论文部分内容阅读
摘要：基于10kV隔离开关带电除锈装置的现状分析，研究一种一体化的隔离开关带电除锈装置，利用无线操控技术对10kV带电线路的隔离开关实现带电除锈功能的技术设计，解决10kV线路在不停电的情况下进行带电作业，通过无线操控对隔离开关进行除锈，进一步减少配电线路全口径停电次数和停电范围，减少电力施工人员抢修、施工、检修的工作量等。
1 研究背景
在负荷10kv配电网中，隔离开关，作为保障电路中维修部分与带电体之间隔离的载体，作用非常重要，大量的隔离开关的安装是为了在线路某一部分需要停电时，拉开隔离开关，做到停电部分与主线路隔离，从而减少停电面积。但是由于隔离开关在配电网中运行操作频率较低，且长期运行在室外，不仅会积累大量灰尘、油污，甚至会因雨、雪水侵蚀导致其安装螺栓、刀闸铰链及其触点在空气中氧化锈蚀，导致刀闸开闭困难，触点接触电阻增大，造成紧急状态下刀闸无法断开、触点烧蚀断路等故障。如何在配电情况下，进行安全、远距离无接触的除锈是我们要解决的问题。
2 研究现状
传统的除锈方法是将线路断开，采用人工打磨再上润滑油除锈，此时需要断开电路进行操作，然而高压设备停电，对用电用户，尤其是医院、学校和重工企业来说，会产生额外的人力和物力上的投入，如果在配电情况下进行除锈操作，极易产生安全问题，威胁施工人员安全。
为了确保电网稳定运行，减少停电时间，近年来，各供电公司也研发并制作了多项除锈装置，在配电情况下进行隔离开关的除锈，除锈装置目前主要分为三大类：一类是在绝缘杆上加装现有技术产品，如打磨锉、抛光砂轮及其他清洁工具，来实现对隔离开关动、静触头的打磨，清除触头表面氧化铜膜及烧痕，降低接触电阻;第二类是利用除锈液来实现对隔离开关触头的除锈润滑，具体是开发一种能安装在绝缘杆上的除锈装置，包括有带喷头的罐体、驱动机构、控制器，通过控制器控制驱动机构按压喷头完成除锈;第三类是利用激光实现远程或者近距离的对带电触头实施除锈（1-3）。其中，利用除锈液来实现对隔离开关触头的除锈润滑是电力行业应用最为广泛的除锈方式。
通过对第二类带电除锈装置的结构、工作方式进行分析和总结，发现现有的带电除锈装置存在以下主要问题：
（1）装置整体采用分体式或分布式设计，结构零散，安装使用麻烦，可靠性较低;此外，其电源及无线接收模块外露，在带电作业时极易产生故障，且安全隐患较高。
（2）利用第三方驱动机构通过按压方式控制喷头，使得除锈液的出口压力小、除锈液流量大，极易挂流在绝缘杆上，污染非除锈部位;同时挂流在手持式绝缘杆上的除锈液易造成绝缘杆失效，危及人身安全。
3 一体化带电除锈装置的研制
3.1 总体设计思路
为了解决目前带电除锈装置的结构零散、除锈液定量喷出的问题，本项目的重点在于研发一种隔离开关无线遥控带电除锈装置，将部件内置，无任何金属裸露;除锈液流量可控，无多余液体流出;可实现无线模块通讯连接，确保在隔离开关带电情况下安全的进行除锈操作。
3.2 具体设计方案
本装置有两部分构成：第一部分是通用绝缘连接杆，第二部分是动力及储液雾化一体化装置。第二部分通过螺纹与绝缘连接杆连接。
3.2.1 动力驱动及控制方式的选择
考虑到本装置结构的一体化设计，采用高压隔膜泵搭配脉冲式雾化喷嘴的方式来喷射除锈液体，相比现有技术利用第三方驱动机构通过按压方式控制喷头，液体的出口压力大、流量稳定，保证液体能以一定的速度冲击除锈部分，达到良好除锈效果，而且采用脉冲式雾化喷嘴，出液方式为雾化喷射式，确保无多余液体流出，精确、安全、可靠。经过多次现场试验，除锈装置喷射距离不超0.1米，不会因喷射物引起弧光短路。
