專(zhuān)利名稱(chēng)：一種長(zhǎng)串絕緣子的融冰試驗(yàn)環(huán)境模擬裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種環(huán)境模擬裝置，特別是關(guān)于一種長(zhǎng)串絕緣子的融冰試驗(yàn)環(huán)境模擬
裝置。
背景技術(shù)：
我國(guó)的貴州省、湖南省等地屬亞熱帶地區(qū)，冬、春季陰濕多雨，其氣候、地理?xiàng)l件等 都易使架空線路發(fā)生覆冰現(xiàn)象，架空線路上的絕緣子覆冰后電氣強(qiáng)度大大降低，致使在工 作電壓下容易發(fā)生冰閃事故和機(jī)械破壞。國(guó)內(nèi)外大量運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)和觀測(cè)數(shù)據(jù)表明，當(dāng)氣溫升 高、太陽(yáng)輻射及局部電弧的加熱作用使覆冰絕緣子表面出現(xiàn)連續(xù)水膜時(shí)，即融冰狀態(tài)下，冰 閃事故發(fā)生率最高。 冰的融化是一個(gè)相變的過(guò)程，水穿過(guò)固液兩相區(qū)，由飽和固體轉(zhuǎn)變?yōu)轱柡鸵后w。例 如，在試驗(yàn)艙內(nèi)處于-20°C的冰從固相狀態(tài)開(kāi)始，沿某一等壓線加熱，過(guò)渡到固液混合狀態(tài)， 此過(guò)程即為固相定壓加熱，在這個(gè)過(guò)程中純物質(zhì)的溫度升高但體積變化不大；固液混合狀 態(tài)在固相區(qū)與融化區(qū)的交界線上，繼續(xù)加熱固體開(kāi)始融化，純物質(zhì)就進(jìn)入了固相和液相并 存的兩相區(qū)，成為冰水混合物，此過(guò)程中純物質(zhì)的溫度保持不變，壓力也保持不變，直到融 化完畢，純物質(zhì)完全處于液態(tài)。如果長(zhǎng)串絕緣子的融冰試驗(yàn)完全模擬太陽(yáng)光，將覆冰長(zhǎng)串絕
緣子從-201:開(kāi)始慢慢加熱到達(dá)固液混合狀態(tài)，將會(huì)使試驗(yàn)過(guò)程耗時(shí)長(zhǎng)、效率低，因此一般
不采用這種模擬太陽(yáng)光融冰的方式。 目前融冰試驗(yàn)的方法主要采用外熱流和溫度裝置對(duì)覆冰進(jìn)行加熱，從而達(dá)到融冰 的效果。但是由于特高壓輸電線路所經(jīng)歷的路段氣候環(huán)境呈現(xiàn)復(fù)雜多樣性，所以，絕緣子 的冰閃情況復(fù)雜，并且電壓等級(jí)越高，所需試驗(yàn)設(shè)備就越龐大，若采用外熱流對(duì)覆冰進(jìn)行加 熱，即打開(kāi)艙門(mén)，直接回溫，這種方法回溫速度慢，主要適用于小型環(huán)境模擬設(shè)備；若采用溫 度裝置對(duì)覆冰進(jìn)行加熱，即在絕緣子下方直接放電加熱器加熱，這種融冰方法無(wú)法在試驗(yàn) 過(guò)程中進(jìn)行溫升的有效控制，且加熱不均。 還有一種利用熱輻射進(jìn)行融冰的方法，該方法利用太陽(yáng)模擬器和紅外加熱器向外 發(fā)射的輻射能量，來(lái)進(jìn)行融冰試驗(yàn)。這種方法能模擬太陽(yáng)光，采用非接觸式加熱，可以比較 理想的達(dá)到融冰效果，但是目前大型太陽(yáng)模擬器還沒(méi)有被使用在高電壓融冰試驗(yàn)環(huán)境模擬 過(guò)程中。

發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)上述問(wèn)題，本發(fā)明的目的是提供一種長(zhǎng)串絕緣子的融冰試驗(yàn)環(huán)境模擬裝置， 其融冰效率高，且融冰過(guò)程溫升速率可控。 為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取以下技術(shù)方案一種長(zhǎng)串絕緣子的融冰試驗(yàn)環(huán)境模 擬裝置，它包括一試驗(yàn)艙和一監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于沿所述試驗(yàn)艙內(nèi)壁面的垂向，均勻間 隔設(shè)置有若干根燈架，每根所述燈架上都設(shè)置有一組熱輻射燈。 每個(gè)所述熱輻射燈都包括一拋物面反光燈罩和一燈泡，所述燈泡設(shè)置在所述反光燈罩的拋物面焦點(diǎn)處，且所述熱輻射燈的角度能調(diào)整。
