帶電清洗、清掃技術(shù)-曹博文

帶電水沖洗一、概述隨著我國工業(yè)生產(chǎn)的飛速發(fā)展，我國大氣環(huán)境污染日趨嚴(yán)重,而且環(huán)境質(zhì)量在一個較長時期內(nèi)還有劣化趨勢，引起電網(wǎng)設(shè)備污閃事故突增，造成國民經(jīng)濟(jì)重大損失。采取有效措施防止電網(wǎng)大面積污閃事故的發(fā)生,降低污閃跳閘率,是提高電網(wǎng)供電可靠性重要內(nèi)容之一。定期進(jìn)行設(shè)備清掃（洗）是保持設(shè)備原有絕緣水平、防止污閃事故的發(fā)生、保證電網(wǎng)可靠運(yùn)行的有效手段。帶電水沖洗是利用一股流速很高的水柱對絕緣子進(jìn)行沖洗，能夠?qū)崿F(xiàn)帶電沖洗，主要利用水柱的兩個特性：1．沖擊力2．絕緣性能

1．沖擊力水柱離開水槍噴口后有足夠高的速度，當(dāng)它射到絕緣子表面時仍具有足夠的動能，從而產(chǎn)生一定的沖擊力，把沉積在絕緣子表面的污穢物質(zhì)沖刷掉。2．絕緣性能在帶電水沖洗中應(yīng)用的水滿足一定的電阻率要求，水柱具有一定的絕緣性能，可以作為沖洗系統(tǒng)中的主絕緣或組合絕緣的一部分，保證作業(yè)人員的人身安全和設(shè)備安全。1.運(yùn)行電壓污閃都是在工頻運(yùn)行電壓長時間作用下發(fā)生的，這是污閃的一大特點(diǎn)。2.污穢物質(zhì)污穢物質(zhì)的種類繁多,各種工礦企業(yè)、海濱、鹽堿池、公路等都是污染源。其中由化工廠排放出的酸堿性氣體、冶金廠飛揚(yáng)出的金屬粉塵、海濱的鹽霧等，因為它們含有高導(dǎo)電率的成分，是最嚴(yán)重的污穢物質(zhì)。3.潮濕氣候當(dāng)空氣中的濕度過大時，污穢物質(zhì)（除金屬微塵與碳黑微粒外）中的電解質(zhì)成分遇到水分便會溶解，形成導(dǎo)電離子。污穢物質(zhì)中的電解質(zhì)成分越多容水后的導(dǎo)電離子也越多，在運(yùn)行電壓下的泄漏電流也越大，發(fā)展成污閃的可能也越大。最容易發(fā)生污閃的氣候條件是大霧、凝露、毛毛雨和雪。污閃還有明顯的季節(jié)性，時間性和氣象條件等特征。一年中，以冬末春初的季節(jié)最容易發(fā)生污閃。三、帶電水沖洗分類按帶電水沖洗的設(shè)備，分為移動式與固定式兩大類。我國目前在線路上使用較多的有個人攜帶型的長水柱短水槍、短水柱長水槍以及車載型的沖洗裝置，在有些變電站內(nèi)采用了固定式噴水裝置。在使用長水柱短水槍進(jìn)行水沖洗時，水槍噴口接地，水柱承受全部運(yùn)行電壓，起主絕緣作用。使用短水柱長水槍進(jìn)行水沖洗時，水柱、絕緣水槍以及絕緣引水管形成組合絕緣。按用水量的多少分為小水、中水和大水三種沖洗方式。水沖洗方式噴口直徑（mm）噴口水壓（MPa）特點(diǎn)小水沖≤30.3～0.5耗水量小，沖洗效果一般。中水沖4～80.4～1.0耗水量多，沖洗效果較好。大水沖9～120.5～1.2耗水量大，沖洗效果理想。1.小型水沖沖洗效果一般，沖洗速度中等，耗水量較小，特別適宜地處山區(qū)和稻田區(qū)的送電線使用。若使用便攜式機(jī)動泵，可提高沖洗效果和速度，較適合水源方便的南方水鄉(xiāng)地區(qū)使用。2.中型水沖沖洗效果和速度比大型稍差一些，但耗水量小的多。由于中型水沖也需配備機(jī)動泵和小型車載水箱，因此適用于交通方便的市區(qū)或郊區(qū)線路及變電所。3.大型水沖沖洗的效果和速度比較理想，但耗水量大，需用機(jī)動泵和大型載水箱等設(shè)備才能實現(xiàn),所以這種方法只適用于水源充足、交通方便地區(qū)的郊區(qū)線路及變電所使用。四、水柱物理特性1．水槍噴口直徑與水壓

