CN113083791A - 绝缘子清洗装置和清洗方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种绝缘子清洗装置和清洗方法，该绝缘子清洗装置包括采样组件、清洗组件和控制器；所述采样组件包括电压采样件和电流采样件，所述电压采样件用于监测接触网的电压，所述电流采样件用于监测经过绝缘子的电流；所述控制器分别与所述电压采样件和所述电流采样件连接，所述控制器获取所述电压采样件测得的电压值以及所述电流采样件测得的电流值；当所述电压值处于预设电压范围，且所述电流值大于预设电流值时，所述控制器控制所述清洗组件清洗所述绝缘子，本发明实施例提供的绝缘子清洗装置能在动车组运行过程中监测绝缘子受污程度，且能在绝缘子发生污闪前及时清洗绝缘子。

Description

绝缘子清洗装置和清洗方法

技术领域

本发明实施例涉及电力机车技术领域，尤其涉及一种绝缘子清洗装置和清洗方法。

背景技术

机车顶部绝缘子安装在车顶和接触网的受电弓支架之间，是车顶重要的高压绝缘支撑部件，保障受电弓的正常受流，也保证了受电弓与列车车顶之间具有足够的绝缘距离。

绝缘子长期暴露在空气中，其表面会附着灰尘等污秽，污秽处于浸润状态时，绝缘子会发生闪络击穿，即污闪故障。为了避免绝缘子发生污闪，现有技术中通常采用离线清洗方式，即机车停靠在车库中，接触网断电，工作人员攀爬到车顶对绝缘子进行人工清洗。

上述清洗方式只能在动车组停车断电时进行，不能在动车组运行时及时发现绝缘子受污并在发生污闪前清洗绝缘子。

发明内容

鉴于上述问题，本发明实施例提供一种绝缘子清洗装置和清洗方法，能在动车组运行过程中监测绝缘子的受污情况，且能在绝缘子发生污闪前及时清洗绝缘子。

为了实现上述目的，本发明实施例提供如下技术方案：

本发明实施例的第一方面提供一种绝缘子清洗装置，其包括采样组件、清洗组件和控制器；所述采样组件包括电压采样件和电流采样件，所述电压采样件用于监测接触网的电压，所述电流采样件用于监测经过绝缘子的电流；所述控制器分别与所述电压采样件和所述电流采样件连接，所述控制器获取所述电压采样件测得的电压值以及所述电流采样件测得的电流值；当所述电压值处于预设电压范围，且所述电流值大于预设电流值时，所述控制器控制所述清洗组件清洗所述绝缘子。

如上所述的绝缘子清洗装置，其中，所述电压采样件包括第一电容器、感应板与第一电压测试件；所述第一电容器的一端与所述感应板连接，所述第一电容器的另一端接地；所述感应板与接触网之间形成第二电容，所述第一电压测试件的两端分别与所述第一电容器的两端连接，所述第一电压测试件用于测试所述第一电容器对应的电压。

如上所述的绝缘子清洗装置，其中，所述电压采样件还包括屏蔽壳与密封圈；所述屏蔽壳接地，所述第一电容器容置在所述屏蔽壳内，所述感应板封盖在所述屏蔽壳的开口处，所述密封圈设置在所述开口与所述感应板之间。

如上所述的绝缘子清洗装置，其中，所述密封圈为橡胶圈。

如上所述的绝缘子清洗装置，其中，所述感应板与所述屏蔽壳均为金属材质制件。

如上所述的绝缘子清洗装置，其中，所述电流采样件还包括采样电阻和第二电压测试件，所述采样电阻的一端与绝缘子连接，所述采样电阻的另一端接地；所述第二电压测试件的两端分别与所述采样电阻的两端连接，所述第二电压测试件用于测试所述采样电阻对应的电压。

如上所述的绝缘子清洗装置，其中，所述电流采样件包括电流传感器，所述电流传感器与所述绝缘子连接。

如上所述的绝缘子清洗装置，其中，所述清洗组件包括喷嘴，所述喷嘴开口朝向所述绝缘子，所述喷嘴与储水件连通。

如上所述的绝缘子清洗装置，其中，所述喷嘴的个数至少为两个，至少两个所述喷嘴围设在所述绝缘子的外周。

与现有技术相比，本发明实施例提供的绝缘子清洗装置具有如下优点：绝缘子清洗装置包括采样组件、清洗组件以及控制器，其中采样组件包括电压采样件和电流采样件，以采集经过绝缘子的电流以及接触网的电压；控制器获取该电流值与电压值。当判定经过绝缘子的电流值大于预设电流值且接触网的电压仍处于预设电压范围内时，可以判定绝缘子表面附着的污秽湿度大或者发生浸润，有发生污闪的倾向；此时，控制器可以控制清洗组件启动对绝缘子进行清洗，实现了在动车组运行过程中监测绝缘子受污情况，并清洗绝缘子，使用方便。