所述燈泡為氙燈、紅外燈的其中之一 。 每組所述熱輻射燈電連接一功率調(diào)節(jié)裝置，所述功率調(diào)節(jié)裝置連接所述監(jiān)測(cè)系 統(tǒng)。 所述試驗(yàn)艙內(nèi)設(shè)置有三根燈架，所述燈架沿所述試驗(yàn)艙內(nèi)壁面，間隔120°垂向設(shè)置。 本發(fā)明由于采取以上技術(shù)方案，其具有以下優(yōu)點(diǎn)1、本發(fā)明由于在試驗(yàn)艙內(nèi)壁間 隔120°設(shè)置三個(gè)燈架，每個(gè)燈架上設(shè)置有一組熱輻射燈，且每組熱輻射燈的盞數(shù)根據(jù)實(shí) 驗(yàn)數(shù)據(jù)和/或理論計(jì)算得出，且每個(gè)熱輻射燈上、下、左、右10°范圍內(nèi)可調(diào)整，因此，可調(diào) 整燈架安裝產(chǎn)生的水平和/或垂直誤差；保證燈陣輻射到規(guī)定區(qū)域的熱流值滿(mǎn)足最大吸收 熱流值的需要，避免浪費(fèi)；保證每個(gè)規(guī)定區(qū)域內(nèi)的熱流分布不均勻度，限制在正、負(fù)10%以 內(nèi)；保證各個(gè)區(qū)域之間的熱流相互影響最小。2、本發(fā)明由于采用熱輻射燈的輻射光源對(duì)長(zhǎng) 串絕緣子進(jìn)行加熱，因此，不需要直接接觸帶有高壓(500kV 1000kV)的絕緣子，即可通過(guò) 非接觸技術(shù)實(shí)現(xiàn)模擬太陽(yáng)光照融冰，且不在絕緣子周?chē)纬扇魏螝饬鳌?、本發(fā)明由于將熱 輻射燈的光射線照射在覆冰的長(zhǎng)串絕緣子上對(duì)其加熱，因此只需對(duì)長(zhǎng)串絕緣子進(jìn)行局部加
熱即可完成融冰，不需要為了融冰而使整個(gè)模擬艙內(nèi)的溫度都回升到ot:以上，因此非常節(jié)
能，運(yùn)行成本低，完成一組融冰試驗(yàn)后，很快就可以開(kāi)始進(jìn)行下一組融冰試驗(yàn)(不用經(jīng)過(guò)漫
長(zhǎng)的降溫過(guò)程)。4、本發(fā)明由于在燈架下部設(shè)置有一功率調(diào)節(jié)裝置，因此，在達(dá)到ot:之前，
可以調(diào)高加熱功率，快速對(duì)覆冰絕緣子進(jìn)行加熱，提高效率，當(dāng)達(dá)到冰的融化溫度后，通過(guò)
功率調(diào)節(jié)裝置來(lái)降低系統(tǒng)的加熱功率，使絕緣子周?chē)鷾厣俾蔰T/dt < 1K/h，進(jìn)而模擬實(shí) 際環(huán)境中太陽(yáng)照設(shè)融冰過(guò)程中的溫升速率，避免了其他融冰方法由于溫升過(guò)快造成的試驗(yàn) 數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確的缺點(diǎn)。本發(fā)明采用光輻射融冰要比其他類(lèi)融冰效率高，消耗能源少，運(yùn)行成本 低，且可控制加熱功率，可廣泛用于高電壓融冰環(huán)境的模擬試驗(yàn)過(guò)程中。


圖l是本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意圖
圖2是本發(fā)明俯視示意圖
圖3是本發(fā)明的氙燈結(jié)構(gòu)示意圖
