一种新型隔离开关无线视频喷油清扫一体化装置

鲁成栋　余力行　叶　哲　李华龙

(绍兴供电公司，浙江　绍兴312000)



一种新型隔离开关无线视频喷油清扫一体化装置

鲁成栋余力行叶哲李华龙

(绍兴供电公司，浙江绍兴312000)

针对当前变电站检修周期延长的问题，分析了当前隔离开关在检修中存在的问题.针对实际检修工作中隔离开关存在的润滑液(脂)干涸而导致的传动轴、销间干结而卡涩的问题，提出并设计制造了一种新型隔离开关无线视频喷油清扫一体化装置，实现了隔离开关带电常态化综合试验的可视化控制，操作人员在地电位即可对的隔离开关卡涩部件进行加油润滑并对动触头进行清洗，并可对作业过程进行全方位视频监视，提高了工作效率并消除了带电作业过程中的安全隐患.

隔离开关；无线；视频；清扫装置

0　引言

隔离开关是变电站内重要的电气设备之一，主要起隔离电源和倒换母线的作用，隔离开关的好坏直接影响人身、电网和设备的安全运行[1].

隔离开关操作原理和结构较简单，通常没有严格的大修周期规定，按惯例一般随主设备大修而进行，同时随着近几年断路器的无油化改造以及变电设备由定期检修制向状态检修制的逐步过渡，主设备的大修周期在逐渐延长，导致运行中的隔离开关出现问题大幅上升，直接影响系统的供电可靠性和安全性.由于生产工艺、超期维护等因素的影响，高压隔离开关在运行中也出现了传动部件卡涩以及触头氧化、脏污等问题[2-3].由于检修不到位，高压隔离开关已经分合很困难并且动触头已被污秽物大面积覆盖，值班人员接到工作命令要操作，只能用加力杆，使用超大力矩，造成连杆、传动连接部位、闸刀触头架支撑件等受力过大产生变形，严重的造成闸刀触头架支撑件等由于强度不足而断裂，瓷瓶断裂，并且即便合上隔离开关也会因为其触头上附着的污秽而导致触头接触电阻变大进而使隔离开关导电部件过热而造成设备损害[4-6].为避免发生类似事故，可由操作人员对隔离开关转动部件喷涂二硫化钼对其进行润滑并对触头进行污秽清洗.在常规的隔离开关带电常态化作业中，对于隔离开关绝缘支柱以下转动部件可以采用地电位作业，相对容易操作，但由于地面视野不够开阔导致润滑效果大打折扣，而对于隔离开关绝缘支柱以上的转动部分的润滑及动触头的清洗通常只能采用等电位登高作业，工作难度大并且容易诱发安全事故[7-8].

1　当前隔离开关检修中存在的问题

1.1对供电要求的提高促使检修周期延长.

随着社会对电力供应依赖的强烈紧迫，企业对供电可靠性的要求也愈来愈严格，人们对计划停电及故障被迫停电的时间忍耐程度却不断降低.这就要求电力企业调整生产模式结构，对变电站核心设备如变压器、断路器等的检修周期逐步拉长，与供电可靠高要求不断匹配.但是由于检修周期的延长，给金属构成比重较大的隔离开关等设备维护带来了新的挑战.

1.2检修周期延长导致隔离开关润滑液干涸.

隔离开关检修周期拉长后，由于操作次数较少，设备长期在某一位置固定运行，使传动轴、销间润滑干结而卡涩.尽管在投运初期，隔离开关各传动部位涂有润滑脂，但润滑脂有一个有效期；由于供电可靠性指标，网架结构薄弱，重大活动的保供电等因素造成隔离开关不能单独停电检修而使得润滑脂失去“活性”.同时，隔离开关设备缺乏经常操作，使得设备运动部位阻滞，且又失去摩擦自洁的机会，更易形成设备“碾死”，造成无法分合闸的严重缺陷.因此，在隔离开关轮换(倒母)操作过程中，尽可能地加入设备维护事项，是兼顾减少设备停电时间与提高电网供电可靠的重点研究方向.

1.3设备裸露环境恶化加重了隔离开关的锈蚀.

由于环境污染日趋严重，酸雨、盐雾等化学物质加速了隔离开关金属部件的氧化锈蚀，高温、强紫外线等恶劣天气对金属材质的脆化、变异也提出了不小考验.再加上南方雨水多，空气湿度大，对隔离开关机构、轴销、连杆、拐臂等暴露部分的侵害作用愈发强烈.近年来因设备严重锈蚀而导致的设备损坏、进而影响供电的情况不容忽视，为此而增加的改造费用、停电损失费用也较为可观.因此，在设备“成长期”有效诊断其状态，及时在设备“亚健康”状态予以维护与补强，是控制设备寿命、防患其恶化至缺陷甚至事故的必要过程.