本发明实施例的第二方面提供一种清洗方法，包括电压采样件测得接触网的电压值，电流采样件测得经过绝缘子的电流值；控制器获取所述电流值与所述电压值；当控制器判定所述电压值处于预设电压范围，且所述电流值大于预设电流值时，所述控制器控制所述清洗组件清洗所述绝缘子。

除了上面所描述的本发明实施例解决的技术问题、构成技术方案的技术特征以及由这些技术方案的技术特征所带来的有益效果外，本发明实施例提供的绝缘子清洗装置和清洗方法所能解决的其他技术问题、技术方案中包含的其他技术特征以及这些技术特征带来的有益效果，将在具体实施方式中作出进一步详细的说明。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例一提供的绝缘子清洗装置的结构示意图；

图2为图1中感应板与屏蔽壳的结构示意图；

图3为分压电路结构示意图；

图4为本发明实施例二提供的清洗方法的流程示意图。

附图标记说明：

11：第一电容器；

12：第二电容器；

13：感应板；

14：屏蔽壳；

15：密封圈；

21：采样电阻；

31：喷嘴；

32：支撑件；

40：控制器；

51：绝缘子；

52：接触网。

具体实施方式

为了使本发明实施例的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其它实施例，均属于本发明保护的范围。

由于绝缘子暴露于空气中，绝缘子的表面会附着灰尘等污秽，污秽湿度大或者浸润后，会导致绝缘子污闪击穿，绝缘性能降低。因此，为了从根源上解决绝缘子污闪的问题，需要清除绝缘子表面的污秽。

实施例一

为解决上述问题，图1为本发明实施例一提供的绝缘子清洗装置的结构示意图，图2为图1中感应板与屏蔽壳的结构示意图，图3为分压电路结构示意图，请参阅图1至图3，本实施例提供一种绝缘子清洗装置，其包括采样组件、清洗组件和控制器40；采样组件包括电压采样件和电流采样件，电压采样件用于监测接触网52的电压，电流采样件用于监测经过绝缘子51的电流；控制器40分别与电压采样件和电流采样件连接，控制器40获取电压采样件测得的电压值以及电流采样件测得的电流值；当电压值处于预设电压范围，且电流值大于预设电流值时，控制器40控制清洗组件清洗绝缘子。

具体地，绝缘子清洗装置可以应用于动车组的车顶，用于监测绝缘子51以及接触网52的电力参数，以判断绝缘子51的受污程度。

绝缘子清洗装置可以包括采样组件，采样组件包括电流采样件。其中，动车组在运行过程中，绝缘子51表面会经过泄漏电流，示例性的，动机机车车顶绝缘子的污秽较少时，泄漏电流可以为500μA-600μA，绝缘子51受污严重发生污闪时的电流值可以为900-1000μA，那么预设电流值可以设为800μA或者小于800μA的某一电流值，泄漏电流小于等于预设电流值时，绝缘子51仍具有绝缘性能。绝缘子51表面的污秽受潮或者浸润污秽受潮或者浸润后，污秽变成可导电介质，绝缘子51表面经过的泄漏电流增大，绝缘子51的绝缘性能变差，因此绝缘子清洗装置需要监测经过绝缘子51的电流值。

动车组在运行过程中，接触网52可能会出现过电压情况，示例性的，接触网52的电压可以是25KV，过电压时，接触网52的瞬间电压可以达到50KV，此时经过绝缘子51的电流值会翻倍且大于预设电流值。如果绝缘子清洗装置只监测经过绝缘子51的电流而不监测接触网52的电压，当因接触网52过电压导致经过绝缘子51的电流值大于预设电流值时，就会发生误判绝缘子51受污且即将污闪，绝缘子清洗装置启动清洗组件的情况。因此，本实施例中采样组件还可以包括电压采样件，电压采样件用于监测接触网52的电压。

控制器40可以是可编程逻辑控制器40(Programmable Logic Controller，PLC)、微处理单元(Micro Controller Unit，MCU)等。控制器40获取电流采样件以及电压采样件测得的电流值与电压值，当电流值大于预设电流值，电压值处于预设电压范围内时，表明绝缘子51表面污秽受潮或者浸润，控制器40控制清洗组件启动，并清洗绝缘子51。

