高海拔、重污染地区带电水冲洗技术探讨

高海拔、重污染地区带电水冲洗技术探讨

王明吴良方李永增刘仁山

（1.国网中卫供电公司宁夏中卫755000;2.武汉奋进电力技术有限公司湖北武汉430205）

摘要:目前，常规的带电水冲洗技术仅仅只适用于地理环境比较理想，变电站周边污染不严重，绝缘子污秽等级较低的电力设备的带电清洗。但是冲洗任务不可避免的一定会涉及到各种地理环境，有的地理环境可能非常恶劣。而且有很多变电站位于大型工厂周边，绝缘子污染非常严重。所以常规的冲洗方法无法满足冲洗条件，有必要研究一套全新的冲洗方法，去完成高海拔、重污染地区的带电水冲洗任务。本论文主要内容的是基于常规带电水冲洗技术的基础上，为了适应高海拔、重污染地区对冲洗技术所作出的调整和探讨。

关键词:带电水冲洗

1带电水冲洗背景

我国的带电水冲洗作业在上世纪八十年代的北方地区就曾经开展这项工作，由于当时带电水冲洗作业采用的是电阻率为1500Ω?cm左右的普通自然水，靠人工手摇泵或普通的水泵（出口压力在0.6Mpa以下的一般水泵）增压。这些简单的工艺与落后的冲洗技术组合，致使带电水冲洗作业存在水柱电阻小、压力低、流量小、有效射程短、散花严重、无冲击力及清洗效果差等问题，并导致发生多起被冲洗设备闪络事故而中止。

进入新世纪后，我国的带电水冲洗工作又被重新提上日程，并发展迅速。全新的带电作业水冲洗技术是一套完整的变电站电力设备带电水冲洗技术及体系，该技术实现了多种领域的结合及集成，将普通水采用专用设备处理后生产出电阻率高达15MΩ?cm的超纯水，为带电水冲洗作业提供高质量的冲洗介质。高压冲洗设备的工作原理是将储存的超纯水运输到需作业的变电站，然后经过高压泵增压、汇流、管道输送至喷嘴，使超纯水经喷嘴束形后形成密集、高速的水柱，对电气设备外绝缘进行冲洗。在冲洗作业前，采用紫外成像技术对电力设备进行检测，全面了解电力设备污秽程度及运行状态，为带电水冲洗作业提供依据。冲洗作业全过程有独立的应急灭弧系统，为带电水冲洗安全保驾护航。

其特点如下：

(1)将普通的水处理技术升华，形成适合带电水冲洗作业要求用水的超纯水制水设备。

(2)由多台进口柱塞泵增压后流入汇流排，再经压力调节阀进入分流排，确保水柱的形态及冲击力。

(3)采用独立的应急灭弧系统，在冲洗作业时处于备用状态，当需要或紧急情况时可随时启动。

(4)采用紫外成像技术对冲洗前后的设备进行电晕放电检测，分析设备表面污秽和判断设备状态，并且在冲洗过程中实时监控设备的冲洗状态。

(5)根据电力设备外形尺寸和电压等级的不同，确定不同的冲洗枪法、冲洗工艺及冲洗时间。

该技术体系成功探索变电站电力设备带电水冲洗新方式，对原有带电水冲洗设备进行升级改造，使超纯水电阻率、水柱形态和有效长度明显提高，部分指标超过《（GB/T13395-2008）电力设备带电水冲洗导则》国家标准；通过采用紫外成像仪、电压分布仪对冲洗前的电力设备和绝缘子串进行检测，检查及验证了设备的污秽程度和完好性；装置配套的应急灭弧系统，能在需要或紧急情况时1秒内快速进行灭弧工作；根据设备电压等级与外形尺寸的不同，制定不同的冲洗流程和冲洗时间，为提高冲洗质量规范冲洗流程奠定基础。

