CN106157783B - 应用电热效应控制模拟覆冰荷载脱落的实验模型 - Google Patents

Abstract

本发明公开了应用电热效应控制模拟覆冰荷载脱落的实验模型，包括两个模拟电塔，搭设于两个模拟电塔之间的模拟实验导线，在模拟实验导线上挂有至少一个模拟覆冰荷载，所述模拟覆冰荷载均通过熔断丝挂接于模拟实验导线上，每根熔断丝均连接有一个使其熔断的熔断电路。本发明提供的实验模型制作工艺简单、成本低和组装运输方便，而且能够很好满足脱冰的同时性和有效性，能提高实验的精准度，具有缩放比例大的优点。

Description

应用电热效应控制模拟覆冰荷载脱落的实验模型

技术领域

本发明涉及高压输电线路测试装置，具体涉及一种应用电热效应控制模拟覆冰荷载脱落的实验模型。

背景技术

在特定的温度和风等自然条件下，输电线上的覆冰会融化脱落，从而引起电线的上下振动和横向摆动。输电线覆冰脱落可能引起闪络、跳闸、烧伤电线等电气事故，甚至导致金具损坏、断线、杆塔折损、倒塔等机械事故，严重影响输电线路的安全运行。因此对输电线路脱冰动力响应问题及其除冰技术的研究具有重要的理论意义和工程实用价值。

对模型输电线路进行导线脱冰实验时，需让模拟覆冰荷载有效的脱落，甚至要求同时脱落，常用的方法有直接剪断法和电磁控制法。直接剪断就是实验人员用剪刀将挂在实验导线上模拟覆冰荷载的集中质量剪掉，在需要同时脱落多个模拟覆冰荷载时，就需要多人同时剪，这样很难保证每个模拟覆冰荷载都能有效且同时的脱落，而且多人同时操作会引入诸多不确定的因素，比如在操作时意外碰到实验导线，将导致实验结果的错误。电磁控制法是将模拟覆冰荷载做成电磁铁，加载时通电，将其吸附在实验导线上，实验导线为可磁化材料制成或是在覆冰位置设置有可磁化底座，脱冰时断电，电磁铁磁性消失，覆冰荷载脱落。但是电磁控制法实施起来比较复杂，成本较高，电磁铁的制作比较困难，且达到实验要求的电磁铁的最小尺寸很大，这就限制了模型实验的缩尺比，在需要进行大缩尺比的模型实验时就不适用。因此，采用这两种方法进行模拟输电导线脱冰的缩尺实验有很多不足。

本发明提出了一种制作简单，应用电热效应控制模拟覆冰荷载脱落的实验模型，用于研究高压输电线路在覆冰和脱冰跳跃过程中塔线体系是否安全，该实验模型制作工艺简单、成本低和组装运输方便，而且能够很好满足脱冰的同时性和有效性，能提高实验的精准度，具有缩放比例大的优点。

发明内容

本发明的目的是提供一种应用电热效应控制模拟覆冰荷载脱落的实验模型，该实验模型制作工艺简单、成本低和组装运输方便，而且能够很好满足脱冰的同时性和有效性，能提高实验的精准度，具有缩放比例大的优点。

为了达到上述目的，本发明采取如下技术方案，一种应用电热效应控制模拟覆冰荷载脱落的实验模型，包括两个模拟电塔，搭设于两个模拟电塔之间的模拟实验导线，在模拟实验导线上挂有至少一个模拟覆冰荷载，所述模拟覆冰荷载均通过熔断丝挂接于模拟实验导线上，每根熔断丝均连接有一个使其熔断的熔断电路。

