魯成棟　余力行　葉　哲　李華龍

(紹興供電公司，浙江　紹興312000)

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一種新型隔離開關(guān)無線視頻噴油清掃一體化裝置

魯成棟余力行葉哲李華龍

(紹興供電公司，浙江紹興312000)

針對當(dāng)前變電站檢修周期延長的問題，分析了當(dāng)前隔離開關(guān)在檢修中存在的問題.針對實(shí)際檢修工作中隔離開關(guān)存在的潤滑液(脂)干涸而導(dǎo)致的傳動軸、銷間干結(jié)而卡澀的問題，提出并設(shè)計(jì)制造了一種新型隔離開關(guān)無線視頻噴油清掃一體化裝置，實(shí)現(xiàn)了隔離開關(guān)帶電常態(tài)化綜合試驗(yàn)的可視化控制，操作人員在地電位即可對的隔離開關(guān)卡澀部件進(jìn)行加油潤滑并對動觸頭進(jìn)行清洗，并可對作業(yè)過程進(jìn)行全方位視頻監(jiān)視，提高了工作效率并消除了帶電作業(yè)過程中的安全隱患.

隔離開關(guān)；無線；視頻；清掃裝置

0　引言

隔離開關(guān)是變電站內(nèi)重要的電氣設(shè)備之一，主要起隔離電源和倒換母線的作用，隔離開關(guān)的好壞直接影響人身、電網(wǎng)和設(shè)備的安全運(yùn)行[1].

隔離開關(guān)操作原理和結(jié)構(gòu)較簡單，通常沒有嚴(yán)格的大修周期規(guī)定，按慣例一般隨主設(shè)備大修而進(jìn)行，同時(shí)隨著近幾年斷路器的無油化改造以及變電設(shè)備由定期檢修制向狀態(tài)檢修制的逐步過渡，主設(shè)備的大修周期在逐漸延長，導(dǎo)致運(yùn)行中的隔離開關(guān)出現(xiàn)問題大幅上升，直接影響系統(tǒng)的供電可靠性和安全性.由于生產(chǎn)工藝、超期維護(hù)等因素的影響，高壓隔離開關(guān)在運(yùn)行中也出現(xiàn)了傳動部件卡澀以及觸頭氧化、臟污等問題[2-3].由于檢修不到位，高壓隔離開關(guān)已經(jīng)分合很困難并且動觸頭已被污穢物大面積覆蓋，值班人員接到工作命令要操作，只能用加力桿，使用超大力矩，造成連桿、傳動連接部位、閘刀觸頭架支撐件等受力過大產(chǎn)生變形，嚴(yán)重的造成閘刀觸頭架支撐件等由于強(qiáng)度不足而斷裂，瓷瓶斷裂，并且即便合上隔離開關(guān)也會因?yàn)槠溆|頭上附著的污穢而導(dǎo)致觸頭接觸電阻變大進(jìn)而使隔離開關(guān)導(dǎo)電部件過熱而造成設(shè)備損害[4-6].為避免發(fā)生類似事故，可由操作人員對隔離開關(guān)轉(zhuǎn)動部件噴涂二硫化鉬對其進(jìn)行潤滑并對觸頭進(jìn)行污穢清洗.在常規(guī)的隔離開關(guān)帶電常態(tài)化作業(yè)中，對于隔離開關(guān)絕緣支柱以下轉(zhuǎn)動部件可以采用地電位作業(yè)，相對容易操作，但由于地面視野不夠開闊導(dǎo)致潤滑效果大打折扣，而對于隔離開關(guān)絕緣支柱以上的轉(zhuǎn)動部分的潤滑及動觸頭的清洗通常只能采用等電位登高作業(yè)，工作難度大并且容易誘發(fā)安全事故[7-8].

1　當(dāng)前隔離開關(guān)檢修中存在的問題

1.1對供電要求的提高促使檢修周期延長.

隨著社會對電力供應(yīng)依賴的強(qiáng)烈緊迫，企業(yè)對供電可靠性的要求也愈來愈嚴(yán)格，人們對計(jì)劃停電及故障被迫停電的時(shí)間忍耐程度卻不斷降低.這就要求電力企業(yè)調(diào)整生產(chǎn)模式結(jié)構(gòu)，對變電站核心設(shè)備如變壓器、斷路器等的檢修周期逐步拉長，與供電可靠高要求不斷匹配.但是由于檢修周期的延長，給金屬構(gòu)成比重較大的隔離開關(guān)等設(shè)備維護(hù)帶來了新的挑戰(zhàn).

