CN101480651A - 电气设备外绝缘的干冰清洗系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电气设备外绝缘的干冰清洗系统；涉及电力系统电气设备外绝缘除污技术。本发明的结构是：干冰颗粒喷头(1)、绝缘可调支架(2)、干冰输送绝缘管道(3)、干冰清洗装置(5)、空气压缩机(6)、空气干燥机(7)前后依次连接；干冰颗粒喷头(1)、绝缘可调支架(2)、绝缘支架调节杆管(4)、支架调节动力装置(8)前后依次连接；干冰制冰造粒机(10)、液态二氧化碳储存罐(11)相连；干冰保温箱(12)为独立设备；接地基座(9)作为清洗系统的安全接地底座。本发明除污效率高，适用于对变电站内的绝缘套管、绝缘支柱或架空输电线路绝缘子的带电在线清洗，是安全电力生产、保障电力供应的有力措施。

Description

电气设备外绝缘的干冰清洗系统

技术领域

本发明涉及电力系统电气设备外绝缘除污技术，尤其涉及一种可以在带电作业条件下电气设备外绝缘的干冰清洗系统。

背景技术

电气设备的污闪是指电气设备绝缘表面附着的污秽物在潮湿条件下，其可溶物质逐渐溶于水，在绝缘表面形成一层导电膜，使绝缘子的绝缘水平大大降低，在电场作用下出现的强烈放电现象。尽管现有的防污措施较多，如采用防污绝缘子、调爬、增加绝缘子片数等，但处于污秽地区的电气设备在恶劣气候下，其绝缘极易被击穿，从而发生污闪事故，严重时会影响电气设备的安全运行，给电力系统带来不必要的损失。

随着社会工业化的日益发展，电力系统的安全正常运行越来越重要，由于电力系统的污闪故障会给用户带来停工、停产，甚至发生严重事故，造成重大经济损失和社会影响。因此，电气设备防污闪新技术和新方法的研究，愈来愈受到人们的重视。防污闪的措施很多，传统的方法是春秋两季的停电清扫，采用硅油、硅脂等涂料，增加外绝缘的爬电比距，近年有的使用增爬裙、使用PRTV涂料、以及带电水冲洗等。

干冰清污技术已在国外模具制造业、轮胎清洗、发电机清洗等方面得到应用；采用干冰清除电气设备绝缘表面的污垢，通过其热学效应和力学效应，可以大大提高清污的效率，同时有别于水冲洗方式，干冰清污时对邻近电气设备不会带来电气安全问题。该方法在变电站和输电线路中的应用还未见报导。

发明内容

本发明的目的就在于克服现有电气设备绝缘清污技术存在的缺点和不足，提供了一种电气设备外绝缘的干冰清洗系统；

本发明的目的是这样实现的：

本系统包括干冰颗粒喷头、绝缘可调支架、干冰输送绝缘管道、绝缘支架调节杆管、干冰清洗装置、空气压缩机、空气干燥机、支架调节动力装置、接地基座、干冰制冰造粒机、液态二氧化碳储存罐和干冰保温箱；

干冰颗粒喷头、绝缘可调支架、干冰输送绝缘管道、干冰清洗装置、空气压缩机和空气干燥机前后依次连接；

绝缘可调支架、绝缘支架调节杆管和支架调节动力装置前后依次连接；

干冰制冰造粒机、液态二氧化碳储存罐相连接；

干冰保温箱为独立设备；

接地基座作为清洗系统的安全接地底座。

本系统的工作原理是：

干冰清污技术是将液态二氧化碳通过干冰制冰机制成干冰颗粒或干冰方块，并研磨成细粉后通过喷射清洗装置与压缩空气混合喷射到被清洗物体表面，利用固体干冰颗粒高速运动产生的冲击力，结合干冰本身温度低以及升华所产生的热力膨胀，使绝缘清洗表面的结垢、油污、残留杂质迅速被剥离清除。

选择直径3mm左右的干冰颗粒作为清洗介质，是因为根据冲量公式原理在F＝1/2mυ2，作为充当m角色的干冰介质，干冰粉没有干冰颗粒的质量大，产生的冲击效果就没有干冰颗粒的效果好。而采用大颗粒的干冰颗粒，考虑到大颗粒干冰的质量大，冲击强度过大及冲击的粉碎度不够，不能达到最理想的清洗效果。经过试验确定3mm的干冰颗粒的清洗效果是最好的。

干冰清洗时喷射介质干冰颗粒通过干冰清洗装置在高压气流中加速，通过干冰颗粒喷头喷出，冲击要清洗的表面。干冰清洗的特点在于干冰颗粒在冲击瞬间气化，其动量在冲击瞬间消失。干冰颗粒与清洗表面间迅速发生热交换，致使固体CO2迅速升华变为气体。由于干冰颗粒温度极低(-78℃)，气化时吸收大量热量。借助于干冰颗粒与清洗表面间的温度差，形成热冲击现象，使污垢层温度降低、脆性增大，干冰颗粒能够迅速将污垢层冲击破碎。

