一種長串絕緣子的覆冰試驗環境模擬裝置的製作方法

2023-05-18 09:27:56 1

專利名稱：一種長串絕緣子的覆冰試驗環境模擬裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種環境模擬裝置，特別是關於一種長串絕緣子的覆冰試驗環境模擬
裝置。
背景技術：
我國的貴州省、湖南省等地屬亞熱帶地區，冬、春季陰溼多雨，其氣候、地理條件等 因素會導致架空線路的覆冰，這對電力系統的安全運行威脅甚大，主要會造成的損壞有對 輸電線路造成冰閃和機械破壞，影響電網的安全穩定運行，甚至可能發生電網瓦解等事故。 所以需要對這種惡劣氣象做出環境模擬，了解並研究其對輸電線路造成的影響，從而可以 對這些地區的架空線路做出相應的改進，同時為我國規劃建設和正在建設的特高壓工程提 供可靠的外絕緣配置建議。目前，對於架空線路中所用長串絕緣子的環境模擬試驗採用自 然覆冰和人工覆冰的方法，以考察長串絕緣子覆冰特徵及規律及其在高電壓作用下的性 能。自然覆冰雖然符合實際情況，但受地域和季節影響，試驗時間長且難以控制，並且試驗 結果分散性很大，因此對覆冰的研究多採用人工覆冰的方法。人工覆冰又分為帶電和不帶 電覆冰兩種。由於帶電覆冰對試驗艙的體積和絕緣性能都有很高要求，所以現有的長串絕 緣子的覆冰試驗較多採用不帶電覆冰的方法。在通常情況下，輸電線路上長串絕緣子由於 電容鏈的作用使電場沿絕緣子表面分布不均，導致絕緣子在覆冰過程中，中段被冰柱橋接、 兩端空氣間隙放電產生局部電弧無法橋接；並且，局部電弧的加熱作用使某些冰柱斷裂脫 落，形成不規則的覆冰性狀。因此帶電覆冰閃絡較不帶電覆冰閃絡的放電機理更為複雜，不 帶電覆冰試驗不能很好地接近實際運行情況。為了儘可能接近架空線路的實際覆冰情況， 人工帶電覆冰試驗比不帶電覆冰試驗更具有工程研究價值。

發明內容
針對上述問題，本發明的目的是提供一種能夠最大程度上模擬自然覆冰時的複雜
氣象，覆冰速度快，重複性高，可帶電覆冰的長串絕緣子覆冰試驗環境模擬裝置。
為實現上述目的，本發明採取以下技術方案一種長串絕緣子的覆冰試驗環境模
擬裝置，它包括一試驗艙，其特徵在於所述試驗艙內設置有一冷風系統和一噴淋系統，所
述試驗艙外部設置有一水處理系統；所述冷風系統包括豎直相對設置在所述試驗艙內壁上
的兩冷風風道，所述兩冷風風道與所述試驗艙的頂、底兩端之間均留有間隙；所述試驗艙頂
部設置有具有孔眼的送風孔板，所述送風孔板與所述試驗艙的頂壁之間形成一頂部風道，
所述頂部風道與所述兩冷風風道連通；所述兩冷風風道的下埠內分別設置有一冷風機，
所述兩冷風風道的下方與所述試驗艙的艙底之間形成兩送風口 ；所述噴淋系統包括豎直設
置在所述試驗艙內壁上的兩排陣列式離心風機，所述陣列式離心風機與兩所述冷風風道間
隔設置，所述兩排陣列式離心風機的出風口前方分別豎直設置一覆冰用水流通管道，兩所
述覆冰用水流通管道上分別設置有一排陣列式噴頭，兩所述覆冰用水流通管道的另一端共
同連接所述水處理系統，兩所述覆冰用水流通管道周圍分別設置一防凍保護裝置；所述水處理系統包括一去離子水裝置，所述去離子水裝置的一端連接進水管，另一端通過一出水 管連接一覆冰用水水箱，所述覆冰用水水箱的出口端通過水泵連接兩所述覆冰用水流通管 道。 所述防凍保護裝置包括分別設置在兩所述覆冰用水流通管道周圍的一恆溫水流 通管道，所述恆溫水流通管道與一恆溫水箱連接，所述恆溫水箱的另一端連接所述去離子 水裝置。 所述恆溫水箱內部設置有一電加熱器。 所述防凍保護裝置為分別纏繞在兩所述覆冰用水流通管道處的一電加熱帶。 所述試驗艙為一密閉鋼製艙體，所述艙體的中部為一圓柱型直筒，艙體的上端為
