CN105759154A - 一种用于绝缘子串淋雨试验的喷淋控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于绝缘子串淋雨试验的喷淋控制方法，在人工模拟气候室(10)内设置淋雨装置，采用供水装置为淋雨装置提供水源；淋雨装置用于为位于人工模拟气候室中待试验的特高压绝缘子串实施模拟淋雨；在淋雨装置中，将支架竖直安装，在支架上设置的喷头组(96)用于为特高压绝缘子串实施喷水，不同喷头相对支架底部的高度不同，在供水装置的水源中掺入氯化钠以改变喷淋水的电导率。该用于绝缘子串淋雨试验的喷淋控制方法采用立式喷淋装置，能更有效地模拟自然降雨环境。

Description

一种用于绝缘子串淋雨试验的喷淋控制方法

技术领域

本发明属于电气工程技术领域，涉及一种用于绝缘子串淋雨试验的喷淋控制方法，利用该系统可以对交流1000kV、直流±1000kV及以下电压等级绝缘子串进行人工模拟淋雨试验。

背景技术

目前，我国特高压输电线路蓬勃发展并已成为我国电网发展的主要方向之一，由于输送容量大、传输距离远，输电线路穿越山岭、湖泊，极易受到雷击、覆冰、暴雨(淋雨)等自然灾害的威胁。特高压绝缘子串作为特高压输电线路中起悬挂和绝缘作用的重要组成部分，其外绝缘特性也不可避免的受到以上自然灾害的影响。近年来，国内外电力领域高校和科研机构相继在高压试验大厅和人工模拟气候室建立了高压雷电发生器和模拟输电线路覆冰试验系统，并对特高压绝缘子串在雷击、覆冰环境下的外绝缘特性开展了大量的试验研究。对于特高压绝缘子串在淋雨环境下的试验特性，由于模拟淋雨试验系统的复杂性和实现均匀降雨的难度极大，国内外并未对此开展过系统研究。少有的研究机构只是在人工气候室或野外试验站利用市政自来水对低电压等级绝缘子串进行淋雨环境下的闪络放电试验，由于上述淋雨试验时雨水电导率和水滴大小不可调节、均匀性较差，导致试验结果与自然环境下的实际情况存在较大差异。国内也有研究人员提出新建一个特高压绝缘子串人工淋雨实验室，专门用于研究特高压绝缘子串在淋雨环境下的外绝缘特性，但经工程概预算后发现耗资巨大且建设周期长。而现场特高压输电线路运行维护经验表明：由淋雨引起的绝缘子串闪络放电故障时有发生并呈现不断增加的趋势，闪络放电时的电压和放电路径与雨滴大小和电导率、降雨强度、均匀性等诸多因素有关，且特高压绝缘子串与低电压等级绝缘子串的淋雨闪络特性还存在显著差异。

公开号为104330656A的发明专利公开了一种模拟淋雨试验系统(申请号：201410542203.3)，其核心是设计了一种用于喷水的雨棚，对高压输电线路杆塔上绝缘子串进行模拟淋雨试验，模拟雾天、雨天环境下绝缘子带电试验，但是这种系统的喷头朝下，且无法调整喷水角度，无法模拟风雨交加的环境，因此，模拟各种下雨效果的能量较弱，无法适应更高的模拟试验要求。

另外，公开号为203551688U的实用新型专利公开了一种高海拔地区复合绝缘子运行环境模拟系统(申请号：201320638456.1)，用于模拟高海拔地区的雨雾天气，但是，本专利只是提供了一种构想，并没有提供详细的实施细节，如喷头如何布置，如何支撑等等，因为离具体应用实施还存在较大的距离。

因此，有必要设计一种新型的用于绝缘子串淋雨试验的喷淋控制方法。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种用于绝缘子串淋雨试验的喷淋控制方法，该用于绝缘子串淋雨试验的喷淋控制方法采用立式喷淋装置，能更有效地模拟降雨环境。

发明的技术解决方案如下：

一种用于绝缘子串淋雨试验的喷淋控制方法，将淋雨装置固定在人工模拟气候室内，用于为位于人工模拟气候室中待试验的特高压绝缘子串实施模拟淋雨；供水装置为淋雨装置提供水源；

淋雨装置包括支架和安装在支架上的喷头组，支架竖直安装在人工模拟气候室内，喷头组由供水装置供水，不同喷头相对支架底部的高度不同，在供水装置的水源中掺入氯化钠以改变喷淋水的电导率。

