自然污穢與人工塗污絕緣子清洗效果比較

1.自然污穢絕緣子的清洗效果試驗

自然污穢絕緣子的清洗效果試驗分為重污穢絕緣子和輕污穢絕緣子兩部分進行。

1.1重污穢懸式絕緣子試驗

9組自然污穢盤形懸式絕緣子取自武漢大學高電壓與絕緣技術研究所變電站，對絕緣子的鹽密和等值灰密進行測量，得到其等值鹽密值為0.1703mg/cm2，等值灰密值為2. 6077 mg/cm2。

在20、30、40cm的3種清洗距離下，分別以50°、65°、80°這3個清洗角(噴嘴與絕緣子徑向線形成的夾角)對這9組絕緣子的上下表面進行清洗，其他參數見表1，試驗結果見表。

由表可知，清洗後的等值鹽密值為0.0156mg/cm2，為初始值的9.16%；等值灰密值為0.3071mg/cm2，為初始值的11. 78 %，清洗效果均理想，改變清洗角度和清洗參數對清洗效果沒有影響。

在這9種參數組合下，乾冰清洗效果都很好，說明在此參數組合下，用乾冰對此類自然污穢絕緣子的清洗效果很好，改變清洗角度和清洗參數對清洗效果影響不大。

1.2輕污穢懸式絕緣子試驗

輕污穢懸式絕緣子試驗用的9組自然污穢盤形懸式絕緣子取自湖北電網220 kV線路青花線一三回#14, #16桿塔，處於自然積污較輕，基本無工業粉塵的地區。對絕緣子的鹽密和等值灰密進行測量仁川，得到其等值鹽密值為0.0122 mg/cm2，等值灰密值為0. 8372 mg/cm2。

在20, 30, 40 cm的3種清洗距離下，分別以50°、65°、80°共3個清洗角進行自然污穢的清洗，9組絕緣子的清潔面積都達到了100%，清洗後的等值鹽密值為0.0010 mg/cm2，為初始值的8.2%;灰密值為0. 0717 mg/cm2，為初始值的8.56%，清洗效果均理想，改變清洗角度和清洗參數對清洗效果沒有影響。

1.3輕污穢自然污穢支柱絕緣子

為能觀察裝置工作時對支柱絕緣子下表面的清洗效果，對9組輕污穢自然污穢支柱絕緣子進行清洗試驗。

從清洗效果來看，在所列的各種參數下，上下表面的清洗效果均理想，除第1組外清潔面積都達到了100%。

1.4人工污穢絕緣子的清洗效果試驗

採用等量塗刷法塗刷9組盤形懸式瓷絕緣子，使其等值灰密為4.0 mg/cm2，等值鹽密為0.30

mg/cm2。在20、30、40cm的3種清洗距離下，分別以50°、65°、80°共3個清洗角(噴嘴與絕緣子徑向線形成的夾角)對這9組絕緣子的上下表面進行清洗。

人工污穢懸式絕緣子噴頭在不同角度與距離下對盤形懸式瓷絕緣子上下表面的清洗效果,清洗後的平均等值鹽密為0. 04 mg/cm2，約為初始值的13.3%;等值灰密為0. 9 mg/cm2，約為初始值的22.5%，下面清洗效果與上面相同。

可以看出，在50°～80°角度範圍和20～40cm距離範圍內清洗效果均在60%以上，效果較為理想。

在50°～80°角度範圍和20～40cm距離範圍內，在同一清洗角度下，隨著清洗距離的增大，乾淨面的面積逐漸增大，清洗效果逐漸變好;在同一清洗距離下，隨著清洗角度的增大，乾淨面的面積逐漸增大，清洗效果逐漸變好。

乾冰清洗效果討論

從乾冰清洗絕緣子的參數分析來看，絕緣子表面的絕緣子表面污穢層的粘結力、等值灰密、乾冰流量及噴頭移動速度對乾冰清洗效果有較大影響;而鹽密對乾冰清洗效果影響不明顯。

2. 1被清洗物的參數對清洗效果的影響

由絕緣子表面鹽密對絕緣子清洗效果的影響試驗可知，污穢等級主要反映絕緣子污穢中可溶性鹽類的數量，在不同污穢等級下絕緣子的清洗效果基本相同，說明絕緣子表面的鹽密對乾冰清洗效果影響不明顯。Al、A2、A3、A4這4組絕緣子清洗效果都不理想，乾淨面的面積都約為40%，是因為為控制清洗效果，防止清洗面積過大不利於比較，在塗污時添加了0.5 mg/cm2的糊精大大增強了污穢層的粘結力。