2带电水冲洗设备与技术

一、高海拔地区对冲洗设备影响

高海拔地区对运行中的机械结构的影响主要体现在：

（1）机械结构和密封的影响

引起低密度、低浓度、多孔性材料（例如：电工绝缘材料、隔热材料等）的物理和化学性质的变化；

润滑剂的蒸发及塑料制品中增塑剂的挥发加速；

由于内外压力差的增大，气体或液体易从密封容器中泄漏或泄露率增大，有密封要求的电工产品，间接影响到电气性能；

引起受压容器所承受压力的变化，导致受压容器容易破裂。

（2）空气温度降低的影响

高原环境空气温度对产品温升的补偿。平均空气温度和最高空气温度均随海拔升高而降低，电工绝缘材料的热老化寿命决定于平均空气温度。高原环境空气温度的降低可以部分或全部补偿因气压降低而引起电工产品运行中温升的增加。环境空气温度的补偿值为0.5K/hm。

（3）温度变化（包括日温差）增大的影响

高原空气温度的日温差大。较大的温度变化使产品外壳容易变形、龟裂，

密封结构容易破裂。

（4）对散热的影响

电气设备散热主要有对流、传热及辐射三种方式，空气作为散热介质的情况下空气密度主要影响对流和传热空气密度小对对流和传热都不利，在真空状态下（如真空开关）就难于散热，一般通过真空灭弧室的导电杆传导散热。高海拔对散热影响及温升要求在《GB763-1990交流高压电器在长期工作时的发热》标准的技术要求中有明确规定，“当电气设备在海拔超过1000m时其温升应按每超过300m（以海拔高度1000m为起点）降低0.9%计算”，例在海拔3000m时，则降低温升为6%，而在GB/T11022-1999规定的高压开关各部件、绝缘材料在空气中允许温升范围，零部件为30K~75K。F级至H级绝缘材料允许温升115K~140K，则要求降低零部件温升1.8K~4.5K，F至H绝缘材料6.9K~8.4K。

二、高海拔地区对冲洗技术影响

高海拔地区对水冲洗技术的影响主要体现在两个方面：

第一个方面主要体现在高海拔对变电站电力设备运行的影响，从而影响到冲洗的技术和方法。

第二个方面主要是冲洗人员的体质不同对高海拔地区环境的反应不同，影响到冲洗过程中人员的工作状态。

三、高污染地区对冲洗技术影响

高污染地区对冲洗技术的影响主要体现在两个方面：

第一个方面主要是由于冲洗过程中冲洗设备的严重污染，在设备表面已经形成污垢，导致在设备冲洗完成后任然有部分放电现象，情况严重可能发生局部起弧现象，导致冲闪的发生。

第二个方面主要是由于变电站内设备与设备之间的间隔比较密集，在开展带电水冲洗的过程中不可避免的会将水冲溅到冲洗设备的相邻设备上。在高污染地区，此时由于水花的冲溅，冲洗的相邻设备上的污秽形成流水线，从而导致冲洗过程中溅闪的发生。

3高海拔、高污染地区冲洗技术的调整

一、针对高海拔地区冲洗技术的调整主要包括：

（1）通过紫外成像检测技术，全面了解冲洗前变电站设备的运行情况，相应的调整冲洗方法；冲洗过程中紫外成像检测技术很好的显示了冲洗时设备的运行情况，为冲洗人员提供了可靠的冲洗依据；冲洗后紫外成像检测技术可以判断是否达到冲洗目的及冲洗效果。

