一种长串绝缘子的覆冰试验环境模拟装置

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一种长串绝缘子的覆冰试验环境模拟装置
技术领域
[0001] 本发明涉及一种环境模拟装置，特别是关于一种长串绝缘子的覆冰试验环境模拟装置。
背景技术
[0002] 我国的贵州省、湖南省等地属亚热带地区，冬、春季阴湿多雨，其气候、地理条件等因素会导致架空线路的覆冰，这对电力系统的安全运行威胁甚大，主要会造成的损坏有：对输电线路造成冰闪和机械破坏，影响电网的安全稳定运行，甚至可能发生电网瓦解等事故。
所以需要对这种恶劣气象做出环境模拟，了解并研究其对输电线路造成的影响，从而可以对这些地区的架空线路做出相应的改进，同时为我国规划建设和正在建设的特高压工程提供可靠的外绝缘配置建议。目前，对于架空线路中所用长串绝缘子的环境模拟试验采用自然覆冰和人工覆冰的方法，以考察长串绝缘子覆冰特征及规律及其在高电压作用下的性能。自然覆冰虽然符合实际情况，但受地域和季节影响，试验时间长且难以控制，并且试验结果分散性很大，因此对覆冰的研究多采用人工覆冰的方法。人工覆冰又分为带电和不带电覆冰两种。由于带电覆冰对试验舱的体积和绝缘性能都有很高要求，所以现有的长串绝缘子的覆冰试验较多采用不带电覆冰的方法。在通常情况下，输电线路上长串绝缘子由于电容链的作用使电场沿绝缘子表面分布不均，导致绝缘子在覆冰过程中，中段被冰柱桥接、两端空气间隙放电产生局部电弧无法桥接；并且，局部电弧的加热作用使某些冰柱断裂脱落，形成不规则的覆冰性状。因此带电覆冰闪络较不带电覆冰闪络的放电机理更为复杂，不带电覆冰试验不能很好地接近实际运行情况。为了尽可能接近架空线路的实际覆冰情况，人工带电覆冰试验比不带电覆冰试验更具有工程研究价值。
发明内容
[0003] 针对上述问题，本发明的目的是提供一种能够最大程度上模拟自然覆冰时的复杂气象，覆冰速度快，重复性高，可带电覆冰的长串绝缘子覆冰试验环境模拟装置。 [0004] 为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：一种长串绝缘子的覆冰试验环境模拟装置，它包括一试验舱，其特征在于：所述试验舱内设置有一冷风系统和一喷淋系统，所述试验舱外部设置有一水处理系统；所述冷风系统包括竖直相对设置在所述试验舱内壁上的两冷风风道，所述两冷风风道与所述试验舱的顶、底 两端之间均留有间隙；所述试验舱顶部设置有具有孔眼的送风孔板，所述送风孔板与所述试验舱的顶壁之间形成一顶部风道，所述顶部风道与所述两冷风风道连通；所述两冷风风道的下端口内分别设置有一冷风机，所述两冷风风道的下方与所述试验舱的舱底之间形成两送风口；所述喷淋系统包括竖直设置在所述试验舱内壁上的两排阵列式离心风机，所述阵列式离心风机与两所述冷风风道间隔设置，所述两排阵列式离心风机的出风口前方分别竖直设置一覆冰用水流通管道，两所述覆冰用水流通管道上分别设置有一排阵列式喷头，两所述覆冰用水流通管道的另一端共同连接所述水处理系统，两所述覆冰用水流通管道周围分别设置一防冻保护装置；所述水处理系统包括一去离子水装置，所述去离子水装置的一端连接进水管，另一端通过一出水管连接一覆冰用水水箱，所述覆冰用水水箱的出口端通过水泵连接两所述覆冰用水流通管道。
[0005] 所述防冻保护装置包括分别设置在两所述覆冰用水流通管道周围的一恒温水流通管道，所述恒温水流通管道与一恒温水箱连接，所述恒温水箱的另一端连接所述去离子水装置。
[0006] 所述恒温水箱内部设置有一电加热器。
[0007] 所述防冻保护装置为分别缠绕在两所述覆冰用水流通管道处的一电加热带。 [0008] 所述试验舱为一密闭钢制舱体，所述舱体的中部为一圆柱型直筒，舱体的上端为向上方凸起的球冠型封头，下端向舱体内凸起。