決定水柱有效射程的基本參數(shù)是噴口直徑與水壓，根據(jù)理論計算，在較低水壓下（P≤7MPa）下，水柱的射程與噴口直徑的平方根和水壓的平方根成正比，但在高壓下（P≥10MPa），水柱射程不再與水壓的平方根保持線性關(guān)系，而呈飽和現(xiàn)象，噴口直徑越小，越易飽和。對于噴口直徑一定的水柱，在初始階段，水壓增高，水柱射程增大，當(dāng)水壓達(dá)到相應(yīng)的臨界值時，提高水壓就不能使射程繼續(xù)增加，而這部分能量將全部轉(zhuǎn)為使水進(jìn)一步霧化，射出的水滴更細(xì)。當(dāng)噴口直徑增大時，臨界水壓將相對提高。但此時耗水量也隨之增加，在實際的作業(yè)時將會受到很大限制，特別是在線路上沖洗，使用大直徑噴口是不現(xiàn)實的。

2．水柱散射角高壓水柱從噴口射出后以一定角度向外散射，圖中兩條散射線的夾角叫散射角。散射角越大，表示水柱的散射越嚴(yán)重，有效射程也越短，在帶電水沖洗時，水柱也容易濺到鄰近絕緣子表面，使其泄漏電流增大，導(dǎo)致閃絡(luò)。減小散射角的方法：（1）改善水槍的結(jié)構(gòu)設(shè)計，特別是噴嘴的設(shè)計，提高內(nèi)表面加工精度；（2）合理選擇水壓與水流量；（3）盡量減少引水管的彎曲；（4）避免引水管與水槍連接頭內(nèi)橫斷面的急劇變化。3．水柱參數(shù)選擇噴口直徑和水壓決定了水柱的流速和有效射程，也決定了水柱對絕緣子表面污垢的沖刷能力，增加噴口直徑和水壓能提高沖洗能力，相反也帶來幾個不利因素：（1）增大耗水量；（2）由于水壓太大，沖擊產(chǎn)生的水滴容易濺到鄰近絕緣子表面，導(dǎo)致其閃絡(luò)（濺閃效應(yīng)）。

美國關(guān)于帶電水沖洗的參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)推薦值(IEEEStd957-1995)電壓等級（kV）水柱長度（m）水電阻率（Ω·cm）噴嘴壓力（kPa）噴嘴直徑(mm)131.82130027584.76132.74130027586.351627634.52.44130027586.3534.52.44130027584.76692.74130027584.76693.66130027586.351153.05130027584.761153.96130027586.352303.66130027584.762304.57130027586.355004.275000055166.355006.10300037927.94400(dc)6.105000055166.35五、水柱電氣性能1．水柱的泄漏電流圖1水柱沿軸向的縱斷面結(jié)構(gòu)圖中可以看出，在流動的水柱中，由于存在大量的空氣氣泡，水柱的電阻是由水的電阻與空氣泡的電阻的混合串、并聯(lián)的結(jié)果。對于同樣電阻率的水，流動的水柱電阻比靜止的水柱電阻要大很多，其等效電阻增加幾十乃至上百倍。圖2水柱電阻的等值電路

試驗結(jié)果表明，水柱泄漏電流與施加的電壓呈線性關(guān)系，施加的電壓越高水柱泄漏電流也越大。而水電阻率對水柱泄漏電流影響不太明顯，當(dāng)水電阻率大于2500Ω·cm后，泄漏電流幾乎不再與水電阻率有關(guān)。在工頻電壓與水電阻率相同的條件下，水柱的泄漏電流隨著水柱長度的增加而減小，隨著水柱直徑的增大而增大。