绝缘子清洗装置还可以包括显示屏等显示件，电压采样件测得的接触网52的电压值以及电流采样件测得的经过绝缘子51的电流值可以显示在显示屏上，便于工作人员观测。

其中，清洗组件可以包括喷枪以及与喷枪连接的水罐，水罐可以由动车组自身配备，喷枪指向绝缘子51，用于清洗绝缘子51表面污秽。

可以理解地，本实施例提供的绝缘子清洗装置可以用于动车组，监测接触网52的电压值以及经过绝缘子51的电流值，判定绝缘子51是否会发生污闪。其中，绝缘子清洗装置可以包括采样组件、清洗组件以及控制器40，其中采样组件可以包括电压采样件和电流采样件，以采集经过绝缘子51的电流值以及接触网52的电压值。控制器40获取该电流值与电压值，并进行比较判定，当经过绝缘子51的电流值小于等于预设电流值，可以判定绝缘子51表面清洁度高或者受污程度较低，绝缘子51无污闪倾向，控制器40控制清洗组件处于关闭状态。当判定经过绝缘子51的电流值大于预设电流值且接触网52的电压值仍处于预设电压范围内时，可以判定绝缘子51受污程度较高，其表面附着的污秽湿度大或者发生浸润，且有发生污闪的倾向。此时，控制器40可以控制清洗组件启动对绝缘子51进行清洗，实现了在动车组运行时监测绝缘子51受污情况，并清洗绝缘子51，使用方便。

为监测接触网52的电压值，绝缘子清洗装置可以与动车组控制面板连接，并采集控制面板上显示的接触网52的电压值，可选地，电压采样件可以包括第一电容器11、感应板13与第一电压测试件；第一电容器11的一端与感应板13连接，第一电容器11的另一端接地；感应板13与接触网52之间形成第二电容，第一电压测试件的两端分别与第一电容器11的两端连接，第一电压测试件用于测试第一电容器11对应的电压。

具体地，感应板13为金属材质制件，感应板13在接触网52附近电场的作用下产生感应电荷，并与接触网52形成杂散电容，即感应板13与接触网52之间可以形成虚拟的第二电容器12，第二电容器12与第一电容器11串联并形成分压电路，就可以将测量接触网52上的高电压转换为测量第一电容器11的低电压，易于监测。

根据电容器串联分压理论，第一电容器11对应的电压为：

其中，U为接触网52的电压值；U₁为第一电容器11对应的电压值；C₁为第一电容器11对应的电容值；C₂为第二电容器12对应的电容值，也就是杂散电容值；k为分压比。

由于杂散电容值的大小与感应板13与接触网52之间的距离，接触网52中输电线的直径以及感应板13的几何尺寸等相关，且第一电容器11对应的电容值C₁为固定值，因此，感应板13的尺寸、感应板13安装位置以及第一电容器11确定下来后，分压比k为一常数，第一电容器11对应的电压值与接触网52的电压值呈线性关系。

当第一电压测试件测得第一电容器11对应的电压值时，可以根据上述公式计算得到接触网52的电压值，实现监测接触网52的电压值。

其中，第一电压测试件可以是本领域技术人员熟知的电压采集电路、电压数据采集模块等。

感应板13可以是矩形、圆形或其他形状，感应板13的形状、尺寸可以根据测试需求由工作人员自行设置，本实施例不进行限制。

为了避免其他非测量信号的干扰，本实施例中电压采样件还包括屏蔽壳14与密封圈15；屏蔽壳14接地，第一电容器11容置在屏蔽壳14内，感应板13封盖在屏蔽壳14的开口处，密封圈15设置在开口与感应板13之间。

具体地，屏蔽壳14可以呈桶状，其截面形状可以是圆形、方形等，感应板13的尺寸可以大于屏蔽壳14的开口尺寸，以封闭屏蔽壳14的开口。

感应板13与屏蔽壳14的开口之间可以为铰接、卡接等的连接方式。为防止感应板13接地，感应板13与屏蔽壳14之间的连接件为非导电材质。示例性的，屏蔽壳14开口的边缘处可以设置有多个第一螺栓孔，感应板13上设有与第一螺栓孔一一对应的第二螺栓孔，屏蔽壳14与感应板13之间通过多个螺栓连接，拆装方便；其中每个螺栓均为非导电的绝缘材质，例如陶瓷、塑料等。