本发明的结构简单，用于研究高压输电线路在覆冰和脱冰跳跃过程中塔线体系是否安全。最基本的设备只需要两个模拟电塔，一根模拟实验导线，一个或多个模拟覆冰荷载，用于悬挂模拟覆冰荷载的数根熔断丝以及熔断电路，模拟试验时，给熔断电路通电，熔断丝熔断，模拟覆冰荷载脱落，具有制作工艺简单、成本低和组装运输方便，而且能够很好满足脱冰的同时性和有效性，能提高实验的精准度，具有缩放比例大的优点，模拟覆冰荷载通常只需要数克重量就行。而现有技术的模拟覆冰荷载通常为数千克至数十千克，这就大大限制了试验模型的缩放比例。

现有技术包括直接剪断法，其所用模拟覆冰荷载重量大，并且不能满足脱冰的同时性和有效性，实验的精准度低；电磁控制法由于必须通过电磁铁连接模拟覆冰荷载与模拟实验导线，由于电磁铁的存在使模拟覆冰荷载增加，这样就限制了实验的精准度以及实验模型的缩放比例，导致实验模型的尺寸和成本都大量增加，不能满足各种缩放比例的试验模型的需要。

现有技术中试验模型的通常是1：1或者根本没有按照比例制造，本发明的缩放比例可达200：1，因此更具有适用性，制造方便。

所述熔断电路以及熔断丝的数量与实验设计需要脱落的模拟覆冰荷载数量一致。

所述模拟覆冰荷载包括两个负重，两个负重通过一根熔断丝进行连接并悬挂于模拟实验导线的两侧。

进一步，所述负重为一组两个，每个的质量m为：

其中：M为模拟覆冰荷载的总质量，n为简化的模拟覆冰荷载的组数。

所述设置便于在熔断丝的两侧连接熔断电路，通以熔断电流。

所有的熔断电路通过一个总开关连接电源。

总开关用于控制所有模拟覆冰荷载同时脱落。

每个所述熔断电路包括两根电源线，两根电源线的第一端分别接触连接于熔断丝的两端，其中一根电源线的第二端经分开关后再经总开关连接于电源的一极，另一根电源线的第二端连接于电源的另一极。

进一步，所述设置能保证所述熔断电路与所述熔断丝只有接触而没有力的作用，接触力极小，这样才能保证通过所述熔断丝和模拟覆冰荷载的组合加在模拟实验导线上的荷载与实验设计值吻合。

上述熔断电路的连接方式结构简单，并且不会影响模拟覆冰荷载重量，使模型试验的精确度提高，分开关用于控制单个模拟覆冰荷载的脱落。

所述两根电源线的第一端均设置有圆环，熔断丝穿过圆环后连接负重，圆环的内壁设置有金属毛刷，圆环通过金属毛刷与熔断丝接触连接，两个负重下端还通过绝缘绳连接。

为了保证电源线与熔断丝接触良好，电源线与熔断丝连接的一端设有圆环，圆环材质为金属，熔断丝从圆环中穿过并通过金属毛刷与圆环接触连接。所述绝缘绳用于防止负重晃动时，两个负重发生上下滑动，起一种稳定两个负载位置的作用。脱落时也能一起脱落。

金属毛刷能够提高电源线与熔断丝的接触效果，并且接触力很小。

所述总开关、分开关连接有控制装置，所述控制装置控制总开关、分开关的通断。

所述总开关、分开关均为接触器的常开开关，总开关、分开关分别由不同的接触器控制，接触器的线圈均连接到控制装置的控制端组，接触器具有控制方便、控制电流大的特点，控制装置设置有PLC或单片机，控制装置设置有控制端组，可根据需要设置总开关、和各个分开关的通断，或者全部脱落，或者由左至右脱落，或者由右至左脱落，提高试验的有效性，由于PLC或单片机控制开关通断技术是成熟技术，在此不再赘述。

