输变电设备外绝缘污闪是我国电力系统安全运行的主要威胁,带电水冲洗是防污闪的重要技术手段,目前在220kV及以下电压等级已经得到广泛应用,而500kV变电设备带电水冲洗此前还没有开展,基础理论研究和工程实践还处于空白状态。本文针对500kV变电设备带电水冲洗技术开展了系统研究,包括500kV变电设备带电水冲洗射流特性及清洗效率、带电水冲洗水柱绝缘性能、带电水冲洗支柱绝缘性能、带电水冲洗方法、装置及工程应用等方面,研究成果已在工程实践得到验证和应用。带电水冲洗射流特性及清洗效率方面,结合水射流动力学基本理论,开展了带电水冲洗射流形态结构的数值仿真和摄影观测,得到了带电水冲洗射流形态、水柱截面宽度和水射流速度场分布,观测发现了水射流不同距离的丰富形态,提出了带电水冲洗水柱射流结构模型。建立了户外带电水冲洗测试场,提出了带电水冲洗打击力和清洗效率测试方法,开展了车载机械臂冲洗和人站在地面冲洗清洗效率对比测试,获得了带电水冲洗射流打击力和清洗效率与出口压强、喷嘴直径、水柱长度、作业方式及冲洗角度等的定量规律,为500kV带电水冲洗射流理论研究奠定了基础。500kV变电设备带电水冲洗水柱绝缘方面,开展了500kV带电水冲洗水柱工频泄漏电流和操作波冲击放电特性试验,得到了水柱工频泄漏电流、操作冲击放电电压与水电阻率、水柱长度、喷嘴直径、压强等参数的定量规律,提出了500kV带电水冲洗水柱绝缘安全水柱长度的控制值,试验验证了规定的合理性。500kV变电设备带电水冲洗冲洗方法方面,系统开展了500kV三枪及四枪带电水冲洗76种工况试验对比,将绝缘子表面泄漏电流波形等特征量用于绝缘带电水冲洗安全性定量评价,发现了带电水冲洗过程中泄漏电流幅度突增现象,得到了冲洗全过程电流幅度变化曲线及不同冲洗阶段带电水冲洗泄漏电流特征量,比较了三枪、四枪不同冲洗方法安全性以及不同盐密、灰密影响,提出了推荐的500kV变电设备带电水冲洗方法,500kV变电站试验场和运行中500kV变电站现场带电水冲洗验证了方法有效性和安全性。500kV变电设备带电水冲洗装置方面,针对500kV变电设备带电水冲洗采用多枪时序冲洗存在枪数多、冲洗行程长、冲洗时间短、同步配合要求高的特点,在实现人员配合冲洗的基础上,基于机器人运动控制策略、摄影测量及PLC计算机触摸屏技术,开发了大车车载平台机器人带电水冲洗装置和小车车载平台机器人带电水冲洗装置,提出了两大车机器人冲洗、1大车4人冲洗、1大车2人2机器人冲洗、1大车两小车机器人冲洗等多种作业模式,实现了包括车载平台、机械臂、摄影测量装置、水射流控制装置等硬件设备在内的整体集成,解决了机械臂运动、出入仓、行程控制、摄影测量定位等关键技术难题,实现了单个或多组机械臂带动水枪按照标准冲洗程序对目标绝缘子实施自动冲洗,有力提高了作业安全性和自动化水平。在500kV变电站试验场和运行中的500kV变电站开展了对500kV断路器、500kV单支柱绝缘子、500kV刀闸并列支柱绝缘子、HGIS套管和CVT现场带电水冲洗,验证500kV变电设备带电水冲洗模式有效性和安全性。基于研究成果编制完成了我国第一部《500kV输变电设备带电水冲洗作业技术规范》电力行业标准,规范了500kV典型变电设备冲洗方法。