屏蔽壳14可以为金属材质制件，屏蔽壳14内部场强为零，屏蔽壳14外部的电场不会影响屏蔽壳14内的第一电容器11。

密封圈15设置在屏蔽壳14与封盖之间，用于封闭屏蔽壳14，防止外部灰尘等污秽进入屏蔽壳14内。密封圈15的材质可以是木材、橡胶等绝缘材质。具体地，密封圈15可以呈板状，并贴合在感应板13靠近屏蔽壳14的一侧。

本实施例以橡胶材质为例进行说明，可选地，密封圈15为橡胶圈，橡胶圈可以呈环形，沿屏蔽壳14的开口边缘设置，并挤压在屏蔽壳14与封盖之间，成本低易获得。

为监测经过绝缘子51的电流，绝缘子清洗装置的电流采样件可以包括采样电阻21和第二电压测试件，采样电阻21的一端与绝缘子51连接，采样电阻21的另一端接地；第二电压测试件的两端分别与采样电阻21的两端连接，第二电压测试件用于测试采样电阻21对应的电压。

具体地，动车组的车顶可以设置固定绝缘子51的安装座，采样电阻21可以设置在绝缘子51与安装座之间。采样电阻21可以是与绝缘子51底面形状或者安装座形状一致的盘形电阻。

第二电压测试件可以是本领域技术人员熟知的电压采集电路、电压数据采集模块等。

确定使用的采样电阻21后，采样电阻21的电阻值可以为一已知的定值，第二电压测试件测得采样电阻21两端的电压后，可以根据欧姆定律计算得到经过采样电阻21的电流，也就是经过绝缘子51的电流。采样电阻21以及第二电压测试件可以是本领域技术人员熟知的结构，成本低，易获得。

可以理解的，为监测经过绝缘子51的电流，绝缘子清洗装置的电流采样件还可以包括电流传感器，电流传感器与绝缘子51连接，电流传感器可以直接测得经过绝缘子51的电流，测试精确。

在上述实施例的基础上，清洗组件包括喷嘴31，喷嘴31开口朝向绝缘子51，喷嘴31与储水件连通。

具体地，动车组车顶可以设置支撑件32，喷嘴31设置在支撑件32上，并通过管路与动车组中的储水件连通。支撑件32可以是支撑座或者支撑杆等，喷嘴31可以通过螺栓等连接件可拆卸连接在支撑件32上，也可以通过焊接方式固定在支撑件32上。管路可以是软管或者钢管等，本实施例不进行限制。

喷嘴31或者管路上可以设置开关阀，开关阀与控制器40连接。当经过绝缘子51的电流值大于预设电流值，且接触网52的电压值处于预设电压范围内时，控制器40判定绝缘子51受污严重，控制器40可以控制开关阀打开，通过喷嘴31向绝缘子51喷洒水，以清除绝缘子51表面的污秽，防止绝缘子51发生污闪。

其中，喷嘴31与动车组车顶的间距可以与绝缘子51到动车组车顶的间距相当，以使喷嘴31喷射的水流可以直接冲击绝缘子51。

当一个喷嘴31不足以覆盖绝缘子51时，示例性的，当绝缘子51沿竖直方向的延伸长度较大，可以沿竖直方向并列设置多个喷嘴31，每个喷嘴31可以均对应设置一条管路并与储水件连通。

喷嘴31还可以转动的连接在支撑件32上，支撑件32上还可以设置电机等驱动件，驱动件与控制器40连接，当需要清洗绝缘子51时，控制器40可以控制驱动件启动，驱动件带动喷嘴31转动，使得喷嘴31可以覆盖绝缘子51的长度。可以理解地，喷嘴31还可以滑动的连接在支撑杆上，滑动方向可以与绝缘子51的长度方向相同，驱动件可以为气缸、油缸等，清洗绝缘子时，喷嘴31可以自绝缘子51靠近动车组车顶的一端开始清洗，自下而上清洗绝缘子，避免污水在绝缘子下部堆积发生污闪。

进一步地，绝缘子51表面的污秽可能会发生附着力大，不易清除的状况，本实施例中，管路上还可以设置增压件，比如水泵，提高喷嘴31的出水压力，高压水流冲击绝缘子51表面的污秽，提高清洗能力。

考虑到绝缘子51为柱状体，为使得水流可以沿绝缘子51的周向覆盖绝缘子51，可以在动车组车顶设置环形导轨，绝缘子51位于环形导轨内，支撑件32以及喷嘴31等可以沿环形导轨移动，喷嘴31喷射的水流依次清洗绝缘子51的外周。

可选地，绝缘子清洗装置还可以沿绝缘子51的周向布置多个喷嘴31，具体地，喷嘴31的个数至少为两个，至少两个喷嘴31围设在绝缘子51的外周，两个喷嘴31喷射的水流以能覆盖绝缘子51的外周为宜，提高清洗能力。

