CN105717037A - 模拟雾霾环境下绝缘子积污特性实验装置及其操作方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种模拟雾霾环境下绝缘子积污特性测试装置及其操作方法，主要包括轴流风机、实验舱、雾霾发生模拟系统、雾霾测量系统；雾霾发生模拟系统包括颗粒物添加装置、增湿装置，颗粒物添加装置与增湿装置均布置在实验舱进口风道中；参数测量系统包括雾霾参数监测装置和温湿度变速器；实验舱沿风向走势分为进口风道、进口扩张段、实验舱低速段、出口收缩段和排气段，在实验舱低速段顶部设有绝缘子旋转装置、喷淋降雨装置和加热烘干装置。本发明实现了人工模拟雾霾环境下绝缘子积污情况研究，与传统的自然积污特性研究方法相比，实验周期短，可操控性强，安全可靠。

Description

模拟雾霾环境下绝缘子积污特性实验装置及其操作方法

一.技术领域

本发明属于电力系统领域，具体涉及一种人工模拟雾霾环境下绝缘子积污特性测试装置及其操作方法。

二.背景技术

近几年我国中东部频繁出现大范围雾霾天气，覆盖面积超140万km2，74个PM2.5重点监测城市中近半数遭遇严重污染。雾霾不仅影响人类健康，而且对输变电设备也造成很大安全隐患。主要是雾霾天气导致的绝缘子表面积污的增加和雾霾导致的湿沉降及其对绝缘子污闪电压的影响。在雾霾天气条件下，空气相对湿度达到80％-90％，在绝缘子表面会形成水膜，积在绝缘子表面的污秽中的可溶盐类会溶于水中，形成导电的水膜，这样就有泄漏电流沿绝缘子表面流过。泄漏电流的大小取决于脏污程度和受潮程度。由于绝缘子的形状、结构尺寸等因素的影响，绝缘子表面的各部位的电流密度不同，结果在电流密度比较大的部位首先形成干燥带，干燥带的形成使得绝缘子表面电压分布更加不均匀，干燥带承担较高的电压。当电场强度足够大时，将产生跨越干区的沿面放电，形成局部电弧，当脏污和潮湿状态较严重时，局部电弧会逐步发展，当达到和超过临界状态时，电弧会贯穿两级，完成闪络。因此，研究雾霾天气下，绝缘子的积污特性具有很大的意义。

绝缘子积污特性研究可确定自然积污规律、积污的盐密、灰密,可指导污区划分、外绝缘的设计、运行和维护,是电力系统外绝缘研究的一项基础性工作。但是通过绝缘子串自然积污来研究的缺点是周期长,且由于气候、采样时间等因素获得的现场数据分散性较大。因此,有必要通过人工积污模拟雾霾环境,在较短时间内获得大量不同各类绝缘子的积污数据,充分研究其积污特性,为线路设计、运行提供基础。

三、发明内容

发明目的：本发明针对雾霾天气下绝缘子积污数据的不足，提供一种模拟雾霾积污特性测试系统及其操作方法，在实验室内进行人工模拟雾霾环境下和不同污秽程度下的绝缘子自然积污，与传统的线路取样进行自然积污特性研究的方法相比，实验周期短，可操控性强，安全可靠。

技术方案：一种模拟雾霾环境下绝缘子积污特性实验装置，轴流风机、实验舱沿风向走势连接；所述的实验舱沿风向走势依次为进口风道、进口扩张段、实验舱低速段、出口收缩段和排放段，所述的进口风道顶部设有颗粒物添加口，进口风道与雾霾发生模拟装置连接，所述的雾霾发生模拟装置由气溶胶发生器和蒸汽发生器组成；在进口扩张段和实验舱低速段之间设有风向调节装置，在实验舱低速段顶部设有雾霾测量装置、绝缘子旋转装置、喷淋降雨装置和加热装置，在绝缘子迎风面前部设置雾霾测量装置的探头；所述的雾霾测量装置包括温湿度变送器、风速仪和电称低压冲击器。

所述的轴流风机为风速可调变频风机。

所述的进口风道长度为2-2.5m，高度为实验舱低速段的0.5倍。实验舱低速段长度为2m，宽度为2m，高度为2m。

所述风向调节装置由内外两层相互垂直呈网格状的活页组成。

所述的喷淋降雨装置由双流体喷嘴与空压机、蓄水槽构成。

所述的实验舱低速段底部设有污水排放孔，侧面设置观察窗。

基于所述的模拟雾霾环境下绝缘子积污特性实验装置的试验方法，步骤为：

(1)绝缘子管架设置转动装置，并在上面布置不同型号的绝缘子；

(2)采用轴流风机提供自然风，通过调频电机以改变风量；

(3)启动气溶胶发生器加入细颗粒物；

(4)启动转动装置，使绝缘子串匀速转动；

(5)开启喷雾模式，使绝缘子处于高湿环境中；

(6)开启雾霾监测装置，保证雾霾环境的产生；

(7)开启加热装置，对绝缘子进行升温烘干；

(8)开启喷淋降雨装置，对绝缘子进行淋雨实验，再次开启加热装置干燥绝缘子；

(9)将步骤(2)-(8)循环进行，采集循环之后绝缘子表面污秽进行分析。

与现在技术相比，本发明的有益效果为：

本发明在实验室内进行人工模拟雾霾条件下绝缘子积污特性试验，能在模拟雾霾环境下研究颗粒物、风速、温湿度、降雨等因素对绝缘子积污特性的影响，与传统的绝缘子自然积污试验相比，省时省力，可操控性强，其研究成果对于输电线路绝缘子运行维护及设计选型具有重要意义。

