除冰点可在10秒内升温至60℃以上。 周鹏程 供图
一双小履带，身材长又方，“头”上长座伸缩式小尖塔，“口”里噗呲噗呲吐蒸汽……近日，云南电网公司曲靖供电局抗冰、融冰再添利器——该局研发出的变电站户外蒸气热源带电除冰装置在500千伏喜平变电站、220千伏尖山变电站融冰工作中首战告捷，约30分钟即解决直流融冰装置隔离开关因覆冰严重无法分合的难题。
据悉，目前，该项目已获得授权实用新型专利3项，受理实用新型专利2项，正在申报发明专利2项。
只为工作“七更”
“变电站一次设备大多运行于室外，当低温冰冻天气时受环境影响，绝缘支柱设备覆冰较重时伞群形成冰桥，使绝缘强度降低，容易导致冰闪跳闸事故。隔离开关设备覆冰较重时会造成拉合困难，影响电网的运行操作。而当输电线路覆冰较重时还会导致直流融冰系统无法接入，从而造成输电线路倒杆断线等重大电力事故。”位于云南省东北部的曲靖市，由于地理位置特殊，时常遭受冰雪侵袭，因此，针对冰雪天气下保障变电一次设备现场应急除冰设备的研究很有必要且重要，于是，两年前，曲靖供电局带电作业中心输电二班张义炜和团队启动了该项目的研究。
据张义炜介绍，目前变电一次设备除冰主要有三种方式。
第一种常用的是人力机械除冰，即靠人借助简单工具将绝缘子与设备上的覆冰机械敲打清除，操作简单但劳动强度大、效率低、风险高，容易造成设备损坏。
第二种涂料除冰法是应用憎冰性固体涂料对变电站设备进行防冰处理。由于涂料的老化问题，需在每次覆冰季节来临前重新喷涂，使用复杂，成本高，还需停电以保障安全。
带电热源除冰是第三种方式。其热源分为热风、热水和蒸汽三种。热风除冰适用于低矮处设备，但站内设备大多高于4米，故使用范围有限且效率偏低;热水除冰方式效率较高，但操作复杂，能耗较大，且纯水加热后水电阻率大幅下降,带电除冰存在安全隐患;蒸汽除冰方式此前未见研究与应用。
为了让工作更安全、更高效、更经济、更环保、更健康、更实用、更通用。张义炜在内的研发团队对3种热源进行了除冰效率、能耗的理论计算及安全性分析，认为采用过热蒸汽除冰综合性能最佳。随后，还通过西安高压电器试验研究院对过热蒸汽进行了电气试验，其绝缘性能、除冰效率均满足带电除冰安全要求。
带电除冰机器人本领大
此套带电除冰装置采用超纯水过热蒸汽，温度约230℃，压力值4兆帕，绝缘性能佳。适用于35千伏至220千伏变电站，覆盖全站一次户外设备。
为满足变电站复杂的工况，“带电除冰机器人”采用了电池组件及伺服电机为动力源驱动履带式行走机构，具备30厘米的越障能力，爬坡能力可达40度，可在铺装路面、碎石路面、草坪、台阶、电缆沟等工况条件下顺利通行。
同时，前端平衡机构根据现场作业需求，具备一键自动平衡功能，根据作业现场实际情况，可实现任意支腿手动平衡调整功能，同时具备一键快速收回功能。
“头”上的绝缘伸缩装置作为除冰前端的主要承载设备，采用的是玻璃纤维管，负责将前端除冰支架及高压蒸汽管、气吹管路运送到指定位置进行除冰，同时在电场承载主绝缘作用。为了便于在变电一次设备构架间通行及车辆运输，可根据需要进行放倒与竖立。
为了防止冰灾环境下伸缩装置结冰导致伸缩失败，研发团队给它集成了高压气动系统作为动力，同时增加了高压气体加热装置，在伸缩装置工作时玻璃纤维气缸内可保持一定温度。此外，为防止作业时散落的冰水中含有污秽物形成连线，还给它增加了防雨罩。
根据不同设备的除冰需求，前端共设计了隔离开关、绝缘支柱、手持除冰前端三种款式。其中前两款可衔接于绝缘伸缩装置的上方。隔离开关除冰前端最高除冰高度可达12米，可根据需要进行360度旋转操作。绝缘支柱除冰前端则可根据不同绝缘支柱的盘径进行前后、上下调节，设有双风口,既可热力除冰又可将下流的污水打断，确保绝缘子不发生闪络。手持除冰前端则主要可实现对低矮、密集区设备快速除冰，其型号分手持组合和伸缩式除冰前端两种，可根据现场作业设备高度灵活组合使用。
本装置设有移动控制终端和后台控制终端，通过抗干扰通讯系统与前端各分子系统进行通讯，实现除冰前端设备的行走控制、平衡控制、旋转控制、伸缩控制、蒸汽热源控制、气动系统控制、液压系统控制、除冰前端操作控制等的多系统远程集中控制。 (阮松萍 周鹏程)
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