煤矿变电站设备带电绝缘维护技术应用分析

刘 伟

（晋中市凯嘉集团义棠矿业管理公司，山西 晋中 032000）

煤矿变电站设备表面经常附着一层灰尘，严重影响设备运行安全。变电站设备检修维护时间大多在每年春季和秋季两次计划性停电大检修，维护方式多采用人工干布擦拭除尘的方式，清洗瓷瓶、互感器、绝缘子、开关柜母线等一次设备表面杂质，但对二次设备和通信设备的清扫重视程度不足。如果因长期积污致使外绝缘配置不满足运行要求，易发生供电事故。根据国能安全[2014]161号文及《国家电网公司十八项电网重大反事故措施（修订版）》要求，目前，国家电网供电部门已经逐渐取消了计划性停电检修，取而代之的是带电检修作业[1]。

1 煤矿变电站电气设备绝缘维护的特殊性和重要性

1.1 一次设备

一次设备脏污可能导致设备泄漏电流增大、绝缘电阻降低，进而引起短路现象。但如果供配电系统中的一些设备一旦停电进行检修，可造成一定的经济损失或安全风险。如变电站进线开关柜检修必然造成单系统电源运行，影响供电可靠性，因此，部分供电部门已经逐渐取消了计划性停电检修，取而代之的是带电检修作业。

1.2 二次设备

煤矿变电站内的各类二次设备，非常容易产生静电并吸附灰尘、水汽等杂质，并凝结于设备和线路表面，影响配电系统各部件散热，容易吸潮或碳化，导致绝缘性能下降；还可能直接引起二次系统部件短路或漏电，使遥测、遥信等功能受破坏，而这种隐性故障在现场处理起来工作量很大，不易查找。

1.3 网络通信设备

粉尘等杂物可沿通信线缆、线缆孔洞进入到设备间，日积月累导致设备内积聚大量的灰尘、湿气甚至金属尘埃。这些杂物污秽使通信设备实际的工作环境相比其他机房要糟糕，不仅影响着通信质量的可靠性、精密性和准确性，还间接反映着通信服务的质量情况。通信设备带电水冲洗现场如图1所示。

图1 通信设备带电水冲洗现场

综合污染导致的微电路性能退化日益严重地改变着通信设备原先设计的运行条件，严重影响网络通信设备质量，设备内部的带电部分与周围空间不同电位的区域内，均存在着静电场。这种静电场会使元器件电路板，特别是元器件密集的电路板上的金属尘埃感应带电，导致微电路性能退化。这种静电场还使尘埃极化，形成微电场，在电解质内形成微电池，处于不同电位的部分又形成了复杂的附加电容。所有这些因素不仅加速对元器件裸露金属的腐蚀，而且日益严重地改变着通信设备原先设计的运行条件，从而造成设备和元器件功能障碍，也是通信设备产生“软性故障”的主要根源，会导致信噪比下降、信道堵塞、信号串音、信号延时、芯片速率下降、大规模存储器失效、系统软件信息遗失、逻辑门电路误动作、误码率升高、误动作频繁、下指令拒动作、形成超容限值的尖峰电流电压、击穿PN结、器件发生飞弧、打火现象、电晕效应导致元件销毁、硬件损坏等问题的发生[1]。

2 带电绝缘维护技术分析

2.1 带电绝缘清扫

带电绝缘清扫绝缘刷头由高绝缘、耐磨、耐高温尼龙等材料制成。在不停电的前提下，通过清扫电机带动相应的绝缘清扫刷头，在高速转动的情况下清除设备表面污秽的作业[2]。

安全技术措施分析。根据电力设备的电压等级选择绝缘主操纵杆，并根据所要清扫的设备高度连接好机械手清扫刷。调节好清扫刷的转向，清扫刷应向内侧对向旋转，对设备瓷瓶由上而下进行带电清扫，对于CT、PT设备体积较大的要分三到四面进行清扫。对高低压设备的瓷瓶由上而下均匀进行清扫，操作过程中不断左右摆动清扫刷头，以达到全方位的清扫。

2.2 带电绝缘维护

将绝缘清洗剂喷射到待洗设备上，绝缘清洗剂选择要具备高体积电阻率、高绝缘性能、高环保要求、强清洁能力的特点，有效清除设备表面杂质，使设备绝缘性能尽可能恢复至出厂原始值。

安全技术措施分析。使用带电绝缘清洗剂对变电站高低压设备等相关部件进行全面的高压射流维护，进行绝缘保护。射流的喷枪与带电设备、人与带电设备均要保持一定的安全距离，《电力安全规程》规定，110 kV电压等级安全距离不小于1.5 m，35 kV电压等级安全距离不小于1.0 m，10 kV电压等级安全距离不小于0.7 m，严禁触碰玻璃、塑料等易损坏的仪器仪表。变电站一次设备带电绝缘清洗现场如图2所示。