（2）提高冲洗人员的身体素质，确保每一名冲洗、施工人员可以迅速的适应不同的地理环境，克服恶劣的施工环境。每一名施工人员都可以高质量、高效率的完成项目任务。

二、针对高污染地区冲洗技术的调整主要包括：

（1）冲洗前对变电站开展盐密检测，根据盐密值所反映的污秽等级，详细的了解变电站污秽情况。

（2）冲洗前对全站所需冲洗的设备开展带电清扫工作，降低设备的污秽程度，降低冲闪或溅闪的概率，确保冲洗任务的顺利进行。

（3）冲洗过程中加快冲洗速度，增加回扫次数。确保冲洗高污染的设备时污水不会连成流水线，避免冲闪和溅闪现象的发生。

4紫外检测技术与带电水冲洗技术的结合与应用

在大气环境下工作的电力设备绝缘体、绝缘子等，随着结构发生变化、存在缺陷或表面污秽超标等现象，给带电水冲洗作业带来很大的安全隐患。为确保带电水冲洗工作人员及电力设备的安全，在对变电站进行带电水冲洗作业前，采用UVolle-s手持式全日盲紫外成像仪对带电运行中的电力设备进行电晕放电检测，其目的在于获取设备电晕分布信息，确定电晕准确位置和电晕强度，根据电晕位置和电晕强度发现设备是否存在缺陷及表面污秽程度，掌握设备运行状态,为带电水冲洗作业提供重要依据。

冲洗前，对全站设备进行紫外成像测试，通过紫外成像仪拍摄电力设备绝缘体表面电晕异常放电现象，判断电力设备的运行情况，对带电水冲洗提供了可靠依据。

冲洗中，实时进行紫外成像拍摄、观察冲洗设备有无放电现象。

冲洗后，对设备表面再次进行紫外测试，判断设备的清洗效果。

5应用前景及未来发展

八九十年代时期，我国才刚刚开始正式的引入带电水冲洗项目。然而此时国外已经拥有了相对先进、成熟的冲洗设备和技术。但是当时我国还是采用普通水源、手摇水泵去进行冲洗工作。这种不成熟、相对落后的冲洗技术和设备加大了闪络事故发生的概率，成为了带电水冲洗作业的安全隐患。

经过长时间的探索和研究，我国最终掌握了国外水冲洗的先进技术，同时参考了国外水冲洗设备的制造技术，自主研发了许多先进的水冲洗设备。大大增加了带电水冲洗作业的安全性和带电水冲洗的工作效率。

在以前普通水源的基础上超纯水的应用不仅仅增加了带电水冲洗作业的科学技术含量，同时最重要的是高达5～15MΩ?cm的超纯水有效的增加了冲洗水注的绝缘性。降低了闪络事故的发生概率。

在过去手摇水泵的应用不仅增加了不必要的人力资源，而且还降低作业人员的工作效率。当下在手摇水泵的基础上引入的高压冲洗装置有效的解决人力资源、工作效率等问题。不仅如此，运用经过高压冲洗装置处理过后的超纯水进行冲洗作业同时也改善了冲洗效果，缩短了冲洗时间，更好、更快的达到了当初所期望的冲洗效果。

在不久的将来，在对水冲洗项目的不断探索与研究中，力争研制出更加符合带电水冲洗作业方式的冲洗设备。努力将机器人技术、飞机清扫技术应用到带电水冲洗项目中来。从而使我国的带电水冲洗技术得到再一次的飞跃。

参考文献:

[1]GB/T13395-2008《电力设备带电水冲洗导则》

[2]DL/T345-2010《带电设备紫外诊断技术应用导则》

[3]GB/T16434《高压架空线路和发电厂、变电所环境污区分级及外绝缘选择标准》

[4]GB26860-2011《电力安全工作规程(发电厂和变电站电气部分)》

[5]GB26859-2011《电力安全工作规程(电力线路部分)》

[6]范立军《高海拔地区大气参数对电气设备外绝缘影响的研究》大连理工大学2002

作者简介：

王明，1973年出生，大学本科，工程师，长期从事变电运维工作

吴良方，1983年出生，大学本科，工程师，长期从事继电保护工作

李永增，1980年出生，大学本科，工程师，长期从事继电保护工作

刘仁山，1971年出生，大学本科，工程师，长期从事带电作业工作

邮编：755000