高压隔膜泵采用无线方式控制，利用无线通讯模块及单片机模块来完成遥控控制高压隔膜泵的电路通断，隔离强电与弱电，可以在隔离开关带电情况下安全的进行除锈操作，增加了操控人员的安全性。具体的，无线通讯模板包括无线接收端和无线发射端，将无线接收端设置在装置内部，通过具有无线发射端的外部通讯设备来控制。具体无线通讯方式不限，可以是红外控制、也可以是蓝牙。
3.2.2 结构设计
动力及储液雾化一体化装置设计成三个可拆卸的子系统，分别是动力连接法兰、储液罐体、雾化盖总成。动力连接法兰下部为外螺纹结构，通过螺纹与绝缘杆连接，其上部为中空的动力室，动力室内布置有高压隔膜泵、动力锂电池、控制器及无线接收模块。高压隔膜泵的进出口连接输液软管通过储液罐体底部与储液罐内液体连通。储液罐体与动力连接法兰通过螺栓连接，储液罐体内部通过螺旋软管分别连接高压隔膜泵储液口和雾化盖总成的雾化连接管。雾化盖总成通过螺纹与储液罐连接密封，雾化盖总成中心伸出有雾化高压管，雾化高压管通过L型接头与雾化喷嘴相连。
装置采用一体化结构式设计，结构紧凑，将动力和控制系统内置，整体无任何金属裸露，可靠性高，避免了控制部件外露在带点作业时的安全隐患。
当需要使用该除锈装置时，旋开雾化盖总成，或者打开加液口，倒入除锈液，旋紧雾化盖总成或者加液口。将该装置旋入绝缘连接杆即可。除锈时，托举绝缘杆，使雾化喷嘴对准需除锈部位，按下遥控开关，雾化喷嘴脉冲喷出雾化的除锈液。
3.2.3 材质选择
由于该带电除锈装置在使用时需要靠近隔离开关进行操作，使用环境中存在高电压、大电场等危险因素，所以要确保装置具有良好的绝缘性能。在本项目，隔离开关带电除锈装置，采用玻璃纤维复合材料或者聚四氟乙烯材料制作而成，两者都具有绝缘性能好、耐热性能强、抗腐蚀性好、机械强度高、重量轻等特点，已经应用在电子电气领域作为电绝缘件、电容器介质、导电绝缘、电器仪表绝缘等使用，使用該材料制作，可以确保装置在带电环境下使用，也能盛放酸性除锈液，此外同等情况下重量更轻，既能增加除锈液体的存储量，也方便施工人员托举操作。
2.3.4 充电方式的选择
考虑到整个除锈装置的绝缘性，外部无任何金属裸露，将整个装置包括充电口均进行密封设计，密封设计采用两种形式，一种是在动力室的侧壁设置有充电接口，在充电接口上设有用于堵塞充电接口的硅胶塞或防水盖。另一种是将充电接口设计成活动式，内置在动力室，在动力室的侧壁开设有可拉出充电接口的螺纹孔，在螺纹孔上螺纹连接有塑料螺钉，该塑料螺钉头部设有强力磁铁，强力磁铁上吸附在充电接口上，旋出塑料螺钉，即可通过强力磁铁将充电接口带出。
4 主要技术指标
（1）除锈装置喷射距离不超0.1米，保证不因喷射物引起弧光短路。
（2）遥控控制距离为5m，满足现场安全工器具耐压等级35千伏绝缘要求。
（3）储液罐体容量保证其喷射时间不低于10分钟。
（4）电池作业时间保证2小时以上。
5 结语
本项目的带电除锈装置研制及应用，实现隔离开关锈蚀部分进行带电定点除锈，使得隔离开关能分合自如，减少停电范围的同时，避免了事故的发生，又减少了施工、检修工作量，大大缩短故障检修导致的低效率长时间停电。同时给一线工作人员减轻了工作负担和压力，给广大用电户更优质贴心的可靠供电服务，彰显了企业的社会责任意识。
参考摘要：
1、杨明昆，黄继盛，陆军，高勇，程志万，马仪，隔离开关的米级远距离激光除锈工艺研究，云南电力技术，2019，47（5）：76-78。
