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浅谈电气设备除污技术应用

2019/11/19 阅读:

摘要:电气设备绝缘强度是系统正常运行的必要条件,一次设备外绝缘闪络主要是污闪,二次设备端子积污后则可能导致保护误动、拒动,严重者造成电网事故。文章通过对比电气设备外绝缘和二次端子清污方法,提出了新的一二次除污装置及除污技术,实现一次设备、二次元器件的清快速除污。

关键词:电网;外绝缘;端子;除污

电力设备是电网安全运行的物质基础和重要保证。电气设备在使用一定时间后会沉积一些污垢,导致电力故障。对电力设备进行清扫是设备例行检修时的重要内容。本文研究并提出了新的一二次除污装置及除污技术,实现一次设备,二次元器件的清快速除污。

1一次设备除污技术

当前,国内电力设备外绝缘清洗的主要方法有物理清洗法和化学清洗法。物理清洗法比较常见的有结合停电检修人工清抹、高压水射流清洗、激光清洗、超声波清洗、干冰清洗等方法。化学清洗主要通过化学溶剂溶解清洗表面。这些清洗方法中,人工清抹最常见,成本低,但是效果差、效率低,特别是对于由粉尘形成的污壳很难通过清抹去污。高压水射流清洗对于浮尘有效,且相对节省人力,但对于油污、污壳效果不佳。激光清洗、超声波清洗价格高昂,不适用于电气设备外绝缘。化学溶剂清洗费用高、且对环境有污染。

1.1干冰清洗技术介绍

干冰清洗是利用压缩空气作为动力,把干冰颗粒以超音速喷射至被清洗对象表面,利用干冰的超低温性能达到除污目的。总的来讲,干冰清洗主要的依据还是以下三点:一是微爆炸剥离污垢。干冰粒钻进污垢裂缝后,在几千分之一秒内气化,其体积瞬间膨胀600~800倍,将污垢剥离物件表面,在干冰和干冰的共同努力下去除污垢。二是通过能量的转移实现二氧化碳瞬间升华。干冰通过干冰高速撞击到被清洗表面,撞击动能散逸,干冰粒与清洗表面发生极其快速的热转移,二氧化碳瞬间升华。三是低温环境下冷冻污垢。不同热膨胀系数的两种不同材料,它们之间的温差会破坏两种材料间的结合。干冰粒(-78.5℃)通过干冰清洗冲击处理物体表面,使污垢冷冻至脆化及爆裂,影响黏附污垢的机械性能。

1.2干冰去污装置设计

干冰去污装置由换热器、干燥器、造粒机、储罐、输送系统、喷射机等组成,也可以直接采购制造好的干冰颗粒,则现场使用的机器可以简化为储罐、输送管道、喷射机。

1.3干冰去污试验

从图1、图2所示的国内相关学者的试验结果可知,干冰流量在2kg/min左右,以及清洗角度在15°~20°之间,效果最好。

1.4干冰去污操作要求

基于上述分析,本文经现场验证,形成如下施工步骤。(1)检查清洗用料,确认无误方可使用;(2)调整空气压缩机压力参数及喷枪喷射状态、喷射压力,经试开机合格后方可在对被清洗设备进行冲洗;(3)进行干冰清洗时,清洗角度应保持在50°~80°,喷口距离约20~40cm,喷头移动速度10~20r/min,干冰质量流量控制在2kg/min左右;(4)清洗设备应采取相应措施,尽量避免喷溅的污秽造成二次污染;(5)清洗完毕后应用干抹布擦拭被清洗部位,并再次检查无杂质遗落、无水雾凝结。

1.5干冰去污效果

针对某变电站主变低压侧套管开展工程测试检验干冰去污效果。使用干冰清洗后绝缘子上的积灰以及水垢彻底清除,清洗后的绝缘子发亮、反光,如同新更换的一样,去污效果显著。干冰清洗去污效果如图3所示。

2二次设备除污技术

电力设备中常见二次元器件有辅助开关、微动开关、交直流接触器、快分开关、转换开关、插座、加热器、端子排等。

2.1二次元件及端子清污方法

当前主要的清理方法是使用毛刷清扫,毛刷清扫虽然安全,但对油性污尘完全无效。新的清扫方法使用高压喷壶冲洗,效果良好,但是冲洗液比较贵,浪费严重。本文试验发现,适合端子和二次元件尺寸的电动刷子、配合高压喷壶效果良好,既可通过毛刷高频振动强化去污效果,又充分利用高压喷壶冲洗,节约成本同时大幅提高效率。

2.2二次元器件电动除污装置设计

通过测量不同的二次元器件接线端子,大部分的元器件端子孔径为5~8mm。机构箱内元器件普遍采用集中布置方式,相邻元器件之间间隙较小、紧凑布置。二次元器件电动除污装置(见图4)由一个主机和两个刷头组成,主机包括机身、传动部件、机芯、电源等模块,刷头采用不同形状结构,刷头与主机之间采用方形插入式连接。机芯由一个电路板、驱动电机和开关组成,控制电动除污装置启停,将电能转化为旋转动能,为工具提供驱动力;传动部件是一个凸轮、传动轴、前主轴组成的连杆组合,将驱动电机输出的旋转动能转化为震动形式,带动刷头运动,利用高频率震动实现清扫功能。为了适应不同的清扫对象,分别设计两种不同结构的刷头:方形刷和圆形刷。方形刷主要用于元器件及导线表面清扫,圆形刷主要用于接线端子等有下沉孔的部位清扫。

2.3二次元器件电动除污装置使用注意事项

二次元器件电动除污装置适用于各类断路器、隔离开关端子箱、机构箱内端子排及二次元器件除污工作。现场使用时应注意以下事项:(1)严禁将机身、机芯、电源等部位浸入液体,防止引起短路;(2)二次元器件电动除污装置分为刷头和主机两大部分,刷头与主机之间采用方形插入式连接;(3)刷头呈张开状时,应及时更换刷头;单个刷头在累计使用6h以后应进行更换,以保证清洗质量。

2.4二次元器件电动除污装置使用效果

(见图5)在某220kV线路间隔例行试验检修时,使用二次元器件除污装置对断路器端子箱二次元器件进行污垢清除。除污过程由1人作业,用时20min,完成端子箱内100余块在运端子排、200余个接线端子的除污工作。除污装置使用便捷,操作灵活,除污范围无死角、效果良好。相对手动除污操作,从原来的1人耗时约80min节约至1人20min,节约75%的工时,施工效率、质量均优于手工除污操作。

3结语

为防范一二次设备绝缘事故,提升检修除污效率,本文提出了新的一二次除污装置及除污技术,实现一次设备,二次元器件的清快速除污。(1)现场使用表明,干冰清洗对于油污、水垢顽固污垢清洗效果好,且不受被清洗物件的结构、形状影响,清洗不带来任何二次污染,清洗效果极佳,能达到翻新的目的。(2)二次元器件电动除污装置,配套多种组合接头,实现二次端子及元器件的清洗及擦拭功能,可以配合使用现在市面销售的绝缘清洗液,完成二次端子、元器件的快捷去污,可大幅提高施工效率、缩短工期,并有效提高施工质量,降低人员劳动强度,适应电力工程施工需要,符合国网公司精益化施工要求。

作者:沈忠伟  雷云飞 彭佳 刘旭辉 单位:国网湖南省电力有限公司检修公司

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