專利名稱：一種長串絕緣子的融冰試驗環(huán)境模擬裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種環(huán)境模擬裝置，特別是關(guān)于一種長串絕緣子的融冰試驗環(huán)境 模擬裝置。
背景技術(shù)：
我國的貴州省、湖南省等地屬亞熱帶地區(qū)，冬、春季陰濕多雨，其氣候、地理條件等 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度大大降低，致使在工 作電壓下容易發(fā)生冰閃事故和機械破壞。國內(nèi)外大量運行經(jīng)驗和觀測數(shù)據(jù)表明，當氣溫升 高、太陽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，即融冰狀態(tài)下，冰 閃事故發(fā)生率最高。冰的融化是一個相變的過程，水穿過固液兩相區(qū)，由飽和固體轉(zhuǎn)變?yōu)轱柡鸵后w。例 如，在試驗艙內(nèi)處于-20°C的冰從固相狀態(tài)開始，沿某一等壓線加熱，過渡到固液混合狀態(tài)， 此過程即為固相定壓加熱，在這個過程中純物質(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)加熱固體開始融化，純物質(zhì)就進入了固相和液相并 存的兩相區(qū)，成為冰水混合物，此過程中純物質(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)。如果長串絕緣子的融冰試驗完全模擬太陽光，將覆冰長串絕 緣子從-20°C開始慢慢加熱到達固液混合狀態(tài)，將會使試驗過程耗時長、效率低，因此一般 不采用這種模擬太陽光融冰的方式。目前融冰試驗的方法主要采用外熱流和溫度裝置對覆冰進行加熱，從而達到融冰 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)復雜多樣性，所以，絕緣子 的冰閃情況復雜，并且電壓等級越高，所需試驗設(shè)備就越龐大，若采用外熱流對覆冰進行加 熱，即打開艙門，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 度裝置對覆冰進行加熱，即在絕緣子下方直接放電加熱器加熱，這種融冰方法無法在試驗 過程中進行溫升的有效控制，且加熱不均。還有一種利用熱輻射進行融冰的方法，該方法利用太陽模擬器和紅外加熱器向外 發(fā)射的輻射能量，來進行融冰試驗。這種方法能模擬太陽光，采用非接觸式加熱，可以比較 理想的達到融冰效果，但是目前大型太陽模擬器還沒有被使用在高電壓融冰試驗環(huán)境模擬 過程中。
發(fā)明內(nèi)容針對上述問題，本實用新型的目的是提供一種長串絕緣子的融冰試驗環(huán)境模擬裝 置，其融冰效率高，且融冰過程溫升速率可控。為實現(xiàn)上述目的，本實用新型采取以下技術(shù)方案一種長串絕緣子的融冰試驗環(huán) 境模擬裝置，它包括一試驗艙和一監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于沿所述試驗艙內(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)測系 統(tǒng)。所述試驗艙內(nèi)設(shè)置有三根燈架，所述燈架沿所述試驗艙內(nèi)壁面，間隔120°垂向設(shè)置。本實用新型由于采取以上技術(shù)方案，其具有以下優(yōu)點1、本實用新型由于在試驗 艙內(nèi)壁間隔120°設(shè)置三個燈架，每個燈架上設(shè)置有一組熱輻射燈，且每組熱輻射燈的盞數(shù) 根據(jù)實驗數(shù)據(jù)和/或理論計算得出，且每個熱輻射燈上、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)域的熱流值滿足 最大吸收熱流值的需要，避免浪費；保證每個規(guī)定區(qū)域內(nèi)的熱流分布不均勻度，限制在正、 負10%以內(nèi)；保證各個區(qū)域之間的熱流相互影響最小。2、本實用新型由于采用熱輻射燈的 輻射光源對長串絕緣子進行加熱，因此，不需要直接接觸帶有高壓(500kV IOOOkV)的絕 緣子，即可通過非接觸技術(shù)實現(xiàn)模擬太陽光照融冰，且不在絕緣子周圍形成任何氣流。3、 本實用新型由于將熱輻射燈的光射線照射在覆冰的長串絕緣子上對其加熱，因此只需對長 串絕緣子進行局部加熱即可完成融冰，不需要為了融冰而使整個模擬艙內(nèi)的溫度都回升到 0°C以上，因此非常節(jié)能，運行成本低，完成一組融冰試驗后，很快就可以開始進行下一組融 冰試驗(不用經(jīng)過漫長的降溫過程)。4、本實用新型由于在燈架下部設(shè)置有一功率調(diào)節(jié)裝 置，因此，在達到0°C之前，可以調(diào)高加熱功率，快速對覆冰絕緣子進行加熱，提高效率，當達 到冰的融化溫度后，通過功率調(diào)節(jié)裝置來降低系統(tǒng)的加熱功率，使絕緣子周圍溫升速率dT/ dt < lK/h，進而模擬實際環(huán)境中太陽照設(shè)融冰過程中的溫升速率，避免了其他融冰方法由 于溫升過快造成的試驗數(shù)據(jù)不準確的缺點。本實用新型采用光輻射融冰要比其他類融冰效 率高，消耗能源少，運行成本低，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 驗過程中。

圖1是本實用新型結(jié)構(gòu)示意圖圖2是本實用新型俯視示意圖圖3是本實用新型的氙燈結(jié)構(gòu)示意圖
具體實施方式