2　新型带电清扫装置的原理结构及应用

针对以上问题，我们提出并设计了一种新型隔离开关无线视频喷油清扫一体化装置，由四大模块组成：视频云台模块、移动操作模块、绝缘模块和支持模块，如图1所示.

图1　隔离开关无线视频喷油清扫装置系统结构图

其中视频云台模块分为无线视频云台和喷油清扫云台，分布于左右两侧；移动操作模块由视频显示终端和操作手柄构成；绝缘模块由与系统电压相适应的可伸长绝缘支杆构成.无线视频云台有高清探头和可折叠支架组成.高清探头，具有180度的监视角度覆盖范围，以确保监视效果；可折叠支架，用以调整高清探头的监视区域.喷油清扫模块由可拆卸式喷口、油壶、喷油泵等组成.

移动操作模块分为视频显示终端和操作终端，操作人员可在一定的范围内手持操作终端，并根据视频终端显示的情况，对整套装置进行控制.对隔离开关带电进行清扫时，操作人员将系统放在地面平稳处固定好后，通过操作终端对探头进行无线遥控把探头调整到最佳监视角度使监视视频画面清晰可靠，进而通过终端无线遥控油壶上安装的小功率轻便型马达转动进行带动机械注油部件，使润滑油精确稳定输出.并且，操作人员亦可通过操作模块控制清扫云台的清扫工具对隔离开关实施清扫作业.

2.1视频云台模块

视频云台模块分为无线视频云台和喷油清扫云台，分布于左右两侧.无线视频云台主要部件为带有可折叠式支架的高清探头，可折叠支架折叠处设有齿轮，可以调节折叠角度进而调节探头监视角度及隔离开关转动部件之间的距离使得探头监视效果最佳.

喷油清扫平台由油壶、喷嘴、喷油泵、舵机以及清扫毛刷组成.油壶的喷嘴采用可拆卸式设计，通过内外螺纹咬合的方式使得喷口与喷头牢固连接，增强了油壶针对不同样式隔离开关传动部件的加油润滑效果.喷口底端设计有内螺纹，可与油壶喷头外螺纹相咬合，使得两者紧密连接.确保不出现漏油及高空掉落现象

油壶喷头处安装机械注油部件，同时在油壶侧壁设计好的卡槽里安装注油控制面板.该控制系统能通过控制面板上微电脑精确操控马达运转，使润滑油脂精确稳定输出，不受环境温度影响，可避免溢出污染或断油之烦恼，油脂注完或油路堵塞会自动报警.

2.2移动操作模块

移动操作模块由视频显示模块和操作手柄构成，如图2所示.操作终端采用可移动的设计，通过操作模块对探头进行无线遥控把探头调整到最佳监视角度使监视视频画面清晰可靠，进而通过终端无线遥控油壶上安装的小功率轻便型马达转动进行带动机械注油部件，使润滑油精确稳定输出.操作人员可通过操作模块控制清扫云台的清扫工具对隔离开关实施清扫作业.

图3是视频控制操作手柄的示意图.操作手柄前方的两个按键用以控制摄像云台的转动和仰俯；操作手柄左边的按键用来控制喷雾云台，通过“↑”、“↓”、“←”、“→”等按键来控制喷雾云台的转动和仰俯；操作手柄右边的按键用来控制喷雾泵的启停.

图2　视频显示模块和操作手柄

图3　视频控制操作手柄的示意图

图4是移动操作模块的原理图.视频探头采集的高清视频信号以及温度信号，经过模拟/数字芯片转换为数字信号，并通过无线传输后，操作模块接收到信号.利用单片机的计算与存储控制功能，使得采集的信号得以在显示屏幕上显示.

图4　移动操作模块的原理图

通过高清视频，操作人员采用操作手柄来控制探头以及注油清扫系统.操作手柄发出的控制信号，通过无线传输后，发送至探头以及注油清扫系统，通过单片机以及数模转换系统，向舵机和探头输出相应的模拟控制信号，以达到控制的目的.

另外，利用电源转换模块，可将可充电电池直流12V电压转换成单片机和注油清扫系统所需的5V和24V.

探头和可视终端间采用无线信号传输方式，频段采用2.4 GHz，在带电设备周围的强电磁场区能有效传输，具有优良的抗电磁干扰性能，同时也能避免有线传输用所需信号传输线可能带来的安全隐患.

2.3绝缘模块和支撑模块

绝缘模块采用可伸缩的绝缘支杆，该绝缘支杆的伸缩高度可达8 m，满足绝大部分隔离开关带电清洗高度的要求.