2、陈胜荣，研制户外隔离开关带电加除锈剂、润滑剂装置，中国高新区，2017，（4）：90
3、研制隔离开关带电除锈及加注润滑脂装置的探讨，郭晗，潘樑垚，张虹，科技风，2019，（18）：166。
1 研究背景
在负荷10kv配电网中，隔离开关，作为保障电路中维修部分与带电体之间隔离的载体，作用非常重要，大量的隔离开关的安装是为了在线路某一部分需要停电时，拉开隔离开关，做到停电部分与主线路隔离，从而减少停电面积。但是由于隔离开关在配电网中运行操作频率较低，且长期运行在室外，不仅会积累大量灰尘、油污，甚至会因雨、雪水侵蚀导致其安装螺栓、刀闸铰链及其触点在空气中氧化锈蚀，导致刀闸开闭困难，触点接触电阻增大，造成紧急状态下刀闸无法断开、触点烧蚀断路等故障。如何在配电情况下，进行安全、远距离无接触的除锈是我们要解决的问题。
2 研究现状
传统的除锈方法是将线路断开，采用人工打磨再上润滑油除锈，此时需要断开电路进行操作，然而高压设备停电，对用电用户，尤其是医院、学校和重工企业来说，会产生额外的人力和物力上的投入，如果在配电情况下进行除锈操作，极易产生安全问题，威胁施工人员安全。
为了确保电网稳定运行，减少停电时间，近年来，各供电公司也研发并制作了多项除锈装置，在配电情况下进行隔离开关的除锈，除锈装置目前主要分为三大类：一类是在绝缘杆上加装现有技术产品，如打磨锉、抛光砂轮及其他清洁工具，来实现对隔离开关动、静触头的打磨，清除触头表面氧化铜膜及烧痕，降低接触电阻;第二类是利用除锈液来实现对隔离开关触头的除锈润滑，具体是开发一种能安装在绝缘杆上的除锈装置，包括有带喷头的罐体、驱动机构、控制器，通过控制器控制驱动机构按压喷头完成除锈;第三类是利用激光实现远程或者近距离的对带电触头实施除锈（1-3）。其中，利用除锈液来实现对隔离开关触头的除锈润滑是电力行业应用最为广泛的除锈方式。
通过对第二类带电除锈装置的结构、工作方式进行分析和总结，发现现有的带电除锈装置存在以下主要问题：
（1）装置整体采用分体式或分布式设计，结构零散，安装使用麻烦，可靠性较低;此外，其电源及无线接收模块外露，在带电作业时极易产生故障，且安全隐患较高。
（2）利用第三方驱动机构通过按压方式控制喷头，使得除锈液的出口压力小、除锈液流量大，极易挂流在绝缘杆上，污染非除锈部位;同时挂流在手持式绝缘杆上的除锈液易造成绝缘杆失效，危及人身安全。
3 一体化带电除锈装置的研制
3.1 总体设计思路
为了解决目前带电除锈装置的结构零散、除锈液定量喷出的问题，本项目的重点在于研发一种隔离开关无线遥控带电除锈装置，将部件内置，无任何金属裸露;除锈液流量可控，无多余液体流出;可实现无线模块通讯连接，确保在隔离开关带电情况下安全的进行除锈操作。
3.2 具体设计方案
本装置有两部分构成：第一部分是通用绝缘连接杆，第二部分是动力及储液雾化一体化装置。第二部分通过螺纹与绝缘连接杆连接。
3.2.1 动力驱动及控制方式的选择
考虑到本装置结构的一体化设计，采用高压隔膜泵搭配脉冲式雾化喷嘴的方式来喷射除锈液体，相比现有技术利用第三方驱动机构通过按压方式控制喷头，液体的出口压力大、流量稳定，保证液体能以一定的速度冲击除锈部分，达到良好除锈效果，而且采用脉冲式雾化喷嘴，出液方式为雾化喷射式，确保无多余液体流出，精确、安全、可靠。经过多次现场试验，除锈装置喷射距离不超0.1米，不会因喷射物引起弧光短路。
