刀閘觸頭帶電除氧化層打磨機(jī)的研制與應(yīng)用

孫堂彬，曲芳，文瑾，孫廣洲

（國(guó)網(wǎng)河南省電力公司新鄉(xiāng)供電公司，河南 新鄉(xiāng) 453000）

隔離開關(guān)是電廠電力生產(chǎn)設(shè)備操控的重要部件。由于長(zhǎng)期置于室外，易受周圍濕度、溫度等環(huán)境因素的影響，隔離開關(guān)的動(dòng)靜觸頭部位很可能出現(xiàn)生銹或表面形成氧化層，致使發(fā)熱量增大，溫度升高，觸頭燒壞、燒熔等情況。電廠正常、持續(xù)生產(chǎn)中的重要性使得隔離開頭的安全性、可靠性成為影響電力生產(chǎn)的關(guān)鍵性因素，一旦動(dòng)靜觸頭部位出現(xiàn)問(wèn)題，就需要對(duì)開關(guān)的整體部件進(jìn)行更換，造成生產(chǎn)停滯，電廠會(huì)遭受極大的經(jīng)濟(jì)損失。結(jié)合相關(guān)設(shè)備使用和運(yùn)行的現(xiàn)實(shí)情況，如果對(duì)隔離開關(guān)進(jìn)行調(diào)整完善，實(shí)現(xiàn)在隔離開關(guān)處于分?jǐn)酄顟B(tài)時(shí)，將觸頭表面的生銹氧化污垢層打磨處理，則會(huì)極大地保障打磨機(jī)運(yùn)行的連續(xù)性和觸頭的使用性能，保障隔離開關(guān)及打磨機(jī)的運(yùn)行安全。在該思路的基礎(chǔ)上，筆者提出了研制刀閘觸頭帶電除氧化層打磨機(jī)的方案，并結(jié)合現(xiàn)有隔離開關(guān)的構(gòu)成及運(yùn)行環(huán)境，進(jìn)行現(xiàn)實(shí)的研究與探索。

1 刀閘觸頭帶電除氧化層打磨機(jī)概述

1.1 刀閘觸頭帶電除氧化層打磨機(jī)研制的背景

在對(duì)目前使用的設(shè)備進(jìn)行維修過(guò)程中，雖然可以通過(guò)停電的方式對(duì)設(shè)備隔離開關(guān)進(jìn)行全面檢修，但這種方式就要求對(duì)母線進(jìn)行停電作業(yè)，而在生產(chǎn)持續(xù)的過(guò)程中，對(duì)母線采取停電操作往往無(wú)法真正實(shí)現(xiàn)。在這樣的情況下，為防止隔離開關(guān)因?yàn)殚L(zhǎng)期暴露在空氣中可能出現(xiàn)的銹蝕、污垢，進(jìn)而引起觸頭燒壞的情況，可以通過(guò)采用紅外成像儀器巡檢設(shè)備對(duì)隔離開關(guān)進(jìn)行巡檢，根據(jù)觸頭發(fā)熱溫度與設(shè)置的標(biāo)準(zhǔn)溫度的對(duì)比來(lái)判斷隔離開關(guān)的溫度是否存在超標(biāo)情況，如果開關(guān)的溫度嚴(yán)重超過(guò)設(shè)置的標(biāo)準(zhǔn)，則可以對(duì)隔離開關(guān)進(jìn)行單獨(dú)停運(yùn)的操作，安排檢修人員進(jìn)行高空帶電作業(yè)處理。