向上方凸起的球冠型封頭，下端向艙體內凸起。 所述所述覆冰用水水箱內設置有一冷水機組。 所述陣列式噴頭噴嘴的方向能多角度調節；所述覆冰用水水箱出口端的水泵為帶 有功率調節器的水泵。 本發明由於採取以上技術方案，其具有以下優點1、本發明由於設置一鋼製真空 罐作為試驗艙，試驗艙內掛設一長串絕緣子，長串絕緣子上通電，試驗艙內壁四周設置有陣 列式噴頭，將覆冰用水噴入試驗艙內，陣列式離心風機向試驗艙內吹橫向風，冷風風道和試 驗艙內上方設置的送風孔板向試驗艙中自上而下吹入冷卻後的風，因此，覆冰用水與試驗 艙內的主流風充分混合形成了一個模擬自然環境中的覆冰氣候狀況，為人工覆冰試驗提供 了一個不受地域和季節限制，試驗時間短並且易於控制的長串絕緣子人工覆冰試驗環境。 2、本發明由於在試驗艙內壁設置有兩排陣列式噴頭，噴頭的角度可調，兩排陣列式噴頭分 別與一流通管道連接，流通管道上設置有一帶功率調節器的水泵，因此，可以通過功率調節 器來調節覆冰噴水粒徑大小，通過調節噴頭角度控制噴水方向，進而模擬實際情況中的覆 冰環境。3、本發明由於在兩排陣列式噴頭後方分別設置有一排陣列式離心風機，兩排陣列 式離心風機分別單獨工作，產生單向的橫向風，用於模擬自然風，因此，可使覆冰試驗中的 噴淋過程在不同風速的橫向自然風的作用下完成，這樣更加接近真實環境，從而可得到更 加全面的觀測數據。4、本發明由於在試驗艙內壁設置有兩冷風風道，兩冷風風道上方與一 送風孔板連接，兩冷風風道下方分別設置有一迴風口 ，兩迴風口下方分別設置有一冷風機， 在冷風機的驅動下，試驗用氣流經過冷卻，在冷風風道中向上流動，並穿過送風孔板，自上 而下吹過長串絕緣子，使長串絕緣子周圍實現試驗要求的低溫環境，再從迴風口進入到冷 風機中實現循環流動，從而實現了試驗裝置系統的溫度調節系統，這種冷風循環式溫度調 節系統冷卻效率高，並且能夠使試驗艙內各個點的溫度保持一致。5、本發明在試驗艙的外 部，設置一去離子水裝置，可對試驗用水進行去離子處理，經過處理的水送入覆冰用水箱 中，覆冰用水中設置有預冷水機組，因此可用來對試驗用水進行冷卻。6、本發明在試驗艙外 設置有恆溫箱，恆溫水箱中設置有電加熱器，可對恆溫水箱中的水加熱，使其能保持恆定溫 度，從恆溫水箱中出來的恆溫水通過管道進入到恆溫水流通管道中，恆溫水流通管道設置 在陣列式噴頭和流通管道周圍，因此，可對陣列式噴頭和流通管道做防凍及防結冰保護。本 發明能夠更真實地模擬長串絕緣子的覆冰環境，獲得更有價值的數據，為了解並研究長串 絕緣子的覆冰現象提供了有效的方法，可廣泛用於長串絕緣子的覆冰試驗過程中。


圖l是本發明結構示意圖 圖2是本發明冷風系統示意圖 圖3是本發明淋雨系統和水處理系統示意圖
具體實施例方式
下面結合附圖和實施例對本發明進行詳細的描述。 如圖1、圖2所示，本發明包括一試驗艙l，試驗艙1內設置有一冷風系統2和一噴 淋系統3，試驗艙1外部設置有一水處理系統4，經水處理系統4處理後的水供噴淋系統3 使用。試驗過程中，試驗艙l內掛設一連通高壓電源的長串絕緣子5。 如圖2所示，試驗艙1為一密閉的鋼製艙體，在本實施例中，試驗艙1採用鋼製真 空罐，其總尺寸為①22mX34m，淨試驗尺寸為①20mX25m。艙體的中部為一圓柱型直筒，艙 體的上端為向上方凸起的球冠型封頭，下端略向艙體內凸起，試驗艙l採用這樣的結構可 有利於抵抗外界氣體的壓力。 冷風系統2包括設置在試驗艙1內壁上、兩豎直相對著的冷風風道21，冷風風道 21與試驗艙1的頂、底兩端之間均留有間隙。 一送風孔板22，設置在試驗艙1內的頂部，其 上均勻布滿孔眼，送風孔板22與兩冷風風道21的上方埠連接，在送風孔板4與試驗艙1 的頂壁之間形成一頂部風道23，兩冷風風道21與頂部風道23連通。兩冷風風道21的下端 口內分別設置有一冷風機24，兩冷風機24可以分別對兩冷風風道21中的氣流進行冷卻，並 且為氣流循環提供動力，兩冷風風道21的下方與試驗艙1的艙底之間形成兩送風口 25。
