变电带电作业发展

电力生产的特点是电力生产、输送、分配和用户消费都在同一时间完成，而变电作为电力系统的重要组成部分，承担着电网安全运行和负荷分配的重要任务。随着社会经济的不断发展，电力用户对供电可靠性的要求也在不断提高，变电带电作业作为重要的技术手段，对提高电网运行安全性和供电可靠性都具有重要的意义，体现出较好的经济效益和社会效益。

一、发展历程

我国变电带电作业始于1952年。当时正值新中国刚成立不久，百废待兴，由于当时的供电网架单薄、设备陈旧，难以满足工农业生产快速恢复和发展的用电需求；同时，输变电设备污闪停电事故频发，需要经常停电维护检修，严重影响正常的工农业生产。为解决输变电设备停电检修和工农业生产持续用电之间的尖锐矛盾，少数地区电业部门的一批工人和技术人员率先开始了输变电设备不停电检修的探索和研究，经过不懈努力，探索出了一些可行的带电检修方法并应用于实践，开创了变电带电作业的先河。

当年的变电带电检修主要着重于清扫设备表面的污秽，通过带电水冲洗和带电机械清扫的作业方法，解决了发电厂、变电站内设备积污严重的问题，有效降低了污秽闪络事故的发生次数，为减少停电检修时间、多发电、多供电起到一定的作用。

1.带电水冲洗

主要采用固定式和移动式两大类带电水冲洗装置。如在1952年，鞍山供电局在学习青岛电厂带电水冲洗瓷瓶经验的基础上，解决了水冲加压喷嘴等一系列关键问题，并于当年8月在八家子变电所开始实际应用；同期，湖北黄石电厂开展了3.3～66kV配电装置带电水冲洗技术研究活动，成功地在配电装置上开展了带电水冲洗，之后坚持每半月冲洗一次直至1966年。1958年11月，鞍山供电局郑代雨同志编著出版中国带电作业最早的科技专著《带电冲洗绝缘瓷瓶》一书，书中系统总结了带电水冲洗试验及实际操作方法，从瓷瓶的污秽和消除、通过水柱的漏泄电流对人身安全的影响、水冲洗中瓷瓶表面漏泄电流对设备安全的影响、各种参数的决定、用水冲洗带电瓷瓶的方法、注意事项和组织分工等6个方面介绍了带电水冲洗的安全技术问题。但是，带电水冲洗作业自国内部分地区开展以来的十多年里，由于经验不足和冲洗方法的不同，发生了多次人身和设备事故，“文化大革命”更使带电水冲洗作业跌入低谷。

“文华大革命”后，为使带电水冲洗工作在输变电设备防污闪事故中发挥应有作用，当时的水利电力部生产司采取请进来、走出去的方式，多次组织有关部门的专家、技术人员参加国际IEC组织的带电作业年会，与国外有关带电作业机构进行带电水冲洗方法的交流学习。1978年1月，在水利电力部武汉高压研究所主持的国际电工委员会第78技术委员会国内第一次会议上确定了“变电站水冲洗安全性研究”的课题。同时根据以往带电清扫作业的状况和国外带电水冲洗的经验，水利电力部生产司于1980年至1983年间在国内连续三次召开全国输变电设备带电水冲洗作业工作会议，组织有关单位开展带电水冲洗的科学试验研究工作，编制、修订带电水冲洗作业的相关标准。

