变电站敞开式设备瓷瓶自动清洁装置

［摘 要］文章针对沿海地带变电站敞开式设备瓷瓶污闪严重、带电水冲洗效果不佳、人工清洁费时费力的问题，提出了利用自动化机器代替人工的方法。通过模拟人工360°同时清洁，并适当增大摩擦力的做法，对敞开式设备瓷瓶自动清洁装置进行了设计、制造和应用，替代人工登高作业，使瓷瓶清洁更加安全、高效。研究表明，该装置能够安全高效清除瓷瓶表面的污垢，无需人工攀爬，提高设备的电气性能、可靠性和工作的安全性。

［关键词］变电站；绝缘瓷瓶；自动清洁；防污闪

［中图分类号］TM63 ［文献标志码］A ［文章编号］2095–6487（2024）03–0168–03

随着经济的快速发展，社会用电量增长迅速，变电站数量随之剧增。绝缘支撑件作为敞开式电力设备的核心组件，起着重要的绝缘与支撑作用，其中绝缘瓷瓶因适用电压等级高、检修方便等优点得到广泛应用。但随着瓷瓶工作周期的增长和工作环境的复杂多变，表面污垢的积累会导致设备电气性能下降，存在污闪、击穿放电等缺陷或故障。近年来，敞开式设备绝缘瓷瓶故障时有发生，因此安全有效地对瓷瓶进行清洁，从而预防事故发生，对于电力设备的安全运行至关重要。

1 现状分析

现阶段，变电站敞开式设备瓷瓶的清扫方法主要有两种，分别为带电水冲洗和停电人工清扫。带电水冲洗是使用压力水柱清洗电气设备外绝缘的一种带电作业方式，可以有效避免线路停电，但清洁效果一般，无法对瓷瓶的重脏污进行清洁。停电人工清扫是根据Q/CSG 1206007—2017《电力设备检修试验规程》等要求规定，人工使用抹布或软毛刷等擦拭工具在停电设备瓷瓶上进行清扫，其优点是清洁方法得当时，清洁效果好，但存在需取得高空特种作业证的人员方可进行高空作业，无法保证作业人员的人身安全，以及设备停电需与调度协调、清扫费时费力等缺点。

近年来，国内外研究者针对瓷瓶清洁技术开展了一系列研究，然而，大多数现有技术仍存在清洁效果不佳、耗时耗力等缺点。因此，提高清洁装置的自动化程度和对敞开式绝缘瓷瓶的清洁度是该装置的重点研究方向。

2 瓷瓶自动清洁装置介绍

2.1 设计思路

对传统清洗方式进行择优汰劣，变电站敞开式设备瓷瓶自动清洁装置的研究与设计需要解决以下问题：①变电站敞开式设备瓷瓶距地面距离较高，人工清扫工作量大，存在高空作业风险；②部分变电站受环境、积污情况、设备布置方式的影响，无法直接进行带电水冲洗；③提高对绝缘瓷瓶的清洁度，最大程度降低发生污闪的可能性。

2.2 结构介绍

研究主要针对110 kV 以上断路器、隔离开关、高电压等级绝缘套管等人工直接清洁繁琐或需使用高空作业车的瓷瓶（有时场地限制无法使用高空作业车），以质量第一、效率为先的原则，设计了一种变电站敞开式设备瓷瓶自动清洁装置，其结构如图1所示。

变电站敞开式设备瓷瓶自动清洁装置主要由以下8 个部分组成。

（1）底座滑轮。采用大尺寸万向轮设计，配置自锁装置，规格型号为DZHM-60，主要用于驱动整个装置，能适应草地、水泥地等多种地面，配合强力专用驱动机，可上下落差不大于50 mm 的凹凸地面，对于落差过大的地面，需铺木板配合使用；同时能实现360°自由转动，增强设备整体机动性。而当装置到位时，可利用自锁装置锁住滑轮，防止意外滑动。

（2）液压升降机。规格型号为GTJZ06，能升高1～6 m，载重500 kg ；配备良好的液压驱动，可实现装置的平稳上升和下降，能适应各类常规110 kV 以上断路器、隔离开关等需使用高空作业车的瓷瓶；较好的载重可承受清洁水箱、清洁毛刷、液压泵等部分，配合四方形底座，稳固牢靠，可防止出现设备损坏或升高后整体倾倒等隐患。

