絕緣子帶電清掃設(shè)備研究與設(shè)計(jì)

王斌　黃鈺錫　袁新星　陳華浦（貴州電網(wǎng)公司輸電運(yùn)行檢修分公司，貴州貴陽　55000；武漢科迪奧電力科技有限公司，湖北武漢　4303）

絕緣子帶電清掃設(shè)備研究與設(shè)計(jì)

王斌1黃鈺錫1袁新星2陳華浦2（1貴州電網(wǎng)公司輸電運(yùn)行檢修分公司，貴州貴陽550002；2武漢科迪奧電力科技有限公司，湖北武漢430223）

隨著電網(wǎng)電壓等級的提高、系統(tǒng)容量的增大，設(shè)備停電的機(jī)會(huì)越來越少、停電時(shí)間越來越短，設(shè)備停電清掃成為難于實(shí)現(xiàn)的措施，特別是高壓輸電線路絕緣設(shè)備。本文根據(jù)輸電線路停電的機(jī)會(huì)越來越少、停電時(shí)間越來越短等特點(diǎn)以及帶電水沖洗、帶電氣吹清掃和機(jī)械帶電清掃等傳統(tǒng)手段在輸電線路絕緣子帶電清掃中存在的不足，深入研究輸電線路絕緣子帶電清掃技術(shù)，設(shè)計(jì)出了一種新型的絕緣子帶電清掃設(shè)備。

絕緣子帶電清掃設(shè)備

1　引言

電力系統(tǒng)每年有計(jì)劃地對電力設(shè)備在污閃多發(fā)期前進(jìn)行停電，集中力量對輸變電線路、電力設(shè)備進(jìn)行清掃是普遍采用的方法。用人工的方法去擦外絕緣的停電清掃方法雖然簡單易行，但這種方法費(fèi)時(shí)、費(fèi)力、勞動(dòng)強(qiáng)度大，清掃質(zhì)量難以保證，停電還給企業(yè)造成很大的損失。隨著電網(wǎng)電壓等級的提高、系統(tǒng)容量的增大，設(shè)備停電的機(jī)會(huì)越來越少、停電時(shí)間越來越短，設(shè)備停電清掃成為難于實(shí)現(xiàn)的措施，所以研制一種新型的輸電線路絕緣子機(jī)械帶電清掃器就有很大的價(jià)值。

2　帶電清掃絕緣子技術(shù)

目前國內(nèi)常用的帶電清掃絕緣子方法有三種：帶電水沖洗、帶電氣吹清掃和機(jī)械帶電清掃。

（1）帶電水沖洗。帶電水沖洗的優(yōu)點(diǎn)是不需要設(shè)備停電，不中斷供電，無需設(shè)備的倒、合閘的操作；不受設(shè)備停電時(shí)間限制，可隨時(shí)對贓污設(shè)備進(jìn)行清掃，清洗效果好，但同時(shí)水沖洗風(fēng)也險(xiǎn)比較大，存在著人身安全隱患，且輸電線路處于野外不便采用此方式進(jìn)行清掃。

（2）帶電氣吹清掃。帶電氣吹清掃是由空氣壓縮機(jī)將空氣壓縮，經(jīng)空氣凈化器過濾，再直接（或加入鋸末等介質(zhì)）吹到絕緣子表面，利用高壓空氣的沖擊力或其附帶的介質(zhì)對瓷表面進(jìn)行清污。

（3）機(jī)械帶電清掃。機(jī)械帶電清掃是指采用專業(yè)工具設(shè)備，利用電源作動(dòng)力，電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)毛刷，通過絕緣桿將毛刷伸到絕緣子表面進(jìn)行清掃。使用時(shí)，適當(dāng)移動(dòng)和調(diào)整傳動(dòng)機(jī)構(gòu)將清掃頭插入絕緣子頸部后，接通減速電機(jī)電源，減速電機(jī)驅(qū)動(dòng)伸縮式絕緣轉(zhuǎn)動(dòng)桿轉(zhuǎn)動(dòng)，伸縮式絕緣轉(zhuǎn)動(dòng)桿則驅(qū)動(dòng)擺動(dòng)機(jī)構(gòu)使清掃頭在絕緣子上作推磨式擺動(dòng)而將塵埃擦去，經(jīng)逐層擦試后再從頸部撤離而完成清掃。

從國內(nèi)近年來，輸電設(shè)備帶電清掃技術(shù)的應(yīng)用，機(jī)械帶電清掃是較為適合輸電線路絕緣清掃。

3　清掃設(shè)備設(shè)計(jì)

3.1刷頭裝置設(shè)計(jì)

（1）工業(yè)刷頭研究。本絕緣子清掃器通過刷頭的旋轉(zhuǎn)清掃絕緣子表面污垢，因此對于清掃器刷頭不僅要求其具備優(yōu)良的表面清掃能力，還要求其具有耐磨、耐老化等優(yōu)良的物理化學(xué)屬性。故本項(xiàng)目將研究目前常用工業(yè)刷頭，根據(jù)其材質(zhì)、屬性及適用范圍，選擇適用于絕緣子清掃的刷頭類型。本設(shè)備根據(jù)實(shí)際需求，選擇工業(yè)毛刷盤，其用于工業(yè)機(jī)械零件、板材、石材、工藝玻璃、電子顯示器清洗，拋光、打磨、除銹等，選用材料為劍麻。