1.2檢修周期延長導(dǎo)致隔離開關(guān)潤滑液干涸.

隔離開關(guān)檢修周期拉長后，由于操作次數(shù)較少，設(shè)備長期在某一位置固定運(yùn)行，使傳動軸、銷間潤滑干結(jié)而卡澀.盡管在投運(yùn)初期，隔離開關(guān)各傳動部位涂有潤滑脂，但潤滑脂有一個(gè)有效期；由于供電可靠性指標(biāo)，網(wǎng)架結(jié)構(gòu)薄弱，重大活動的保供電等因素造成隔離開關(guān)不能單獨(dú)停電檢修而使得潤滑脂失去“活性”.同時(shí)，隔離開關(guān)設(shè)備缺乏經(jīng)常操作，使得設(shè)備運(yùn)動部位阻滯，且又失去摩擦自潔的機(jī)會，更易形成設(shè)備“碾死”，造成無法分合閘的嚴(yán)重缺陷.因此，在隔離開關(guān)輪換(倒母)操作過程中，盡可能地加入設(shè)備維護(hù)事項(xiàng)，是兼顧減少設(shè)備停電時(shí)間與提高電網(wǎng)供電可靠的重點(diǎn)研究方向.

1.3設(shè)備裸露環(huán)境惡化加重了隔離開關(guān)的銹蝕.

由于環(huán)境污染日趨嚴(yán)重，酸雨、鹽霧等化學(xué)物質(zhì)加速了隔離開關(guān)金屬部件的氧化銹蝕，高溫、強(qiáng)紫外線等惡劣天氣對金屬材質(zhì)的脆化、變異也提出了不小考驗(yàn).再加上南方雨水多，空氣濕度大，對隔離開關(guān)機(jī)構(gòu)、軸銷、連桿、拐臂等暴露部分的侵害作用愈發(fā)強(qiáng)烈.近年來因設(shè)備嚴(yán)重銹蝕而導(dǎo)致的設(shè)備損壞、進(jìn)而影響供電的情況不容忽視，為此而增加的改造費(fèi)用、停電損失費(fèi)用也較為可觀.因此，在設(shè)備“成長期”有效診斷其狀態(tài)，及時(shí)在設(shè)備“亞健康”狀態(tài)予以維護(hù)與補(bǔ)強(qiáng)，是控制設(shè)備壽命、防患其惡化至缺陷甚至事故的必要過程.

2　新型帶電清掃裝置的原理結(jié)構(gòu)及應(yīng)用

針對以上問題，我們提出并設(shè)計(jì)了一種新型隔離開關(guān)無線視頻噴油清掃一體化裝置，由四大模塊組成：視頻云臺模塊、移動操作模塊、絕緣模塊和支持模塊，如圖1所示.

圖1　隔離開關(guān)無線視頻噴油清掃裝置系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

其中視頻云臺模塊分為無線視頻云臺和噴油清掃云臺，分布于左右兩側(cè)；移動操作模塊由視頻顯示終端和操作手柄構(gòu)成；絕緣模塊由與系統(tǒng)電壓相適應(yīng)的可伸長絕緣支桿構(gòu)成.無線視頻云臺有高清探頭和可折疊支架組成.高清探頭，具有180度的監(jiān)視角度覆蓋范圍，以確保監(jiān)視效果；可折疊支架，用以調(diào)整高清探頭的監(jiān)視區(qū)域.噴油清掃模塊由可拆卸式噴口、油壺、噴油泵等組成.

移動操作模塊分為視頻顯示終端和操作終端，操作人員可在一定的范圍內(nèi)手持操作終端，并根據(jù)視頻終端顯示的情況，對整套裝置進(jìn)行控制.對隔離開關(guān)帶電進(jìn)行清掃時(shí)，操作人員將系統(tǒng)放在地面平穩(wěn)處固定好后，通過操作終端對探頭進(jìn)行無線遙控把探頭調(diào)整到最佳監(jiān)視角度使監(jiān)視視頻畫面清晰可靠，進(jìn)而通過終端無線遙控油壺上安裝的小功率輕便型馬達(dá)轉(zhuǎn)動進(jìn)行帶動機(jī)械注油部件，使?jié)櫥途_穩(wěn)定輸出.并且，操作人員亦可通過操作模塊控制清掃云臺的清掃工具對隔離開關(guān)實(shí)施清掃作業(yè).