試驗過程中，試驗艙1內的空氣在冷風機24的作用下，從送風口 25被抽入冷風風 道21 ，並沿冷風風道21向上流動，進入送風孔板22上方的頂部風道23中，然後通過送風孔 板22上的送風孔，自上而下流過長串絕緣子5的周圍，對其周圍環境進行冷卻。當氣流流 到試驗艙1的底部時，又從兩迴風口 25被兩冷風機24抽入並經冷卻後，進入冷風風道21 中循環流動。這種循環冷卻方法對大型試驗艙非常有效，能夠有效避免長串絕緣子5周圍 形成溫度不均勻的氣流，可使試驗艙內各位置的溫度均勻，且使長串絕緣子5自上至下溫
度差較小，一般不大於rc。 如圖3所示，噴淋系統3包括設置在試驗艙1內壁上的兩豎排陣列式離心風機31， 並與兩冷風風道21間隔設置，兩排陣列式離心風機31分別單獨工作，各能產生一種方向的 橫向風，每一排陣列式離心風機31的出風口前方分別豎直設置一覆冰用水流通管道32，兩 覆冰用水流通管道32上分別設置有一排陣列式噴頭33，陣列式噴頭33噴嘴的方向可以多 角度調節，兩覆冰用水流通管道32的另一端均連接水處理系統4，在覆冰用水流通管道32 和陣列式噴頭33周圍設置一恆溫水流通管道34，以避免覆冰用水流通管道32和陣列式噴 頭33被凍裂。恆溫水流通管道34的進水端連接水處理系統4。 水處理系統4包括一去離子水裝置41 、 一覆冰用水水箱42和一提供常溫水的恆溫 水箱43。去離子水裝置41的一端連接進水用的進水管44，另一端連接一出水管45，出水管 45的另一端分別連接覆冰用水水箱42和恆溫水箱43。覆冰用水水箱42內設置有一冷水 機組46，使水箱中的水溫保持在0 3t:，覆冰用水水箱42的出口端通過一帶功率調節器 的水泵47連接噴淋系統3中的兩覆冰用水流通管道32。恆溫水箱43中設置有一電加熱器48，恆溫水箱43的出口端連接恆溫水流通管道34，恆溫水箱43和恆溫水流通管道34作為 一防凍保護裝置，用於對覆冰用水流通管道32和陣列式噴頭33做防凍及防結冰保護。
試驗過程中，試驗所用水首先由進水管44進入水處理系統4的去離子水裝置41 中，由去離子水裝置41對水進行去離子處理，處理後的水通過出水管45分別流進覆冰用水 水箱42和恆溫水箱43中。進入覆冰用水水箱42中的水經冷水機組46冷卻後由水泵47 泵入到噴淋系統3的兩覆冰用水流通管道32中，再通過陣列式噴頭33噴淋到長串絕緣子5 表面。水泵47上設置的功率調節器可以用來控制陣列式噴頭33的噴水量和噴水壓力，以 達到調節噴水水滴粒徑的目的；水流撞擊長串絕緣子5表面時與表面成的角度可以通過調 節陣列式噴頭33的噴嘴角度來實現。在噴淋系統3向長串絕緣子5噴水的同時，兩排陣列 式離心風機31中的一排工作，產生單向的模擬自然環境的橫向自然風，並根據試驗需求設 定在長串絕緣子5表面形成的風速，風速可調範圍為0 10m/s，從而為模擬自然風作用下 的覆冰試驗提供了更加接近真實的氣象環境。噴淋系統3噴淋的過程中，冷風系統2為試 驗艙1內提供低溫覆冰環境，恆溫水箱45中經電加熱器48加熱的恆溫水流進恆溫水流通 管道34中，為陣列式噴頭33和覆冰用水流通管道32做防凍及防結冰保護。
上述實施例中，長串絕緣子2在試驗過程中一直與一電加壓系統(圖中未示出) 連接。 上述實施例中，因為長串絕緣子2具有高壓，所以位於試驗艙1的內壁四周的設備 與長串絕緣子2必須保持足夠的距離，距離需大於8m。 上述實施例中，防凍保護裝置也可以是一電加熱帶纏繞在覆冰用水流通管道32 及陣列式噴頭33處。 上述實施例僅用於說明本發明，其中各部件的結構、設置位置及連接方式都是可 以有所變化的，凡是在本發明技術方案的基礎上進行的改進和等同變換，均不應排除在本 發明的保護範圍之外。
權利要求