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)的描述。 如圖1、圖2所示，本發(fā)明包括一試驗(yàn)艙l，試驗(yàn)艙1的中部為一圓柱型直筒，頂部 為向上方凸起的球冠型封頭，底部略向艙體內(nèi)凸起。沿試驗(yàn)艙l內(nèi)壁面的垂向，均勻間隔設(shè) 置有若干根燈架2，在本實(shí)施例中，為設(shè)置三根燈架2，每根燈架2之間間隔120° 。在每根 燈架2上設(shè)置有一組熱輻射燈3，熱輻射燈3發(fā)出的光可以模擬自然條件下的太陽(yáng)光。
如圖3所示，每個(gè)熱輻射燈3包括一拋物面形的反光燈罩4和一燈泡5，燈泡5設(shè) 置在反光燈罩4的拋物面焦點(diǎn)處，該結(jié)構(gòu)可以使熱輻射燈3照出的光線集中，形成的光斑為 柱狀，發(fā)散角度小，可以提供更多的熱量，實(shí)現(xiàn)更高效的融冰。每盞熱輻射燈3上、下、左、右 10°范圍內(nèi)可調(diào)整，以便調(diào)整燈架2安裝產(chǎn)生的水平和/或垂直誤差。每組熱輻射燈3的盞數(shù)可根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和/或理論計(jì)算得出，在本實(shí)施例中采用99盞熱輻射燈3，這樣可以保 證燈陣輻射到規(guī)定區(qū)域的熱流值滿(mǎn)足最大吸收熱流值的需要，減少損失，降低消耗，并將每 個(gè)規(guī)定區(qū)域內(nèi)的熱流分布不均勻度，限制在正、負(fù)10%范圍以?xún)?nèi)，使各個(gè)區(qū)域之間的熱流相 互影響最小。 每根燈架2下部各設(shè)置有一功率調(diào)節(jié)裝置6，各個(gè)功率調(diào)節(jié)裝置6 —端與相應(yīng)的一 組熱輻射燈3電連接，另一端連接一監(jiān)測(cè)系統(tǒng)(圖中未示出)。監(jiān)測(cè)系統(tǒng)用于監(jiān)控試驗(yàn)艙1 內(nèi)部的試驗(yàn)過(guò)程，得到比較準(zhǔn)確的試驗(yàn)數(shù)據(jù)，同時(shí)控制功率調(diào)節(jié)裝置6，通過(guò)功率調(diào)節(jié)裝置 6調(diào)節(jié)試驗(yàn)中熱輻射燈3的電功率。該監(jiān)測(cè)系統(tǒng)在本領(lǐng)域已經(jīng)是成熟技術(shù)，在此不再贅述。
下面詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明模擬融冰試驗(yàn)的過(guò)程 試驗(yàn)艙1頂部中央掛設(shè)一試驗(yàn)用的覆有冰層的長(zhǎng)串絕緣子7，長(zhǎng)串絕緣子7通過(guò)一 電加壓系統(tǒng)(圖中未示出)通有500 1000kV的高電壓，因此，長(zhǎng)串絕緣子7周?chē)?0米范 圍以?xún)?nèi)，不允許有任何裝置，所以本發(fā)明的試驗(yàn)艙1的直徑設(shè)置為22米，兩邊各有一米的設(shè)
備安裝區(qū)。試驗(yàn)開(kāi)始時(shí)，試驗(yàn)艙l內(nèi)的溫度為-5t: -2(rc，打開(kāi)熱輻射燈3，對(duì)覆冰的長(zhǎng)串
絕緣子7進(jìn)行全方位非接觸式輻射加熱，在到達(dá)(TC前，通過(guò)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)控制功率調(diào)節(jié)裝置6， 調(diào)高熱輻射燈3的加熱功率，使長(zhǎng)串絕緣子7快速升溫，提高效率，當(dāng)達(dá)到冰的融化溫度后， 再通過(guò)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)控制功率調(diào)節(jié)裝置6來(lái)降低系統(tǒng)的加熱功率，使長(zhǎng)串絕緣子7周?chē)臏厣?速率dT/dt < 1K/h，這樣可以模擬實(shí)際環(huán)境中太陽(yáng)照射融冰過(guò)程中的溫升速率，達(dá)到融冰 效果。 上述實(shí)施例中，燈泡5可以采用氙燈，也可以采用紅外燈。
