CN101562318B - 移动式输电线路带电水冲洗装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种移动式输电线路带电水冲洗装置，包括运载车辆，运载车辆载有动力装置、监控装置和水箱，动力装置的输出端通过弹性联轴器驱动高压泵，水箱水被高压泵加压后，通过溢流阀、主引水管和水枪后从枪嘴上射出，利用一定压力和长度的水柱冲洗输电线路上的绝缘子。监控装置能自动控制动力装置的转速，起到调节高压泵输出水压的作用，动力装置通过液压装置驱动主卷盘，监控装置通过三位四通阀控制主卷盘的正反转，达到机械化收放主引水管的目的，且装置把水输送水平距离300m和垂直距离180m后，仍能满足进行110kV-500kV输电线路绝缘子的冲洗要求。整体实现了远距离、高效率、大规模的输电线路带电水冲洗作业。

Description

移动式输电线路带电水冲洗装置

技术领域

本发明涉及一种输电线路带电水冲洗设备，特别是一种符合目前电力系统实际需要，实施远距离作业的移动式输电线路带电水冲洗装置。 

背景技术

随着工业经济和城市建设的飞速发展，对供电的连续性和质量提出了越来越高的要求。污闪事故一旦发生，可直接导致用户大面积、长时间停电，致使供电可靠率下降，从而给工农业生产和居民生活用电带来严重的负面影响。防止输电线路污闪，防止电网大面积停电事故的发生，确保电网安全稳定运行和电力可靠供应非常重要。然而输电线路设备长期暴露在大自然中，特别是在工业区域、沿海和盐碱地区域，受到工业废气、海水或自然界盐碱、粉尘的作用，通常会在其绝缘子表面形成一定程度的污秽。这些含有盐、酸、碱性成分的污秽，一般来说可溶于水，污秽溶于水后为电解质，具有很强的导电性。受污染的绝缘子，电导增大，绝缘性能降低，泄漏电流急剧增加，其闪络电压大大降低，此时就可能发生污秽闪络。尤其是当绝缘子设计泄漏比距不够或采用的绝缘子不能满足污秽要求时，污闪很有可能出现。 

目前，输电线路运行管理单位主要采取的防污措施为停电清抹， 但是存在很大的缺点：首先停电清抹的计划停电时间长；其次一次性投入的作业人员多，且作业范围广；再次停电给生产和生活带来严重的影响；保证连续供电，是国民经济各部门对电力的基本要求，带电作业对提高供电的可靠性，减少停电，有很大的经济和社会效益。而目前电力系统中的带电作业方式多种多样，而带电防污主要措施有带电干(机械)扫、带电气吹清扫、带电水冲洗等。其中带电干(机械)扫、带电气吹清扫等方法都存在着明显的局限性且不利于输电线路防污。而带电水冲洗是用高电阻率的压力水柱清洗电力电瓷或玻璃外绝缘的一种带电作业方式，带电水冲洗在技术上不仅安全可靠，而且与其它方式相比，具有多方面的优势，具有不中断供电、清洗效果好、劳动效率高等优点，是防止电力装置发生污闪的有效措施之一。用于带电水冲洗的设备可分为固定式水冲洗设备和移动式水冲洗设备两种，固定式水冲洗的设备包括多种喷嘴的喷射系统装置等，但是在输电线路防污方面，固定式水冲洗设备显然不适宜，只能采用移动式水冲洗设备，以下具体介绍几种移动式输电线路冲洗设备的研究及其不足之处： 

(1)便携式小水量冲洗工具 

我方研制时，曾采用国内合资生产的WL-51型柱塞泵、11hp本田发动机、内径为16mm-19mm的引水管、自制的2mm、3mm枪嘴，在地面测试其最大有效水柱长度4m-6m。研制后在110kV塔试冲时，无风条件下，20m塔高处的水柱有效长度可达4m-6m，但冲洗打击力 明显不足，没有清脆的打击声，冲洗效果一般。当高空有阵风时，由于水柱直径细，流量小，水柱很容易被风吹散。且整套工具采用人工体力作业方式，所以配备水箱只有110L-150L，水量太少，冲完一半约6串绝缘子就没水了，需要来回抬水。这样冲洗1基双回较脏的110kV线路杆需要来回4-8次拉水，效率太低，且存在安全隐患。 

