模擬山火條件下線路相地和相間間隙放電特性的檢測裝置製造方法
2023-07-23 13:28:21
模擬山火條件下線路相地和相間間隙放電特性的檢測裝置製造方法
【專利摘要】本發明提供了一種模擬山火條件下線路相地和相間間隙放電特性的檢測裝置，包括輸電線模擬單元、山火模擬單元、測量單元和電源單元；輸電線模擬單元，用於模擬交直流輸電線路的相地間隙、極地間隙、相間間隙和極間間隙；山火模擬單元，用於模擬山火；測量單元，用於測量山火火焰的形態、溫度、洩漏電流和放電電壓。與現有技術相比，本發明提供的一種模擬山火條件下線路相地和相間間隙放電特性的檢測裝置，山火火焰的溫度、高度、直徑、顆粒物含量和電導率的可控性好，操作簡單方便，有效彌補了模擬山火條件下檢測數據分散性大，重複性差的不足。
【專利說明】模擬山火條件下線路相地和相間間隙放電特性的檢測裝置
【技術領域】
[0001]本發明涉及一种放電特性檢測裝置，具體涉及一種模擬山火條件下線路相地和相間間隙放電特性的檢測裝置。
【背景技術】
[0002]架空輸電線路的外絕緣是以空氣作為絕緣介質，受大氣條件影響，如風、雨、雷電、雪等常導致線路外絕緣失效而跳閘，這些跳閘故障一般發生在塔頭或絕緣子串等位置，但線路下方發生的山火卻會導致線路相地或相間發生放電而跳閘。極端高溫和乾旱天氣條件下，森林易發大面積山火，當線路下方出現山火時，線路相地或相間間隙就會發生擊穿，特別是山火經過多回線路共用的走廊時有可能引發多條線路跳閘，導致大面積停電事故。
[0003]山火是一種發生在林野間難以控制的火災，不僅溫度和火焰高度高，而且還捲入大量的灰燼和煙霧，在山坡和風力等因素的作用下，對線路外絕緣具有非常大的破壞性。因此山火是一種涉及到火焰電導率即空間電荷、煙氣與灰燼和高溫的多相體，其放電特性遠比純空氣間隙複雜。當前輸電線路防山火還停留在線路走廊植被的砍伐清理等方面，而植被清理的成本高昂且難以有效實施，如何有效管理輸電線路附近的植被對確保輸電線路在山火條件下安全和可靠性具有重要意義，輸電線路在山火條件下的絕緣性能對輸電線路設計、運行維護以及緊急條件下調度與運行同樣具有重要意義。
[0004]現有技術中在山火條件下對輸電線路相地或相間間隙進行擊穿特性的研究，是解決輸電線路在山火條件下絕緣失效的重要途徑，但是當前模擬山火放電檢測存在下述缺陷:
[0005]①:模擬山火的重複性差，導致檢測結果的重複性和分散性大，不利於分析模擬山火的放電規律；
[0006]②:模擬山火的可控性差；
[0007]③:模擬山火的相似性差，模擬山火的結果能否應用於輸電線路山火跳閘規律的分析，取決於檢測條件下以及山火條件下放電的相似性；
[0008]④:模擬山火的尺度性差，若將檢測條件下的模擬山火達到實際山火的規模，操作起來困難，成本高，並且存在很大的安全分析，山火的尺度特性是把小規模模擬山火的檢測結果應用於實際山火的關鍵。
[0009]綜上，提供一種能夠種模擬交直流輸電線路不同的相(極)地和相(極)間間隙的山火放電的檢測裝置顯得尤為重要。
【發明內容】
[0010]為了滿足現有技術的需要，本發明提供了一種模擬山火條件下線路相地和相間間隙放電特性的檢測裝置，所述裝置包括輸電線模擬單元、山火模擬單元、測量單元和電源單元;
[0011]所述輸電線模擬單元，用於模擬交直流輸電線路的相地間隙、極地間隙、相間間隙和極間間隙；
[0012]所述測量單元，用於測量山火火焰的形態、溫度、洩漏電流和放電電壓。
[0013]優選的，所述輸電線模擬單元包括連接與兩個立柱頂端之間的鋼絲繩；模擬導線通過銅線懸掛在所述鋼絲繩的中段；
[0014]優選的，所述山火模擬單元包括燃料臺、稱重單元和送風單元；
[0015]所述稱重單元包括稱重平臺和測量模塊，用於對燃料垛的消耗速率進行監測，從而獲取所述燃料垛燃燒時釋放的熱功率；
[0016]所述燃料臺包括通過絕緣墊片設置在所述稱重平臺的金屬網狀電極，用於模擬接地電極；所述金屬網狀電極上設置有所述燃料垛；
[0017]所述送風單元包括設置在所述稱重平臺下方的送風管道；所述送風單元用於向所述燃料垛傳輸風力、顆粒物和鹼金屬鹽顆粒，從而調整所述山火火焰的高度、溫度、顆粒物含量和電導率；