实施例二

图4为本发明实施例二提供的清洗方法的流程示意图，请参阅图4，本实施例提供一种清洗方法，应用于前述实施例一的绝缘子清洗装置，包括：电压采样件测得接触网52的电压值，电流采样件测得经过绝缘子51的电流值；控制器40获取电流值与电压值；当控制器40判定电压值处于预设电压范围，且电流值大于预设电流值时，控制器40控制清洗组件清洗绝缘子。

可以理解的，控制器可以包括模拟量输入模块、处理器模块、输出模块以及人机界面。模拟量输入模块采集第一电压测试件以及第二电压测试件测得的第一电容器11两端的电压以及采样电阻21两端电压，并发送至处理器模块，处理器模块计算得到经过绝缘子51的电流值及接触网52的电压值，并与预设电流值以及预设电压范围分别进行比较，判定绝缘子受污程度。当处理器模块判定经过绝缘子51的电流值大于预设电流值，且接触网52的电压值处于预设电压范围内时，处理器模块判定需要清洗绝缘子51，输出模块输出启动信号，控制清洗组件清洗绝缘子51。当处理器模块判定经过绝缘子51的电流值小于等于预设电流值时，处理器模块判定不需要清洗绝缘子51，输出模块输出关闭信号，控制清洗组件关闭。

本说明书中各实施例或实施方式采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分相互参见即可。

此外，术语"第一"、"第二"仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有"第一"、"第二"的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，"多个"的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语"安装"、"相连"、"连接"、"固定"等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接或彼此可通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施方式”、“一些实施方式”、“示意性实施方式”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合实施方式或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施方式或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施方式或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施方式或示例中以合适的方式结合。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种绝缘子清洗装置，其特征在于，包括采样组件、清洗组件和控制器；

所述采样组件包括电压采样件和电流采样件，所述电压采样件用于监测接触网的电压，所述电流采样件用于监测经过绝缘子的电流；

所述控制器分别与所述电压采样件和所述电流采样件连接，所述控制器获取所述电压采样件测得的电压值以及所述电流采样件测得的电流值；当所述电压值处于预设电压范围，且所述电流值大于预设电流值时，所述控制器控制所述清洗组件清洗所述绝缘子。

2.根据权利要求1所述的绝缘子清洗装置，其特征在于，所述电压采样件包括第一电容器、感应板与第一电压测试件；

所述第一电容器的一端与所述感应板连接，所述第一电容器的另一端接地；所述感应板与接触网之间形成第二电容，所述第一电压测试件的两端分别与所述第一电容器的两端连接，所述第一电压测试件用于测试所述第一电容器对应的电压。

3.根据权利要求2所述的绝缘子清洗装置，其特征在于，所述电压采样件还包括屏蔽壳与密封圈；

所述屏蔽壳接地，所述第一电容器容置在所述屏蔽壳内，所述感应板封盖在所述屏蔽壳的开口处，所述密封圈设置在所述开口与所述感应板之间。

4.根据权利要求3所述的绝缘子清洗装置，其特征在于，所述密封圈为橡胶圈。

5.根据权利要求3所述的绝缘子清洗装置，其特征在于，所述感应板与所述屏蔽壳均为金属材质制件。

6.根据权利要求1所述的绝缘子清洗装置，其特征在于，所述电流采样件还包括采样电阻以及第二电压测试件；所述采样电阻的一端与绝缘子连接，所述采样电阻的另一端接地；所述第二电压测试件的两端分别与所述采样电阻的两端连接，所述第二电压测试件用于测试所述采样电阻对应的电压。

7.根据权利要求1所述的绝缘子清洗装置，其特征在于，所述电流采样件包括电流传感器，所述电流传感器与所述绝缘子连接。

8.根据权利要求1-7任一项所述的绝缘子清洗装置，其特征在于，所述清洗组件包括喷嘴，所述喷嘴开口朝向所述绝缘子，所述喷嘴与储水件连通。

9.根据权利要求8所述的绝缘子清洗装置，其特征在于，所述喷嘴的个数至少为两个，至少两个所述喷嘴围设在所述绝缘子的外周。

10.一种清洗方法，其特征在于，包括：

电压采样件测得接触网的电压值，电流采样件测得经过绝缘子的电流值；

控制器获取所述电流值与所述电压值；

当控制器判定所述电压值处于预设电压范围，且所述电流值大于预设电流值时，所述控制器控制所述清洗组件清洗所述绝缘子。

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