(2)国产高空作业冲洗车 

在2007年，我方与某车辆有限公司合作，设计生产了国内第一台高空作业冲洗车。将柱塞泵的出口压力参数提高到4.9MPa，流量提高到105L/min；并带有自动升降工作平台，可升高至8m空中作业。水箱容积达到2000L，但所配引水管长度仍然只有30m。同小水量便携式冲洗工具一样，适用范围太窄。高空作业平台只能升高到8m，地面水柱距离只有8m左右。基本上只能冲洗部分110kV杆塔，可能冲洗配电线路比较合适。 

(3)消防车 

用改进的消防车进行输电线路带电水冲洗，其缺点如下： 

1、国内消防车厂家配置的引水管长度只有50m-60m，如计及塔的高度(如40m)，则消防车必须停在塔基周围的20m范围内。消防车属大型车辆，不能够到达大部分杆塔附近。 

2、国内消防车的出口压力最大只有3.5MPa，当消防车停放在200m开外的塔(40m高)附近，则引水管需要总长为250m，沿途引水管摩擦损失、接头损失和水的重力损失，足以耗尽了泵的出口压力， 无法满足40m以上塔高所需的冲洗压力。 

3、消防车采用PTO直接驱动，必须有一人专门在驾驶室控制引擎的转速，冲洗人员和油门控制人员在冲洗过程中不能配合失误，否则造成冲洗中水柱散花或中断，给冲洗过程造成较大安全风险。 

(4)直升机进行带电水冲洗作业，有其优势，但目前成本太高、载水量少，无法形成规模化作业。 

综上所述，在现有冲洗设备都存在不足的情况下，提供一种远距离、高效率、大规模操作，安全、可靠、便捷的带电水冲洗的装置，便成为今后解决输电线路防污的有效途径，也是今后带电水冲洗技术的重要研究方向和应用趋势。 

发明内容

为了解决上述的问题，本发明的目的在于提供一种结构合理、安全、可靠、便捷，适用于远距离、高效率、大规模野外作业的移动式输电线路带电水冲洗装置。 

本发明解决其问题所采用的技术方案是： 

移动式输电线路带电水冲洗装置，其特征在于：包括运载车辆，运载车辆载有动力装置、监控装置和水箱，动力装置的输出端通过弹性联轴器驱动高压泵，水箱内的高电阻率水被高压泵加压后，通过溢流阀、卷绕在主卷盘上的主引水管、水枪，然后从枪嘴上射出；监控装置能自动控制动力装置的转速，达到调节高压泵输出水压的作用。监控装置通过三位四通阀控制主卷盘的正反转，达到机械化收放主 引水管的作用。 

本发明的有益效果是：输电线路带电水冲洗的设备都安装在运载车辆上，可以达到移动作业的目的；由独立引擎提供动力，通过弹性联轴器驱动高压泵，将水箱的高电阻率的水加压，经过溢流阀、引水管、水枪输送至铁塔上，由枪嘴喷出压力足够的水柱，并且使水柱保持一定的安全长度，对输电线路上的电力设备电瓷或玻璃外绝缘子进行冲洗，可以实现远距离、高效率、大规模操作，且安全、可靠、便捷的输电线路带电水冲洗野外作业；监控装置能自动控制动力装置的转速，达到调节高压泵输出水压的作用，动力装置通过液压装置驱动主卷盘。监控装置通过三位四通阀控制主卷盘的正反转，达到机械化收放主引水管的作用，节约了劳动力。装置把高电阻率水输送水平距离300m和垂直距离180m后，满足进行110kV-500kV输电线路绝缘子的冲洗要求。 

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。 

图1是本发明的整车的外观示意图； 

图2是本发明的车架的俯视图； 

图3是本发明的整体结构原理图； 

图4是本发明的水枪的组装图； 

图5是本发明的水枪的拆分结构示意图。 

具体实施方式

参照图1-图5，本发明的移动式输电线路带电水冲洗装置，包括运载车辆1，运载车辆1安装有动力装置2、液压装置3、高压泵4、油箱5、监控装置6、水箱7、接地线卷盘9、主卷盘11、副卷盘14，主引水管15、水枪16。 