根据“110kV带电水冲洗绝缘强度的研究”试验报告和推荐采用移动式带电水冲洗装置的双枪跟踪冲洗法，由水利电力部生产司提出、电力科学研究院王如璋高工主要起草的《电气设备带电水冲洗导则（试行）》及其《编制说明》于1984年12月由水利电力出版社出版发行，导则对带电水冲洗的气候条件、水电阻率、水柱长度、喷嘴直径、临界盐密、盐密测试及计算、冲洗方式及人员培训等作了详细规定，并被列入水电部标准，标准号为SD129—84。1985年起组织编写的DL408—1991《电业安全工作规程》（带电作业部分）于1987年9月下旬下发试行；1987年，由北京电力科学研究院、北京供电局、天津电力局共同开展了500kV设备带电水冲洗的研究试验，提交《500kV带电水冲洗水柱绝缘的研究》、《500kV支柱绝缘子带电水冲洗绝缘强度的试验研究》和《500kV变电站带电水冲洗试验研究》四份报告，为《电力设备带电水冲洗规程》修改提出科学依据。1990年8月全国带电作业标准化技术委员会讨论通过的《带电作业用小水量冲洗工具》（GB14545—93）标准、1991年能源部正式颁发的DL409—1991《电业安全工作规程（线路部分）》和DL408—1991《电业安全工作规程（发电厂和变电所电气部分）》中的带电水冲洗章节、1992年2月10日国家技术监督局发布的GB13395—92《电力设备带电水冲洗规程》、1993年7月31日国家技术监督局发布的GB1446—93《带电作业用小水量冲洗工具（长水柱短水枪）》等技术标准，对带电水冲洗作业的理论、冲洗设备、冲洗条件、冲洗操作方法等进行了详细的论述，使带电水冲洗作业有了统一的指导性准则。

在此期间，各地电力局也相继在变电站设备上开展带电水冲洗作业。如1980年成都供电局在220kV青白江变电所开关场安装了固定水冲洗装置并现场开展带电水冲洗试验研究，1983年湖南省湘潭电厂110kV变电站固定水冲洗装置投入使用，上海供电局在10～35kV设备的部分绝缘子上进行带电冲洗，宝山钢铁总厂在220kV变电站设备上安装带电固定水冲洗装置，常州电力机械厂研制的GSJ—20型高压绝缘子水冲洗机通过水电部机械制造局组织的产品评议会，并在常州供电局42m高的220kV线路铁塔上进行表演作业。1985年山西省电力局在太原召开110～220kV水冲洗绝缘子作业的现场表演会。1987年6月水电部电力科学研究院在良乡举办两期培训班共100多名学员参加学习带电水冲洗技术；20世纪90年代初全国很多地区都相继开展带电水冲洗清扫表演交流会，如湖南省局开展带电清扫作业比赛，辽宁、吉林、黑龙江、贵州省电力局举行110kV、220kV支柱绝缘子带电清扫表演交流会，山东省电力局开展500kV双水泵水冲洗方法交流会等。武汉高压研究所、山西省电力公司等单位还组建了带电水冲洗专业队伍，在浙江、安徽、江西、湖北、广东等地开展变电设备的带电水冲洗业务，为输变电设备的防污闪工作做出了积极贡献。浙江省电力公司也于2012年建成500kV模拟变电站进行带电水冲洗研究，并实际应用于运行变电站设备的带电水冲洗。

2.带电机械清扫

带电机械清扫主要有气吹作业和机械作业两种作业方式。1952年鞍山电力局的工人和技术人员研制出鬃刷清扫机具，将木杆浸漆、真空干燥作为绝缘杆，在绝缘杆上安装上鬃刷作为清扫工具，由作业人员手举清扫刷进行带电清扫配电设备表面的污秽；上述清扫工具虽然机具简陋，却为当时的电力设备防污闪工作做出一定的贡献。随着“文化大革命”后国民经济快速发展的需要，带电清扫研究工作迎来了新的阶段，部分电力局开始研制毛刷清扫式和气吹式带电清扫机具。

（1）毛刷式带电清扫。1983年河南洛阳供电局利用绝缘传动部件带动毛刷旋转的原理，成功研制出采用220V交流电作为动力源、适用于35～110kV变电设备带电清扫的DS110—1、2、3型电力旋转式带电清扫刷，成功应用于河南、山西、西安等省市110kV刀闸支柱绝缘子带电清扫作业。1985年山西省电力局还召开了采用旋转式带电清扫刷进行的110kV带电清扫作业现场表演会。但是由于该机具采用手枪电钻作为动力源，清扫力量小、清扫效果差，受机具结构设计、绝缘材料重量的影响，无法适用于220kV及以上电压等级设备的清扫作业，同时各地在使用中经常性发生零部件损坏，致使该清扫机具未能得到广泛使用。

