绝缘子带电清扫设备研究与设计

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【摘 要】随着电网电压等级的提高、系统容量的增大，设备停电的机会越来越少、停电时间越来越短，设备停电清扫成为难于实现的措施，特别是高压输电线路绝缘设备。本文根据输电线路停电的机会越来越少、停电时间越来越短等特点以及带电水冲洗、带电气吹清扫和机械带电清扫等传统手段在输电线路绝缘子带电清扫中存在的不足，深入研究输电线路绝缘子带电清扫技术，设计出了一种新型的绝缘子带电清扫设备。

【关键词】绝缘子 带电 清扫设备

1引言

电力系统每年有计划地对电力设备在污闪多发期前进行停电，集中力量对输变电线路、电力设备进行清扫是普遍采用的方法。用人工的方法去擦外绝缘的停电清扫方法虽然简单易行，但这种方法费时、费力、劳动强度大，清扫质量难以保证，停电还给企业造成很大的损失。随着电网电压等级的提高、系统容量的增大，设备停电的机会越来越少、停电时间越来越短，设备停电清扫成为难于实现的措施，所以研制一种新型的输电线路绝缘子机械带电清扫器就有很大的价值。

2带电清扫绝缘子技术

目前国内常用的带电清扫绝缘子方法有三种：带电水冲洗、带电气吹清扫和机械带电清扫。

（1）带电水冲洗。带电水冲洗的优点是不需要设备停电，不中断供电，无需设备的倒、合闸的操作；不受设备停电时间限制，可随时对赃污设备进行清扫，清洗效果好，但同时水冲洗风也险比较大，存在着人身安全隐患，且输电线路处于野外不便采用此方式进行清扫。

（2）带电气吹清扫。带电气吹清扫是由空气压缩机将空气压缩，经空气净化器过滤，再直接（或加入锯末等介质）吹到绝缘子表面，利用高压空气的冲击力或其附带的介质对瓷表面进行清污。

（3）机械带电清扫。机械带电清扫是指采用专业工具设备，利用电源作动力，电机转动毛刷，通过绝缘杆将毛刷伸到绝缘子表面进行清扫。使用时，适当移动和调整传动机构将清扫头插入绝缘子颈部后，接通减速电机电源，减速电机驱动伸缩式绝缘转动杆转动，伸缩式绝缘转动杆则驱动摆动机构使清扫头在绝缘子上作推磨式摆动而将尘埃擦去，经逐层擦试后再从颈部撤离而完成清扫。

从国内近年来，输电设备带电清扫技术的应用，机械带电清扫是较为适合输电线路绝缘清扫。

3 清扫设备设计

3.1 刷头装置设计

（1）工业刷头研究。本绝缘子清扫器通过刷头的旋转清扫绝缘子表面污垢，因此对于清扫器刷头不仅要求其具备优良的表面清扫能力，还要求其具有耐磨、耐老化等优良的物理化学属性。故本项目将研究目前常用工业刷头，根据其材质、属性及适用范围，选择适用于绝缘子清扫的刷头类型。本设备根据实际需求，选择工业毛刷盘，其用于工业机械零件、板材、石材、工艺玻璃、电子显示器清洗，抛光、打磨、除锈等，选用材料为剑麻。

（2）装置设计。刷头装置为环形干式绝缘子清扫工具，该工具由环形毛刷和环形轴承两部分组成，毛刷前端有活动开口，张开时能使绝缘子钢帽通过。清扫器启动工作时，活动开口打开，控制操作杆伸缩，使刷头处于绝缘子瓷裙内，闭合活动开口，启动电机使环形毛刷转动开始清扫作业，完成一片绝缘子清扫后，停止电机，打开活动开口，控制伸缩操作杆，进行下一片绝缘子清扫。毛刷可采用高硬度尼龙材料，具有高机械性能和热属性，表面处理良好，极好的注塑性和尺寸稳定性，保证除污效果的同时不伤害绝缘子表面。

3.2 动力及传动结构设计

（1）电机选型。由于绝缘子清扫器最终是通过刷头的转动，利用刷毛来不断清扫绝缘子闪裙沟槽里的污秽，清扫效果与刷头转动的力度及速度息息相关，本项目中绝缘子清扫器的动力将采用小型步进电机进行提供。

（2）传动机构选型。要将电力产生的转动力矩传递到刷头的转动，需要选择合适的传动机构。目前常见的机械传动按传力方式分，可分为摩擦传动和啮合传动，摩擦传动又分为摩擦轮传动和带传动等，啮合传动可分为齿轮传动、涡轮蜗杆传动、链传动等，常见传动机构：皮带传动；齿轮传动；链传动；螺旋传动。鉴于本绝缘子清扫器设计中电机位置位于刷头较近位置，预计采用齿轮传动的方式进行传动。

3.3操作杆设计

（1）操作杆要求。操作杆的接头宜采用固定式绝缘接头，接头连接应紧密牢固。用空心管制造的操作杆的内、外表面及端部必须进行防潮处理，并用堵头在？空心管的两端进行封堵，以防止内表面受潮和脏污。操作杆的结构要求、电气性能、机械性能要符合相关规定。

（2）杆体设计。操作杆是一根可伸缩、一端连接带电机的刷头、一端固定在固定装置上且具备操作按钮的绝缘杆。清扫工作开始前，操作杆保持最短状态，操作端固定在固定装置上，准备工作就绪，启动伸缩开关，操作杆伸长，到指定位置停止运动，操作清扫器的活动开口，开始清扫工作。操作杆材料要耐压强度高、耐腐蚀、耐潮湿、机械强度大、质轻、便于携带，一个人能够单独操作，为保证轻质其内部为空心且排布控制导线。

3.4辅助固定装置设计

考虑到绝缘子带电清扫器内的电机、电池、操作杆等自重及清扫时长，全程由塔上工作人员手持完成，劳动强度大，过程中操作杆的晃动直接影响清扫效果，并存在一定安全隐患。所以，本项目将为绝缘子带电清扫器设计一套辅助固定装置。需要固定装置有助于清扫器全角度清扫；配合操作杆完成伸缩固定的工作；能保证操作杆能在一定范围倾斜。

4 结语

本文设计、研制了一种新型的绝缘子带钱清扫设备，其主体包括清扫传动部分和固定支撑部分，带电作业人员可将清扫设备直接固定在绝缘子串的顶部，打开控制开关，只需控制设备的垂直位置，设备就会对绝缘子串进行自动清扫，有效地提高了清扫效率和清扫清洁度，同时极大的降低了作业人员的劳动强度，对绝缘子的带电清扫工作具有极大的实际意义！

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