电气设备除污技术应用研究

沈忠伟 雷云飞 彭 佳 刘旭辉

（国网湖南省电力有限公司检修公司，湖南 长沙 410000）

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2 kg/min左右，以及清洗角度在15°～20°之间，效果最好。

图1 清洗率与干冰流量的关系

图2 清洗率与清洗角度的关系

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20～40 cm，喷头移动速度10～20 r/min，干冰质量流量控制在2 kg/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。

图3 干冰清洗去污效果

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5～8 mm。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。

图4 二次元器件电动除污装置结构示意图

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6 h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220 kV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20 min，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80 min节约至1人20 min，节约75%的工时，施工效率、质量均优于手工除污操作。

图5 二次元器件电动除污装置使用效果

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。