2.1視頻云臺模塊

視頻云臺模塊分為無線視頻云臺和噴油清掃云臺，分布于左右兩側(cè).無線視頻云臺主要部件為帶有可折疊式支架的高清探頭，可折疊支架折疊處設(shè)有齒輪，可以調(diào)節(jié)折疊角度進(jìn)而調(diào)節(jié)探頭監(jiān)視角度及隔離開關(guān)轉(zhuǎn)動部件之間的距離使得探頭監(jiān)視效果最佳.

噴油清掃平臺由油壺、噴嘴、噴油泵、舵機(jī)以及清掃毛刷組成.油壺的噴嘴采用可拆卸式設(shè)計(jì)，通過內(nèi)外螺紋咬合的方式使得噴口與噴頭牢固連接，增強(qiáng)了油壺針對不同樣式隔離開關(guān)傳動部件的加油潤滑效果.噴口底端設(shè)計(jì)有內(nèi)螺紋，可與油壺噴頭外螺紋相咬合，使得兩者緊密連接.確保不出現(xiàn)漏油及高空掉落現(xiàn)象

油壺噴頭處安裝機(jī)械注油部件，同時(shí)在油壺側(cè)壁設(shè)計(jì)好的卡槽里安裝注油控制面板.該控制系統(tǒng)能通過控制面板上微電腦精確操控馬達(dá)運(yùn)轉(zhuǎn)，使?jié)櫥椭_穩(wěn)定輸出，不受環(huán)境溫度影響，可避免溢出污染或斷油之煩惱，油脂注完或油路堵塞會自動報(bào)警.

2.2移動操作模塊

移動操作模塊由視頻顯示模塊和操作手柄構(gòu)成，如圖2所示.操作終端采用可移動的設(shè)計(jì)，通過操作模塊對探頭進(jìn)行無線遙控把探頭調(diào)整到最佳監(jiān)視角度使監(jiān)視視頻畫面清晰可靠，進(jìn)而通過終端無線遙控油壺上安裝的小功率輕便型馬達(dá)轉(zhuǎn)動進(jìn)行帶動機(jī)械注油部件，使?jié)櫥途_穩(wěn)定輸出.操作人員可通過操作模塊控制清掃云臺的清掃工具對隔離開關(guān)實(shí)施清掃作業(yè).

圖3是視頻控制操作手柄的示意圖.操作手柄前方的兩個(gè)按鍵用以控制攝像云臺的轉(zhuǎn)動和仰俯；操作手柄左邊的按鍵用來控制噴霧云臺，通過“↑”、“↓”、“←”、“→”等按鍵來控制噴霧云臺的轉(zhuǎn)動和仰俯；操作手柄右邊的按鍵用來控制噴霧泵的啟停.

圖2　視頻顯示模塊和操作手柄

圖3　視頻控制操作手柄的示意圖

圖4是移動操作模塊的原理圖.視頻探頭采集的高清視頻信號以及溫度信號，經(jīng)過模擬/數(shù)字芯片轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，并通過無線傳輸后，操作模塊接收到信號.利用單片機(jī)的計(jì)算與存儲控制功能，使得采集的信號得以在顯示屏幕上顯示.

圖4　移動操作模塊的原理圖

通過高清視頻，操作人員采用操作手柄來控制探頭以及注油清掃系統(tǒng).操作手柄發(fā)出的控制信號，通過無線傳輸后，發(fā)送至探頭以及注油清掃系統(tǒng)，通過單片機(jī)以及數(shù)模轉(zhuǎn)換系統(tǒng)，向舵機(jī)和探頭輸出相應(yīng)的模擬控制信號，以達(dá)到控制的目的.

另外，利用電源轉(zhuǎn)換模塊，可將可充電電池直流12V電壓轉(zhuǎn)換成單片機(jī)和注油清掃系統(tǒng)所需的5V和24V.

探頭和可視終端間采用無線信號傳輸方式，頻段采用2.4 GHz，在帶電設(shè)備周圍的強(qiáng)電磁場區(qū)能有效傳輸，具有優(yōu)良的抗電磁干擾性能，同時(shí)也能避免有線傳輸用所需信號傳輸線可能帶來的安全隱患.