干冰颗粒在千分之几秒内体积膨胀近800倍，这样就在冲击点造成“微型爆炸”，将绝缘表面的污垢层吹扫剥离。具有不同热膨胀系数的污垢和绝缘材料之间的温度差会破坏这两种材料间的结合。由于CO2挥发掉了，干冰清洗过程没有产生任何二次废物，留下需要收集清理的只是清除下来的污垢。

干冰颗粒喷头与干冰制冰造粒机之间通过绝缘可调支架相连，用以隔离被清洗绝缘表面的高电位，实现在带电情况下的清洗工作。

干冰喷射清洗中，清洗介质是坚实的干冰颗粒。高压液态CO2从管道引入干冰制冰造粒机，在成型缸中喷出转化为雪状固体CO2，雪状CO2靠液压力通过模具挤出成型干冰颗粒。这些颗粒通常直径为3mm，长度为2.5～10mm。这些干冰颗粒可直接使用，也可储存于干冰保温箱中备用。

本发明具有以下优点和积极效果：

(1)节约费用，干冰在清洗过程中直接挥发，没有清理清洗介质的费用，避免二次污染对相邻电气设备的影响。

(2)提高效率，在线清洗，节约了大量的停电时间，不需增加劳动力和其他生产设备，保证电力系统的安全、正常运行。

(3)延长电气设备绝缘的使用寿命，与其它磨损性介质不同，干冰颗粒不具磨损性。干冰清洗不损伤绝缘模具，不破坏公差，不会形成机械损伤。同时在线清洗避免了绝缘模具拆装过程中的意外损伤。

(4)干燥的清洗过程与高压水清洗不同，干冰清洗后，设备金属部件生锈的可能性与水清洗相比也大大降低。

(5)环境安全性方面，CO2是一种无毒的物质，符合各国的环保安全要求。用干冰清洗替代化学物质清洗，使人员可以从根本上避免化学物质的侵害。

总之，本发明充分利用了其自身的温差效应、大的冲击力和微型爆炸效应，除污效率高，适用于对变电站内的绝缘套管、绝缘支柱或架空输电线路绝缘子的带电在线清洗，是安全电力生产、保障电力供应的有力措施，

附图说明

图1为本系统结构方框图；

图2为支架调节动力装置工作示意图；

图3为支架调节动力装置控制电路原理图。

其中：

1—干冰颗粒喷头；

2—绝缘可调支架；

3—干冰输送绝缘管道，

    3-1—皮带盘，    3-2—转轴；

4—绝缘支架调节杆管；

5—干冰清洗装置；

6—空气压缩机；

7—空气干燥机；

8—支架调节动力装置，

   8-1—凸轮，

   D—电机，          U—电源，

   K1—开关，         AN—按钮，

   W1—第1切换开关，  W2—第2切换开关，

   J1—电磁离合器，

   J2—换向继电器，

       J2-1—第1双向接点，   J2-2—第2双向接点；

9—接地基座；

10—干冰制冰造粒机；

11—液态二氧化碳储存罐；

12—干冰保温箱。

具体实施方式

下面结合附图和实施例详细说明：

一、总体结构

如图1，本系统包括干冰颗粒喷头1、绝缘可调支架2、干冰输送绝缘管道3、绝缘支架调节杆管4、干冰清洗装置5、空气压缩机6、空气干燥机7、支架调节动力装置8、接地基座9、干冰制冰造粒机10、液态二氧化碳储存罐11和干冰保温箱12；

干冰颗粒喷头1、绝缘可调支架2、干冰输送绝缘管道3、干冰清洗装置5、空气压缩机6和空气干燥机7前后依次连接；

干冰颗粒喷头1、绝缘可调支架2、绝缘支架调节杆管4和支架调节动力装置8前后依次连接；

干冰制冰造粒机10、液态二氧化碳储存罐11相连接；

干冰保温箱12为独立设备；

接地基座9作为清洗系统的安全接地底座。

其功能是：

干冰颗粒喷头1、绝缘可调支架2、干冰输送绝缘管道3前后依次连接，其功能是进入干冰输送管道3的冰粒通过绝缘可调支架2后，经干冰颗粒喷头1喷出，绝缘可调支架2用以改变干冰颗粒喷头1喷出干冰的角度；

干冰清洗装置5、空气压缩机6和空气干燥机7前后依次连通；其功能是将干冰颗粒毛坯在空气压缩机6产生的0.3～0.4Mpa压力下通过干冰清洗装置5变成3mm直径规格的干冰颗粒送入干冰绝缘输送管道3，进入空气压缩机6的空气是经过空气干燥机7被干燥的空气，避免带入水汽；