20世纪80年代末至90年代初，我国电网连续几年发生大面积污秽闪络停电事故，加之超高压变电设备对防污闪的更高要求，大大促进了全国更多的工作者研究开发出新颖的带电清扫机械作业机具，出现了自动清扫装置和便携式清扫机具。如90年代初西北电力试验研究院与宝鸡电力线路工具厂合作开发出的CZQ超高压带电自动清扫装置，采用大功率电动机为动力，由绝缘升降部件内的绝缘传动杆传递到刷盘架，带动八个高速旋转毛刷自动开合完成瓷件表面自动清扫作业，可手动也可50m范围内遥控操作完成机具在变电站内行走、清扫部件的升降、绝缘升降部件顶端刷盘架毛刷的开合、清扫等作业过程，实现人机脱离带电作业。1994年西北电业管理局组织由国家电力调度通信中心、中国带电作业技术中心、北京电力科学研究院、武汉高压研究所、东北电力试验研究院等国内带电作业行业权威单位领导和专家组成的技术鉴定会，与会领导、专家一致认为CZQ超高压带电自动清扫装置为国内外首创，技术达到国际领先水平，填补了我国超高压变电站带电防污清扫机具的空白，CZQ-50型叉车装配超高压带电自动清扫机获陕西省2003年度科技进步二等奖。

（2）气吹式带电清扫。1983年武汉供电局与湖南电力中试所、长沙电业局和湘潭电厂合作，成功研制出带电气吹的作业方法，采用压缩空气吹打绝缘子表面污秽达到清扫的目的；此后武汉供电局又研究带电气吹Ⅱ型清扫装置，采用锯末作为清扫介质，作业过程中锯末介质经喷嘴连续喷射到绝缘子表面从而实现带电清扫的目的，并经技术推广过程中多次改进而取得成功。1987年9月下旬水电部生产司下发试行的DL408—1991《电业安全工作规程（带电作业部分）》中首次新增了带电气吹清扫内容，并正式纳入1991年3月能源部新颁发的DL409—91《电业安全工作规程（线路部分）》和DL408—1991《电业安全工作规程（发电厂和变电所电气部分）》规程中。

20世纪80年代末西北电力试验研究所开始研制可适用于35～220kV电压等级设备的气动高压带电清扫工具，以压缩空气为动力，压缩空气经净化过滤后通入绝缘杆内，驱动绝缘杆顶部气动马达使之高速旋转，带动毛刷盘在绝缘子表面快速旋转擦拭达到清除瓷件表面污秽物的目的，并于1991年12月通过西北电管局组织能源部电力司、武汉高压研究所、陕西省科委、西安市科委等单位有关专家参加的鉴定。由于气吹式清扫机具使用压缩空气会使温度升高，通过橡胶绝缘管壁时存在温差易产生凝露，降低清扫机具的主绝缘性能，严重影响带电作业安全性，从而供电部门基本停止使用气吹式清扫机具；2005年国家电网公司重新修订并发布的《国家电网公司电力安全工作规程》中删除了带电气吹清扫的内容。

3.带电检测、维修和更换设备

多年来，变电设备本体带电检修作业的发展相对滞后于带电水冲洗和机械清扫作业。带电水冲洗和机械清扫作业主要是为防止设备发生污秽闪络事故而对设备外绝缘进行清扫的方法，电力先驱们在研究处理设备污秽的同时，同样关注设备本身。实际上变电设备在运行中受高电压、环境因素和本身缺陷的影响同样会导致事故的发生，这就需要对设备进行相应的检测、维修和更换。

如1964年11月9日至16日，东北电业管理局在鞍山召开了一次由鞍山、沈阳、通化、锦州、营口、吉林、哈尔滨七个供电局参加、带有比武练功性质的“带电检修鞍山现场会”，在13个表演项目中就有一个220kV变电带电作业项目；1966年5月4日至13日，水利电力部生产司召开了全国带电作业现场观摩表演大会，这是全国第一次有广泛地区参与表演检阅的现场会，其中切换大型电力变压器带电作业项目首次在观众面前展示，引起了轰动；1966年6月，上海供电局举办带电作业普及推广现场会，共表演带电作业项目41个，其中变电部分4项；1974年11月25日至30日，江西省电力局召开了全省带电作业现场表演会议，其中10～110kV变电更换开关支持瓷瓶、施放母线、短接开关等7项作为推广项目；1979年9月24日至28日，甘肃省电力局召开第二次带电作业经验交流会，其中表演了支柱绝缘子、油开关加油、更换阻波器等变电带电作业项目；1982年10月13日至16日，安徽省带电作业情报站召开带电作业经验交流会，表演了带电装设阻波器及耦合电容器；1985年10月，山西省电力局在太原召开带电作业现场表演会，就110～220kV毛刷清扫和水冲洗绝缘子、带电测试、带电补油和更换刀闸及断路器等项目进行了表演；1990年12月4日至6日，湖北省电力局召开了220～500kV首届带电作业技术表演会，表演了变电设备带电清扫项目。