图2 变电站一次设备带电绝缘清洗现场

绝缘清洗剂的选择要与电气设备电压等级相匹配。可选用高等级绝缘清洗剂清洗低电压等级设备，但绝不可以选用低等级绝缘清洗剂清洗高电压等级设备。在作业前清洗设备需要接地的应可靠接地。清洗时应根据清洗设备类型、现场布置、污秽类型及积污程度等现场实际情况，选择合适的清洗方法[3]。

2.3 带电绝缘保护

观察带电设备的绝缘保护情况，有计划有目的地对电力设备等进行有效的绝缘保护，并在清洗后的设备表面形成一层防污层，以保证杜绝污闪事故。

2.4 其他安全措施分析

由于带电绝缘清洗是一项特殊的电气绝缘维护技术，施工现场周围分布着各种带电电气设备，因此，施工现场应考虑做好各种安全措施防止人员触电事故发生。

搬运清扫机具的零部件进入维护现场时，应注意任何部件的高度不应超过现场设备安装构架的高度。在施工作业转移间隔过程中，绝缘操作杆、登高梯等设施应放倒搬运，并与带电设备保持足够安全距离。进入带电维护作业现场后，将清扫机零部件整齐摆放在清洁的防潮帆布上或专用工具架上，检查清扫机各部件的具体状况，主要包括清扫机的绝缘部分和机械性能，检查完毕后在施工作业前清洁绝缘杆表面。在维护工作中应始终保持绝缘杆表面干燥、无明显的灰尘，每维护3～5片，要用干燥、洁净的毛巾檫拭绝缘杆的表面。带电维护由于工作时较费体力，在实际作业中，应根据作业人员的体能消耗及时更换，保证清维护全。

3 带电绝缘维护优势分析

煤矿电力设备设施的维护方式由计划性停电检修到带电绝缘维护、由传统的人工擦拭清洁到利用绝缘维护剂冲洗设备，是电力行业维护技术进步的体现，对煤矿供电设备维护检修起到强有力的补充作用。

1）应用全面，技术相对成熟。煤矿供电系统各种电压等级、室内外、一次设备、二次设备、不同污秽程度、不同脏污类型均可以采用带电维护技术。

2）操作简便快捷。带电绝缘维护相对于停电检修，减少了因停电而需要的设备停电操作。

3）清洁能力强。带电绝缘维护产品可快速溶解粘附在电气设备上的油膜、油泥，进而彻底地去除粘附在油膜上的各种盐份、极化微尘，金属粉尘等有害物质，可有效应对煤矿变电站设备表面不同的杂质类型。另外由于使用了绝缘射流清洗，可保证冲洗距离始终保持在理想状态，清洗效果较好[4]。

4）同等重污秽条件下，可提高输变电设备的抗污闪能力8倍以上，可以杜绝一次设备因污染造成污闪事故的发生。在维护周期内杜绝了因污闪事故而造成的经济损失和因停电造成的经济损失。

5）硬件损坏出现突然性事故率（漏电、打火、飞弧）可减少80%以上，节能方面可节约二次设备自耗电量30%以上。

6）避免了停电检修时的双回路停电需求，提高了机电设备运行可靠性，在保证电力设备设施运行可靠的前提下，有效地延长电力设备的更换周期，节约运维成本。在维护周期内杜绝了因污闪事故而造成的巨大经济损失和因停电造成的经济损失。

4 经济、社会、安全效益分析

电力设备设施的维护方式由计划性停电检修到带电绝缘维护、由传统的人工擦拭清洁到利用绝缘维护剂冲洗设备，是电力行业维护技术的进步体现，对供电设备维护起到强有力的补充作用，具有很大的经济和社会效益。

经济层面，带电绝缘维护可减少因停电造成的电量损失，对整个供电网络持续运行，减少电量损失也是有利的。同时，带电绝缘维护技术的应用还可提高供电设备的使用寿命，延长设备更换周期，减少了相应的设备更换成本。

社会层面，不停电对供电设备检修维护，可减少居民用电的停电时间，保证人民群众正常生活。对企业而言，可减少因停电维护造成的产量影响，尤其是对电力依赖性大的科技密集型企业。

安全层面，不停电检修、维护，可减少供电系统单回路运行的时间，同时可以避免污闪事故发生，降低供电事故发生概率，对供电可靠性是一种有力的提升。

5 结语

带电绝缘维护的应用是保证煤矿供电网络安全、稳定机电设备安全运行的优选模式。要保证在带电绝缘维护技术工作中，人身安全、设备安全及维护质量，除了须具备优良的产品，先进而规范化的维护技术外，还必须对存在于整个绝缘维护工作中的管理要素和相关非技术性因素加以严格控制。科学化、规范化、标准化的带电绝缘维护工作，使设备的日常维护方式发生了由被动到主动，由局部的“擦、扫、刷”到彻底带电绝缘维护的变革，既提高了设备运行质量又兼顾了煤炭企业连续不间断生产的需求。