[0018]優選的，所述測量單元包括阻容分壓器、取樣電阻、數據採集卡、紅外測溫單元、視頻採集單元和PC機；
[0019]所述阻容分壓器連接於模擬導線與所述數據採集卡之間，用於採集所述山火火焰的放電電壓；
[0020]所述取樣電阻連接於所述山火模擬單元的金屬網狀電極與所述數據採集卡之間，用於採集所述山火火焰的洩漏電流；
[0021]所述視頻採集單元，用於採集所述山火火焰的形態；
[0022]所述PC機，依據對所述數據採集卡發送的電壓信號和電流信號，對所述山火火焰的放電過程進行分析；
[0023]優選的，所述電源單元包括依次連接的真空開關、調壓器和變壓器；所述真空開關接入380V電源；所述變壓器依次通過交直流切換開關和保護電阻與所述輸電線模擬單元相連；
[0024]優選的，所述稱重單元、所述數據採集卡、所述紅外測溫單元和所述視頻採集單元通過信號同步裝置與所述PC機相連。
[0025]與最接近的現有技術相比，本發明的優異效果是:
[0026]1、本發明技術方案中，燃料垛採用等間距布置的長方形燃料條，每層長方形燃料條之間交叉布置，使得山火大小可控、山火火焰穩定性和重複性較高，有效彌補了模擬山火條件下檢測數據分散性大，重複性差的不足的缺點；
[0027]2、本發明技術方案中，山火火焰的溫度、高度、直徑、顆粒物含量和電導率的可控性好，操作簡單方便，且提高了測量的準確性；
[0028]3、本發明技術方案中，輸電線模擬單元能夠模擬交直流輸電線路的相地間隙、極地間隙、相間間隙和極間間隙，測量數據全面，為分析山火放電過程的分析提供了重要依據；
[0029]4、本發明技術方案中，模擬導線通過銅線懸掛在鋼絲繩的中段，能夠便於調整模擬導線對地和相間的距離；
[0030]5、本發明技術方案中，電源單元通過交直流切換開關控制輸出連續的直流電壓和交流電壓，且輸出電流不小於1A。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0031]下面結合附圖對本發明進一步說明。
[0032]圖1是:本發明實施例中模擬山火條件下線路相地和相間間隙放電特性的檢測裝置不意圖；
[0033]圖2是:本發明實施例中輸電線路相地或極地間隙的模擬裝置結構圖；
[0034]圖3是:本發明實施例中輸電線路相間或極間間隙的模擬裝置結構圖；
[0035]圖4是:本發明實施例中山火模擬裝置結構圖；
[0036]圖5是:本發明實施例中電源裝置結構圖。
【具體實施方式】
[0037]下面詳細描述本發明的實施例，所述實施例的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類似的標號表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過參考附圖描述的實施例是示例性的，旨在用於解釋本發明，而不能理解為對本發明的限制。
[0038]如圖1所示，本實施例中模擬山火條件下線路相地和相間間隙放電特性的檢測裝置包括輸電線模擬單元、山火模擬單元、測量單元和電源單元；
[0039]①:輸電線模擬單元，用於模擬交直流輸電線路的相地間隙、極地間隙、相間間隙和極間間隙；輸電線模擬單元包括連接與兩個立柱頂端之間的鋼絲繩；模擬導線通過銅線懸掛在所述鋼絲繩的中段；
[0040]圖2示出了交直流輸電線路的1-1Om的相地間隙和極地間隙的輸電線模擬裝置；圖3示出了交直流輸電線的水平、三角、垂直和緊湊型線路的相間間隙，以及交直流輸電線的水平和垂直布置時的極間間隙的輸電線模擬裝置。
[0041]②:山火模擬單元，用於模擬山火，包括燃料臺、稱重單元和送風單元；
[0042]稱重單元包括稱重平臺和測量模塊，用於對燃料垛的消耗速率進行監測，從而獲取模擬山火的燃料垛在燃燒過程中釋放出來的熱功率；
[0043]燃料臺包括通過絕緣墊片設置在稱重平臺的金屬網狀電極，用於模擬接地電極；金屬網狀電極上設置有燃料垛；本實施例中金屬網狀電極為200*200cm的金屬網；
[0044]如圖4所示，送風單元包括設置在稱重平臺下方的送風管道；該送風管道包括三個送風口，分別用於:
