一种新型高压套管擦拭专用工具的制作方法

1.本实用新型属于大型电力变压器检修设备领域，特别涉及一种新型高压套管擦拭专用工具。


背景技术：

2.大面积污闪事故始终是导致我国电网大面积停电的首要原因，高压套管瓷表面的定期擦拭是防止污闪的重要手段。套管表面脏污也会增加泄漏电流使套管发热，可能使套管内部产生裂缝而导致击穿。
3.户外大型电力变压器需按照标准定期清扫表面脏污、检查套管有无裂纹。进行高压套管擦拭、检查作业时，通常会采用工作人员乘坐高空作业车吊篮升至高空靠近套管，用浸有酒精的擦机布进行人工擦拭作业，用观察法检查套管结构有无破损的工作方式。擦拭对象包括套管伞裙表面、套管凹陷处等套管外表面，检查内容包括各部件有无脱釉、裂纹等。维护过程需要高空作业车与作业人员的密切配合。
4.套管表面脏污主要包含灰尘、盐碱、烟尘、金属粉末等。有研究表明，本区域空气污染主要来源于煤燃烧、交通排放、道路扬尘、农业活动等，污染物化学成分主要有硫酸盐、碳化物、石灰石粉末、纺织物纤维及各类氧化物。电站生产区域还会有工业油类、鸟类粪便、花粉等污秽，上述成分根据介电常数可分为极性、半极性与非极性污秽，因此套管表面污垢沉积物成分复杂，工业酒精主要成分乙醇为半极性物质，由相似相容原理可知其对极性、非极性污垢的清洁效果有限。近年来，国家在绝缘体清洗剂方面出台了相关标准(如：gb/t 25097
‑
2010绝缘体带电清洗剂)，业界也研制出了性能较无水乙醇、清水更为优异的绝缘清洗剂，这为套管表面脏污清洁提供了更多的清洗剂选择。
5.绝缘套管结构具有对称性，而其出现的损伤一般不对称。探测对称结构的非对称信息，可在一定程度上反映绝缘套管的损伤状况。此外，探测损伤需要扫描被测器件的外表面，其行程与擦拭工作相同，故可在擦拭工作的同时进行超声探伤工作。超声波损伤探测是一种成熟的探伤方法，近年来在绝缘套管探伤方面已经有了成功的案例。采用超声波探测绝缘套管损伤是可行的，其结合擦拭工作同时进行的工作模式将是高效的。
6.现有技术的缺陷和不足：
7.现有技术的缺陷主要是擦拭工具、套管检查方法的缺陷。现有擦拭工具为普通擦机布浸润工业酒精，套管检查方法一般采用肉眼观察法。实践中表现的四种缺陷如下：
8.缺陷1：高空作业频繁更换位置，留下设备安全隐患。以500kv变压器的套管为例，其相间距小，高空作业车伸缩臂的旋转角度受限，致使吊篮无一次性法到达全部区域。高空作业车支腿展开后所需地面空间大，而设备附近作业场地狭窄，使其停放位置受限。在场地、变压器及套管尺寸、套管相间距和高空作业车性能四者的叠加限制下，擦拭过程中高空作业车每次仅能将工作人员送至套管的一侧外表面，重新变换位置拓展面积有限，升降操作频繁。同时，在吊车作业平台向套管不同部位靠近时，作业车指挥人员与操作人员配合难度大，易发生碰撞事故，造成套管、设备损坏。
9.缺陷2：清洁剂多采用工业酒精，留下人员安全隐患。清洗过程中，工作人员长时间接触工业酒精，其含有的甲醇、醛类、有机酸等有毒杂质容易经过呼吸道、皮肤、消化道摄入人体，对工作人员构成中毒风险，在严重时会危害健康。以甲醇为例，其对人体的血液系统和神经系统毒性较强，会损害人的视力和呼吸道粘膜，造成视力减退、眩晕、头痛、耳鸣等中毒症状，对高空作业人员构成严重威胁。同时，工业酒精属于“中闪点易燃液体”，其闪点在
‑
18～23℃之间，为易爆易燃品，对高压电气设备的安全构成威胁。
10.缺陷3：徒手擦拭费力耗时，工作效率低，效果不佳。擦拭工作需要面对的套管数量多、伞裙多，污渍分布范围广、沉积顽固，因而擦拭工作量大，体力消耗多。徒手擦拭时，对于伞裙等面积较大区域无法保证均匀用力，力度不够时擦拭效果不佳。对于凹陷勾缝等细小位置，会出现无法擦拭或擦拭效果不佳的问题。为保证清洁效果，一般要进行多遍擦拭，这又加倍了工作量。此外，套管表面脏污成分复杂，采用的清洁剂主要成分乙醇为半极性溶剂，对部分极性、非极性污秽的溶解、清洁能力有限。乙醇的溶解特性受挥发性与吸湿性影响而降低，使其祛污秽效果进一步下降。
11.缺陷4：套管结构检查方法粗略，仅能发现有限的明显缺陷。常采用观察法是常见的套管外观检查方法，该方法检查角度有限，只能发现比较明显的裂缝、脱釉等缺陷，对于细微的表面缺陷则难以察觉，且易受主观判断干扰，而忽略细微表面损伤背后可能的内部损伤。观察法也无法检查套管内部的脱落、碳化、开裂等隐患。