《電業(yè)安全工作規(guī)程》規(guī)定，在進(jìn)行帶電水沖洗時，流經(jīng)人體的泄漏電流不能大于1mA。在工程上防護(hù)水柱泄漏電流過大最簡單可靠的措施是在噴搶握手部分前面加一條接地線,它與人體組成一并聯(lián)電路,達(dá)到旁路分流的目的。

2．水柱的工頻放電電壓水柱的工頻放電電壓大致與水柱的長度呈線性關(guān)系，但當(dāng)噴口直徑增大，水柱長度相應(yīng)增大，工頻放電電壓隨著水柱長度的增加略呈飽和趨勢。水電阻率對水柱的工頻放電電壓影響不大，隨著水電阻率的增高，水柱工頻放電電壓略有升高。隨著噴口直徑的增大，水柱電阻降低，水柱的工頻放電電壓有下降的趨勢，而水壓對水柱的工頻放電電壓影響不大。因此當(dāng)增大噴嘴直徑時必須加長水柱長度才能保證帶電水沖洗的安全。3．水柱的操作沖擊放電電壓試驗表明水柱的操作沖擊放電電壓與水柱的長度基本保持線性的關(guān)系，對比水柱的工頻放電電壓試驗結(jié)果可得出：水柱安全長度的決定因素是操作沖擊放電電壓。在噴口直徑與水柱長度相同的條件下，當(dāng)水的電阻率增高時，水柱的操作沖擊放電電壓也相應(yīng)增高?！峨姌I(yè)安全工作規(guī)程》規(guī)定，帶電水沖洗用水的電阻率一般不低1500Ω·cm，沖洗220kV變電設(shè)備時，水的電阻率不應(yīng)低于3000Ω·cm。如果絕緣子泄漏電流很大，應(yīng)用50000Ω·cm以上的水，或用電阻率更高的去離子水。六、帶電水沖洗的安全距離在以水柱為主絕緣的沖洗方式中，為確保作業(yè)人員的人身安全，水柱的絕緣應(yīng)滿足兩個安全技術(shù)條件，并以此確定相應(yīng)的水柱的最小長度。（1）在最大工作電壓下，通過水柱流經(jīng)人體的泄漏電流不能大于1mA。（2）當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生操作過電壓時，水柱應(yīng)不發(fā)生閃絡(luò)?！峨姌I(yè)安全工作規(guī)程》關(guān)于水柱長度的規(guī)定

噴嘴直徑（mm）3及以下4～89～1213～18電壓等級（kV）63（66）及以下0.82461101.23572201.8468美國關(guān)于帶電水沖洗的參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)推薦值(IEEEStd957-1995)電壓等級（kV）水柱長度（m）水電阻率（Ω·cm）噴嘴壓力（kPa）噴嘴直徑(mm)131.82130027584.76132.74130027586.351627634.52.44130027586.3534.52.44130027584.76692.74130027584.76693.66130027586.351153.05130027584.761153.96130027586.352303.66130027584.762304.57130027586.355004.275000055166.355006.10300037927.94400(dc)6.105000055166.35七、帶電水沖洗設(shè)備水沖洗設(shè)備由水槍、水泵和水箱組成。其中，水槍是最重要的部件，一般由水槍本體、引水管和絕緣操作桿組成。水槍噴嘴的結(jié)構(gòu)設(shè)計與加工質(zhì)量直接決定了高壓水柱的有效射程，當(dāng)噴嘴結(jié)構(gòu)合理、噴孔內(nèi)壁加工光潔度高時，射出的水柱就能保持較長的柱狀而不散花。水泵有許多型式和規(guī)格，須按所選的沖洗方式、水流量與水壓等參數(shù)來選擇。水箱應(yīng)該用不影響水質(zhì)的材料制作。另外，在進(jìn)行帶電水沖洗時，應(yīng)該適時對用水進(jìn)行電阻率測量，必須配備便攜式水電阻率測試儀，并從水槍出口取樣進(jìn)行測試。