浙江省浙西供电局于20世纪70年代中期开始进行变电设备带电作业的研究和实践，先后开展了110～220kV母线悬式绝缘子的劣化检测、带电更换母线绝缘子、带电拆（搭）设备引线、更换阻波器等工作。1987年成立的衢州供电局由于地处浙江电网末端，网架结构薄弱，为确保设备安全运行，至今一直坚持开展变电带电作业工作，逐步完善母线悬式绝缘子的劣化检测、红外测温、支柱绝缘子泄漏电流检测、充油设备带电取油样等带电检测手段，开展了构架耐张绝缘子更换和软母线母分闸刀或隔离刀闸母线侧断（接）引线、避雷器或耦合电容器等断（接）引线、支柱绝缘子机械清扫等带电检修工作，收到了良好的效果。浙江金华公司2012年研发出适用于220kV管型母线带电作业工器具并摸索出一套带电作业新方法，有效解决了220kV管型母线带电作业的难题，填补了国内该项技术应用空白。福建省福州电业局2013年研制出升降式变电带电作业绝缘平台，解决了在开关和刀闸等设备上进行带电作业、进出电场过程中组合间隙不足的问题，提高了变电站内此类带电作业的安全性。

为有效解决变电站高压隔离开关运行中触头易锈蚀、导致隔离开关动静触头不能有效接触造成发热的实际问题，2008年福建厦门电业局与陕西银河电气防污技术有限公司合作，研制出适用于处理发电站、变电所35～220kV高压隔离开关触头异常发热的GZM型带电磨光机，并于2008年8月20日应用到运行中的半兰山变电站1＃主变110kV侧18A2刀闸B相刀口温度异常处理工作，使红外检测仪发现温度高达121.8℃的故障相刀口恢复正常，不仅节省巨大的人力、物力，还有效减少倒闸操作给操作人员和电网安全运行带来的风险。该装置还于当年11月在厦门通过了福建省电力公司组织的产品鉴定，鉴定专家一致认为带电处理高压隔离开关动静触头异常发热装置组装简便、操作灵活方便，使用安全、可靠，处理效果好，解决了长期以来高压隔离开关触头发热带电处理的难题。鉴定委员会一致认为，该装置为国内首创，成果达到国际先进水平。

二、变电带电作业现状和发展趋势

目前，开展变电带电作业都引起了国内外的重视，并开展了研究和实际带电检修作业，国内出于安全方面考虑开展的工作并不多，而国外在变电站带电作业工具、作业项目以及科研方面都已经形成了完善的体系。我国在变电站带电作业的科研和实践方面还处于发展阶段，正处在变电所带电作业实践的上升期，与多年来输电线路带电作业取得的丰硕成果相比，变电站带电作业开展的研究和作业项目都远远落后于输电线路带电作业。

国内变电站的设计有多种形式，分别为户外、户内、半户内、地下和移动变电站；一次电气主接线基本类型又分为有母线（单母线、双母线和一个半断路器）接线和无母线（单元、桥形和角形）接线，所以变电站设备带电作业受变电站形式和主接线形式的影响较大，本文仅对户外形式的变电站带电作业工作进行分析和预测。

1.设备带电检测

因电力部门内部分工原因，一般情况下变电站设备如红外测温、支柱绝缘子泄漏电流检测、充油设备带电取油样等带电检测工作均由变电运行或检修单位完成，而变电站母线悬式绝缘子的劣化检测一般由线路运维检修单位配合完成。