动力装置2通过液压装置3驱动主卷盘11，监控装置6通过三位四通阀34控制主卷盘11的正反转收放主引水管15，主卷盘11上的主引水管15与水枪16连接，当扣动扳机43时，监控装置6通过流量计20所检测到的水流信号，控制动力装置2升至设定的转速，动力装置2的输出端通过弹性联轴器25驱动高压泵4，水箱7内的高电阻率水被高压泵4加压后，通过溢流阀8、卷绕在主卷盘11上的主引水管15、水枪16，然后从枪嘴52射出。松开扳机43时，控制动力装置2降至怠速状态。 

其中，运载车辆1要求马力配置足够，轴距尽量小，减少运输尺寸，具备四轮驱动功能，适合野外作业。 

水箱7的容量在3800L-4000L，基本材质有玻璃钢或者塑料、低碳钢以及不锈钢，必须是采用不影响水电阻率的材料。水箱7在运输途中都要考虑振动变形、热胀冷缩、震荡，因此必须有坚硬的刚性底座、反冲弹簧支撑，以及水箱7内应有弧形防荡板。而存放的带电水冲洗用水必须符合以下水电阻率的要求，一般情况下，冲洗110kV-220kV线路绝缘子时水电阻率不低于50000Ω.cm；500kV线路 绝缘子时水电阻率不低于100000Ω.cm。 

高压泵4优选为工业用往复式三柱塞泵，提供满足远距离输送冲洗水的流量和压力，喷射出符合长度、压力要求的水柱。该泵的最大压力为13.79MPa，最大流量为265L/min。 

据统计，在佛山电网，车辆可接近300m的杆塔比例为90.71％，故引水管的水平距离选择为300m；高度在60m以下的杆塔比例为90.83％，杆塔塔基与最近道路海拔高差不超过120m，故引水管的垂直高度选择为180m，即引水管的总长需要480m。这是本发明的主引水管长度的配置方案。 

主引水管15，引水的管表面应光滑、平整、无气泡和无裂纹，连接应牢靠、无松动和无漏水现象；能承受配套水泵的1.2倍额定排水压力，且无明显的扩径、渗漏。 

主卷盘11，作为主引水管15的牵引装置，主要用作把水管牵引到铁塔上以及收卷水管，也可以协助在地面上敷设水管，一般牵引力不小于8kN。进一步，所述主卷盘8的侧端有碟刹刹车装置12，该碟刹刹车装置12与监控装置6连接，可以通过该碟刹刹车装置12安全可靠的停止卷盘的转动。 

水枪16，水枪的通水部件应能承受配套的水泵的排出压力，水枪喷口的形状及内表面粗糙度应满足水柱长度及水流密集的要求，一般采用耐锈蚀的金属材料制成。在实际使用压力下，喷射的水柱在规定长度内应呈直柱状态，水枪配有开启和关闭水流的阀门。该水枪的 枪嘴直径有6.35mm、8mm、9.5mm、12mm等多种。 

参照图4、图5，所述的水枪16由快速接头40、外螺纹直通管件41、枪托42、扳机43、扼44、弹簧45、阀门47、锥形阀49、延长管接头50、延长管51和喷嘴组件52组成，阀门47的前后两端通过密封圈46、48连接在延长管接头50、枪托42上的通水道，锥形阀49的一端固定在枪托42上，另一端置于阀门47内。通过调节阀门47的前后移动，使得锥形阀49在阀门47的通道启闭从而实现开度的调节。所述水枪16的喷嘴组件52与延长管51之间通过三通管53可以安装压力表54，便于冲洗作业人员监视出口水压。 

监控装置6，控制动力装置的启动、加速、停止，监测动力装置中发动机的水温、油压、油位，以及水箱的水位和水电阻率等，监控装置还包括有报警器。 

动力装置2，使用独立引擎，引擎与高压泵之间采用联轴器传动。另外，冲洗作业人员操作水枪间接控制动力装置，实现了即用即加速，不用即怠速的作业模式，彻底消除了冲洗过程中水柱不稳现象，最大限度地节省了用水，同时保护了发动机及水泵的无谓损耗。在监控装置的操作面板有三个选择开关“AUTO”、“OFF”、“TEST”，可以方便启动和停止发动机，并可以设定引擎的最大和最小转速。当选择开关设定在“AUTO”位置时，当扳动扳机43时，引擎就会立即升速到预设转速或压力；松开扳机后，引擎立即降低到设定怠速。动力装置2内还包括温度感应装置、油压感应装置、蓄电池、发电机等。 

