带电绝缘清洗可行性研究报告

带电绝缘清洗可行性研究报告
带电绝缘清洗可行性研究报告
试述电力系统设备带电绝缘清洗的可行性
电力是工农业生产和日常生活不可缺少的能源，随着经济的发展和全社会生活水平的提高，人们对供电的能力和质量也提出了越来越高的要求，但随着工业交通的发展和乡村城市化的加速，高压电器设备在污秽条件下闪络和损坏的问题已日趋严重。

因此，提高电力设备清洗（扫）的水平，防止污闪和导体接触不良，从而确保安全不间断地供电和安全用电是十分重要的。

近年来，使用绝缘清洗剂的带电清洗技术就是针对以上问题以及传统清洗方法的不足而发展起来的，以下就从几个方面对带电绝缘清洗的必要性和可行性作一分析。

一、带电绝缘清洗的必要性以及传统清洗（扫）方法的不足。

（一）清洗的必要性目前，我国电力设备污闪事故和火灾时有发生，在东北和华北地区就曾发生过多次大面积污闪，每次污闪都给我们造成了数亿甚至数十亿元的经济损失。

据分析，污秽（垢）对电力设备的危害主要有以下几个原因：1、环境中的微尘沉积在外绝缘表面形成一层污秽物，污层中包含金属微粒、油、尘土和受潮能溶的盐、酸、碱类等物质，当遇到雾、露和毛毛雨等潮湿条件时，污秽层受潮，电导增大，绝缘性能下降。

2、裸露的金属表面受空气中氧的作用，会生成一层氧化物，这些氧化物绝缘阻值较大，致使触点电阻上升，进而引起触点温度升高并加剧氧化，到了一定程度就容易产生跳火现象。

3、设备附近因静电作用，使微尘极化甚至电离，吸附在带电体表面，极化微尘伸延到一定程度，就容易引起放电。

4、触点受灰尘或它物污染造成电阻升高，焦耳热增大，严惩时引起火灾。

目前电力系统中的输变电设备多安装在露天环境中，用户中的配电设备也多没有采用全密封技术，这些暴露在外界环境中的电力设备在一定的条件下，聚焦在其上的污秽（垢）就有引起事故的危险，因此必须定期对它们进行清扫或清洗。

（二）传统清洗（扫）方法之不足电力设备的检修方法可分为停电检修和带电检修。

停电检修对更新、改造旧设备无疑是安全可行的，但是每次检修都采取停电操作的方法，诸多现实问题就会暴露出来，如时间上难以安排、停电给供电部门和用电部门带来的经济损失等等都是一笔不小的经济帐，此外，在一些大都市，由于停电在社会上所造成的负面影响更是难以估计。

面对这些问题，目前越来越多地进行带电检修，而带电清扫（洗）是带电检修设备的主要手段之一。

带电清扫（洗）方法主要有如下三种：干清扫、气吹及水冲洗。

然而，这三种方法都存在着明显的局限性：1、干清扫：对电力系统高压电力设备及线路进行带电抹擦瓷瓶、变压器渗油、电器电柜等之清扫方式，称为干清扫。

这种方法存在着以下缺点：⑴劳动强度大，操作难度高，效率低。

特别是高压电器设备的清扫，需要投入大量的人力、物力和时间。

⑵清扫效果差。

只能清除表面浮灰、部分盐份和金属粉尘，却无法清除静电附着物、油渍以及某些腐蚀设备的有害物质等等，对馈线端子排等较密集的结点或死角的污垢则无法清除。

2、气吹：这是一种用压缩空气吹扫电器开关柜、馈线端子排等以及用压缩空气将锯沫等绝缘介质喷到被清洗物上，将污垢清除从而达到清扫目的的清扫方式。

后者主要用于户外设备或线路上的绝缘子的清扫，其局限性表现在：⑴清扫效果差。

由于操作不便以及喷洗设备的局限，造成大量死角无法清扫到，因此清扫不彻底。

此外，锯沫作为一种清扫介质，靠的完全是机械冲力，对粘附力较大的油污等则无法清除干净。

⑵用锯沫清扫的设备庞大，操作麻烦、难度高，清扫效率低。

只适用于部分电压等级的户外绝缘清扫。

⑶造成环境污染和人体危害。

用压缩空气吹扫时，灰尘浮扬，造成环境污染，特别是在有冶金、化工等企业存在的地域作业，有害粉尘的浮扬将会直接危害操作人员的身体健康。

3、水冲洗：水冲洗是电力系
统以水为介质对部分高压设备带电清洗的一种方法。

这种方法虽然在一定程度上可作为一种有效的防污手段，但无论从电特性，还是从化学特性来看，水介质都不可能是一种理想的清洗介质。

这种方法同样存在着一些难以克服的缺点：⑴应用范围窄。

只适用于66kv电压等级的电力设备水冲洗难以进行，对电器开关柜馈线端子排则不能用水作介质冲洗。

⑵技术要求高、操作困难。

为了避免在清洗时发生冲闪现象，用水冲洗时必需满足如下条件：A）被水冲洗外绝缘表面的盐密必须限制在一定范围内，因此每次水冲洗前必须测盐密；B）对冲洗用水的水阻有一定的要求；C）冲洗时通常采用双枪跟踪冲洗法；D）周围环境空气的湿度和风力必须满足一定的要求。