变电设备带电检测工作各地开展很不平衡，这与变电站设备的配置不同有关。如变电站内的支柱绝缘子和母线悬式绝缘子一般单位均采用瓷质，这就需要按周期进行瓷绝缘子的劣化检测；而有些单位使用合成绝缘子，就需要对合成绝缘子进行憎水性检测，由此可见，由于变电站内使用的设备不同，其相对应的检测方法和内容也不尽相同。

经多年来的不断改进，瓷绝缘子劣化检测虽有提高但还存在一些问题，目前检测方法有接触式和非接触式，但是不论何种方法都有其局限性。如支柱绝缘子除进行泄漏电流检测外，还可通过红外、紫外、超声波探伤等检测设备进行检测，也收到了一定的实际效果；对于合成绝缘子则主要通过憎水性、红外、紫外等检测设备进行检测。而对于母线悬式瓷绝缘子的劣化检测来说，现场应用检测绝缘电阻或分布电压比较直观，也较适合现场作业人员的使用。但问题是使用单位对绝缘子劣化检测仪器的研究成果和检测仪器的有效性不清楚，没有权威机构对检测仪器的检定结论评定，造成目前没有较为可行的检测方法和检测仪器，影响绝缘子劣化检测工作的开展。

对于瓷质绝缘子劣化检测应根据不同类型分别进行，要针对历年来绝缘子发生的事故和发现的缺陷，需要明确支柱绝缘子、悬式瓷绝缘子和合成绝缘子各自的检测项目、有效的检测方法，并对目前市场上的各类检测仪器进行分析比较，查找出各类检测仪器的有效性能和其局限性，形成相对应的检测规范，供现场实际应用，真正提高现场设备带电检测水平。

2.设备外绝缘带电清扫

设备外绝缘清扫的主要方法是带电水冲洗和机械清扫，该方法从20世纪50年代发展至今已逐步形成较为完善的体系，但从全国范围来看设备的带电清扫工作开展很不平衡。由于受气候环境影响，北方相对干燥，设备外绝缘容易沉积污秽，清扫工作开展相对较多；而南方地区季节特点非常明显，雨季降雨量也较大，设备外绝缘积污相对较轻，清扫工作就开展相对较少。由于上述原因，就会使得南方地区清扫工作量相对集中，主要集中在每年的秋冬季节，难以在短期内及时安排。

带电水冲洗清扫作业目前在全国范围内广泛开展，除采用固定式和移动式带电水冲洗装置进行清扫作业外，输电线路专业还开展了直升机带电水冲洗作业的研究和应用。由于与野外的输电线路的杆塔高度相比，变电站设备整体高度相对较低，目前的固定式和移动式带电水冲洗装置已能满足变电站带电水冲洗清扫作业的开展。从实际的开展情况来看，当前各地并无专门的技术人员和水冲洗装置，主要还是依靠专业公司开展变电设备的带电水冲洗工作，一时难以实现大面积、大范围变电站配电设备的带电水冲洗清扫工作。目前虽已有一系列的带电水冲洗标准和规范，但在实际的执行环节上还存在不到位的地方；带电水冲洗作业自动化控制程度不高，受作业人员素质的影响较大，清扫质量难以得到有效保证；在当今进入特高压电网的时代，带电水冲洗作业将面临着一个崭新的课题，也迎来了难得的发展机遇，带电水冲洗作业还需要在更广泛的领域中推广应用。

鉴于目前带电水冲洗的实践现状，对于带电水冲洗作业应根据各地的环境和设备污秽等情况，有针对性地采取相应措施，重要设备可采取安装固定式带电水冲洗装置定期进行设备冲洗，其他设备可采用移动式带电水冲洗装置轮流进行设备冲洗。在目前已有的一系列带电水冲洗标准和规范的指导下，通过成立带电水冲洗专业队伍，开展带电水冲洗作业的专门培训，从提高人员素质、严格规章制度、加强管理入手，提高带电水冲洗作业的安全和技术水平，确保作业安全。同时开展特高压设备带电水冲洗清扫作业和全自动带电水冲洗系统的研究，从理论、试验、标准和制度方面形成整个体系，使带电水冲洗清扫作业向更高的水平和阶段推进。