系统的支撑底座采用四棱锥状金属块，底座通过螺丝与最下面一节绝缘支杆相连接，底座与绝缘支杆的连接可靠，防止向上伸长时摇晃以及倾倒.

3　该装置的优势与特点

本文所涉及的新型隔离开关无线视频喷油清扫一体化装置，区别于普通的检修试验设备，其特征包含以下几点：

(1)本装置采用无线信号传输方式，即探头和可视终端间采用频段为2.4 GHz的无线信号传输，该频段可以再在带电设备周围的强电磁场区能有效传输，具有优良的抗电磁干扰性能，同时也能避免有线传输用所需信号传输线可能带来的安全隐患.

(2)本装置的探头通过可折叠式支架与油壶连接，可折叠支架折叠处设计有齿轮，可以调节折叠角度进而调节探头监视角度及隔离开关转动部件之间的距离使得探头监视效果最佳.

(3)油壶喷嘴采用可拆卸式设计，通过内外螺纹咬合的方式使得喷口与喷头牢固连接，增强了油壶针对不同样式隔离开关传动部件的加油润滑效果.

(4)操作终端采用可移动的设计，让操作人员可以在操作中进行移动，方便检修作业.通过操作终端对探头进行无线遥控，可以把探头调整到最佳监视角度使监视视频画面清晰可靠，进而通过终端无线遥控油壶上安装的小功率轻便型马达转动进行带动机械注油部件，使润滑油精确稳定输出.

(5)特殊的油杯设计，使得注油用的油杯能够重复使用.

(6)无线遥控注油系统设计.油壶喷头处安装机械注油部件，同时在油壶侧壁设计好的卡槽里安装注油控制面板.该控制系统能通过控制面板上微电脑精确操控马达运转，使润滑油脂精确稳定输出，不受环境温度影响，可避免溢出污染或断油之烦恼，油脂注完或油路堵塞会自动报警.

4　结语

本文所设计的隔离开关无线视频喷油清扫一体化装置，可以方便隔离开关的带电检修作业.由于使用该装置进行带电检修，只需要一个人操作，可以提高电网检修的效率.另外装置中间的绝缘支架，起着装置高压作业侧与地面的绝缘作用，确保了带电作业的安全.本装置采取的无线信号传输方式，在带电设备周围的强电磁场区能有效传输，具有优良的抗电磁干扰性能，同时也能避免有线传输用所需信号传输线可能带来的安全隐患，保证了作业的安全系数.

[1]李继光.户外高压隔离开关常见故障原因及处理措施[J].电工电气，2011(3)：51-53.

[2]彭春勇.隔离开关常见故障及其处理办法[J].农村电工,2009，17(7)：35.

[3]雷玉贵.变电检修[M].北京：中国水利水电出版社，2009.

[4]韩明.变电站刀闸发热检修与维护[J].能源研究与管理，2012(2)59-61.

[5]耿向阳.变电所一次设备过热原因分析与应对措施[J].中国科技纵横，2010(9)：92.

[6]赖志勇.关于隔离开关过热处理技术应用的要点分析[J].电子测试，2015(19)：131-158.

[7]林江凯，孙文凯，孟延辉，等.高压隔离开关带电注油装置[J].电工技术，2012(10)：59-60+71.

[8]王灿飞，李以然，王军慧，等.高压隔离开关带电检修分析[J].电工电气，2015(2)：27-31.

(责任编辑王海雷)

A New Wireless Video Fuel Injection Integrated Device Used in Isolation Switch Cleaning

Lu Chengdong Yu Lixing Ye Zhe Li Hualong

(Shaoxing Power Supply Company, Shaoxing, Zhejiang 312000)

Aimed at the problem of the extension of substation maintenance cycle, the present paper analyzes the current problems existing in isolation switch repairing. Targeted at the problems of the jamming of inter-pin and drive shaft caused by the dry of the lubricating fluid (grease) in the actual repairing work for the isolation switch, this paper endeavors to design and manufacture a new type of wireless video injection cleaning integrated device for isolation switch to achieve the visual control of the integrated test of the electrified state of the isolated switch. Operators on the ground can lubricate the JAM parts of isolation switch and clean the moving contact, thus carrying out a full range of video surveillance for the job process. This device helps improve the working efficiency and eliminate security risks in the process of practical repairing work.

isolation switch; wireless; video; cleaning device

2016-04-13

鲁成栋(1988-)，男，浙江绍兴人，工程师，主要从事变电站检修和电气试验工作.

10.16169/j.issn.1008-293x.k.2016.08.07

TM151

A

1008-293X(2016)08-0035-04