四、附图说明

图1是本发明的装置结构示意图

图中：1-轴流风机；2-实验舱进口风道；3-实验舱低速段；4-排放段；5-气溶胶发生器；6-蒸汽发生器；7-风速仪；8-电称低压冲击器；9-温湿度变送器；10-风向调节装置；11-绝缘子旋转装置；12-喷淋降雨装置；13-加热装置；

五、具体实施方式

下面结合附图1，对本发明作详细说明：

一种模拟雾霾环境下绝缘子积污特性实验装置，主要包括轴流风机、实验舱、雾霾发生生模拟系统、雾霾测量系统，所述的轴流风机通过软连接与实验舱进口风道连接，所述的轴流风机和温湿度调节器连接；所述的雾霾发生模拟系统由气溶胶发生器和蒸汽发生器组成，所述的雾霾测量系统由温湿度变送器、烟尘采样仪和电称低压冲击器组成。实验舱沿风向走势分为进口风道、进口扩张段、实验舱低速段、出口收缩段和排放段，进口风道顶部设有颗粒物添加口，在进口扩张段和实验舱低速段之间设有风向调节装置，在实验舱低速段顶部设有绝缘子旋转装置、喷淋降雨装置，在绝缘子迎风面前部布置雾霾测量设备的探头，底部设有污水排放孔，侧面设置观察窗，所述的温湿度变送器、烟尘采样仪和电称低压冲击器实时监测实验舱内的温湿度和颗粒物。

所述的轴流风机1为风速可调变频风机，所述风速应<5m/s(4级风)，以符合大多数雾霾天气风速条件。

所述的进口风道2长度为2-2.5m，高度为低速段的0.5倍。实验舱低速段长度为2m，宽度为2m，高度为2m。

所述风向调节装置10为内外两层相互垂直呈网格状的活页组成。

所述喷淋降雨装置的双流体雾化喷嘴与蓄水槽、空压机相连。

实施例

一种人工模拟雾霾环境下绝缘子积污特性实验装置，所述轴流风机1为调频风机，通过可调频电机调节自身转速，轴流风机通过软连接与进口风道2连接，通过相连的温湿度调节器6调节实验舱的温度、湿度，进口风道顶部设置有颗粒物添加口，气溶胶发生器5与颗粒物添加口相连，在4级风条件下，通过气溶胶发生器和蒸汽增湿装置在实验舱内制造雾霾环境，设置在实验舱低速段3的雾霾监测系统通过风速仪7、温湿度变送器9电称低压冲击器8测试舱体内的风速、颗粒物粒径分布及湿度。实验舱进口风道2后面依次连接进口扩张段、实验舱低速段4、出口收缩段和实验舱排放段4。进口风道2和进口扩张段之间设有风向调节装置10，使气流均匀进入实验舱低速段3，在其顶部设置有绝缘子旋转装置11、喷淋降雨装置12和加热烘干装置13，喷淋降雨装置12与蓄水槽、空压机相连接，可以调节喷嘴的喷洒参数，以实现不同雨强环境下绝缘子积污实验，实验舱低速段3底部设有污水排放孔，侧面设置有观察窗，气流最终经排放段4的简易除尘装置后排出。实验舱低速段3采用有机玻璃板与理化板相结合，板材厚度为10mm；进口扩张段接口侧面、出口收缩段接口侧面、实验舱门采用有机玻璃板，以便随时观察试验中绝缘子的积污情况；底部采用防腐理化板，方便人员进入时踏踩；顶部同样采用防腐理化板，用以确保布置各种装置所需的刚度与强度。

其中进口风道2长度为1.5m，实验舱低速段3尺寸为2m×2m×2m，进口扩张段和出口收缩段长度为2m左右。

所述的轴流风机1为风速可调变频风机，可以产生0～30m/s的风速，可以模拟环境中0～7级的风速。但实验要求产生<5m/s(4级风)即可。

所述的实验仓低速段3前设有风向调节装置10。

所述的雾霾测量装置由温湿度变送器9、电称低压冲击器8组成。

基于所诉的人工模拟雾霾环境下绝缘子积污特性实验装置的操作方法，通过绝缘子管架设置转动机构，并在上面布置不同型号的绝缘子，以满足试验中调节绝缘子的迎风面与背风面的位置；采用轴流风机提供自然风，并改用调频电机以改变风量；启动气溶胶发生器加入细颗粒物；启动转盘装置，使绝缘子串匀速转动；开启喷雾模式，使绝缘子至于高湿环境中；开启监测装置，保证雾霾环境的产生；开启升温烘干装置，对绝缘子进行干燥；开启淋雨装置，对绝缘子进行淋雨实验，再次开启烘干装置干燥绝缘子；将上述步骤循环进行，依次采集循环之后绝缘子表面的污秽进行分析。