技术实现要素：

12.本实用新型所要解决的技术问题是提供一种新型高压套管擦拭专用工具，提高套管擦拭作业的质量与效率，降低高空作业车升降频率。
13.为解决上述技术问题，本实用新型所采用的技术方案是：一种新型高压套管擦拭专用工具，包括两个半圆形结构的环形钢圈，两个环形钢圈的一端设有铰接板，两个铰接板通过销钉铰接，环形钢圈的端部通过连接机构连接，两个铰接板通过销钉铰接，环形钢圈上间隔设有若干海绵垫，环形钢圈外侧设有固定手柄。
14.优选的方案中，所述连接机构为鸭嘴扣或插销。
15.优选的方案中，所述环形钢圈上对应海绵垫的位置设有试剂盒，试剂盒上设有加注口，海绵垫通过魔术贴贴覆在试剂盒上。
16.优选的方案中，所述铰接板端部设有夹持手柄。
17.优选的方案中，所述环形钢圈上设有超声波探测仪和电源与数据处理模块，电源与数据处理模块与超声波探测仪电性连接。
18.本实用新型提供的一种新型高压套管擦拭专用工具，具有以下有益效果：
19.1、能在单侧擦拭套管全周面瓷表面，提高擦拭效果，减少高空作业车工作量。
20.2、能减少工业酒精使用量并避免人员直接接触，增强安全性。
21.3、能同时完成多种污秽针对性清洁，提高去污能力与工作效率。
22.4、能初步实现套管伞裙及穿轴的无损探伤工作，增强套管检查效果。
附图说明
23.下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明：
24.图1为本实用新型的整体结构示意图；
25.图2为本实用新型打开状态时的结构示意图；
26.图3为超声波无损探伤工作流程图；
27.图中：环形钢圈1，铰接板2，连接机构3，海绵垫4，固定手柄5，试剂盒6，加注口7，夹持手柄8，超声波探测仪9，电源与数据处理模块10。
具体实施方式
28.如图1～2所示，一种新型高压套管擦拭专用工具，包括两个半圆形结构的环形钢圈1，两个环形钢圈1的一端设有铰接板2，两个铰接板2通过销钉铰接，环形钢圈1的端部通过连接机构3连接，连接机构3可以选用鸭嘴扣或插销，连接机构3也可以选用磁铁进行吸附固定，环形钢圈1上间隔设有若干海绵垫4，环形钢圈1外侧设有固定手柄5。
29.优选的，所述环形钢圈1上对应海绵垫4的位置设有试剂盒6，试剂盒6与环形钢圈1通过螺栓连接或通过胶水粘结固定，试剂盒6上设有加注口7，海绵垫4通过魔术贴贴覆在试剂盒6上，工作状态时，海绵垫4覆盖在加注口7上。试剂盒6中可以注入不同的清洗溶液，例如清洗水、酒精和洗涤剂。
30.优选的，所述铰接板2端部设有夹持手柄8。通过设置夹持手柄8方便两个环形钢圈1的开合操作。
31.优选的，所述环形钢圈1上设有超声波探测仪9和电源与数据处理模块10，电源与数据处理模块10与超声波探测仪9电性连接。
32.超声波探测仪9的数量可以设置为两个，两个超声波探测仪9互为热备用，并相互验证探测数据。电源与数据处理模块10用于超声探测仪供电、提取、比较回波信号特征值，在发现非对称信息时通过模块集成的蜂鸣器报警。
33.套管超声波探测装置的回波特征提取原理与判断思路如下：