2.3絕緣模塊和支撐模塊

絕緣模塊采用可伸縮的絕緣支桿，該絕緣支桿的伸縮高度可達(dá)8 m，滿足絕大部分隔離開關(guān)帶電清洗高度的要求.

系統(tǒng)的支撐底座采用四棱錐狀金屬塊，底座通過螺絲與最下面一節(jié)絕緣支桿相連接，底座與絕緣支桿的連接可靠，防止向上伸長時(shí)搖晃以及傾倒.

3　該裝置的優(yōu)勢與特點(diǎn)

本文所涉及的新型隔離開關(guān)無線視頻噴油清掃一體化裝置，區(qū)別于普通的檢修試驗(yàn)設(shè)備，其特征包含以下幾點(diǎn)：

(1)本裝置采用無線信號傳輸方式，即探頭和可視終端間采用頻段為2.4 GHz的無線信號傳輸，該頻段可以再在帶電設(shè)備周圍的強(qiáng)電磁場區(qū)能有效傳輸，具有優(yōu)良的抗電磁干擾性能，同時(shí)也能避免有線傳輸用所需信號傳輸線可能帶來的安全隱患.

(2)本裝置的探頭通過可折疊式支架與油壺連接，可折疊支架折疊處設(shè)計(jì)有齒輪，可以調(diào)節(jié)折疊角度進(jìn)而調(diào)節(jié)探頭監(jiān)視角度及隔離開關(guān)轉(zhuǎn)動部件之間的距離使得探頭監(jiān)視效果最佳.

(3)油壺噴嘴采用可拆卸式設(shè)計(jì)，通過內(nèi)外螺紋咬合的方式使得噴口與噴頭牢固連接，增強(qiáng)了油壺針對不同樣式隔離開關(guān)傳動部件的加油潤滑效果.

(4)操作終端采用可移動的設(shè)計(jì)，讓操作人員可以在操作中進(jìn)行移動，方便檢修作業(yè).通過操作終端對探頭進(jìn)行無線遙控，可以把探頭調(diào)整到最佳監(jiān)視角度使監(jiān)視視頻畫面清晰可靠，進(jìn)而通過終端無線遙控油壺上安裝的小功率輕便型馬達(dá)轉(zhuǎn)動進(jìn)行帶動機(jī)械注油部件，使?jié)櫥途_穩(wěn)定輸出.

(5)特殊的油杯設(shè)計(jì)，使得注油用的油杯能夠重復(fù)使用.

(6)無線遙控注油系統(tǒng)設(shè)計(jì).油壺噴頭處安裝機(jī)械注油部件，同時(shí)在油壺側(cè)壁設(shè)計(jì)好的卡槽里安裝注油控制面板.該控制系統(tǒng)能通過控制面板上微電腦精確操控馬達(dá)運(yùn)轉(zhuǎn)，使?jié)櫥椭_穩(wěn)定輸出，不受環(huán)境溫度影響，可避免溢出污染或斷油之煩惱，油脂注完或油路堵塞會自動報(bào)警.

4　結(jié)語

本文所設(shè)計(jì)的隔離開關(guān)無線視頻噴油清掃一體化裝置，可以方便隔離開關(guān)的帶電檢修作業(yè).由于使用該裝置進(jìn)行帶電檢修，只需要一個(gè)人操作，可以提高電網(wǎng)檢修的效率.另外裝置中間的絕緣支架，起著裝置高壓作業(yè)側(cè)與地面的絕緣作用，確保了帶電作業(yè)的安全.本裝置采取的無線信號傳輸方式，在帶電設(shè)備周圍的強(qiáng)電磁場區(qū)能有效傳輸，具有優(yōu)良的抗電磁干擾性能，同時(shí)也能避免有線傳輸用所需信號傳輸線可能帶來的安全隱患，保證了作業(yè)的安全系數(shù).

[1]李繼光.戶外高壓隔離開關(guān)常見故障原因及處理措施[J].電工電氣，2011(3)：51-53.

[2]彭春勇.隔離開關(guān)常見故障及其處理辦法[J].農(nóng)村電工,2009，17(7)：35.

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[8]王燦飛，李以然，王軍慧，等.高壓隔離開關(guān)帶電檢修分析[J].電工電氣，2015(2)：27-31.

(責(zé)任編輯王海雷)

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

魯成棟(1988-)，男，浙江紹興人，工程師，主要從事變電站檢修和電氣試驗(yàn)工作.

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

TM151

A

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