雖然上述的依據(jù)觸頭溫度情況來(lái)判斷是否需要對(duì)隔離開關(guān)進(jìn)行停運(yùn)檢修和帶電作業(yè)的方法，能夠避免隔離開關(guān)真正發(fā)生故障后造成的較大損失，但這種作業(yè)也存在較大的不確定性。并且，隨著電力生產(chǎn)工藝和技術(shù)的改良，設(shè)備操控的要求也在不斷提高，這就要求隔離開關(guān)的性能要充分滿足帶電作業(yè)的要求。為徹底解決事故隱患、避免事故停電、免除繁重的人力高空作業(yè)，有必要研制可以帶電作業(yè)且安全性、有效性更高的打磨機(jī)設(shè)備，實(shí)現(xiàn)隔離開關(guān)不停電狀態(tài)檢修維護(hù)，確保操作人員和電力生產(chǎn)、電網(wǎng)運(yùn)行的安全，而這也成為刀閘觸頭帶電除氧化層打磨機(jī)研制與應(yīng)用的背景和初衷。

1.2 刀閘觸頭帶電除氧化層打磨機(jī)的結(jié)構(gòu)及原理分析

刀閘觸頭帶電除氧化層打磨機(jī)主要適用于對(duì)發(fā)電廠的變電站10kV～220kV隔離開關(guān)的動(dòng)靜觸頭進(jìn)行帶電打磨除銹作業(yè)。該打磨機(jī)由絕緣桿、轉(zhuǎn)角器、機(jī)殼、鋰電池、控制電路、微型電機(jī)、減速機(jī)、連桿、打磨板、積塵罩、攝像頭和地面可視控制器構(gòu)成。打磨機(jī)的具體結(jié)構(gòu)見圖1。

圖1 刀閘觸頭帶電除氧化層打磨機(jī)的結(jié)構(gòu)

該型打磨機(jī)的特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)在于可以實(shí)現(xiàn)帶電、可視化、無(wú)塵化作業(yè)。打磨機(jī)主要由絕緣桿實(shí)施帶電作業(yè)，絕緣桿的上端安置轉(zhuǎn)角器，可使作業(yè)部件任意調(diào)節(jié)方位方便打磨作業(yè)。轉(zhuǎn)角器連接機(jī)殼，機(jī)殼為絕緣材料玻纖尼龍制成的絕緣殼體，在帶電作業(yè)時(shí)，不破壞高壓設(shè)備的絕緣狀況，機(jī)殼的內(nèi)壁設(shè)置有銅鐵雙層屏蔽層，可有效屏蔽機(jī)殼外的強(qiáng)電場(chǎng)和強(qiáng)磁場(chǎng)，避免機(jī)殼內(nèi)的機(jī)電設(shè)備和電子設(shè)備受到干擾。機(jī)殼內(nèi)設(shè)有鋰電池、控制電路、微型電機(jī)、減速器、連桿和攝像頭。鋰電池為DC12V鋰電池，向控制電路和微型電機(jī)提供電源動(dòng)力，控制電路含有無(wú)線通訊電路、電機(jī)控制電路和電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路；微型電機(jī)為500W微型盤式航模電機(jī)，高度18mm,直徑50mm,重200g,體積小、重量輕、扭矩大、散熱好、可靠性高、價(jià)格高,適合作便攜式作業(yè)工具；減速器為微型行星減速器，體積小，減速比大。微型電機(jī)經(jīng)減速器驅(qū)動(dòng)連桿作往復(fù)振動(dòng)運(yùn)行，連桿帶動(dòng)處于機(jī)殼外和積塵罩內(nèi)的打磨板作往復(fù)振動(dòng)打磨。連桿和打磨板由密度僅為1.1的質(zhì)輕高強(qiáng)自潤(rùn)滑絕緣性能優(yōu)良的PEEK塑料制成，打磨板9的形狀尺寸可根據(jù)各種刀閘觸頭的形狀尺寸設(shè)計(jì)制作；吸塵罩由絕緣性能優(yōu)良的硅橡膠制成。整個(gè)打磨過(guò)程可由針孔攝像頭傳輸至地面可視控制器，對(duì)打磨作業(yè)和打磨效果進(jìn)行可視監(jiān)控。