[0009] 所述覆冰用水水箱内设置有一冷水机组。
[0010] 所述阵列式喷头喷嘴的方向能多角度调节；所述覆冰用水水箱出口端的水泵为带有功率调节器的水泵。
[0011] 本发明由于采取以上技术方案，其具有以下优点：1、本发明由于设置一钢制真空罐作为试验舱，试验舱内挂设一长串绝缘子，长串绝缘子上通电，试验舱内壁四周设置有阵列式喷头，将覆冰用水喷入试验舱内，阵列式离心风机向试验舱内吹横向风，冷风风道和试验舱内上方设置的送风孔板向试验舱中自上而下吹入冷却后的风，因此，覆冰用水与试验舱内的主流风充分混合形成了一个模拟自然环境中的覆冰气候状况，为人工覆冰试验提供了一个不受地域和季节限制，试验时间短并且易于控制的长串绝缘子人工覆冰试验环境。
2、本发明由于在试验舱内壁设置有两排阵列式喷头，喷头的角度可调，两排阵列式喷头分别与一流通管道连接，流通管道上设置有一带功率调节器的水泵，因此，可以通过功率调节器来调节覆冰喷水粒径大小，通过调节喷头角度控制喷水方向，进而模拟实际情况中的覆冰环境。3、本发明由于在两排阵列式喷头后方分别设置有一排阵列式离心风 机，两排阵列式离心风机分别单独工作，产生单向的横向风，用于模拟自然风，因此，可使覆冰试验中的喷淋过程在不同风速的横向自然风的作用下完成，这样更加接近真实环境，从而可得到更加全面的观测数据。4、本发明由于在试验舱内壁设置有两冷风风道，两冷风风道上方与一送风孔板连接，两冷风风道下方分别设置有一回风口，两回风口下方分别设置有一冷风机，在冷风机的驱动下，试验用气流经过冷却，在冷风风道中向上流动，并穿过送风孔板，自上而下吹过长串绝缘子，使长串绝缘子周围实现试验要求的低温环境，再从回风口进入到冷风机中实现循环流动，从而实现了试验装置系统的温度调节系统，这种冷风循环式温度调节系统冷却效率高，并且能够使试验舱内各个点的温度保持一致。5、本发明在试验舱的外部，设置一去离子水装置，可对试验用水进行去离子处理，经过处理的水送入覆冰用水箱中，覆冰用水中设置有预冷水机组，因此可用来对试验用水进行冷却。6、本发明在试验舱外设置有恒温箱，恒温水箱中设置有电加热器，可对恒温水箱中的水加热，使其能保持恒定温度，从恒温水箱中出来的恒温水通过管道进入到恒温水流通管道中，恒温水流通管道设置在阵列式喷头和流通管道周围，因此，可对阵列式喷头和流通管道做防冻及防结冰保护。本发明能够更真实地模拟长串绝缘子的覆冰环境，获得更有价值的数据，为了解并研究长串绝缘子的覆冰现象提供了有效的方法，可广泛用于长串绝缘子的覆冰试验过程中。 附图说明
[0012] 图1是本发明结构示意图
[0013] 图2是本发明冷风系统示意图
[0014] 图3是本发明淋雨系统和水处理系统示意图
具体实施方式
[0015] 下面结合附图和实施例对本发明进行详细的描述。
[0016] 如图1、图2所示，本发明包括一试验舱1，试验舱1内设置有一冷风系统2和一喷淋系统3，试验舱1外部设置有一水处理系统4，经水处理系统4处理后的水供喷淋系统3使用。试验过程中，试验舱1内挂设一连通高压电源的长串绝缘子5。
[0017] 如图2所示，试验舱1为一密闭的钢制舱体，在本实施例中，试验舱1采用钢制真空罐，其总尺寸为Φ22m×34m，净试验尺寸为Φ20m×25m。舱体的中部为一圆柱型直筒，舱体的上端为向上方凸起的球冠型封头，下端略向舱体内凸起，试验舱1采用这样的结构可有利于抵抗外界气体的压力。
[0018] 冷风系统2包括设置在试验舱1内壁上、两竖直相对着的冷风风道21，冷风 风道