由絕緣子表面灰密對絕緣子清洗效果的影響試驗可以看出，B1組被清洗絕緣子表面的等值灰密為0. 5 mg/cm2時，清洗效果為98. 2%，非常理想;而當B5組等值灰密增大到4. 0 mg/cm2時，清洗效果減少到78.5%;且從B1組到B5組，隨著等值灰密的增加，清洗效果數值是單調下降的。等值灰密反映污穢中不溶物的含量，等值灰密越大，絕緣子表面不溶污穢物的質量越大，將該垢層從絕緣子面清除掉所需要的能量也越大，故在其他參數不變的情況下，等值灰密增大使得清洗效果逐漸變差。

由絕緣子表面污穢粘結力對絕緣子清洗效果的影響試驗可以看出，C1組被清洗絕緣子表面的糊精與硅藻土質量比為2:1時，清洗效果為0，幾乎沒有清洗效果;而當C5組糊精與硅藻土質量比為1：4時，清洗效果增加到78.2%;且從B1組到B5組，隨著糊精與硅藻土質量比的減小，清洗效果數值是單調上升的。塗污時，改變糊精與硅藻土質量比，不影響等值鹽密、等值灰密等其他參數，只改變了絕緣子表面污穢的粘結力大小。污穢的粘結力增大，則將該垢層從絕緣子面清除掉所需要的能量也增大，故在其他參數不變的情況下，污穢的粘結力增大使得清洗效果逐漸變差。

2. 2清洗裝置的參數對清洗效果的影響

由表5可以看出，D1組清洗裝置噴頭移動速度為2 r/min時，清洗效果為83.8%;而當D3組噴頭移動速度增加到10 r/min時，清洗效果減少到63.8%;從D1組到D3組，隨著噴頭移動速度的增大，作用在絕緣子表面單位面積的時間減少，作用乾冰的量也減少，清洗效果逐漸變差;而從D3組到D5組，移動速度從10 r/min增加到20 r/min，清洗效果卻維持在63%左右，噴頭移動速度的增大已經不對清洗效果構成影響。

由表6可以看出，E1組乾冰質量流量為0. 5kg/min時，清洗效果為0;而當E5組乾冰質量流量增加到2.5 kg/min時，清洗效果增大到72.9%;從E1組到E5組，隨著乾冰質量流量的增大，單位時間內作用在絕緣子面的乾冰質量和壓縮空氣質量均增大，從而使得衝擊力、溫度應力、壓縮空氣的曳力和「微爆炸效應」均增大，使得清洗效果變好。

乾冰清洗機的排氣體積流量與壓力一般受到裝置本身的限制而不易改變。

2. 3過程參數對清洗效果的影響

採用線性噴頭清洗時，噴出乾冰的區域呈扇形。被清洗面與噴頭距離過近，會使被清洗面的範圍過小而影響清洗效果;與噴頭距離過遠，則乾冰顆粒未達到清洗表面就已經升華而達不到清洗效果。經過試驗，當被清洗面與噴頭距離在20-40cm範圍內，清洗面積基本覆蓋絕緣子面，乾冰顆粒也不會提前升華。

同樣，清洗角過小時，乾冰顆粒與被清洗面接觸不充分，清洗效果不理想;清洗角過大時，清洗面積過小。經過試驗，當被清洗角在50°～80°範圍內，乾冰顆粒與被清洗面接觸充分，且清洗面積基本覆蓋絕緣子面。

實際清洗時，清洗1根長度約為2 m的220 kV變電站支柱絕緣子，用時3.5 min，實際用冰質量10 kg。根據目前市場乾冰價格16元/kg計算，清洗一根220 kV絕緣支柱的乾冰費用約為160元。

結論

1.使用乾冰清洗機（乾冰噴射清洗機、乾冰噴射器、乾冰噴射機、洗模機、模具清洗機）清洗的特點是利用乾冰製造機（乾冰造粒機、乾冰制粒機）製備的固體乾冰顆粒配合乾冰清洗機和空壓機高速運動產生的衝擊力、乾冰的低溫產生的差異冷收縮效果以及「微爆炸效應」綜合作用可剝離清除清洗表面的結垢、油污、殘留雜質，因而能夠很好地應用於絕緣子的清洗。

2.污穢絕緣子清洗試驗表明，當乾冰清洗角度取50°～80°，距離取20～40 cm,噴頭移動速度為10～20 r/min，乾冰質量流量為2 kg/min時，乾冰清洗技術對污穢絕緣子的清洗能達到理想效果。

3.與現有除污方法相比，乾冰清洗技術應用於變電站絕緣污穢表面的處理時有著較大的優勢。乾冰清洗技術提高了除污效率，可以實現帶電清洗，其應用可以成為保證電力安全生產、保障電力供應的有力措施，因此大大提高了社會效益和經濟效益。

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