所述电源线为硬质铜芯线，其重量由其自身强度支撑或通过支架支撑，硬质铜芯线的直径为5mm。

所述熔断电路的支撑力应全部由熔断电路自身提供，而不能由模拟实验导线提供。

所述设置便于将电源线重量由其自身支撑或通过支架支撑，减小对模拟覆冰荷载的影响，增加模拟覆冰荷载的精确度。

所述熔断丝为电阻率低的金属丝，所述金属丝为直径Φ0.04mm的不锈钢线。

所述熔断丝需选用电阻率小的金属材料，因为熔断丝的电阻R为：

其中ρ为熔断丝的电阻率，L为熔断丝的长度，S为熔断丝的面积。熔断丝的发热功率P为：

其中U为通电电压。所述熔断丝选用电阻率小的金属材料能够有效提高其发热功率。

为了保证所述熔断丝能快速熔断，所述电源需提供大于其熔断电压的电压。

采用电阻率低的金属丝便于熔断丝快速熔断，由于本实验模型的缩放尺寸大，所以只需要直径Φ0.04mm的不锈钢线即可。

所述模拟实验导线设置有绝缘覆层，该绝缘覆层上设置有至少一条与模拟实验导线长度方向垂直的凹槽，熔断丝搭接于凹槽内。

凹槽的数量可根据试验的需要进行设置，凹槽的数量大于或等于熔断丝的数量，当然数量越多，越便于使用过程中的调节各个熔断丝的间隔距离。

绝缘覆层用于防止试验模型在进行单个熔断丝熔断时，由于模拟试验导线的导电作用，将相邻的熔断丝也一起熔断。所述凹槽用于悬挂熔断丝，防止模拟覆冰荷载在模拟实验导线上滑动，影响实验的精确度。

本发明的模拟覆冰荷载的重物质量具有大幅度的调节范围，能够很好的适应各种缩尺比的模型；同时，本发明的制作材料非常便宜，制作方法非常简单，对实验设施设备的要求也不高，可以充分降低实验的成本。

有益效果:本发明提供了应用电热效应控制模拟覆冰荷载脱落的实验模型；该实验模型制作工艺简单、成本低和组装运输方便，而且能够很好满足脱冰的同时性和有效性，能提高实验的精准度，具有缩放比例大的优点。

附图说明

图1为本发明的结构图；

图2为图1的A-A剖视图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。

如图1-图2所示，本发明提供了应用电热效应控制模拟覆冰荷载脱落的实验模型，包括两个模拟电塔1，搭设于两个模拟电塔1之间的模拟实验导线2，在模拟实验导线2上挂有5个模拟覆冰荷载3，所述模拟覆冰荷载3均通过熔断丝4挂接于模拟实验导线2上，每根熔断丝4均连接有一个使其熔断的熔断电路。

所述模拟覆冰荷载3包括两个负重，两个负重通过一根熔断丝4进行连接并悬挂于模拟实验导线2的两侧。单个负重质量为2g。

所有的熔断电路通过一个总开关5连接电源6。本实施例的电源6的额定电压为60V。

每个所述熔断电路包括两根电源线7，所述两根电源线7的第一端均设置有圆环71，熔断丝4穿过圆环71后连接负重，圆环71的内壁设置有金属毛刷72，圆环71通过金属毛刷72与熔断丝4接触连接，两个负重下端还通过绝缘绳31连接；其中一根电源线7的第二端经分开关8后再经总开关5连接于电源6的一极，另一根电源线7的第二端连接于电源6的另一极。

为了保证电源线7与熔断丝4接触良好，电源线7与熔断丝4连接的一端设有圆环71，熔断丝4从圆环71中穿过并通过金属毛刷72与圆环71接触连接。所述绝缘绳31用于防止负重晃动时，两个负重发生上下滑动，起一种稳定两个负载位置的作用。

所述总开关5、分开关8连接有控制装置9，所述控制装置9控制总开关5、分开关8的通断。

所述总开关5、分开关8均为接触器的常开开关，总开关5、分开关8由不同的接触器控制，接触器的线圈均连接到控制装置9的控制端组，接触器具有控制方便、控制电流大的特点，控制装置9设置有单片机，单片机设置有控制端组，可根据需要设置总开关5、和各个分开关8的通断，或者一起脱落，或者由左至右脱落，或者由右至左脱落，提高试验的有效性，由于单片机控制开关通断技术是成熟技术，在此不再赘述。