2 刀閘觸頭帶電除氧化層打磨機(jī)研制與應(yīng)用面臨的難題及破解策略

通過(guò)上述分析可以看出，刀閘觸頭帶電除氧化層打磨機(jī)主要是對(duì)打磨機(jī)隔離開關(guān)的刀閘觸頭進(jìn)行帶電除氧化層作業(yè)，目的在于防止刀閘觸頭出現(xiàn)生銹腐蝕的情況。雖然這種打磨機(jī)可以解決打磨機(jī)運(yùn)行過(guò)程中的刀閘觸頭不停電檢修作業(yè)，并以自動(dòng)可視監(jiān)控打磨代替人工登高打磨作業(yè)，但其在當(dāng)前的研制與應(yīng)用中仍然面臨較大的技術(shù)性難題。

2.1 打磨機(jī)功能較為單一

刀閘觸頭帶電除氧化層打磨機(jī)主要是對(duì)隔離開關(guān)刀閘觸頭部位進(jìn)行除銹作業(yè)，其主要的功能在于除去刀閘觸頭的氧化層，避免銹蝕引起的觸頭問(wèn)題。但是，在現(xiàn)實(shí)的電力生產(chǎn)中，造成相關(guān)設(shè)備出現(xiàn)運(yùn)行問(wèn)題的原因是多方面的，該打磨機(jī)無(wú)法對(duì)銹蝕以外可能引起設(shè)備故障的原因進(jìn)行檢修，這使得打磨機(jī)的功能相對(duì)比較單一，往往得不到電廠相關(guān)主體的選擇和使用，大范圍推廣應(yīng)用的難度大。

為確保打磨機(jī)在電廠生產(chǎn)中設(shè)備檢修方面的真正使用，研制人員要結(jié)合電廠設(shè)備運(yùn)行中帶電作業(yè)的相關(guān)需求和要求，豐富和完善打磨機(jī)的功能，使打磨機(jī)具有更廣泛的不停電檢修作業(yè)優(yōu)勢(shì)，通過(guò)多功能來(lái)提升打磨機(jī)的使用效益。

2.2 打磨機(jī)批量生產(chǎn)難度大

雖然刀閘觸頭帶電除氧化層打磨機(jī)的功能優(yōu)勢(shì)比較明顯，并且在火電廠部分電力設(shè)備的使用中得到了檢驗(yàn)。但是，由于火電廠對(duì)刀閘觸頭檢修重視度的不高，以及當(dāng)前打磨機(jī)尚處于研究探索階段，缺乏完整的批量生產(chǎn)條件，開展刀閘觸頭帶電除氧化層打磨機(jī)批量生產(chǎn)仍然存在較大的現(xiàn)實(shí)性困難。

考慮到當(dāng)前電廠生產(chǎn)中對(duì)刀閘觸頭帶電除氧化層重視度不夠的問(wèn)題，相關(guān)研發(fā)人員可以通過(guò)實(shí)驗(yàn)演示的方法來(lái)呈現(xiàn)出打磨機(jī)在解決刀閘觸頭氧化腐蝕問(wèn)題方面的功能，凸顯打磨機(jī)的實(shí)用性價(jià)值。同時(shí)，研發(fā)人員要在保證打磨機(jī)功能的基礎(chǔ)上，盡可能地簡(jiǎn)化打磨機(jī)的結(jié)構(gòu)，降低打磨機(jī)批量生產(chǎn)和使用的技術(shù)難度，確保打磨機(jī)的廣泛推廣與應(yīng)用。

3 結(jié)語(yǔ)

刀閘觸頭帶電除氧化層打磨機(jī)是專門針對(duì)隔離開關(guān)刀閘觸頭普遍存在的氧化腐蝕問(wèn)題而研制的打磨設(shè)備，其具有的可視化、帶電化、無(wú)塵化打磨作業(yè)功能極大地滿足了電廠電力生產(chǎn)中設(shè)備運(yùn)行性能的要求。該打磨機(jī)在保障安全生產(chǎn)、提高生產(chǎn)持續(xù)性等方面的積極作用，突出了使用的現(xiàn)實(shí)性意義和價(jià)值，值得進(jìn)一步研制與應(yīng)用。