在國外，今年來發(fā)展了一些新技術(shù)，例如美國、日本、加拿大在線路上采用帶有絕緣斗，由機(jī)械手遙控噴頭的帶電水沖洗車以及利用直升飛機(jī)進(jìn)行帶電水沖洗。國內(nèi)外的帶電水沖洗設(shè)備拖車式絕緣子清洗設(shè)備可拆卸式車載清洗設(shè)備適用于輸電線路絕緣子清洗的高壓車載清洗設(shè)備車載伸縮絕緣臂式清洗設(shè)備八、帶電水沖洗幾點(diǎn)注意的問題1．氣象條件帶電水沖洗應(yīng)在良好的天氣時進(jìn)行，風(fēng)力大于4級、氣溫低于-3℃，雨雪、霧及雷電天氣不宜進(jìn)行帶電水沖洗。2．作業(yè)方式為保證作業(yè)人員的人身安全和設(shè)備安全，帶電水沖洗應(yīng)掌握正確的作業(yè)方式。對于相鄰布置的設(shè)備應(yīng)先沖洗下風(fēng)側(cè)，再沖洗上風(fēng)側(cè)。對上下層布置的絕緣子應(yīng)先沖下層，后沖上層。對于懸垂絕緣子串、瓷橫擔(dān)及耐張絕緣子串等應(yīng)從導(dǎo)線側(cè)向橫擔(dān)側(cè)沖洗。作業(yè)中還要注意沖洗角度，防止水霧濺射到鄰近絕緣子發(fā)生閃絡(luò)。3.絕緣子臨界鹽密值合理地控制沖洗的周期,以保證沖洗周期內(nèi)絕緣子積穢物量不超過允許的附鹽密度值。為防止沖洗過程中絕緣子發(fā)生閃絡(luò)，進(jìn)行帶電水沖洗作業(yè)前應(yīng)掌握較臟污的絕緣子的鹽密值，如低于以下表格中的數(shù)值，可進(jìn)行帶電水沖洗，若超過臨界鹽密值，應(yīng)用增大水電阻率等方式解決。發(fā)電廠、變電站支柱絕緣子水沖洗推薦值泄漏比距（mm/kV）14.8～16(普通型)20～31（防污型）水電阻率（Ω·cm）150030001000050000及以上150030001000050000及以上臨界鹽密(mg/cm2)0.020.040.080.120.080.120.160.2線路懸式絕緣子水沖洗推薦值泄漏比距（mm/kV）14.8～16(普通型)20～31（防污型）水電阻率（Ω·cm）150030001000050000及以上150030001000050000及以上臨界鹽密(mg/cm2)0.050.070.120.150.120.150.20.224．安全注意事項

每次作業(yè)前應(yīng)檢查確認(rèn)沖洗設(shè)備工作正常，水泵應(yīng)可靠接地。作業(yè)人員最好穿戴全套絕緣防護(hù)用具（包括絕緣服、絕緣帽、絕緣手套以及絕緣靴）。絕緣操作桿的使用、保管以及預(yù)防性試驗均應(yīng)按帶電作業(yè)工具的有關(guān)規(guī)定執(zhí)行。

帶電水沖洗前要與調(diào)度部門聯(lián)系，調(diào)度部門事先掌握情況,制定事故處理預(yù)案,考慮帶電水沖洗時的繼電保護(hù)措施。同時在整個沖洗過程中應(yīng)盡量避免倒閘操作,以防止在操作過電壓下沖洗設(shè)備造成閃絡(luò),當(dāng)小電流接地系統(tǒng)有單相接地時,亦應(yīng)盡量避免進(jìn)行帶電水沖洗。

在使用組合絕緣的小水沖工具時應(yīng)注意：在沖洗的全過程中沖洗工具嚴(yán)禁觸及帶電體；操作桿的引水管在有效絕緣范圍內(nèi)嚴(yán)禁觸及接地體。

掌握絕緣子的運(yùn)行情況,絕緣子應(yīng)在沖洗前進(jìn)行檢測。被沖絕緣子串中不應(yīng)有零、低值絕緣子；被沖的支柱絕緣子和套管不應(yīng)有裂紋；對于單個針式絕緣子發(fā)現(xiàn)一層不合格即不能沖洗。