液压装置3，由于本装置的主引水管15的长度较长，可长达300m，整体重量较大，故采用机械化作业。液压装置3包括液压泵30、液压箱32、三位四通阀34和液压马达10，液压泵30被动力装置2驱动，液压马达10的输出端连接主卷盘11。 

另外，在上述装置中，还包括有如下装置： 

所述的水箱7内设有电阻率探头18，监控装置6通过该电阻率探头18实时检测水箱内冲洗水在实际水温下的水电阻率，不作温度补偿。根据冲洗输电线路电压等级的要求，可以人工设定电阻率的限值。如果水箱水受到污染或者水温过高，电阻率低于设定的限值，则监控装置自动发出报警，并自动停机，保证作业人员的人身及被冲洗设备的安全。 

由于需要远程作业以及动力装置所需，因而需要消耗的燃料较多，所以在所述运载车辆1的车架上增设有与动力装置2连通的副油箱5。 

所述的水箱7内还设有两个水位检测装置19，该水位检测装置19的输出端与监控装置2连接，实时检测水箱7内的水位情况。设置有两级水位检测，当水位在较高位置时(即剩余300L水时)，第一水位检测装置19动作，发出警报，当水位在较低位置时(即剩余150L水时)，第二水位检测装置19动作，自动停机。 

另外，所述运载车辆1的车架上设有接地线盘9，接地线盘9上绕有接地线，接地线盘9内装有卷簧，能自动收线，可对冲洗车进行 接地，保证作业人员以及设备的安全。 

所述高压泵4的输出端上设有压力检测仪21，该压力检测仪21的输出端连接监控装置6，使得工作过程中随时监控高压泵的输出端的压力。 

所述主引水管15上设有流量计20，该流量计20的输出端连接监控装置6，用于检测水管的流量。 

所述运载车辆1的车架上还安装有副卷盘14，副卷盘14上卷绕有副引水管22，副卷盘14由电动马达13所驱动，该副引水管的长度可以较短，适合于较距离的水冲洗作业。 

另外，还可以设有放置其它作业工具的工具箱17。 

以下结合操作步骤对本发明的移动式输电线路带电水冲洗装置进一步说明： 

1、进入现场，车辆停靠妥当； 

2、对车辆进行接地，水枪与水管连接好； 

3、检查设备情况，检查油箱，水箱，机油，液压油箱； 

4、打开控制箱，启动发动机，测试发动机是否运行正常； 

5、检查控制面板上的水电阻率、温度、转速、压力； 

6、打开水管阀门后，测试水枪的压力及水枪出口的水电阻率； 

7、测试合格后，停止发动机，关闭水管阀门，将水管与水枪分离； 

8、使用液压装置将水管铺设至铁塔下； 

9、水枪与水管连接好，利用滑车将水枪及水管吊至塔上； 

10、将水管固定在铁塔上，并对水枪嘴接地； 

11、准备工作完成后，启动发动机； 

12、打开水管阀门后，扣动水枪扳机对压力及水柱长度进行测试； 

13、通过控制面板上的压力调节器对压力进行调节； 

14、压力和水柱长度合适后，开始对输电线路绝缘子进行冲洗； 

15、冲洗过程中，需监视温度、转速、压力、水位的变化； 

16、冲洗完成后，对水管压力进行泄压，关闭水管阀门； 

17、拆除枪嘴接地，将水管和水枪吊至塔下，将水管与水枪分离； 

18、使用液压装置控制收卷水管，收拾工器具，拆除车辆接地； 

19、工作完成，离开现场。 

本装置能很好地对输电线路进行带电水清洗，达到了防污闪的目的。设计采用的主要参数超过国内外最大参数，最大垂直输送距离可以达到180m，同时最大水平输送距离可达到300m，高压引水管总长可达到480m。能够覆盖如佛山地区90％以上110kV-500kV高压线路绝缘子带电水冲洗的要求，发展了国内带电水冲洗理论和相关设备的设计研究，为适合佛山地区乃至珠三角地区乃至全国各地区的高压输电线路带电水冲洗大规模、高效率作业开展奠定了基础。 