（3）去污垢水箱。容量为200 L，采取高分子聚乙烯制作，大容量设计，用于储存瓷瓶清洁专用清洁剂，内有专用管道连接到高压泵，可实现清洁5～7 台设备无需补充清洁剂。

（4）高压泵。型号为H500 P30 kW，实现清洁剂输送管路的能量驱动，可快速、高效地为高压喷头供应清洁剂。

（5）专用驱动机。作为主要能量输出设备，为传动杆清洁毛刷的工作提供能量。

（6）高压喷头。型号为2H6C，间隔式设计在毛刷之中，配合毛刷进行清洁，可提升清洁效果。

（7）传动杆。用于连接毛刷和专用驱动机，可自由伸缩，实现长度可调，适用于不同距离的瓷瓶及瓷裙，依照传感器的距离感应自动调整与瓷瓶的距离，防止对瓷瓶造成机械伤害。

（8）清洁毛刷。采用增强型玻璃纤维制作，规格型号为CWL-330，清洁毛刷由两边组成，可自由分和，每套高度约为8 cm，共形成一个整体圆环；根据不同瓷瓶尺寸大小设置多套毛刷模具，对于常规瓷瓶与220 kV 以上等高大瓷瓶使用不同模具。并且毛刷设置为可相互组合式设计，可根据需要自由调44ZrFW3fsp0c7iQn9tFvmR243rJXCbrAcF2mz4EZNc8=整同时清洁的高度，也能大幅提升清洁效率。

2.3 使用介绍

基于装置设计和现场实际情况，以110 kV 断路器瓷瓶清洁为例，使用流程为：将变电站敞开式设备瓷瓶自动清洁装置运送到已停电且需要清洁的设备处，然后根据所需清洁瓷瓶大小选用适合的毛刷模具。外接电源后，启动液压升降机，将毛刷上升至瓷瓶底部，再依次启动毛刷、高压喷头等，传动杆和传感器等会按照瓷瓶尺寸情况自动调整与瓷瓶的距离，并自动对瓷瓶进行自下而上的清洁，当感应到中部接线板时会自动打开毛刷，以免对接线板造成损伤。直到顶部传感器感应到已完成清洁后，自动打开毛刷并下降到初始状态。

3 装置效果

采用该瓷瓶清洁装置后，变电检修人员在瓷瓶清洁作业时无需再进行登高作业，降低了高空作业资格要求的同时，避免了登高作业带来的风险。装置在到位后便可以自动进行清洁作业，提高了工作效率，为基层增效减负带来了积极作用。

结合某检修班组2022 年下半年的21 次人工瓷瓶清洁作业时间记录，可计算每次人工清洁110 kV 断路器瓷瓶作业的平均时间为86 min ；通过记录35 次采用清洁装置进行作业的时间可知，平均时间缩短为37 min，平均减少作业时间为49 min，能实现为基层减负的同时提前送电。装置应用前后效果对比如图2所示。

通过第三方检测和实际应用验证，该自动清洁装置性能优越，能够安全高效地清除瓷瓶表面的污垢，使瓷瓶符合国标GB/T 26218.1—2010《污秽条件下使用的高压绝缘子的选择和尺寸确定》中对现场污秽度的等级要求，且不会对瓷瓶造成损伤；装置的自动化程度较高，能够显著降低清洁所需的时间和人力成本。另外，操作者对装置的使用体验也较为良好，认为其使用便捷，能够提高瓷瓶清洁的质量和效率。然而，研究也存在一定的限制，如该装置主要应用在变电站中断路器等常规瓷瓶上，对于尺寸变化很大的瓷瓶缺乏有效变化手段，需进一步考虑拓展至特定类型瓷瓶。

4 结束语

文章设计的变电站敞开式设备瓷瓶自动清洁装置，能够有效地清除瓷瓶表面的污垢，提高设备的电气性能和可靠性。同时，该装置的自动化程度较高，能够显著降低清洁所需的时间和人力成本。未来的研究可以进一步拓展至不同类型瓷瓶的清洁，以及装置在各种环境条件下的适应性和稳定性，对推广自动化装置在电力领域的应用具有重要意义。

参考文献

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