一種基于自然條件的人工覆冰試驗系統技術方案

本實用新型專利技術公開了一種基于自然條件的人工覆冰試驗系統，包括測量系統，包括試驗場、線桿系統和噴霧系統，所述線桿系統架設在試驗場上，所述線桿系統包括并列設置的砼桿，每列砼桿上分上下架設有兩層平行導線，每層導線包括兩根導線，導線與砼桿之間通過絕緣子連接；所述噴霧系統包括噴淋管道，噴淋管道與上層導線平行，所述噴淋管道上設有向下的噴頭。本實用新型專利技術設計的基于自然條件下的人工覆冰試驗系統能夠將自然環境條件很好地利用，綜合兩者的優點，同時彌補只靠自然條件試驗的不足，有針對性地進行人工干預，延長了試驗時間（周期），得到較為理想的試驗環境參數。（*該技術在2022年保護過期，可自由使用*）

【技術實現步驟摘要】

一種基于自然條件的人工覆冰試驗系統
本技術涉及覆冰試驗領域，尤其是涉及一種覆冰試驗系統。
技術介紹
輸電線路覆冰導致的故障一直是國內外電力系統的嚴重自然災害之一，覆冰災害至今沒有徹底的解決方法。同時線路覆冰易引起舞動，從而引發更為嚴重的災害。線路覆冰研究對電網安全及可靠運行乃至國民經濟等都具有重要意義。基于自然條件的人工覆冰試驗系統是將自然條件與人工干預相結合，同時彌補兩者的不足，模擬自然條件(凍雨、雪等氣象條件)進行試驗研究的試驗系統平臺。目前現有的覆冰試驗站一種是僅靠自然環境進行覆冰試驗，一種是僅利用人工輔助進行試驗。輸電線路導線覆冰取決于導線周圍的空氣溫度、一定的環境濕度、現場風速風向及雨(雪)下落的速度等因素。周圍環境溫度太高、濕度低、風向與導線平行及風速過大等都不利于線路覆冰。導線覆冰需要低溫和高濕的環境，這首先增加了試驗場地選址的難度，并且自然環境的低溫天氣和高濕環境同時出現的幾率非常小，在一年中所占的時間短，可用于試驗的時間更短，試驗非常被動，很難滿足一定的試驗研究需求；由于自然環境條件、氣象參數的不可控，基于自然環境的覆冰試驗站將試驗線路建在露天，待低溫和高濕的環境來臨時進行試驗，對試驗條件的依賴性過大、試驗條件不能按照研究的需求進行調整、變化或更改，因此很難進行重復性試驗；綜上，自然條件覆冰試驗站對自然環境的依賴性過大， 具有極大的局限性和不可控性。另外一種覆冰試驗系統在人工氣候室或人為搭建的噴霧室里進行。然而人工氣候室的規模一般很小，內部空間長、寬和高均在幾米的范圍之內，遠不能模擬實際線路的規模；另外其試驗條件完全靠人工調節，導線覆冰是在自然條件下形成的現象，人工氣候不能完全替代自然條件下導線的覆冰過程；人工氣候室的造價非常高，一個4米見方的實驗室建造費用動輒上百萬甚至幾百萬，更大規模的實驗室其造價更翻倍上漲，提高了試驗研究的經濟成本及負擔。第三，目前覆冰測量大多在覆冰導線只受重力的條件下進行，自然覆冰試驗站大多采用直線檔導線覆冰；人工氣候室由于尺寸空間小，導線靠絕緣子支撐或懸掛，僅能實現幾米范圍內短距離線檔的覆冰試驗，與實際線路的覆冰狀態差別很大。其次，大多測量系統將采集的數據顯示在儀表上進行讀數，這樣的試驗數據并非實時，且不完整。另外，目前商業化的在線監測儀器主要靠太陽能蓄電池進行供電，試驗時經常出現斷電的情況，導致其數據采集有一定的斷續性，并不完整。
技術實現思路
本技術的目的在于提供一種基于自然條件下的人工覆冰試驗系統，便于進行覆冰機理研究、除冰融冰技術研究、絕緣子覆冰等各項試驗研究。本技術的技術方案是一種基于自然條件的人工覆冰試驗系統，包括測量系統，包括試驗場、線桿系統和噴霧系統，所述線桿系統架設在試驗場上，所述線桿系統包括并列設置的砼桿，每列砼桿上分上下架設有兩層平行導線，每層導線包括兩根導線，導線與砼桿之間通過絕緣子連接；所述噴霧系統包括噴淋管道，噴淋管道與上層導線平行，所述噴淋管道上設有向下的噴頭。所述試驗場上在線桿系統周邊圍設有風墻。 所述風墻與最外側的砼桿間距為2 4m。每列砼桿由3基砼桿組成。相鄰兩基砼桿之間間距為2(T25m。下層導線距地面I. 2nT2. 5m,上層導線距地面2. 5 4m。噴頭的出霧角度為90°。所述噴淋管道與上層導線在豎直方向上的間距為O. 5^1. 5m。所述噴淋管道外包裹一層電伴熱帶。所述噴頭的可調節粒徑范圍為10 μ πΓ200 μ m。測量系統包括氣象傳感器、拉力傳感器、傾角傳感器、數據采集卡，所述氣象傳感器、拉力傳感器、傾角傳感器均與數據采集卡連接。