、进水管等八部分组成。它具有高绝缘、防水、防雪、耐压、耐热、耐腐蚀为一体的功能，可以显著降低作业劳动强度，增加操作人员的安全性和水枪的使用年限，适应于全天气候下使用。
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童 诚（1986-），男，湖南省长沙市人，本科，工程师，主要研究方向为变电站和输电线路带电作业技术。