21与试验舱1的顶、底两端之间均留有间隙。一送风孔板22，设置在试验舱1内的顶部，其上均匀布满孔眼，送风孔板22与两冷风风道21的上方端口连接，在送风孔板4与试验舱1的顶壁之间形成一顶部风道23，两冷风风道21与顶部风道23连通。两冷风风道21的下端口内分别设置有一冷风机24，两冷风机24可以分别对两冷风风道21中的气流进行冷却，并且为气流循环提供动力，两冷风风道21的下方与试验舱1的舱底之间形成两送风口25。 [0019] 试验过程中，试验舱1内的空气在冷风机24的作用下，从送风口25被抽入冷风风道21，并沿冷风风道21向上流动，进入送风孔板22上方的顶部风道23中，然后通过送风孔板22上的送风孔，自上而下流过长串绝缘子5的周围，对其周围环境进行冷却。当气流流到试验舱1的底部时，又从两回风口25被两冷风机24抽入并经冷却后，进入冷风风道21中循环流动。这种循环冷却方法对大型试验舱非常有效，能够有效避免长串绝缘子5周围形成温度不均匀的气流，可使试验舱内各位置的温度均匀，且使长串绝缘子5自上至下温度差较小，一般不大于1℃。
[0020] 如图3所示，喷淋系统3包括设置在试验舱1内壁上的两竖排阵列式离心风机31，并与两冷风风道21间隔设置，两排阵列式离心风机31分别单独工作，各能产生一种方向的横向风，每一排阵列式离心风机31的出风口前方分别竖直设置一覆冰用水流通管道32，两覆冰用水流通管道32上分别设置有一排阵列式喷头33，阵列式喷头33喷嘴的方向可以多角度调节，两覆冰用水流通管道32的另一端均连接水处理系统4，在覆冰用水流通管道32和阵列式喷头33周围设置一恒温水流通管道34，以避免覆冰用水流通管道32和阵列式喷头33被冻裂。恒温水流通管道34的进水端连接水处理系统4。
[0021] 水处理系统4包括一去离子水装置41、一覆冰用水水箱42和一提供常温水的恒温水箱43。去离子水装置41的一端连接进水用的进水管44，另一端连接一出水管45，出水管
45的另一端分别连接覆冰用水水箱42和恒温水箱43。覆冰用水水箱42内设置有一冷水机组46，使水箱中的水温保持在0～3℃，覆冰用水水箱42的出口端通过一带功率调节器的水泵47连接喷淋系统3中的两覆冰用水流通管道32。恒温水箱43中设置有一电加热器
48，恒温水箱43的出口端连接恒温水流通管道34，恒温水箱43和恒温水流通管道34作为一防冻保护装置，用于对覆冰用水流通管道32和阵列式喷头33做防冻及防结冰保护。 [0022] 试验过程中，试验所用水首先由进水管44进入水处理系统4的去离子水装置41中，由去离子水装置41对水进行去离子处理，处理后的水通过出水管45分别流进覆冰用水水箱42和恒温水箱43中。进入覆冰用水水箱42中的水经冷水机组 46冷却后由水泵47泵入到喷淋系统3的两覆冰用水流通管道32中，再通过阵列式喷头33喷淋到长串绝缘子5表面。水泵47上设置的功率调节器可以用来控制阵列式喷头33的喷水量和喷水压力，以达到调节喷水水滴粒径的目的；水流撞击长串绝缘子5表面时与表面成的角度可以通过调节阵列式喷头33的喷嘴角度来实现。在喷淋系统3向长串绝缘子5喷水的同时，两排阵列式离心风机31中的一排工作，产生单向的模拟自然环境的横向自然风，并根据试验需求设定在长串绝缘子5表面形成的风速，风速可调范围为0～10m/s，从而为模拟自然风作用下的覆冰试验提供了更加接近真实的气象环境。喷淋系统3喷淋的过程中，冷风系统2为试验舱1内提供低温覆冰环境，恒温水箱45中经电加热器48加热的恒温水流进恒温水流通管道34中，为阵列式喷头33和覆冰用水流通管道32做防冻及防结冰保护。 [0023] 上述实施例中，长串绝缘子2在试验过程中一直与一电加压系统(图中未示出)连接。
[0024] 上述实施例中，因为长串绝缘子2具有高压，所以位于试验舱1的内壁四周的设备与长串绝缘子2必须保持足够的距离，距离需大于8m。
[0025] 上述实施例中，防冻保护装置也可以是一电加热带缠绕在覆冰用水流通管道32及阵列式喷头33处。
[0026] 上述实施例仅用于说明本发明，其中各部件的结构、设置位置及连接方式都是可以有所变化的，凡是在本发明技术方案的基础上进行的改进和等同变换，均不应排除在本发明的保护范围之外。