干冰制冰造粒机10和液态二氧化碳储存罐11相互连通；其功能是将储存在液态二氧化碳储存罐11中的液态二氧化碳送入干冰制冰造粒机10中，造出可用于清洗的干冰颗粒毛坯；干冰保温箱12为独立设备，其功能是用于储存干冰颗粒毛坯，以便清洗备用。

二、各功能块的结构

1、干冰输送绝缘管道3

如图2，干冰输送绝缘管道3是一种柔性管道，是干冰颗粒的通道；其底部设置有皮带盘3-1和转轴3-2，皮带盘3-1通过皮带与电机D相连，通过操纵电机D调节干冰输送绝缘管道3的旋转角度，进而使可调支架2的左右运动，完成干冰颗粒喷头1变换左右方向的工作。

2、支架调节动力装置8

如图2，支架调节动力装置8包括相互连接的凸轮8-1、电机D及其控制电路；凸轮8-1和绝缘支架调节杆管4的底部连接；通过操纵电机D的旋转来调节绝缘支架调节杆管4的升降，进而使可调支架2的上下运动，完成干冰颗粒喷头1变换上下角度的工作。

如图3，控制电路的结构如下：

控制电路由电源U、开关K及并联的第1、2、3支电路依次连接；

第1支电路由前后连接的第1切换开关W1和电磁离合器J1组成；

第2支电路由前后连接的第2切换开关W2和换向继电器J2组成；

第3支电路由前后依次连接的按钮AN、换向继电器J2的第1双向接点J2-1、电机D和换向继电器J2的第2双向接点J2-2组成。

控制电路的工作原理如下：

(1)第1切换开关W1和电磁离合器J1连接控制电源U，其功能是：

第1切换开关W1断开时，电机D驱动凸轮8-1转动，进而使绝缘调节杆管4作上下运动，用以改变干冰颗粒喷头1的上下角度；

第1切换开关W1闭合时，电机D驱动皮带盘3-1和干冰输送绝缘管道3作旋转运动，用以改变绝缘喷头1的左右角度。

电磁离合器J1采用常规产品。

(2)第2切换开关W2和换向继电器J2连接控制电源U，其功能是：

第2切换开关W2断开时，第1双向接点J2-1和第2双向接点J2-2的状态不变，允许控制电源一极经按钮AN、第1双向接点J2-1的常闭接点、电机D和第2双向接点J2-2的常闭接点到控制电源另一极，使电机D作顺时针旋转；

第2切换开关W2闭合时，第1双向接点J2-1和第2双向接点J2-2得电动作，切换连接到常开接点，允许控制电源一极经按钮AN、第2双向接点J2-2的常开接点、电机D和第1双向接点J2-1的常开接点到控制电源另一极，使电机D作逆时针旋转.

换向继电器J2采用常规产品。

控制电机D采用输出功率100W，工作电压为交流220V的常规产品。

2、本系统中其它功能块均有上市产品，可根据需要选用。

Claims (4)

1、一种电气设备外绝缘的干冰清洗系统，其特征在于：

干冰颗粒喷头(1)、绝缘可调支架(2)、干冰输送绝缘管道(3)、干冰清洗装置(5)、空气压缩机(6)、空气干燥机(7)前后依次连接；

干冰颗粒喷头(1)、绝缘可调支架(2)、绝缘支架调节杆管(4)、支架调节动力装置(8)前后依次连接；

干冰制冰造粒机(10)、液态二氧化碳储存罐(11)相连；

干冰保温箱(12)为独立设备；

接地基座(9)作为清洗系统的安全接地底座。

2、按权利要求1所述的一种电气设备外绝缘的干冰清洗系统，其特征在于：

干冰输送绝缘管道(3)是一种柔性管道，是干冰颗粒的通道；其底部设置有相互连接的皮带盘(3-1)和转轴(3-2)，皮带盘(3-1)通过皮带与电机(D)相连。

3、按权利要求1所述的一种电气设备外绝缘的干冰清洗系统，其特征在于：

支架调节动力装置(8)包括相互连接的凸轮(8-1)、电机(D)及其控制电路；凸轮(8-1)和绝缘支架调节杆管(4)的底部连接。

4、按权利要求1所述的一种电气设备外绝缘的干冰清洗系统，其特征在于：

控制电路由电源(U)、开关(K)及并联的第1、2、3支电路前后依次连接；

第1支电路由前后连接的第1切换开关(W1)和电磁离合器(J1)组成；

第2支电路由前后连接的第2切换开关(W2)和换向继电器(J2)组成；

第3支电路由前后依次连接的按钮(AN)、换向继电器(J2)的第1双向接点(J2-1)、电机(D)和换向继电器(J2)的第2双向接点(J2-2)组成。

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