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关于干冰清洗技术应用于绝缘子上的研究报告 - 知乎

发表时间:2019-03-12 11:15

自然污秽与人工涂污绝缘子清洗效果比较

1.自然污秽绝缘子的清洗效果试验

自然污秽绝缘子的清洗效果试验分为重污秽绝缘子和轻污秽绝缘子两部分进行。



1.1重污秽悬式绝缘子试验

9组自然污秽盘形悬式绝缘子取自武汉大学高电压与绝缘技术研究所变电站,对绝缘子的盐密和等值灰密进行测量,得到其等值盐密值为0.1703mg/cm2,等值灰密值为2. 6077 mg/cm2。

在20、30、40cm的3种清洗距离下,分别以50°、65°、80°这3个清洗角(喷嘴与绝缘子径向线形成的夹角)对这9组绝缘子的上下表面进行清洗,其他参数见表1,试验结果见表。



由表可知,清洗后的等值盐密值为0.0156mg/cm2,为初始值的9.16%;等值灰密值为0.3071mg/cm2,为初始值的11. 78 %,清洗效果均理想,改变清洗角度和清洗参数对清洗效果没有影响。

在这9种参数组合下,干冰清洗效果都很好,说明在此参数组合下,用干冰对此类自然污秽绝缘子的清洗效果很好,改变清洗角度和清洗参数对清洗效果影响不大。





1.2轻污秽悬式绝缘子试验

轻污秽悬式绝缘子试验用的9组自然污秽盘形悬式绝缘子取自湖北电网220 kV线**花线一三回#14, #16杆塔,处于自然积污较轻,基本无工业粉尘的地区。对绝缘子的盐密和等值灰密进行测量仁川,得到其等值盐密值为0.0122 mg/cm2,等值灰密值为0. 8372 mg/cm2。

在20, 30, 40 cm的3种清洗距离下,分别以50°、65°、80°共3个清洗角进行自然污秽的清洗,9组绝缘子的清洁面积都达到了100%,清洗后的等值盐密值为0.0010 mg/cm2,为初始值的8.2%;灰密值为0. 0717 mg/cm2,为初始值的8.56%,清洗效果均理想,改变清洗角度和清洗参数对清洗效果没有影响。





1.3轻污秽自然污秽支柱绝缘子

为能观察装置工作时对支柱绝缘子下表面的清洗效果,对9组轻污秽自然污秽支柱绝缘子进行清洗试验。


从清洗效果来看,在所列的各种参数下,上下表面的清洗效果均理想,除第1组外清洁面积都达到了100%。





1.4人工污秽绝缘子的清洗效果试验

采用等量涂刷法涂刷9组盘形悬式瓷绝缘子,使其等值灰密为4.0 mg/cm2,等值盐密为0.30

mg/cm2。在20、30、40cm的3种清洗距离下,分别以50°、65°、80°共3个清洗角(喷嘴与绝缘子径向线形成的夹角)对这9组绝缘子的上下表面进行清洗。

人工污秽悬式绝缘子喷头在不同角度与距离下对盘形悬式瓷绝缘子上下表面的清洗效果,清洗后的平均等值盐密为0. 04 mg/cm2,约为初始值的13.3%;等值灰密为0. 9 mg/cm2,约为初始值的22.5%,下面清洗效果与上面相同。

可以看出,在50°~80°角度范围和20~40cm距离范围内清洗效果均在60%以上,效果较为理想。

在50°~80°角度范围和20~40cm距离范围内,在同一清洗角度下,随着清洗距离的增大,干净面的面积逐渐增大,清洗效果逐渐变好;在同一清洗距离下,随着清洗角度的增大,干净面的面积逐渐增大,清洗效果逐渐变好。

干冰清洗效果讨论

从干冰清洗绝缘子的参数分析来看,绝缘子表面的绝缘子表面污秽层的粘结力、等值灰密、干冰流量及喷头移动速度对干冰清洗效果有较大影响;而盐密对干冰清洗效果影响不明显。





2. 1被清洗物的参数对清洗效果的影响

由绝缘子表面盐密对绝缘子清洗效果的影响试验可知,污秽等级主要反映绝缘子污秽中可溶性盐类的数量,在不同污秽等级下绝缘子的清洗效果基本相同,说明绝缘子表面的盐密对干冰清洗效果影响不明显。Al、A2、A3、A4这4组绝缘子清洗效果都不理想,干净面的面积都约为40%,是因为为控制清洗效果,防止清洗面积过大不利于比较,在涂污时添加了0.5 mg/cm2的糊精大大增强了污秽层的粘结力。