所述电源线7为硬质铜芯线，其重量由其自身强度支撑或通过支架10支撑，硬质铜芯线的直径为5mm。

所述熔断丝4为电阻率低的金属丝，所述金属丝为直径Φ0.04mm的不锈钢线。

所述模拟实验导线2设置有绝缘覆层21，该绝缘覆层21上设置有5条与模拟实验导线2长度方向垂直的凹槽21a，熔断丝4搭接于凹槽21a内。防止模拟覆冰荷载3在模拟实验导线2上滑动，影响测量精度。

绝缘覆层21用于防止试验模型在进行单个熔断丝4熔断时，由于模拟试验导线2的导电作用，将相邻的熔断丝4也一起熔断。

优选地，本实施例中模拟覆冰荷载3的单个负重质量为2g，与现有技术中数千克至数十千克的模拟覆冰荷载相比，具有缩放比大，价格低的优点。

综上所述，本发明提供应用电热效应控制模拟覆冰荷载脱落的实验模型，该实验模型制作工艺简单、成本低和组装运输方便，而且能够很好满足脱冰的同时性和有效性，能提高实验的精准度，具有缩放比例大的优点。

Claims (6)

1.一种应用电热效应控制模拟覆冰荷载脱落的实验模型，包括两个模拟电塔(1)，搭设于两个模拟电塔(1)之间的模拟实验导线(2)，在模拟实验导线(2)上挂有至少一个模拟覆冰荷载(3)，其特征在于：所述模拟覆冰荷载(3)均通过熔断丝(4)挂接于模拟实验导线(2)上，每根熔断丝(4)均连接有一个使其熔断的熔断电路；

所有的熔断电路通过一个总开关(5)连接电源(6)；

每个所述熔断电路包括两根电源线(7)，两根电源线(7)的第一端分别接触连接于熔断丝(4)的两端，其中一根电源线(7)的第二端经分开关(8)后再经总开关(5)连接于电源(6)的一极，另一根电源线(7)的第二端连接于电源(6)的另一极；

所述两根电源线(7)的第一端均设置有圆环(71)，熔断丝(4)穿过圆环(71)后连接负重，圆环(71)的内壁设置有金属毛刷(72)，圆环(71)通过金属毛刷(72)与熔断丝(4)接触连接，两个负重下端还通过绝缘绳(31)连接。

2.根据权利要求1所述的应用电热效应控制模拟覆冰荷载脱落的实验模型，其特征在于：所述模拟覆冰荷载(3)包括两个负重，两个负重通过一根熔断丝(4)进行连接并悬挂于模拟实验导线(2)的两侧。

3.根据权利要求1所述的应用电热效应控制模拟覆冰荷载脱落的实验模型，其特征在于：所述总开关(5)、分开关(8)连接有控制装置(9)，所述控制装置(9)控制总开关(5)、分开关(8)的通断。

4.根据权利要求1所述的应用电热效应控制模拟覆冰荷载脱落的实验模型，其特征在于：所述电源线(7)为硬质铜芯线，其重量由其自身强度支撑或通过支架(10)支撑，硬质铜芯线的直径为5mm。

5.根据权利要求1所述的应用电热效应控制模拟覆冰荷载脱落的实验模型，其特征在于：所述熔断丝(4)为电阻率低的金属丝，所述金属丝为直径Φ0.04mm的不锈钢线。

6.根据权利要求1所述的应用电热效应控制模拟覆冰荷载脱落的实验模型，其特征在于：所述模拟实验导线(2)设置有绝缘覆层(21)，该绝缘覆层上设置有至少一条与模拟实验导线(2)长度方向垂直的凹槽(21a)，熔断丝(4)搭接于凹槽(21a)内。