CN104596727A - 一种带人工雨线的高压输电导线气动力特性实验装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种带人工雨线的高压输电导线气动力特性实验装置。该实验装置用空心铝管模拟输电导线，铝管两端分别焊接两根实心轴，并实心轴紧靠铝管处安装滚动轴承。人工雨线依附于模拟导线外表面上，其两端固联于滚动轴承的外径上。在实心轴的两端分别悬挂两组弹簧阻尼系统，弹簧阻尼系统固定于两个矩形框。通过矩形框的水平，竖直方向相对移动，实现不同倾角和风向角下的模拟导线气动力分析。模拟风洞由轴流变频风机和矩形洞体构成，通过改变风机转速来模拟不同风速。在模拟风洞中，人工雨线随风速的改变而沿着铝管周向发生振荡。在铝管轴向布置三圈风压无线传感器，每圈有16个测点以测的作用于其上的气动压力，所测得信号被其旁的无线动态信号采集器接收。
Description
技术领域
本发明涉及一种气动力特性实验装置，特别涉及一种带人工雨线的高压输电导线气动力特性实验装置。
背景技术
随着特高压输电线路的快速发展，输电杆塔日益呈结构高耸、导线截面粗大，跨越档距长等特点。由于其结构高柔性，非线性的特点，对风雨耦合作用极其敏感，易于诱发大幅振荡乃至倒塔事故。为揭示其诱发机理，研究人员提出了多种假设。多数学者认为，适量的降雨附着在输电导线表面上，在风载的作用下形成雨线并沿着输电导线表面作周向发生振荡，该雨线的存在及振荡可能是气动力失稳的主要因素。然而，强降雨模拟、输电导线的强电场、大跨距及非线性特点，使得其风洞试验难以开展。因此，目前针对风雨条件下高压输电导线气动力特性研究尚缺乏一种有效的模拟实验方式。
发明内容
本发明针对现有技术不足，提供一种带人工雨线的高压输电导线气动力特性实验装置，不仅能够调节风速，风向角和倾角，而且能够模拟雨线的周向振荡。
为实现上述目标，本发明提供的技术方案如下：
一种带人工雨线的高压输电导线气动力特性实验装置，其特征在于，所述装置用空心铝管模拟输电导线，铝管两端分别焊接两根实心轴，并实心轴紧靠铝管处安装滚动轴承。人工雨线依附于模拟导线外表面上，其两端固联于滚动轴承的外径上。在实心轴的两端分别悬挂两组弹簧阻尼系统，弹簧阻尼系统固定于两个矩形框。通过矩形框的水平，竖直方向相对移动，实现不同倾角和风向角下的模拟导线气动力分析。模拟风洞由轴流变频风机和矩形洞体构成，通过改变风机转速来模拟不同风速。在铝管轴向布置三圈风压无线传感器，每圈有16个测点以测风作用于其上的气动压力，所测得信号被其旁的无线动态信号采集器接收。
上述方案中，所述模拟输电导线为空心铝管，其表面摩擦阻力小，易于实现人工雨线在其表面振荡。为模拟雨线振荡，空心铝管两端焊接实心轴，以便于安装滚动轴承。滚动轴承过盈安装于实心轴上，且其外径必须略大于空心铝管。在实心轴两端分别悬挂两组弹簧阻尼系统，可分别模拟输电导线在面内、面外振动相应情况。
所述固定弹簧阻尼系统的矩形框，可实现水平、竖直方向的移动，以实现输电导线倾角和风向角的变化。
所述人工雨线的截面形状为锥形，这是考虑到输电导线表面强电场对雨滴的影响，迫使其极化拉长为锥形。人工雨线仅模拟上雨线振荡，下雨线忽略不计。
所述气动力数据测试，通过在铝管轴向布置三圈风压无线传感器，每圈有16个测点以测风作用于其上的气动压力，所测得信号被其旁的无线动态信号采集器接收。该测试系统可以测定不同倾角和风向角时，输电导线的气动力系数。
附图说明
图1是本发明带人工雨线的高压输电导线气动力特性实验装置结构示意图。
图2是本发明带人工雨线的输电导线结构示意图。
图3是本发明人工雨线截面结构示意图。
其中：1为变频器，2为轴流式风机，3为矩形洞体，4空心铝管，5环向风压无线传感器，6为无线动态信号采集器，7为弹簧阻尼系统，8为矩形框，9为人工雨线，10为轴承，11为实心轴。
具体实施方式
下面结合附图1，详细地说明本发明的技术方案。图1所示，一种带人工雨线的高压输电导线气动力特性实验装置，所述装置用空心铝管4模拟输电导线，铝管两端分别焊接两根实心轴11，并实心轴11紧靠空心铝管4处安装滚动轴承10。人工雨线9依附于空心铝管4外表面上，其两端固联于滚动轴承10的外径上。滚动轴承10过盈安装于实心轴11上，且其外径必须略大于空心铝管4。在实心轴11的两端分别悬挂两组弹簧阻尼系统7，弹簧阻尼系统7固定于两个矩形框，可分别模拟空心铝管4在面内、面外振动相应情况。通过矩形框8的水平，竖直方向相对移动，实现不同倾角和风向角下的空心铝管4所受的气动力分析。模拟风洞由轴流风机2和矩形洞体3构成，通过变频器1改变轴流风机2的转速来模拟不同风速。在空心铝管4的轴向布置三圈风压无线传感器5，每圈有16个测点以测风作用于其上的气动压力，所测得信号被其旁的无线动态信号采集器6接收。
Claims (5)
1.一种带人工雨线的高压输电导线气动力特性实验装置，其特征在于：所述装置用空心铝管模拟输电导线，铝管两端分别焊接两根实心轴，并实心轴紧靠铝管处安装滚动轴承；人工雨线依附于模拟导线外表面上，其两端固联于滚动轴承的外径上；在实心轴的两端分别悬挂两组弹簧，弹簧固定于两个矩形框支持；通过矩形框的水平，竖直方向相对移动，实现不同倾角和风向角下的模拟导线气动力分析；模拟风洞由轴流变频风机和矩形洞体构成，通过改变风机转速来模拟不同风速；在铝管轴向布置三圈风压无线传感器，每圈有16个测点以测的作用于其上的气动压力，所测得信号被其旁的无线动态信号采集器接收。
2.如权利要求1所述一种带人工雨线的高压输电导线气动力特性实验装置，其特征在于，所述装置用空心铝管模拟输电导线，铝管两端分别焊接两根实心轴，并实心轴紧靠铝管处安装滚动轴承。
3.如权利要求1所述一种带人工雨线的高压输电导线气动力特性实验装置，其特征在于，在实心轴的两端分别悬挂两组弹簧，弹簧固定于两个矩形框支持，通过矩形框的水平，竖直方向相对移动，实现不同倾角和风向角下的模拟导线气动力分析。
4.如权利要求1所述一种带人工雨线的高压输电导线气动力特性实验装置，其特征在于，在铝管轴向布置三圈风压无线传感器，每圈有16个测点以测的作用于其上的气动压力，所测得信号被其旁的无线动态信号采集器接收。
5.如权利要求1所述一种带人工雨线的高压输电导线气动力特性实验装置，其特征在于，所述人工雨线的截面形状为锥形，这是考虑到输电导线表面强电场对雨滴的影响，迫使其极化拉长为锥形。
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