高压隔膜泵采用无线方式控制，利用无线通讯模块及单片机模块来完成遥控控制高压隔膜泵的电路通断，隔离强电与弱电，可以在隔离开关带电情况下安全的进行除锈操作，增加了操控人员的安全性。具体的，无线通讯模板包括无线接收端和无线发射端，将无线接收端设置在装置内部，通过具有无线发射端的外部通讯设备来控制。具体无线通讯方式不限，可以是红外控制、也可以是蓝牙。
3.2.2 结构设计
动力及储液雾化一体化装置设计成三个可拆卸的子系统，分别是动力连接法兰、储液罐体、雾化盖总成。动力连接法兰下部为外螺纹结构，通过螺纹与绝缘杆连接，其上部为中空的动力室，动力室内布置有高压隔膜泵、动力锂电池、控制器及无线接收模块。高压隔膜泵的进出口连接输液软管通过储液罐体底部与储液罐内液体连通。储液罐体与动力连接法兰通过螺栓连接，储液罐体内部通过螺旋软管分别连接高压隔膜泵储液口和雾化盖总成的雾化连接管。雾化盖总成通过螺纹与储液罐连接密封，雾化盖总成中心伸出有雾化高压管，雾化高压管通过L型接头与雾化喷嘴相连。
装置采用一体化结构式设计，结构紧凑，将动力和控制系统内置，整体无任何金属裸露，可靠性高，避免了控制部件外露在带点作业时的安全隐患。
当需要使用该除锈装置时，旋开雾化盖总成，或者打开加液口，倒入除锈液，旋紧雾化盖总成或者加液口。将该装置旋入绝缘连接杆即可。除锈时，托举绝缘杆，使雾化喷嘴对准需除锈部位，按下遥控开关，雾化喷嘴脉冲喷出雾化的除锈液。
3.2.3 材质选择
由于该带电除锈装置在使用时需要靠近隔离开关进行操作，使用环境中存在高电压、大电场等危险因素，所以要确保装置具有良好的绝缘性能。在本项目，隔离开关带电除锈装置，采用玻璃纤维复合材料或者聚四氟乙烯材料制作而成，两者都具有绝缘性能好、耐热性能强、抗腐蚀性好、机械强度高、重量轻等特点，已经应用在电子电气领域作为电绝缘件、电容器介质、导电绝缘、电器仪表绝缘等使用，使用該材料制作，可以确保装置在带电环境下使用，也能盛放酸性除锈液，此外同等情况下重量更轻，既能增加除锈液体的存储量，也方便施工人员托举操作。
2.3.4 充电方式的选择
考虑到整个除锈装置的绝缘性，外部无任何金属裸露，将整个装置包括充电口均进行密封设计，密封设计采用两种形式，一种是在动力室的侧壁设置有充电接口，在充电接口上设有用于堵塞充电接口的硅胶塞或防水盖。另一种是将充电接口设计成活动式，内置在动力室，在动力室的侧壁开设有可拉出充电接口的螺纹孔，在螺纹孔上螺纹连接有塑料螺钉，该塑料螺钉头部设有强力磁铁，强力磁铁上吸附在充电接口上，旋出塑料螺钉，即可通过强力磁铁将充电接口带出。
4 主要技术指标
（1）除锈装置喷射距离不超0.1米，保证不因喷射物引起弧光短路。
（2）遥控控制距离为5m，满足现场安全工器具耐压等级35千伏绝缘要求。
（3）储液罐体容量保证其喷射时间不低于10分钟。
（4）电池作业时间保证2小时以上。
5 结语
本项目的带电除锈装置研制及应用，实现隔离开关锈蚀部分进行带电定点除锈，使得隔离开关能分合自如，减少停电范围的同时，避免了事故的发生，又减少了施工、检修工作量，大大缩短故障检修导致的低效率长时间停电。同时给一线工作人员减轻了工作负担和压力，给广大用电户更优质贴心的可靠供电服务，彰显了企业的社会责任意识。
参考摘要：
1、杨明昆，黄继盛，陆军，高勇，程志万，马仪，隔离开关的米级远距离激光除锈工艺研究，云南电力技术，2019，47（5）：76-78。
2、陈胜荣，研制户外隔离开关带电加除锈剂、润滑剂装置，中国高新区，2017，（4）：90
3、研制隔离开关带电除锈及加注润滑脂装置的探讨，郭晗，潘樑垚，张虹，科技风，2019，（18）：166。