所述的支架包括固定支架、活动支架以及升降驱动装置；升降驱动装置安装在固定支架顶端，活动支架吊装在升降驱动装置上；升降驱动装置驱动活动支架作升降运动，从而能调节喷头喷水高度；

喷头组安装在活动支架上。优选地，各喷头每隔若干距离安装于淋雨主管道左右两侧不同的高度，如此能更准确地模拟降雨过程。

固定支架上设有两条竖直的用于为活动支架提供导向的导轨；活动支架能沿导轨作升降运动。

所述的导轨为两条平行导轨，所述的活动支架为三棱框架型支架，支架具有3条竖直的棱，上下端为三角形。

所述的升降驱动装置为电动葫芦，也可以是手动拉线式驱动装置，采用人力驱动，为现有成熟技术。

所述的喷头组的供水管道包括一根竖向的淋雨主管道、一根连接软管以及多根横向支管(铜管)；喷头组的喷头通过横向支管与淋雨主管道相连通；淋雨主管道的一端(优选上端)经连接软管与供水装置的出水口相连，另一端为封闭结构。采用连接软管的作用是便于支架在升降时不影响供水。

所述的喷头组的喷头采用万向可调式锥形喷头，能使从喷头喷嘴喷出的淋雨水在到达特高压绝缘子串表面时与绝缘子轴向呈45°角或平行，用以模拟风雨交加和静风环境下的自然淋雨情况。与特高压绝缘子轴向呈45°角是指喷出淋雨水线的末段与竖直方向的夹角为45度，平行是指喷出淋雨水线的末段呈竖直方向。

所述的供水装置包括依次连接的淋雨水箱、水泵和水阀。

所述的供水装置的供水管路上设有用于检测实时水压的水压表。水泵为可调压力水泵，如变频水泵等。

所述的淋雨装置还连接有供气装置，供气装置包括依次连接的空气压缩机、储气罐和排空气阀，用于淋雨试验完成后，喷出气体以清理管道和喷头内积水，供气装置与供水装置的输出管道汇合后与淋雨装置中所述连接软管的进水口可靠连接。

电动葫芦简称电葫芦，是一种轻小型起重设备，为现有成熟产品。

本发明的系统可以在人工覆冰气候室的基础上进行改造来实施，通过在已有人工覆冰气候室增加淋雨支架、喷头及连接管道，这样成本更低。

有益效果：

本发明提供了一种用于绝缘子串淋雨试验的喷淋控制方法，采用立式喷淋装置，具有喷淋均匀性好的效果，使用该方法可以实现淋雨雨滴在特高压绝缘子串表面的均匀性，雨滴大小和电导率可根据试验需要进行调节，为模拟自然降雨环境下的特高压绝缘子串闪络放电特性提供高效可靠的试验平台。

本发明具有以下有益的技术效果：

1)可以实现淋雨雨滴在特高压绝缘子串表面的均匀性，淋雨的方向、雨滴大小和电导率、淋雨强度可根据试验需要进行调节；

2)通过雨滴大小的调节，淋雨方向的调节以及电导率调节、活动支架高度的调节，能够模拟自然环境下的实际淋雨环境，为开展特高压绝缘子串闪络放电特性提供了高效可靠的试验平台；

3)试验完成后可将系统淋雨管道内的积水排空，避免管道内积水残留导致的管道锈蚀和喷头堵塞，提高了系统使用年限；

4)对已有的人工覆冰气候室进行简单改造而实施淋雨试验，需要增加的设备和装置少，易于实施，整个喷水过程维护方便。

附图说明

图1为特高压绝缘子串淋雨试验系统的整体示意图；

图2为喷淋装置结构示意图(立体图)；

图3为喷淋装置结构示意图(侧视图)。

标号说明：1-淋雨水箱，2-水泵，3-水压表，4-水阀，5-空气压缩机，6-储气罐，7-排空气阀，8-特高压绝缘子串，9-淋雨装置，10-人工模拟气候室，91-固定支架，92-电动葫芦，93-钢丝绳，94-活动支架，95-淋雨主管道，96-喷头组，97-连接软管，98-导轨。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下文将结合说明书附图和较佳的实施例对本文发明做更全面、细致地描述，但本发明的保护范围并不限于以下具体实施例。

除非另有定义，下文中所使用的所有专业术语与本领域技术人员通常理解含义相同。本文中所使用的专业术语只是为了描述具体实施例的目的，并不是旨在限制本发明的保护范围。

实施例：

以下将结合附图和具体实施例对本发明做进一步详细说明：

实施例1：如图1-3，一种用于绝缘子串淋雨试验的喷淋控制方法，采用人工模拟气候室10、淋雨装置和供水装置进行淋雨模拟；淋雨装置固定在人工模拟气候室内，用于为位于人工模拟气候室中待试验的特高压绝缘子串实施模拟淋雨；供水装置为淋雨装置提供水源；