（2）裝置設(shè)計(jì)。刷頭裝置為環(huán)形干式絕緣子清掃工具，該工具由環(huán)形毛刷和環(huán)形軸承兩部分組成，毛刷前端有活動(dòng)開口，張開時(shí)能使絕緣子鋼帽通過。清掃器啟動(dòng)工作時(shí)，活動(dòng)開口打開，控制操作桿伸縮，使刷頭處于絕緣子瓷裙內(nèi)，閉合活動(dòng)開口，啟動(dòng)電機(jī)使環(huán)形毛刷轉(zhuǎn)動(dòng)開始清掃作業(yè)，完成一片絕緣子清掃后，停止電機(jī)，打開活動(dòng)開口，控制伸縮操作桿，進(jìn)行下一片絕緣子清掃。毛刷可采用高硬度尼龍材料，具有高機(jī)械性能和熱屬性，表面處理良好，極好的注塑性和尺寸穩(wěn)定性，保證除污效果的同時(shí)不傷害絕緣子表面。

3.2動(dòng)力及傳動(dòng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

（1）電機(jī)選型。由于絕緣子清掃器最終是通過刷頭的轉(zhuǎn)動(dòng)，利用刷毛來不斷清掃絕緣子閃裙溝槽里的污穢，清掃效果與刷頭轉(zhuǎn)動(dòng)的力度及速度息息相關(guān)，本項(xiàng)目中絕緣子清掃器的動(dòng)力將采用小型步進(jìn)電機(jī)進(jìn)行提供。

（2）傳動(dòng)機(jī)構(gòu)選型。要將電力產(chǎn)生的轉(zhuǎn)動(dòng)力矩傳遞到刷頭的轉(zhuǎn)動(dòng)，需要選擇合適的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。目前常見的機(jī)械傳動(dòng)按傳力方式分，可分為摩擦傳動(dòng)和嚙合傳動(dòng)，摩擦傳動(dòng)又分為摩擦輪傳動(dòng)和帶傳動(dòng)等，嚙合傳動(dòng)可分為齒輪傳動(dòng)、渦輪蝸桿傳動(dòng)、鏈傳動(dòng)等，常見傳動(dòng)機(jī)構(gòu)：皮帶傳動(dòng)；齒輪傳動(dòng)；鏈傳動(dòng)；螺旋傳動(dòng)。鑒于本絕緣子清掃器設(shè)計(jì)中電機(jī)位置位于刷頭較近位置，預(yù)計(jì)采用齒輪傳動(dòng)的方式進(jìn)行傳動(dòng)。

3.3操作桿設(shè)計(jì)

（1）操作桿要求。操作桿的接頭宜采用固定式絕緣接頭，接頭連接應(yīng)緊密牢固。用空心管制造的操作桿的內(nèi)、外表面及端部必須進(jìn)行防潮處理，并用堵頭在空心管的兩端進(jìn)行封堵，以防止內(nèi)表面受潮和臟污。操作桿的結(jié)構(gòu)要求、電氣性能、機(jī)械性能要符合相關(guān)規(guī)定。

（2）桿體設(shè)計(jì)。操作桿是一根可伸縮、一端連接帶電機(jī)的刷頭、一端固定在固定裝置上且具備操作按鈕的絕緣桿。清掃工作開始前，操作桿保持最短狀態(tài)，操作端固定在固定裝置上，準(zhǔn)備工作就緒，啟動(dòng)伸縮開關(guān)，操作桿伸長，到指定位置停止運(yùn)動(dòng)，操作清掃器的活動(dòng)開口，開始清掃工作。操作桿材料要耐壓強(qiáng)度高、耐腐蝕、耐潮濕、機(jī)械強(qiáng)度大、質(zhì)輕、便于攜帶，一個(gè)人能夠單獨(dú)操作，為保證輕質(zhì)其內(nèi)部為空心且排布控制導(dǎo)線。

3.4輔助固定裝置設(shè)計(jì)

考慮到絕緣子帶電清掃器內(nèi)的電機(jī)、電池、操作桿等自重及清掃時(shí)長，全程由塔上工作人員手持完成，勞動(dòng)強(qiáng)度大，過程中操作桿的晃動(dòng)直接影響清掃效果，并存在一定安全隱患。所以，本項(xiàng)目將為絕緣子帶電清掃器設(shè)計(jì)一套輔助固定裝置。需要固定裝置有助于清掃器全角度清掃；配合操作桿完成伸縮固定的工作；能保證操作桿能在一定范圍傾斜。

4　結(jié)語

本文設(shè)計(jì)、研制了一種新型的絕緣子帶錢清掃設(shè)備，其主體包括清掃傳動(dòng)部分和固定支撐部分，帶電作業(yè)人員可將清掃設(shè)備直接固定在絕緣子串的頂部，打開控制開關(guān)，只需控制設(shè)備的垂直位置，設(shè)備就會(huì)對絕緣子串進(jìn)行自動(dòng)清掃，有效地提高了清掃效率和清掃清潔度，同時(shí)極大的降低了作業(yè)人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，對絕緣子的帶電清掃工作具有極大的實(shí)際意義！

［1］徐承申.懸式絕緣子帶電清掃器.中國，88203154［P］，1988.

［2］徐文澄.超高壓帶電自動(dòng)清掃機(jī).中國，94209378.X［P］，1994.

［3］李建勇.機(jī)電一體化技術(shù).北京：科學(xué)出版社，2004.

［4］車立新.基于絕緣的高電壓帶電清掃機(jī)器人研究［D］.上海：上海交通大學(xué)，2005.

［5］顧毅，翁新華，楊汝清.接力式驅(qū)動(dòng)絕緣升降平臺的設(shè)計(jì)及應(yīng)用研究［J］.機(jī)器人，2007，29（4），326～330.

［6］趙韓等著.機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)［M］.北京：高等教育出版社，2005.3.