带电机械清扫作业由于作业方法相对比较简单，操作的规范性要求和装置的购置成本也比带电水冲洗清扫作业相对要低，对解决设备积污问题来说不失是一种较好的方法，但在带电机械清扫作业的推广方面存在不足，很多单位对目前带电机械清扫作业的研究成果不了解，使得好的作业方法得不到及时推广应用。对于带电机械清扫作业应加强各地市公司层面的推广力度，配置一定数量的清扫设备，组织制定相应的操作规范，加强带电人员的机械清扫作业专业培训，在220kV及以下电压等级的变电站全面开展带电机械清扫作业，提高设备的防污闪能力。

3.设备带电检修

目前一般户内、半户内、地下和移动变电站的设备都布置在户内，设备采用GIS（SF₆气体绝缘全封闭）型式，受外界的影响相对较小，基本上不具备带电作业条件；而户外变电站的设备在户外布置，受外界的影响较大，开展带电作业的工作相对较多。同时电气主接线形式为有母线的变电站，又可分为软母线（早期）和管母线（近期），设备检修的内容有所不同，造成带电检修作业所使用的工器具和作业方法也各不相同。如同样是等电位作业，因软母线能承受下压力，作业过程可使用绝缘软梯、绝缘竖梯等绝缘工具实现等电位作业，而管型母线由于其结构特点不能承受下压力，就不可能使用绝缘软梯等电位，而需要使用自带稳定装置的竖梯或绝缘升降平台实现等电位作业。

变电设备带电检修目前比较常见的工作主要有两类：一类是带电更换或检修设备；另一类是断（接）设备引线。其操作方法与变电站的接线形式、本单位的工作习惯、工器具的配置等密切相关。虽然在变电设备带电检修方面开展了大量的研究和实践，但是与输电线路相比较，开展作业的范围、作业的内容都相对较小、较少：一是由于变电站的接线方式要比输电线路复杂得多，电气设备布置紧凑，周围存在较多的带电设备，作业过程对安全距离和组合间隙等安全性方面的要求比较严格，从而使作业的方法和程序从而受到限制，作业过程的控制难度相对较大；二是出于对作业安全的压力和对带电作业认识的不足，一般情况下都尽可能安排停电检修或消缺；三是由于变电站带电作业对作业人员的素质和技术要求较高，很多地方进行变电带电作业的人员又大多数从事输电线路工作，对变电设备不熟悉，造成当前未开展或较少开展变电带电作业项目的局面，当设备出现缺陷需要进行带电检修时，缺乏变电带电作业的实践经验。正因为如此，使得系统内变电站设备的带电检修作业得不到全面推广。

三、进一步推动变电带电作业的开展需要做的工作

（1）带电作业标准修订发布后很多基层使用单位得不到相关信息，以致在生产实际中不能按标准要求执行。目前各单位变电带电作业水平参差不齐，各基层单位间的交流机会相对较少，一些好的作业方法得不到及时推广，需要搭建更多的竞赛、交流平台，促进相互之间的交流学习，推动变电带电作业的发展，提高变电站带电检修水平。

（2）绝缘斗臂车在变电站的带电作业中有较高的使用价值，目前受限的主要因素是变电站设计中没有专门的车辆通道，造成绝缘斗臂车应用困难，变电站总平面设计时应综合考虑检修车辆通道。

（3）由于变电站母线联接结构等设计未采用统一型式，绝缘子也未按吨位采用统一的钢帽外形尺寸，需将联接形式和绝缘子外形尺寸进行统一，以增强带电作业工具的通用性，促进变电站带电作业工作的大力开展。

（4）目前变电站带电作业的研究和实践远远落后于输电线路带电作业，系统内变电带电作业还处在发展阶段，相关单位和部门要加强变电带电作业的宣传和指导，特别是需要负责生产的领导干部充分认识带电作业的科学性、合理性和安全性，结合生产实际组织开展变电带电作业的研究和实践。

（5）由于部分单位没有组建专业的带电作业队伍，带电作业人员的整体素质不高，有时只能依赖于外来的专业队伍开展带电作业，对于变电带电作业就更无从谈起，这就需要各级领导重视带电作业队伍的建设和作业人员素质的培养。