一種長串絕緣子的覆冰試驗環境模擬裝置，它包括一試驗艙，其特徵在於所述試驗艙內設置有一冷風系統和一噴淋系統，所述試驗艙外部設置有一水處理系統；所述冷風系統包括豎直相對設置在所述試驗艙內壁上的兩冷風風道，所述兩冷風風道與所述試驗艙的頂、底兩端之間均留有間隙；所述試驗艙頂部設置有具有孔眼的送風孔板，所述送風孔板與所述試驗艙的頂壁之間形成一頂部風道，所述頂部風道與所述兩冷風風道連通；所述兩冷風風道的下埠內分別設置有一冷風機，所述兩冷風風道的下方與所述試驗艙的艙底之間形成兩送風口；所述噴淋系統包括豎直設置在所述試驗艙內壁上的兩排陣列式離心風機，所述陣列式離心風機與兩所述冷風風道間隔設置，所述兩排陣列式離心風機的出風口前方分別豎直設置一覆冰用水流通管道，兩所述覆冰用水流通管道上分別設置有一排陣列式噴頭，兩所述覆冰用水流通管道的另一端共同連接所述水處理系統，兩所述覆冰用水流通管道周圍分別設置一防凍保護裝置；所述水處理系統包括一去離子水裝置，所述去離子水裝置的一端連接進水管，另一端通過一出水管連接一覆冰用水水箱，所述覆冰用水水箱的出口端通過水泵連接兩所述覆冰用水流通管道。
2. 如權利要求1所述的一種長串絕緣子的覆冰試驗環境模擬裝置，其特徵在於所述 防凍保護裝置包括分別設置在兩所述覆冰用水流通管道周圍的一恆溫水流通管道，所述恆 溫水流通管道與一恆溫水箱連接，所述恆溫水箱的另一端連接所述去離子水裝置。
3. 如權利要求2所述的一種長串絕緣子的覆冰試驗環境模擬裝置，其特徵在於所述 恆溫水箱內部設置有一 電加熱器。
4. 如權利要求1所述的一種長串絕緣子的覆冰試驗環境模擬裝置，其特徵在於所述 防凍保護裝置為分別纏繞在兩所述覆冰用水流通管道處的一電加熱帶。
5 如權利要求1或2或3或4所述的一種長串絕緣子的覆冰試驗環境模擬裝置，其特 徵在於所述試驗艙為一密閉鋼製艙體，所述艙體的中部為一圓柱型直筒，艙體的上端為向 上方凸起的球冠型封頭，下端向艙體內凸起。
6. 如權利要求1或2或3或4所述的一種長串絕緣子的覆冰試驗環境模擬裝置，其特徵在於所述所述覆冰用水水箱內設置有一冷水機組。
7. 如權利要求5所述的一種長串絕緣子的覆冰試驗環境模擬裝置，其特徵在於所述 所述覆冰用水水箱內設置有一冷水機組。
8. 如權利要求1或2或3或4或7所述的一種長串絕緣子的覆冰試驗環境模擬裝置， 其特徵在於所述陣列式噴頭噴嘴的方向能多角度調節；所述覆冰用水水箱出口端的水泵 為帶有功率調節器的水泵。
9. 如權利要求5所述的一種長串絕緣子的覆冰試驗環境模擬裝置，其特徵在於所述陣列式噴頭噴嘴的方向能多角度調節；所述覆冰用水水箱出口端的水泵為帶有功率調節器 的水泵。
10. 如權利要求6所述的一種長串絕緣子的覆冰試驗環境模擬裝置，其特徵在於所述 陣列式噴頭噴嘴的方向能多角度調節；所述覆冰用水水箱出口端的水泵為帶有功率調節器 的水泵。
全文摘要
本發明涉及一種長串絕緣子的覆冰試驗環境模擬裝置，其特徵在於它包括一試驗艙，試驗艙內設置有一冷風系統和一噴淋系統，試驗艙外部設置有一水處理系統；冷風系統包括設置在試驗艙內的兩冷風風道，試驗艙的頂壁設置有一頂部風道，頂部風道與兩冷風風道連通；噴淋系統包括設置在試驗艙內的兩排陣列式離心風機，兩陣列式離心風機出風口前方分別設置一覆冰用水流通管道和一排陣列式噴頭；水處理系統包括一去離子水裝置，去離子水裝置通過一出水管連接一覆冰用水水箱，覆冰用水水箱的出口端通過水泵連接兩覆冰用水流通管道。本發明能夠更真實地模擬長串絕緣子的覆冰環境，為了解並研究長串絕緣子的覆冰現象提供了有效的方法，可廣泛用於長串絕緣子的覆冰試驗過程中。
文檔編號G01D21/00GK101769768SQ20101013336
公開日2010年7月7日 申請日期2010年3月10日 優先權日2010年3月10日
發明者於昕哲, 周軍, 崔燚, 王浚, 黃勇, 黃瑞平 申請人:北京航空航天大學;中國電力科學研究院