本技術的優點第一，其選址只需要低溫的氣候，同時采用人工噴霧系統模擬高濕的環境，相比自然環境下的覆冰試驗場，大大延長了試驗周期。第二，通過調節噴霧系統出霧(水)壓力，可以改變環境濕度及雨量的大小，從而改變覆冰的密度及結冰速率，極大地增加了試驗研究內容及靈活性。第三，可建造的試驗場規模大，可比照真實線路進行模擬試驗。同時在直線檔及耐張段進行覆冰試驗及測量，采用拉力傳感器進行耐張線路的覆冰測量，更為真實地模擬實際線路覆冰。第四，測量系統采用數據采集卡采集數據，將拉力、傾角傳感器信號，風速、風向、 環境溫度、濕度等信號通過光纖傳輸至前端主機，進行數據轉換、存儲和計算；同時用220V 市電不間斷供電，與傳統的表計式數據顯示和人工讀取方式相對比，增加了數據的連續及完整性。第五，相比人工氣候室，其造價低，試驗場立桿，架設導線，場地平整及監測系統總費用不到一個4米見方實驗室費用的50%。本技術涉及的基于自然條件下的人工覆冰試驗系統能夠將自然環境條件很好地利用，綜合兩者的優點，同時彌補只靠自然條件試驗的不足，有針對性地進行人工干預，延長了試驗時間(周期)，得到較為理想的試驗環境參數。附圖說明圖I是本技術的結構示意圖；圖2是絕緣子的結構示意圖。具體實施方式4本技術應用于IlOkV飛OOkV范圍的高壓輸電線路覆冰試驗研究領域。本技術的試驗場位于真型輸電線路綜合試驗基地所在的河南省新密市尖山山頂，海拔800多米，該地區平均氣溫比鄭州市區低5°C左右。尖山地區一年中大約有6個月的時間每天有溫度低于零下的時間段且冬季時間較長，具有很好的低溫資源。如圖I所示，本技術包括試驗場、線桿系統、噴霧系統及測量系統。線桿系統呈南北走向，共有9基5仝桿I,形成50mX4m的長方形,從東向西分為3列，每列由3基5仝桿 I組成，列間距為2米。這9基砼桿I構成試驗場的導線懸掛區，形成面積為50mX5m的長方形(每基砼桿I上可懸掛東、西兩根平行導線2，相鄰導線2之間間距lm)。導線2分上下兩層布置，兩層之間的導線2平行，下層導線2距地面I. 2nT2. 5m(本實施例取I. 5m),上層導線2距地面2. 5^4m (本實施例取3m)。試驗場從東向西依序可掛6 組導線2，可以實現12根(每根60m長)導線2的覆冰試驗。每根導線2通過絕緣子串懸掛于砼桿I之間，且與砼桿I絕緣，兩端的砼桿I模擬耐張塔，中間砼桿I模擬直線塔，形成由兩檔組成的耐張段。每檔的檔距較大，相鄰兩基砼桿I之間間距為2(T25m，本實施例為25m， 導線弧垂明顯，可以模擬自然環境條件下的導線覆冰狀況。噴霧系統包括噴淋管道3、供水系統和控制系統。噴淋管道由供水系統供水并提供壓力，控制系統對供水系統進行控制。供水系統由供水裝置、管路、電磁閥和噴嘴組成。噴霧系統采用高壓水霧化原理，將水窖中的水過濾后加壓，并通過高效噴嘴噴出后霧化，形成許多高速運動的細小水滴，細小水滴由于自身的重量慢慢飄落到導線上，調節噴霧噴頭的出水量至合適大小，較小的霧化小水滴慢慢飄落，非常接近自然條件下的雨水。水滴被霧化成 10 μ πΓ200 μ m的小粒徑水珠，成霧狀形態通過噴淋管道3噴到管道下方的試驗導線2。噴淋管道3與上層導線2平行，為達到需求的覆冰密度，噴淋管道離導線的距離根據實際試驗情況進行設定，本系統中噴淋管道3距上層導線2的間距為O. 5^1. 5m，本實施例取O. 5m。控制裝置保證噴霧系統的正常運行，系統運行采用自動控制程序。控制裝置安裝在控制柜內，對系統及時發出開閉指令進行噴霧作業，通過調節水壓控制出霧密度及速度。噴淋管道3上本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種基于自然條件的人工覆冰試驗系統，包括測量系統，其特征在于：包括試驗場、線桿系統和噴霧系統，所述線桿系統架設在試驗場上，所述線桿系統包括并列設置的砼桿，每列砼桿上分上下架設有兩層平行導線，每層導線包括兩根導線，導線與砼桿之間通過絕緣子連接；所述噴霧系統包括噴淋管道，噴淋管道與上層導線平行，所述噴淋管道上設有向下的噴頭。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：閻東，韓金華，寇曉適，任歡，楊威，楊曉輝，盧明，陳瑞，呂中賓，龐鍇，張宇鵬，曹宏偉，魏建林，張博，朱華，
申請(專利權)人：河南省電力公司電力科學研究院，國家電網公司，
類型：實用新型
國別省市：