另外，由于水的电阻率约为1 03欧/厘米数量级，用水作清洗介质时就必须保持相当长的水柱；电压等级越高，水柱要求越长，这就给实际操作带来很大的困难。

⑶设备和操作人员的安全难以得到充分保障。

电气设备上的污秽一经水湿润，其绝缘强度大幅度下降。

因此，在实际操作时，难以完全避免冲闪和邻相闪络的发生，事实上水冲洗在应用过程中已发生过多起人身及设备事故。

⑷清洗效果不理想：从化学特性来看，用水不冲洗污垢，依靠的仅仅是水的机械冲击力将外绝缘上的灰尘、金属粉尘等冲走，但对粘附在设备上的油膜及氧化膜却无能为力。

从冲洗工艺来看，必须保持相当高的水压以产生足够长的水柱，难免有冲洗死角，使冲洗不彻底。

针对这种情况，目前国内已发展出一种全新的带电清洗方式。

下面就对这种带电清洗方式作一简介，并试述其在技术上的可行性及经济上的合理性。

二、带电绝缘清洗在技术上的可行性
（一）产品特性目前，电力系统中使用的供、变电设备大多是以空气作为外绝缘介质，如果没有外来污染物的影响，这些设备在空气中都可安全运行，不会发生相间短路或对地短路现象。

如果能找到一种清洗介质，其绝缘值和耐压值都比空气高得多，而且不同程度积污的绝缘子在表面被清洗剂湿润的条件下，外绝缘的电气强度不下降，那么，当用这种介质清洗在线运行的电气设备时，不会出现外绝缘击穿现象。

围绕这一设想，近年来国外已开发出相应的带电清洗产品，国内少数厂家通过公司引进美国技术、开发研制出“GL-181带电绝缘清洗剂”，便是最具代表性的一种。

该产品于一九九六年荣获第五届中国专利录际跣虏凡├阑峤鸾保⒒竦弥泄嗣癖Ｏ展局柿砍斜！８貌诽匦跃缌Σ课浜焊哐寡芯克⒑笔〉缌κ匝檠芯克鹊缌ο低橙ㄍ觳饣辜昂幽鲜∥郎酪哒炯煅椋峁缦隆?、PH值：6 2、电阻率：1.5×1010欧/厘米3、绝缘强度（标准油杯击穿电压）：35.5kv/2.5mm 4、人工污秽在干燥与湿润条件下闪络电压对比：
单片X-4.5绝缘子
0.1/mg/cm2盐密下闪络电压
0.3 mg/cm2盐密下闪络电压（KV）
干燥状态86.6 98.2
去离子水湿润8.2 4.9
清洗剂湿润
86.5
109.4
5、自然污秽在干燥与湿润条件下闪络电压对比：
单片X-4.5绝缘子
闪络电压(kv)
干燥状态99.0
清洗剂湿润88
自来水湿润23
6、清洗剂液柱耐压及泄漏电流测量
试验电压（kv）46 95 200
最大泄漏电流（Ma）<0.5<0.5<0.5
持续时间5min 1min 5s
注：以上结论是在喷枪口离带体相距600mm条件下测出的。

7、220kv绝缘子串（13片）耐压试验
绝缘子状态耐压结果备注
清洗剂湿润495kv/1min 通过绝缘子表面洁净
清洗剂挥发24小时后495kv/1min 通过
干燥495kv/1min 通过绝缘子表面涂1mg/0.3mg人工污秽
1清洗剂湿润495kv/1min 通过
蒸溜水湿润114kv 闪络
8、无毒：本产品以急性半数至死量（LD50）毒性分级属实际无毒。

9、本品在自身沸点不燃不爆。

10、本品具有很强的吸潮能力。

通过对以上产品性能的分析我们可以看到：1、“GL-181电力设备带电绝缘清洗剂”的绝缘强度达到14.2kv/mm，是空气介质绝缘强度的6.7倍，不同程度积污的单片绝缘子在表面被清洗剂湿润的条件下，绝缘子的电气强度基本不下降，有些情况下反而略有提高，又220kv绝缘子串在表面洁净及表面涂1mg/ 0.3mg污层并经清洗剂饱和湿润后通过495kv，一分钟工频耐受，这就保证了220kv及发下电压等级带电绝缘清洗时电气设备的安全。

