除冰點可在10秒內升溫至60℃以上。 周鵬程 供圖
一雙小履帶，身材長又方，“頭”上長座伸縮式小尖塔，“口”里噗呲噗呲吐蒸汽……近日，云南電網公司曲靖供電局抗冰、融冰再添利器——該局研發(fā)出的變電站戶外蒸氣熱源帶電除冰裝置在500千伏喜平變電站、220千伏尖山變電站融冰工作中首戰(zhàn)告捷，約30分鐘即解決直流融冰裝置隔離開關因覆冰嚴重無法分合的難題。
據悉，目前，該項目已獲得授權實用新型專利3項，受理實用新型專利2項，正在申報發(fā)明專利2項。
只為工作“七更”
“變電站一次設備大多運行于室外，當低溫冰凍天氣時受環(huán)境影響，絕緣支柱設備覆冰較重時傘群形成冰橋，使絕緣強度降低，容易導致冰閃跳閘事故。隔離開關設備覆冰較重時會造成拉合困難，影響電網的運行操作。而當輸電線路覆冰較重時還會導致直流融冰系統無法接入，從而造成輸電線路倒桿斷線等重大電力事故?！蔽挥谠颇鲜|北部的曲靖市，由于地理位置特殊，時常遭受冰雪侵襲，因此，針對冰雪天氣下保障變電一次設備現場應急除冰設備的研究很有必要且重要，于是，兩年前，曲靖供電局帶電作業(yè)中心輸電二班張義煒和團隊啟動了該項目的研究。
據張義煒介紹，目前變電一次設備除冰主要有三種方式。
第一種常用的是人力機械除冰，即靠人借助簡單工具將絕緣子與設備上的覆冰機械敲打清除，操作簡單但勞動強度大、效率低、風險高，容易造成設備損壞。
第二種涂料除冰法是應用憎冰性固體涂料對變電站設備進行防冰處理。由于涂料的老化問題，需在每次覆冰季節(jié)來臨前重新噴涂，使用復雜，成本高，還需停電以保障安全。
帶電熱源除冰是第三種方式。其熱源分為熱風、熱水和蒸汽三種。熱風除冰適用于低矮處設備，但站內設備大多高于4米，故使用范圍有限且效率偏低;熱水除冰方式效率較高，但操作復雜，能耗較大，且純水加熱后水電阻率大幅下降,帶電除冰存在安全隱患;蒸汽除冰方式此前未見研究與應用。
為了讓工作更安全、更高效、更經濟、更環(huán)保、更健康、更實用、更通用。張義煒在內的研發(fā)團隊對3種熱源進行了除冰效率、能耗的理論計算及安全性分析，認為采用過熱蒸汽除冰綜合性能最佳。隨后，還通過西安高壓電器試驗研究院對過熱蒸汽進行了電氣試驗，其絕緣性能、除冰效率均滿足帶電除冰安全要求。
帶電除冰機器人本領大
此套帶電除冰裝置采用超純水過熱蒸汽，溫度約230℃，壓力值4兆帕，絕緣性能佳。適用于35千伏至220千伏變電站，覆蓋全站一次戶外設備。
為滿足變電站復雜的工況，“帶電除冰機器人”采用了電池組件及伺服電機為動力源驅動履帶式行走機構，具備30厘米的越障能力，爬坡能力可達40度，可在鋪裝路面、碎石路面、草坪、臺階、電纜溝等工況條件下順利通行。
同時，前端平衡機構根據現場作業(yè)需求，具備一鍵自動平衡功能，根據作業(yè)現場實際情況，可實現任意支腿手動平衡調整功能，同時具備一鍵快速收回功能。
“頭”上的絕緣伸縮裝置作為除冰前端的主要承載設備，采用的是玻璃纖維管，負責將前端除冰支架及高壓蒸汽管、氣吹管路運送到指定位置進行除冰，同時在電場承載主絕緣作用。為了便于在變電一次設備構架間通行及車輛運輸，可根據需要進行放倒與豎立。
為了防止冰災環(huán)境下伸縮裝置結冰導致伸縮失敗，研發(fā)團隊給它集成了高壓氣動系統作為動力，同時增加了高壓氣體加熱裝置，在伸縮裝置工作時玻璃纖維氣缸內可保持一定溫度。此外，為防止作業(yè)時散落的冰水中含有污穢物形成連線，還給它增加了防雨罩。
根據不同設備的除冰需求，前端共設計了隔離開關、絕緣支柱、手持除冰前端三種款式。其中前兩款可銜接于絕緣伸縮裝置的上方。隔離開關除冰前端最高除冰高度可達12米，可根據需要進行360度旋轉操作。絕緣支柱除冰前端則可根據不同絕緣支柱的盤徑進行前后、上下調節(jié)，設有雙風口,既可熱力除冰又可將下流的污水打斷，確保絕緣子不發(fā)生閃絡。手持除冰前端則主要可實現對低矮、密集區(qū)設備快速除冰，其型號分手持組合和伸縮式除冰前端兩種，可根據現場作業(yè)設備高度靈活組合使用。
本裝置設有移動控制終端和后臺控制終端，通過抗干擾通訊系統與前端各分子系統進行通訊，實現除冰前端設備的行走控制、平衡控制、旋轉控制、伸縮控制、蒸汽熱源控制、氣動系統控制、液壓系統控制、除冰前端操作控制等的多系統遠程集中控制。 (阮松萍 周鵬程)
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