以下結(jié)合附圖和實施例對本實用新型進行詳細的描述。如圖1、圖2所示，本實用新型包括一試驗艙1，試驗艙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。沿試驗艙1內(nèi)壁面的垂向，均勻間 隔設(shè)置有若干根燈架2，在本實施例中，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光。如圖3所示，每個熱輻射燈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)實驗數(shù)據(jù)和/或理論計算得出，在本實施例中采用99盞熱輻射燈3，這樣可以保 證燈陣輻射到規(guī)定區(qū)域的熱流值滿足最大吸收熱流值的需要，減少損失，降低消耗，并將每 個規(guī)定區(qū)域內(nèi)的熱流分布不均勻度，限制在正、負10%范圍以內(nèi)，使各個區(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，各個功率調(diào)節(jié)裝置6 —端與相應的一 組熱輻射燈3電連接，另一端連接一監(jiān)測系統(tǒng)(圖中未示出)。監(jiān)測系統(tǒng)用于監(jiān)控試驗艙1 內(nèi)部的試驗過程，得到比較準確的試驗數(shù)據(jù)，同時控制功率調(diào)節(jié)裝置6，通過功率調(diào)節(jié)裝置 6調(diào)節(jié)試驗中熱輻射燈3的電功率。該監(jiān)測系統(tǒng)在本領(lǐng)域已經(jīng)是成熟技術(shù)，在此不再贅述。下面詳細說明本實用新型模擬融冰試驗的過程試驗艙1頂部中央掛設(shè)一試驗用的覆有冰層的長串絕緣子7，長串絕緣子7通過一 電加壓系統(tǒng)(圖中未示出)通有500 IOOOkV的高電壓，因此，長串絕緣子7周圍10米范 圍以內(nèi)，不允許有任何裝置，所以本實用新型的試驗艙1的直徑設(shè)置為22米，兩邊各有一米 的設(shè)備安裝區(qū)。試驗開始時，試驗艙1內(nèi)的溫度為_5°C -20°C，打開熱輻射燈3，對覆冰的 長串絕緣子7進行全方位非接觸式輻射加熱，在到達0°C前，通過監(jiān)測系統(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，使長串絕緣子7快速升溫，提高效率，當達到冰的融化溫 度后，再通過監(jiān)測系統(tǒng)控制功率調(diào)節(jié)裝置6來降低系統(tǒng)的加熱功率，使長串絕緣子7周圍的 溫升速率dT/dt < lK/h，這樣可以模擬實際環(huán)境中太陽照射融冰過程中的溫升速率，達到 融冰效果。上述實施例中，燈泡5可以采用氙燈，也可以采用紅外燈。上述實施例中，功率調(diào)節(jié)裝置6也可以用電壓調(diào)節(jié)裝置代替。上述實施例僅用于說明本實用新型，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，凡是在本實用新型技術(shù)方案的基礎(chǔ)上進行的改進和等同變換，均不應 排除在本實用新型的保護范圍之外。
權(quán)利要求一種長串絕緣子的融冰試驗環(huán)境模擬裝置，它包括一試驗艙和一監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于沿所述試驗艙內(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所述的一種長串絕緣子的融冰試驗環(huán)境模擬裝置，其特征在于每個 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所述的一種長串絕緣子的融冰試驗環(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所述的一種長串絕緣子的融冰試驗環(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)測系統(tǒng)。
5.如權(quán)利要求1或2或3所述的一種長串絕緣子的融冰試驗環(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)測系統(tǒng)。
6.如權(quán)利要求1或2或3所述的一種長串絕緣子的融冰試驗環(huán)境模擬裝置，其特征在 于所述試驗艙內(nèi)設(shè)置有三根燈架，所述燈架沿所述試驗艙內(nèi)壁面，間隔120°垂向設(shè)置。
7.如權(quán)利要求4所述的一種長串絕緣子的融冰試驗環(huán)境模擬裝置，其特征在于所述 試驗艙內(nèi)設(shè)置有三根燈架，所述燈架沿所述試驗艙內(nèi)壁面，間隔120°垂向設(shè)置。
8.如權(quán)利要求5所述的一種長串絕緣子的融冰試驗環(huán)境模擬裝置，其特征在于所述 試驗艙內(nèi)設(shè)置有三根燈架，所述燈架沿所述試驗艙內(nèi)壁面間隔120°垂向設(shè)置。
專利摘要本實用新型涉及一種長串絕緣子的融冰試驗環(huán)境模擬裝置，它包括一試驗艙和一監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于沿所述試驗艙內(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。本實用新型采用光輻射融冰要比其他類融冰效率高，消耗能源少，運行成本低，且可控制加熱功率，可廣泛用于特高壓融冰環(huán)境的模擬試驗過程中。
文檔編號F21V23/00GK201740543SQ201020139510
公開日2011年2月9日 申請日期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 申請人:北京航空航天大學;中國電力科學研究院