淋雨装置包括支架和安装在支架上的喷头组96，支架竖直安装在人工模拟气候室内，喷头组由供水装置供水。不同喷头相对支架底部的高度不同，即任何2个喷头的高度均不相同。

所述的支架包括固定支架91、活动支架94以及升降驱动装置；升降驱动装置安装在固定支架顶端，活动支架吊装在升降驱动装置上；升降驱动装置驱动活动支架作升降运动，从而能调节喷头喷水高度；

喷头组安装在活动支架上。优选地，各喷头每隔若干距离安装于淋雨主管道95左右两侧不同的高度，如此能更准确地模拟降雨过程。

固定支架上设有两条竖直的用于为活动支架提供导向的导轨98；活动支架能沿导轨作升降运动。

所述的导轨为两条平行导轨，所述的活动支架为三棱框架型支架，支架具有3条竖直的棱，上下端为三角形。

所述的升降驱动装置为电动葫芦，也可以是手动拉线式驱动装置，采用人力驱动，为现有成熟技术。

所述的喷头组的供水管道包括一根竖向的淋雨主管道95、一根连接软管97以及多根横向支管(铜管)；喷头组的喷头通过横向支管与淋雨主管道相连通；淋雨主管道的一端(优选上端)经连接软管与供水装置的出水口相连，另一端为封闭结构。采用连接软管的作用是便于支架在升降时不影响供水。

所述的喷头组的喷头采用万向可调式锥形喷头，可使从喷头喷嘴喷出的淋雨水与特高压绝缘子串呈45°角或垂直，用以模拟风雨交加和静风环境下的自然淋雨情况。

所述的供水装置包括依次连接的淋雨水箱1、水泵2和水阀4。

所述的供水装置的供水管路上设有用于检测实时水压的水压表3。水泵为可调压力水泵，如变频水泵等。

所述的淋雨装置还连接有供气装置，供气装置包括依次连接的空气压缩机5、储气罐6和排空气阀7，用于喷水完成后，喷出气体以清理管道和喷头内积水，供气装置与供水装置的输出管道汇合后与淋雨装置中所述连接软管的进水口可靠连接。

该实施例中，淋雨水箱1采用市售SUS304型不锈钢保温水箱，水箱容积8m³，上方留有加料口以调节淋雨水电导率；可调压力水泵采用市售TD40-25/2SWHC型管道循环泵，调频范围0-50Hz，额定出水压力0.8MPa；水压表采用市售DIM10型数显压力表，量程0-1.0Mpa，精度±0.5％；水阀、排空气阀采用市售SKD80型电动阀门，全行程时间10s，功率20W；空气压缩机采用市售V110-8W型空压机，排气压力0.8MPa，额定功率110kW；储气罐采用市售TS3/1.0型低压储气罐，工作压力1.0Mpa，容积3m³；特高压绝缘子串、采用市售XZP1-300型特高压陶瓷绝缘子串，片数为54，额定电压AC1000kV，吨位300kN；固定支架采用市售Q235型角钢焊接而成，角钢尺寸3000×100×10mm；电动葫芦采用市售CD-5型可升降式电动葫芦，最大起重吨位5t；钢丝绳93采用市售FC-6×7型热镀锌钢丝绳，直径10mm，额定拉伸负荷5吨；三角支架采用由6000×40×40mm铝合金四棱柱和4900×40×40mm铝合金八棱柱拼接而成，尺寸0.85m×0.5m×12m；淋雨主管道采用市售DN32型镀锌钢管，直径32mm，壁厚2mm，管道长12m；喷头组由24套市售KT-SS型万向可调式锥形喷头间隔0.5m左右布置于淋雨主管道两侧，喷头口径2mm，喷嘴方向在垂直方向30-90°可调；连接软管采用市售INR-32型高压软管，管径32mm，壁厚5mm；导轨采用33×30×6000mm，壁厚3mm的铝合金槽钢制作；人工模拟气候室10采用工字钢梁搭设支撑骨架，四周和顶棚保温材料采用厚度为20cm的聚氨酯库保温板，试验区域净空尺寸27m×27m×32m。