[0045]a、向燃料垛中傳輸鹼金屬鹽顆粒，從而調整燃料垛火焰的電導率；
[0046]b、向燃料垛中傳輸風力，從而調整山火火焰的高度和溫度；
[0047]C、向燃料垛中傳輸顆粒物，從而調整山火火焰的顆粒物含量。
[0048]③:測量單元，用於測量山火火焰的形態、溫度、洩漏電流和放電電壓，具體包括:
[0049]a、阻容分壓器，連接於模擬導線的與數據採集卡之間，用於採集山火火焰的放電電壓；其中，檢測電壓為是檢測過程中施加的電壓，放電電壓則是施加檢測電壓過程中，輸電線間隙發生擊穿的電壓。
[0050]b、取樣電阻，連接於山火模擬單元的金屬網狀電極與數據採集卡之間，用於採集山火火焰的洩漏電流；
[0051]C、視頻採集單元，用於採集山火火焰的形態，以及山火火焰放電與形態之間的相互作用；
[0052]d、PC機，依據對數據採集卡發送的電壓信號和電流信號，對山火火焰的放電過程進行分析，包括獲取不同的電壓信號下，山火放電的形態、電流值、電流波形和電流頻率；
[0053]稱重單元、數據採集卡、紅外測溫單元和視頻採集單元通過信號同步裝置與PC機相連，從而保證測量信號的實時同步性。
[0054]④:如圖5所示，電源單元包括依次連接的真空開關、調壓器和變壓器；真空開關接入380V電源；變壓器依次通過交直流切換開關和保護電阻與輸電線模擬單元相連；電源單元通過交直流切換開關控制輸出連續的直流電壓和交流電壓，且輸出電流不小於1A，滿足高壓檢測標準。
[0055]最後應當說明的是:所描述的實施例僅是本申請一部分實施例，而不是全部的實施例。基於本申請中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬於本申請保護的範圍。
【權利要求】
1.一種模擬山火條件下線路相地和相間間隙放電特性的檢測裝置，其特徵在於，所述裝置包括輸電線模擬單元、山火模擬單元、測量單元和電源單元； 所述輸電線模擬單元，用於模擬交直流輸電線路的相地間隙、極地間隙、相間間隙和極間間隙； 所述測量單元，用於測量山火火焰的形態、溫度、洩漏電流和放電電壓。
2.如權利要求1所述的檢測裝置，其特徵在於，所述輸電線模擬單元包括連接與兩個立柱頂端之間的鋼絲繩；模擬導線通過銅線懸掛在所述鋼絲繩的中段。
3.如權利要求1所述的檢測裝置，其特徵在於，所述山火模擬單元包括燃料臺、稱重單元和送風單元； 所述稱重單元包括稱重平臺和測量模塊，用於對燃料垛的消耗速率進行監測，從而獲取所述燃料垛燃燒時釋放的熱功率； 所述燃料臺包括通過絕緣墊片設置在所述稱重平臺的金屬網狀電極，用於模擬接地電極；所述金屬網狀電極上設置有所述燃料垛； 所述送風單元包括設置在所述稱重平臺下方的送風管道；所述送風單元用於向所述燃料垛傳輸風力、顆粒物和鹼金屬鹽顆粒，從而調整所述山火火焰的高度、溫度、顆粒物含量和電導率。
4.如權利要求1所述的檢測裝置，其特徵在於，所述測量單元包括阻容分壓器、取樣電阻、數據採集卡、紅外測溫單元、視頻採集單元和PC機； 所述阻容分壓器連接於模擬導線與所述數據採集卡之間，用於採集所述山火火焰的放電電壓； 所述取樣電阻連接於所述山火模擬單元的金屬網狀電極與所述數據採集卡之間，用於採集所述山火火焰的洩漏電流； 所述視頻採集單元，用於採集所述山火火焰的形態； 所述PC機，依據對所述數據採集卡發送的電壓信號和電流信號，對所述山火火焰的放電過程進行分析。
5.如權利要求1所述的檢測裝置，其特徵在於，所述電源單元包括依次連接的真空開關、調壓器和變壓器；所述真空開關接入380V電源；所述變壓器依次通過交直流切換開關和保護電阻與所述輸電線模擬單元相連。
6.如權利要求3或4所述的檢測裝置，其特徵在於，所述稱重單元、所述數據採集卡、所述紅外測溫單元和所述視頻採集單元通過信號同步裝置與所述PC機相連。
【文檔編號】G01R31/12GK104049189SQ201410286235
【公開日】2014年9月17日 申請日期:2014年6月24日 優先權日:2014年6月24日
【發明者】吳田, 劉凱, 彭勇, 劉庭, 肖賓, 蘇梓銘, 唐盼, 劉豔 申請人:國家電網公司, 中國電力科學研究院