刀闸触头带电除氧化层打磨机的研制与应用

孙堂彬，曲芳，文瑾，孙广洲

（国网河南省电力公司新乡供电公司，河南 新乡 453000）

隔离开关是电厂电力生产设备操控的重要部件。由于长期置于室外，易受周围湿度、温度等环境因素的影响，隔离开关的动静触头部位很可能出现生锈或表面形成氧化层，致使发热量增大，温度升高，触头烧坏、烧熔等情况。电厂正常、持续生产中的重要性使得隔离开头的安全性、可靠性成为影响电力生产的关键性因素，一旦动静触头部位出现问题，就需要对开关的整体部件进行更换，造成生产停滞，电厂会遭受极大的经济损失。结合相关设备使用和运行的现实情况，如果对隔离开关进行调整完善，实现在隔离开关处于分断状态时，将触头表面的生锈氧化污垢层打磨处理，则会极大地保障打磨机运行的连续性和触头的使用性能，保障隔离开关及打磨机的运行安全。在该思路的基础上，笔者提出了研制刀闸触头带电除氧化层打磨机的方案，并结合现有隔离开关的构成及运行环境，进行现实的研究与探索。

1 刀闸触头带电除氧化层打磨机概述

1.1 刀闸触头带电除氧化层打磨机研制的背景

在对目前使用的设备进行维修过程中，虽然可以通过停电的方式对设备隔离开关进行全面检修，但这种方式就要求对母线进行停电作业，而在生产持续的过程中，对母线采取停电操作往往无法真正实现。在这样的情况下，为防止隔离开关因为长期暴露在空气中可能出现的锈蚀、污垢，进而引起触头烧坏的情况，可以通过采用红外成像仪器巡检设备对隔离开关进行巡检，根据触头发热温度与设置的标准温度的对比来判断隔离开关的温度是否存在超标情况，如果开关的温度严重超过设置的标准，则可以对隔离开关进行单独停运的操作，安排检修人员进行高空带电作业处理。

虽然上述的依据触头温度情况来判断是否需要对隔离开关进行停运检修和带电作业的方法，能够避免隔离开关真正发生故障后造成的较大损失，但这种作业也存在较大的不确定性。并且，随着电力生产工艺和技术的改良，设备操控的要求也在不断提高，这就要求隔离开关的性能要充分满足带电作业的要求。为彻底解决事故隐患、避免事故停电、免除繁重的人力高空作业，有必要研制可以带电作业且安全性、有效性更高的打磨机设备，实现隔离开关不停电状态检修维护，确保操作人员和电力生产、电网运行的安全，而这也成为刀闸触头带电除氧化层打磨机研制与应用的背景和初衷。

1.2 刀闸触头带电除氧化层打磨机的结构及原理分析

刀闸触头带电除氧化层打磨机主要适用于对发电厂的变电站10kV～220kV隔离开关的动静触头进行带电打磨除锈作业。该打磨机由绝缘杆、转角器、机壳、锂电池、控制电路、微型电机、减速机、连杆、打磨板、积尘罩、摄像头和地面可视控制器构成。打磨机的具体结构见图1。

图1 刀闸触头带电除氧化层打磨机的结构

该型打磨机的特点和优势在于可以实现带电、可视化、无尘化作业。打磨机主要由绝缘杆实施带电作业，绝缘杆的上端安置转角器，可使作业部件任意调节方位方便打磨作业。转角器连接机壳，机壳为绝缘材料玻纤尼龙制成的绝缘壳体，在带电作业时，不破坏高压设备的绝缘状况，机壳的内壁设置有铜铁双层屏蔽层，可有效屏蔽机壳外的强电场和强磁场，避免机壳内的机电设备和电子设备受到干扰。机壳内设有锂电池、控制电路、微型电机、减速器、连杆和摄像头。锂电池为DC12V锂电池，向控制电路和微型电机提供电源动力，控制电路含有无线通讯电路、电机控制电路和电机驱动电路；微型电机为500W微型盘式航模电机，高度18mm,直径50mm,重200g,体积小、重量轻、扭矩大、散热好、可靠性高、价格高,适合作便携式作业工具；减速器为微型行星减速器，体积小，减速比大。微型电机经减速器驱动连杆作往复振动运行，连杆带动处于机壳外和积尘罩内的打磨板作往复振动打磨。连杆和打磨板由密度仅为1.1的质轻高强自润滑绝缘性能优良的PEEK塑料制成，打磨板9的形状尺寸可根据各种刀闸触头的形状尺寸设计制作；吸尘罩由绝缘性能优良的硅橡胶制成。整个打磨过程可由针孔摄像头传输至地面可视控制器，对打磨作业和打磨效果进行可视监控。

2 刀闸触头带电除氧化层打磨机研制与应用面临的难题及破解策略

通过上述分析可以看出，刀闸触头带电除氧化层打磨机主要是对打磨机隔离开关的刀闸触头进行带电除氧化层作业，目的在于防止刀闸触头出现生锈腐蚀的情况。虽然这种打磨机可以解决打磨机运行过程中的刀闸触头不停电检修作业，并以自动可视监控打磨代替人工登高打磨作业，但其在当前的研制与应用中仍然面临较大的技术性难题。

2.1 打磨机功能较为单一

刀闸触头带电除氧化层打磨机主要是对隔离开关刀闸触头部位进行除锈作业，其主要的功能在于除去刀闸触头的氧化层，避免锈蚀引起的触头问题。但是，在现实的电力生产中，造成相关设备出现运行问题的原因是多方面的，该打磨机无法对锈蚀以外可能引起设备故障的原因进行检修，这使得打磨机的功能相对比较单一，往往得不到电厂相关主体的选择和使用，大范围推广应用的难度大。

为确保打磨机在电厂生产中设备检修方面的真正使用，研制人员要结合电厂设备运行中带电作业的相关需求和要求，丰富和完善打磨机的功能，使打磨机具有更广泛的不停电检修作业优势，通过多功能来提升打磨机的使用效益。

2.2 打磨机批量生产难度大

虽然刀闸触头带电除氧化层打磨机的功能优势比较明显，并且在火电厂部分电力设备的使用中得到了检验。但是，由于火电厂对刀闸触头检修重视度的不高，以及当前打磨机尚处于研究探索阶段，缺乏完整的批量生产条件，开展刀闸触头带电除氧化层打磨机批量生产仍然存在较大的现实性困难。

考虑到当前电厂生产中对刀闸触头带电除氧化层重视度不够的问题，相关研发人员可以通过实验演示的方法来呈现出打磨机在解决刀闸触头氧化腐蚀问题方面的功能，凸显打磨机的实用性价值。同时，研发人员要在保证打磨机功能的基础上，尽可能地简化打磨机的结构，降低打磨机批量生产和使用的技术难度，确保打磨机的广泛推广与应用。

3 结语

刀闸触头带电除氧化层打磨机是专门针对隔离开关刀闸触头普遍存在的氧化腐蚀问题而研制的打磨设备，其具有的可视化、带电化、无尘化打磨作业功能极大地满足了电厂电力生产中设备运行性能的要求。该打磨机在保障安全生产、提高生产持续性等方面的积极作用，突出了使用的现实性意义和价值，值得进一步研制与应用。