具体工作流程如下：

(1)绝缘子管架设置转动机构，并在上面布置不同型号的绝缘子，以满足试验中调节绝缘子的迎风面与背风面的位置，并在转动装置上方布置加热装置；所述的转动机构可以为转盘。将不同型号的绝缘子串悬挂于转盘装置下方；

(2)启动轴流风机，用于模拟绝缘子在大气环境中的自然风，风速仪用于风速的测量；调频风机改变风量而改变试验风速，所述风速应<5m/s(4级风)，以符合大多数雾霾天气风速条件；

(3)启动气溶胶发生器和蒸汽发生器，以模拟雾霾天气的高湿环境和污染物；通过雾霾监测系统检测实验舱中的湿度和颗粒物浓度及粒径大小，保证绝缘子处于雾霾环境中；添加细颗粒物为氯化钠和高岭土的混合物，用于模拟可溶性和不溶性物质，混合物质通过气溶胶发生器加入系统内，以符合雾霾天气下细颗粒物粒径要求；

(4)启动装盘装置，带动绝缘子串沿转盘装置的轴线旋转，使绝缘子表面各个方向均可积污，以模拟自然环境风向的不一致；

(5)启动加热装置，使粉尘干燥固化在绝缘子表面；

(6)启动喷淋降雨装置，以模拟自然降雨对绝缘子表面污秽的清洗，在此开启加热装置，使粉尘干燥；

(7)对上述步骤再次循环，依次采集循环之后绝缘子表面的污秽进行分析；

(8)通过以上步骤，实现了在实验室模拟雾霾环境下绝缘子积污特性试验，比绝缘子自然积污省时省力，且避免了人力操作等弊端；

以上所述，仅为对本发明的原理进行阐述，并非对本发明作任何形式上的限制；凡本行业的技术人员均可按说明书附图所示和以上所述而顺畅地实施本发明；但是，凡熟悉本专业的技术人员在不脱离本发明技术方案范围内，对以上阐述所做的任何等同变化的更动、修饰与演变等，均属于本发明的技术方案的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种模拟雾霾环境下绝缘子积污特性实验装置，其特征在于，轴流风机、实验舱沿风向走势连接；所述的实验舱沿风向走势依次为进口风道(2)、进口扩张段、实验舱低速段(3)、出口收缩段和排放段(4)，所述的进口风道(2)顶部设有颗粒物添加口，进口风道与雾霾发生模拟装置连接，所述的雾霾发生模拟装置由气溶胶发生器(5)和蒸汽发生器(6)组成；在进口扩张段和实验舱低速段(3)之间设有风向调节装置(10)，在实验舱低速段(3)顶部设有雾霾测量装置、绝缘子旋转装置(11)、喷淋降雨装置(12)和加热装置(13)，在绝缘子迎风面前部设置雾霾测量装置的探头；所述的雾霾测量装置包括温湿度变送器(9)、风速仪和电称低压冲击器(8)。

2.根据权利要求1所述的模拟雾霾环境下绝缘子积污特性实验装置，其特征在于，所述的轴流风机(1)为风速可调变频风机。

3.根据权利要求1所述的模拟雾霾环境下绝缘子积污特性实验装置，其特征在于，所述的进口风道(2)长度为2-2.5m，高度为实验舱低速段的0.5倍。实验舱低速段(3)长度为2m，宽度为2m，高度为2m。

4.根据权利要求1所述的模拟雾霾环境下绝缘子积污特性实验装置，其特征在于，所述风向调节装置(10)由内外两层相互垂直呈网格状的活页组成。

5.根据权利要求1所述的模拟雾霾环境下绝缘子积污特性实验装置，其特征在于，所述的喷淋降雨装置(12)由双流体喷嘴与空压机、蓄水槽构成。

6.根据权利要求1所述的模拟雾霾环境下绝缘子积污特性实验装置，其特征在于，所述的实验舱低速段底部设有污水排放孔，侧面设置观察窗。

7.基于权利要求1-6任一所述的模拟雾霾环境下绝缘子积污特性实验装置的试验方法，其特征在于，步骤为：

(1)绝缘子管架设置转动装置，并在上面布置不同型号的绝缘子；

(2)采用轴流风机提供自然风，通过调频电机以改变风量；

(3)启动气溶胶发生器加入细颗粒物；

(4)启动转动装置，使绝缘子串匀速转动；

(5)开启喷雾模式，使绝缘子处于高湿环境中；

(6)开启雾霾监测装置，保证雾霾环境的产生；

(7)开启加热装置，对绝缘子进行升温烘干；

(8)开启喷淋降雨装置，对绝缘子进行淋雨实验，再次开启加热装置干燥绝缘子；

(9)将步骤(2)-(8)循环进行，采集循环之后绝缘子表面污秽进行分析。