上述淋雨水箱、可调压力水泵、水压表、水阀、空气压缩机、储气罐、排空气阀、特高压绝缘子串以及固定支架、电动葫芦、钢丝绳、三角支架、淋雨主管道、喷头组、连接软管、导轨和人工模拟气候室按照上述技术方案，参照图1-3进行搭建和连接。即将所述淋雨水箱的出水口与可调压力水泵的进水口相连。所述可调压力水泵的出水口经水压表后与水阀的进水口相连。所述空气压缩机的出气口与储气罐的进气口相连。所述储气罐的出气口与排空气阀的进气口相连。所述水阀的出水口和排空气阀的出气口汇合后进入人工模拟气候室并经连接软管与淋雨装置相连。

所述淋雨装置的固定支架通过螺栓与人工模拟气候室的侧面保温墙壁、地面和顶面可靠固定。电动葫芦通过U型卡扣固定于固定支架的横梁上。钢丝绳一端与电动葫芦的挂钩相连，另一端与三角支架相连。淋雨主管道上端头与连接软管的进水口相连后焊接于三角支架上。喷头组中每个喷头的进水口经铜管与淋雨主管道左右两侧每隔若干距离的开孔相连。导轨通过焊接固定在固定支架上。三角支架的内侧的两条棱边啮合于导轨内。特高压绝缘子串通过可升降和旋转的电动葫芦悬挂于人工模拟气候室离地一定高度。

上述用于绝缘子串淋雨试验的喷淋控制方法，在人工模拟气候室经试制和试验后被证明可靠可行，可以实现淋雨雨滴在特高压绝缘子串表面的均匀性，雨滴大小、电导率和淋雨强度(降雨量)可根据试验需要进行调节，并具有操作简单、运行维护方便的特点，完全达到设计要求。

淋雨装置为立式喷淋装置，为整个用于绝缘子串淋雨试验的喷淋控制系统的核心部件，如图2所示，包括固定支架、电动葫芦、钢丝绳93、三角支架、淋雨主管道95、喷头组96、连接软管97、导轨98。其中所述淋雨水箱1的出水口与可调压力水泵的进水口相连。所述可调压力水泵的出水口与水阀4的进水口相连。在可调压力水泵与水阀的连接管道上设置有水压表3。所述空气压缩机5的出气口与储气罐6的进气口相连。所述储气罐6的出气口与排空气阀7的进气口相连。所述水阀4的出水口和排空气阀7的出气口汇合后进入人工模拟气候室10并经连接软管97的进水口与淋雨装置9相连。所述淋雨装置9的固定支架91通过螺栓与人工模拟气候室10的侧面保温墙壁、地面和顶面可靠固定。电动葫芦92通过U型卡扣固定于固定支架91的横梁上。钢丝绳93一端与电动葫芦92的挂钩相连，另一端与三棱框架型支架(以下简称三角支架)相连。淋雨主管道95为上端头开口下端头封闭结构，其上端头与连接软管97的进水口相连，整个淋雨主管道95通过焊接牢靠的固定在三角支架上。在淋雨主管道95左右两侧，每隔若干距离间隔开孔后经铜管与喷头组96每个喷头的进水口相连。导轨98通过焊接固定在固定支架91上，三角支架两条棱啮合于导轨98内从而实现三角支架在导轨98上的上下升降。特高压绝缘子串8通过可升降和旋转的电动葫芦悬挂于人工模拟气候室10离地面一定的高度。