上述實(shí)施例中，功率調(diào)節(jié)裝置6也可以用電壓調(diào)節(jié)裝置代替。 上述實(shí)施例僅用于說(shuō)明本發(fā)明，其中各部件的結(jié)構(gòu)、設(shè)置位置及連接方式都是可 以有所變化的，凡是在本發(fā)明技術(shù)方案的基礎(chǔ)上進(jìn)行的改進(jìn)和等同變換，均不應(yīng)排除在本 發(fā)明的保護(hù)范圍之外。
權(quán)利要求
一種長(zhǎng)串絕緣子的融冰試驗(yàn)環(huán)境模擬裝置，它包括一試驗(yàn)艙和一監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于沿所述試驗(yàn)艙內(nèi)壁面的垂向，均勻間隔設(shè)置有若干根燈架，每根所述燈架上都設(shè)置有一組熱輻射燈。
2. 如權(quán)利要求1所述的一種長(zhǎng)串絕緣子的融冰試驗(yàn)環(huán)境模擬裝置，其特征在于每個(gè) 所述熱輻射燈都包括一拋物面反光燈罩和一燈泡，所述燈泡設(shè)置在所述反光燈罩的拋物面 焦點(diǎn)處，且所述熱輻射燈的角度能調(diào)整。
3. 如權(quán)利要求2所述的一種長(zhǎng)串絕緣子的融冰試驗(yàn)環(huán)境模擬裝置，其特征在于所述 燈泡為氙燈、紅外燈的其中之一 。
4. 如權(quán)利要求1或2或3所述的一種長(zhǎng)串絕緣子的融冰試驗(yàn)環(huán)境模擬裝置，其特征在 于每組所述熱輻射燈電連接一功率調(diào)節(jié)裝置，所述功率調(diào)節(jié)裝置連接所述監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。
5. 如權(quán)利要求1或2或3所述的一種長(zhǎng)串絕緣子的融冰試驗(yàn)環(huán)境模擬裝置，其特征在于每組所述熱輻射燈電連接一電壓調(diào)節(jié)裝置，所述電壓調(diào)節(jié)裝置連接所述監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。
6. 如權(quán)利要求1或2或3所述的一種長(zhǎng)串絕緣子的融冰試驗(yàn)環(huán)境模擬裝置，其特征在于所述試驗(yàn)艙內(nèi)設(shè)置有三根燈架，所述燈架沿所述試驗(yàn)艙內(nèi)壁面，間隔120°垂向設(shè)置。
7. 如權(quán)利要求4所述的一種長(zhǎng)串絕緣子的融冰試驗(yàn)環(huán)境模擬裝置，其特征在于所述試驗(yàn)艙內(nèi)設(shè)置有三根燈架，所述燈架沿所述試驗(yàn)艙內(nèi)壁面，間隔120°垂向設(shè)置。
8. 如權(quán)利要求5所述的一種長(zhǎng)串絕緣子的融冰試驗(yàn)環(huán)境模擬裝置，其特征在于所述試驗(yàn)艙內(nèi)設(shè)置有三根燈架，所述燈架沿所述試驗(yàn)艙內(nèi)壁面間隔120°垂向設(shè)置。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種長(zhǎng)串絕緣子的融冰試驗(yàn)環(huán)境模擬裝置，它包括一試驗(yàn)艙和一監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于沿所述試驗(yàn)艙內(nèi)壁面的垂向，均勻間隔設(shè)置有若干根燈架，每根所述燈架上都設(shè)置有一組熱輻射燈。本發(fā)明采用光輻射融冰要比其他類(lèi)融冰效率高，消耗能源少，運(yùn)行成本低，且可控制加熱功率，可廣泛用于特高壓融冰環(huán)境的模擬試驗(yàn)過(guò)程中。
文檔編號(hào)F21V33/00GK101782406SQ201010133370
公開(kāi)日2010年7月21日 申請(qǐng)日期2010年3月10日 優(yōu)先權(quán)日2010年3月10日
發(fā)明者于昕哲, 周軍, 宿志一, 王浚, 黃勇 申請(qǐng)人:北京航空航天大學(xué);中國(guó)電力科學(xué)研究院