34.根据超声波传播原理，超声波在传播后声强i为：
35.i＝i0e
‑
αx
ꢀꢀꢀ
(1)
36.式中：i0为初声强，α为介质衰减系数，x为沿程传播路程。
37.对伞裙探测时，假设套管伞裙r
i
∈[r1,r2]，其中r1为伞裙内径，r2为伞裙外径，r
i
处厚度对应为d
i
，则超声回波路程有：
[0038]
x＝2d
i
ꢀꢀꢀ
(2)
[0039]
又声强增益l衰减为：
[0040][0041]
联立(1)、(2)、(3)可得：
[0042]
α＝0.05ln10*l/d
i
≈0.115l/d
i
ꢀꢀꢀ
(4)
[0043]
式中，l可由接收装置取得。由于正常套管伞裙径向r
i
处的轴向结构对轴中心对称、法面过轴直线结构对轴中心对称，可视为各自具有相同的综合介质衰减系数α，当r
i
为半径的某点出现裂缝或釉面损伤等材质状况时，会导致式(4)所得α出现变化，相反，式(4)计算值变化幅度可在一定程度上反映材质变化，进而为损伤诊断提供线索。假设正常套管伞裙r
i
处声强增益为l0，则有：
[0044]
δα≈0.115|l
‑
l0|/d
j
×
100％
[0045]
式中，l0可由多次实测l去除最值求平均的数字滤波方法得到，d
i
在r
i
处为定值。δα为不对称变化量，是接近于0的小量，其正常范围可通过具体实践确定，当δα不在正常范围内时，即可触发报警，为进一步检查提供线索。
[0046]
同理，对穿轴结构探测时，设瓷套管h
j
∈[0,h1]，h1为瓷套管高度，h
j
处法面半径为r
j
，则过轴直线结构长为2r
j
，采取一端发送、一端接收超声波方式，超声波路程即2r
j
，不对称变化量δα为：δα≈0.115|l
‑
l0|/r
j
×
100％
[0047]
超声波无损探伤工作流程如图3所示。
[0048]
以国产某台电压等级550kv容量360mva大型户外变压器的参数为例，高压套管的距地高度为13186mm，套管相间距在5710mm(套管顶端)、3316mm(套管法兰处)、套管直径562mm(最粗处)，伞裙外径320mm，伞裙内径215mm。该工具的海绵垫4与伞裙内径接触，具体实施步骤为：
[0049]
步骤一、拆开海绵垫4，通过加注口7，分别将洗涤剂、酒精、清水加注到不同的试剂盒6，将海绵垫4贴覆在试剂盒6上。
[0050]
步骤二、解除连接机构3，张开工具，并将工具嵌入绝缘套管，扣紧连接机构3。
[0051]
步骤三、开启超声波探测仪9，等待装置初始化完成。
[0052]
步骤四、超声波探测仪9初始化完成提示音响后，交替推拉固定手柄5，实现工具逆时针转动。
[0053]
步骤五、转动过程注意有无警报响起，若超声波探测仪9经过同一部位均有警报声，则应解下本工具，进一步检查、分析损伤点情况；若无测损报警则在转动数圈后查看清洁效果。
[0054]
步骤六、达到清洁要求后，关闭超声波探测仪9，解除连接机构3，取下工具。
[0055]
步骤七、重复步骤二至六，直至完成工作。
[0056]
步骤八、清洗或更换可拆卸海绵垫4，为电源与数据处理模块10充电，以备下次使用。