由绝缘子表面灰密对绝缘子清洗效果的影响试验可以看出,B1组被清洗绝缘子表面的等值灰密为0. 5 mg/cm2时,清洗效果为98. 2%,非常理想;而当B5组等值灰密增大到4. 0 mg/cm2时,清洗效果减少到78.5%;且从B1组到B5组,随着等值灰密的增加,清洗效果数值是单调下降的。等值灰密反映污秽中不溶物的含量,等值灰密越大,绝缘子表面不溶污秽物的质量越大,将该垢层从绝缘子面清除掉所需要的能量也越大,故在其他参数不变的情况下,等值灰密增大使得清洗效果逐渐变差。

由绝缘子表面污秽粘结力对绝缘子清洗效果的影响试验可以看出,C1组被清洗绝缘子表面的糊精与硅藻土质量比为2:1时,清洗效果为0,几乎没有清洗效果;而当C5组糊精与硅藻土质量比为1:4时,清洗效果增加到78.2%;且从B1组到B5组,随着糊精与硅藻土质量比的减小,清洗效果数值是单调上升的。涂污时,改变糊精与硅藻土质量比,不影响等值盐密、等值灰密等其他参数,只改变了绝缘子表面污秽的粘结力大小。污秽的粘结力增大,则将该垢层从绝缘子面清除掉所需要的能量也增大,故在其他参数不变的情况下,污秽的粘结力增大使得清洗效果逐渐变差。




2. 2清洗装置的参数对清洗效果的影响

由表5可以看出,D1组清洗装置喷头移动速度为2 r/min时,清洗效果为83.8%;而当D3组喷头移动速度增加到10 r/min时,清洗效果减少到63.8%;从D1组到D3组,随着喷头移动速度的增大,作用在绝缘子表面单位面积的时间减少,作用干冰的量也减少,清洗效果逐渐变差;而从D3组到D5组,移动速度从10 r/min增加到20 r/min,清洗效果却维持在63%左右,喷头移动速度的增大已经不对清洗效果构成影响。

由表6可以看出,E1组干冰质量流量为0. 5kg/min时,清洗效果为0;而当E5组干冰质量流量增加到2.5 kg/min时,清洗效果增大到72.9%;从E1组到E5组,随着干冰质量流量的增大,单位时间内作用在绝缘子面的干冰质量和压缩空气质量均增大,从而使得冲击力、温度应力、压缩空气的曳力和“微爆炸效应”均增大,使得清洗效果变好。

干冰清洗机的排气体积流量与压力一般受到装置本身的限制而不易改变。




2. 3过程参数对清洗效果的影响

采用线性喷头清洗时,喷出干冰的区域呈扇形。被清洗面与喷头距离过近,会使被清洗面的范围过小而影响清洗效果;与喷头距离过远,则干冰颗粒未达到清洗表面就已经升华而达不到清洗效果。经过试验,当被清洗面与喷头距离在20-40cm范围内,清洗面积基本覆盖绝缘子面,干冰颗粒也不会提前升华。

同样,清洗角过小时,干冰颗粒与被清洗面接触不充分,清洗效果不理想;清洗角过大时,清洗面积过小。经过试验,当被清洗角在50°~80°范围内,干冰颗粒与被清洗面接触充分,且清洗面积基本覆盖绝缘子面。

实际清洗时,清洗1根长度约为2 m的220 kV变电站支柱绝缘子,用时3.5 min,实际用冰质量10 kg。根据目前市场干冰价格16元/kg计算,清洗一根220 kV绝缘支柱的干冰费用约为160元。




结论

1.使用干冰清洗机(干冰喷射清洗机、干冰喷射器、干冰喷射机、洗模机、模具清洗机)清洗的特点是利用干冰制造机(干冰造粒机、干冰制粒机)制备的固体干冰颗粒配合干冰清洗机和空压机高速运动产生的冲击力、干冰的低温产生的差异冷收缩效果以及“微爆炸效应”综合作用可剥离清除清洗表面的结垢、油污、残留杂质,因而能够很好地应用于绝缘子的清洗。

2.污秽绝缘子清洗试验表明,当干冰清洗角度取50°~80°,距离取20~40 cm,喷头移动速度为10~20 r/min,干冰质量流量为2 kg/min时,干冰清洗技术对污秽绝缘子的清洗能达到理想效果。

3.与现有除污方法相比,干冰清洗技术应用于变电站绝缘污秽表面的处理时有着较大的优势。干冰清洗技术提高了除污效率,可以实现带电清洗,其应用可以成为保证电力安全生产、保障电力供应的有力措施,因此大大提高了社会效益和经济效益。


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