2、清洗剂液柱耐压及泄漏电流测量结果表明：当喷枪口与带电设备距离达到人身与设备最小安全距离时，沿清洗剂液柱的泄漏电流极小，属于安全范围内；另外，由于清洗剂的绝缘强度远比空气高，当喷枪与带电体间距为0.6m时，即使电压升高到200kv仍未导致闪络。

因此清洗时不会降低周围空气的绝缘强度，从而保证了清洗过程中操作人员的安全。

（二）技术优势使用“GL-181电力设备带电绝缘清洗剂”带电清洗在技术上不仅安全可靠，而且与目前采用的带电清扫方法相比，还具有多方面的优势：1、应用范围广。

能清洗各种电压等级的电器设备。

当电压等级较低如10kv电压等级时，只要喷枪口及操作人员与带电体的距离不小于最小安全距离就可进行清洗。

该清洗剂既可用于变电设备清洗，亦可用于线路清洗及用户配电设备的清洗。

2、操作简便快捷。

可仅用单枪清洗，对液泵及液柱长度无特殊要求。

3、清洗的安全性与外绝缘的污秽程度无关，因而可清洗各种盐密，各种污秽程度的污垢，清洗时不会引起邻相闪络。

4、清洗洁净度高、快速彻底。

该清洗剂去油能力特强，可快速溶解粘附在电气设备上的油膜、油泥，进而彻底地去除粘附在油膜上的各种盐份、极化微尘，金属粉尘等有害物质。

另外由于使用了绝缘清洗枪，可保持枪口与外绝缘在最佳清洗距离下进行喷洗，且没有死角，所以清洗效果良好。

5、在空气温度大的时候，该清洗剂可迅速排除电气设备上的潮气。

6、该清洗剂为中性，无毒、无害，在接触空气后1-2小时内即全部挥发干净，不留残液，因而对设备无腐蚀对，对人体无害，对环境无污染。

由此可见，采用带电绝缘清洗在技术上不但是可行的，而且也是十分必要的。

三、带电绝缘清洗在经济上的合理性：1、带电绝缘清洗同污闪造成的损失对比：前面曾提及我国北方发生过多次大面积污闪，每次污闪造成的经济损失都在数亿元以上，而用清洗剂带电绝缘清洗能有效地防止污闪的发生。

清洗一个中等规模的变电站只要2-3人半天的时间就可完成，所需费用也不过两万元左右，同污闪造成的损失相比花费甚小。

同保证安全不间断供电和安全用电所产生的社会效益相比，带电绝缘清洗所花的费用就更为微小。

2、带电绝缘清洗同停电清扫造成的直接经济损失比较：就目前的实际情况来看，停电检修还是主要的维护方式。

下面我们就以一个11万伏变电、线路为例，对停电清洗造成的直接经济损失与带电绝缘清洗所需费用作一比较：假设该站有台10KV、100
0KVA变压器，停电1天则少供10×1000×24=2.4×105度。

假设民用电与工业用电加权平均单价为0.5元/度，那么每次停电检修（一般是1整天）所造成的直接损失为12
万元人民币。

如果某省的总装机容量为1000万千瓦，那么在不考虑输变电过程中造成的损耗的情况下，该省应有10KV、1000KVA的变压器1万台，假设该省都采用11万伏和1万伏两级输变电，每个11万伏站有10台10KV、1000KVA的变压器，那么11万伏站全省应有1000个，假设每个变电站每年停电检修一次（这目前实际情况看是最少的），那么根据以上的计算，该省每年因停电检修造成的直接经济损失将达1.2亿元人民币，而采用带电绝缘清洗一个11万伏变电站所需费用约为叁万元，假如不考虑其他电压等级的变电站，那么该省每年所需清洗费用约为2000万元。

当然这仅仅是一个粗略的估计，在某些供电能力尚未达到饱和的地区，某些变电站可在调峰期停电检修，但通过发上的估计至少可发说明一点，停电清扫给供电部门造成的直接经济损失不少于采用带电绝缘清洗所需之费用。

至于停电给用户带来的经济损失则更加难以估算。

3、带电绝缘清洗同目前三种常用带电清扫方式比较：带电绝缘清洗虽然材料费贵一些，但大大提高了安全性和清洗的效果，同时也节省了大量的人工费，综合地考虑，带电绝缘清洗比三种常用带电清扫方式在经济上更划算。

从以上分析不难看出，带电绝缘清洗不仅在技术。