本发明创造并不局限于上述实施方式，只要其以基本相同的手段达到本发明的技术效果，都应属于本发明的保护范围。 

Claims (10)

1.移动式输电线路带电水冲洗装置，其特征在于：包括运载车辆(1)，运载车辆(1)载有动力装置(2)、监控装置(6)和水箱(7)，动力装置(2)的输出端通过弹性联轴器(25)驱动高压泵(4)，水箱(7)内的高电阻率水被高压泵(4)加压后，通过溢流阀(8)、卷绕在主卷盘(11)上的主引水管(15)、水枪(16)，然后从枪嘴(52)射出；监控装置(6)能自动控制动力装置(2)的转速，达到调节高压泵(4)输出水压的作用；动力装置(2)通过液压装置(3)驱动主卷盘(11)，监控装置(6)通过三位四通阀(34)控制主卷盘(11)的正反转，达到机械化收放主引水管(15)的作用。

2.根据权利要求1所述的移动式输电线路带电水冲洗装置，其特征在于：所述的液压装置(3)包括液压泵(30)、液压箱(32)、三位四通阀(34)和液压马达(10)，液压泵(30)被动力装置(2)驱动，液压马达(10)的动力输出端连接主卷盘(11)。

3.根据权利要求1所述的移动式输电线路带电水冲洗装置，其特征在于：所述的水箱(7)内设有电阻率探头(18)，监控装置(6)通过电阻率探头(18)监测水的电阻率，当水的电阻率低于设定值，动力装置(2)自动停机。

4.根据权利要求1所述的移动式输电线路带电水冲洗装置，其特征在于：所述的水箱(7)内设有两个水位检测装置(19)，监控装置(6)通过水位检测装置(19)监测水箱的水位；当水箱(7)剩余300L水 时，第一水位检测装置(19)动作，监控装置(6)发出报警声；当水箱(7)剩余150L水时，第二水位检测装置(19)动作，动力装置(2)自动停机。

5.根据权利要求1所述的移动式输电线路带电水冲洗装置，其特征在于：所述主卷盘(11)的侧端有碟刹刹车装置(12)，监控装置(6)能控制刹车装置(12)。

6.根据权利要求1所述的移动式输电线路带电水冲洗装置，其特征在于：所述高压泵(4)的输出端上设有压力检测仪(21)，监控装置(6)能检测水压。

7.根据权利要求1所述的移动式输电线路带电水冲洗装置，其特征在于：所述主引水管（15）上设有流量计（20），监控装置（6）通过流量计（20）所检测到的水流信号，控制动力装置（2）升至设定的转速；或者控制动力装置（2）降至怠速状态。

8.根据权利要求1所述的移动式输电线路带电水冲洗装置，其特征在于：所述运载车辆(1)的车架上还安装有副卷盘(14)，副卷盘上卷绕有副引水管(22)，马达(13)驱动副卷盘(14)，监控装置(6)能控制马达(13)的转动。

9.根据权利要求1所述的移动式输电线路带电水冲洗装置，其特征在于：所述运载车辆(1)的车架上设有接地线盘(9)，接地线盘(9)上绕有接地线，接地线盘(9)内装有卷簧，能自动收线。

10.根据权利要求1所述的移动式输电线路带电水冲洗装置，其特征在于：所述的水枪（16）由快速接头（40）、外螺纹直通管件（41）、枪托（42）、扳机（43）、扼（44）、弹簧（45）、阀门（47）、锥形阀（49）、延长管接头（50）、延长管（51）、喷嘴组件（52）依次连接组成，阀门（47）的前后两端通过密封圈（46、48）连接在延长管接头（50）、枪托（42）上，锥形阀（49）的一端固定在枪托（42）上，另一端置于阀门（47）内，所述喷嘴组件（52）与延长管（51）之间通过三通管（53）安装有压力表（54）。

Images