當(dāng)被沖洗的絕緣子沒有全部沖洗干凈時，不允許中斷沖洗。避雷器以及密閉不良的變電所設(shè)備，不宜進(jìn)行帶電水沖洗。帶電清掃

清掃刷清掃1.手動單片清掃刷2.手動多片清掃刷3.電動旋轉(zhuǎn)清掃刷4.氣動旋轉(zhuǎn)清掃刷圖1電動旋轉(zhuǎn)清掃刷清掃圖2叉車型帶電自動清掃機(jī)圖3帶電清掃等效電路

在帶電清掃中，對作業(yè)人員形成安全威脅的是通過絕緣傳動桿的泄漏電流。

《電業(yè)安全工作規(guī)程》規(guī)定，在進(jìn)行帶電作業(yè)時，流經(jīng)人體的泄漏電流不能大于1mA。為保證帶電作業(yè)人員的安全，帶電清掃時應(yīng)注意：1.絕緣傳動桿（操作桿）應(yīng)定期進(jìn)行預(yù)防性試驗，試驗不合格的設(shè)備嚴(yán)禁用于帶電清掃。電壓等級Un（kV）1035110220330500試驗長度L（m）0.40.61.01.82.83.71分鐘工頻耐壓U1（kV）型式、出廠試驗100150250450//預(yù)防性試驗4595220440//電壓等級Un（kV）1035110220330500試驗長度L（m）0.40.61.01.82.83.75分鐘工頻耐壓U1（kV）型式、出廠試驗////420640預(yù)防性試驗////38058015次操作沖擊耐壓U15（kV）型式、出廠試驗////9001175預(yù)防性試驗////8001050絕緣操作桿試驗參數(shù)2.清掃作業(yè)時，絕緣傳動桿（操作桿）應(yīng)保持足夠的安全長度，電動機(jī)（氣泵）等設(shè)備應(yīng)可靠接地。絕緣操作桿最小有效絕緣長度電壓等級（kV）有效絕緣長度（m）100.7350.963（66）1.01101.32202.13303.15004.03.作業(yè)人員應(yīng)穿戴全套安全防護(hù)用具，并與帶電體保持足夠的安全距離。人與帶電體安全距離電壓等級（kV）安全距離（m）100.4350.663（66）0.71101.02201.83302.65003.6帶電化學(xué)清洗

國內(nèi)電氣設(shè)備的的帶電清掃作業(yè)目前主要采用帶電水沖洗和帶電機(jī)械清掃等方法。但這些方法在不同的程度上還存在一些問題。帶電水沖洗受到?jīng)_洗所用水質(zhì)、被沖洗絕緣子表面積污量、周圍帶電設(shè)備安裝位置以及環(huán)境、溫度、風(fēng)向等條件的嚴(yán)格限制。而現(xiàn)有的帶電機(jī)械清掃工具又存在重量大,振動大,清掃力量小,易損部件多等許多問題,使得變電站設(shè)備瓷柱清掃有一定困難。隨著化學(xué)清洗劑在電力設(shè)備清洗方面的深入研究,各種絕緣性能良好的清洗劑不斷開發(fā)出來。用化學(xué)清洗劑取代水，對電力設(shè)備進(jìn)行帶電清洗成為電力設(shè)備防污的一種新手段。圖1化學(xué)清洗示意圖目前有一些比較成熟的清洗劑,它們的主要特點(diǎn)有:(1)擊穿電壓高（>20kV），絕緣電阻大(>1010Ω);(2)不會導(dǎo)致電瓷設(shè)備表面以及金屬部分受到任何腐蝕,清洗后電瓷表面不會留下任何殘留物;(3)清洗劑在自身沸點(diǎn)不會起火燃燒,

帶電情況下清洗電力設(shè)備時無電火花或電弧;(4)蒸發(fā)速度和殘留量試驗證明清洗劑揮發(fā)性能良好。和水沖洗相比,采用化學(xué)清洗