工作原理说明：在人工模拟气候室10内对特高压绝缘子串8进行淋雨试验时，首先关闭排空气阀7并打开水阀4。根据试验需要向淋雨水箱1内加入一定量的氯化钠以调节水箱内淋雨用水的电导率至试验所需值。接通可调压力水泵2和淋雨装置电动葫芦92的工作电源，从淋雨水箱1出水口流出的淋雨水经过可调压力水泵2后，调节可调压力水泵2的频率，使得经水阀4流向淋雨装置连接软管97的淋雨水压力连续可调，淋雨水的压力数值可以从水压表3实时读取。在连接软管97内具有一定压力的淋雨用水，在水压作用下经过淋雨主管道95流入均匀布置于淋雨主管道95左右两侧的喷头组96，淋雨水在喷头组96每个喷头内被打碎后从喷头口高速喷出至特高压绝缘子串8表面。通过控制电动葫芦92的正反转收放钢丝绳93来调节三角支架在导轨98上滑动至离地一定高度，直到整支特高压绝缘子串8都位于从喷头组96喷出的轨迹呈“抛物线”形状的淋雨区域内。调节可调压力水泵2的频率，从而改变淋雨水的压力数值，即可改变从喷头组96每个喷头喷出的雨滴粒径大小和整个淋雨强度(降雨量)，用以模拟自然环境下的小雨、中雨和暴雨实际情况。由于所述喷头组96采用万向可调式锥形喷头，从喷头喷嘴喷出的雨滴呈现圆锥形状向空间发散，从而使从相邻喷头喷出的水柱能在水平和垂直方向形成交叉点，然后均匀的降落至特高压绝缘子串8表面；根据国际电工委员会标准，为了模拟风雨交加和静风环境下的淋雨情况，在淋雨试验前可调节喷头组96每个喷头的喷嘴方向，以使淋雨水在到达特高压绝缘子串8表面时与绝缘子轴向呈45°角(风雨交加情况)或平行(静风情况)。当调节可调压力水泵2的频率使到达特高压绝缘子串8表面的淋雨雨滴粒径、水平和垂直方向降雨量以及均匀性达到试验要求时，即可利用高压发生器装置对淋雨环境下的特高压绝缘子串8开展耐压、放电闪络等试验。当淋雨试验结束时，关闭水阀4，同时打开排空气阀7并接通空气压缩机5的工作电源，由空气压缩机5产生的压缩气体进入储气罐后经排空气阀7进入淋雨管道内，将淋雨管道内残留的淋雨水通过喷头组96每个喷头喷出，以防雨水长时间残留于管道内锈蚀管道和堵塞喷头。最后断开可调压力水泵2、淋雨装置电动葫芦92和空气压缩机5的工作电源，试验结束。

Claims (10)

1.一种用于绝缘子串淋雨试验的喷淋控制方法，在人工模拟气候室内设置淋雨装置，采用供水装置为淋雨装置提供水源；淋雨装置用于为位于人工模拟气候室中待试验的特高压绝缘子串实施模拟淋雨；

其特征在于，在淋雨装置中，将支架竖直安装，在支架上设置的喷头组用于为特高压绝缘子串实施喷水，不同喷头相对支架底部的高度不同，在供水装置的水源中掺入氯化钠以改变喷淋水的电导率。

2.根据权利要求1所述的用于绝缘子串淋雨试验的喷淋控制方法，其特征在于，所述的支架包括固定支架、活动支架以及升降驱动装置；升降驱动装置安装在固定支架顶端，活动支架吊装在升降驱动装置上；升降驱动装置驱动活动支架作升降运动，从而能调节喷头喷水高度；

喷头组安装在活动支架上。

3.根据权利要求2所述的用于绝缘子串淋雨试验的喷淋控制方法，其特征在于，固定支架上设有两条竖直的用于为活动支架提供导向的导轨；活动支架能沿导轨作升降运动。

4.根据权利要求3所述的用于绝缘子串淋雨试验的喷淋控制方法，其特征在于，所述的导轨为两条平行导轨，所述的活动支架为三棱框架型支架。

5.根据权利要求2所述的用于绝缘子串淋雨试验的喷淋控制方法，其特征在于，所述的升降驱动装置为电动葫芦。

6.根据权利要求1所述的用于绝缘子串淋雨试验的喷淋控制方法，其特征在于，所述的喷头组的供水管道包括一根竖向的淋雨主管道、一根连接软管以及多根横向支管；喷头组的喷头通过横向支管与淋雨主管道相连通；淋雨主管道的一端经连接软管与供水装置的出水口相连，另一端为封闭结构。

7.根据权利要求1所述的用于绝缘子串淋雨试验的喷淋控制方法，其特征在于，所述的喷头组的喷头采用万向可调式锥形喷头，能使从喷头喷嘴喷出的淋雨水在到达特高压绝缘子串表面时与绝缘子轴向呈45°角或平行，用以模拟风雨交加和静风环境下的自然淋雨情况。

8.根据权利要求1-7任一项所述的用于绝缘子串淋雨试验的喷淋控制方法，其特征在于，所述的供水装置包括依次连接的淋雨水箱、水泵和水阀。

9.根据权利要求8所述的用于绝缘子串淋雨试验的喷淋控制方法，其特征在于，所述的供水装置的供水管路上设有用于检测实时水压的水压表。

10.根据权利要求6所述的用于绝缘子串淋雨试验的喷淋控制方法，其特征在于，所述的淋雨装置还连接有供气装置，供气装置包括依次连接的空气压缩机、储气罐和排空气阀，用于淋雨试验完成后，喷出气体以清理管道和喷头内积水，供气装置与供水装置的输出管道汇合后与淋雨装置中所述连接软管的进水口可靠连接。