CN106814264A - 一种高电压试验用小型多功能环境气候模拟装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种高电压试验用小型多功能环境气候模拟装置，包括罐体和安装在罐体上的调温装置、喷淋装置和抽真空装置；装置还包括气象监测装置和中心控制系统；气象监测装置安装在罐体上，用于监测罐体内的气象数据，并将气象数据反馈给中心控制系统；中心控制系统设于罐体外，用于接收气象监测装置反馈的气象数据，并根据气象数据调控调温装置、喷淋装置和抽真空装置工作，以在罐体内模拟出符合需求的环境气候。本发明的技术方案可精确控制环境参数并模拟多种气候条件，实现多气象参数的精确控制，可用于空气间隙和沿面放电特性及机理研究，解决了以往环境气候室内环境因素难以精确控制，以及试验成本高的问题，大幅提高了试验效率及准确性。

Description

一种高电压试验用小型多功能环境气候模拟装置

技术领域

本发明涉及超高电压外绝缘领域，具体讲涉及一种高电压试验用小型多功能环境气候模拟装置。

背景技术

输电线路运行安全性和稳定性是衡量设计优劣的重要标准，而线路外绝缘设计是线路运行安全的基础，所以在输变电工程规划设计过程中需要对外绝缘问题开展细致的研究，找出其规律性。随着我国特高压交、直流输电工程大规模建设，线路路径不可避免的要经过高海拔、重污秽、高电导率雾、重覆冰等复杂气象环境地区，这将导致线路外绝缘性能和电网安全受到一定程度的影响。因此，为了提高特高压输电工程在复杂环境下外绝缘的可靠性能，保障电网的安全运行，可重点开展在高海拔、重污秽、高电导率雾、重覆冰地区复杂气象环境下特高压输电工程绝缘特性研究工作，为工程设计提供技术支撑。

为了掌握其规律性，提出相关参数影响的修正公式，及指数的选取方法，获得合理的绝缘间隙、沿面配置参数，指导工程实践，必须开展大量高电压相关试验。目前高电压空气间隙、沿面放电试验主要在环境参数难以精确控制的大型环境气候实验室或者功能不齐备的小型实验室开展,试验程序繁琐，环境参数难以精确控制，试验结果的分散性大，耗费大量人力物力，工作效率不高，对于精度要求高的实验来说,这种技术方案显然是不能满足科研要求的。

发明内容

为了解决现有技术中所存在的上述问题，本发明提供一种高电压试验用小型多功能环境气候模拟装置。该装置可精确控制温湿度、气压等参数，并可模拟0～6000m海拔、覆冰积雪、下雨等气候现象，以满足研究要求。

本发明提供的技术方案是：一种高电压试验用小型多功能环境气候模拟装置，包括罐体和安装在所述罐体上的调温装置、喷淋装置和抽真空装置；其改进之处在于：所述装置还包括气象监测装置和中心控制系统；所述气象监测装置安装在所述罐体上，用于监测所述罐体内的气象数据，并将所述气象数据反馈给所述中心控制系统；所述中心控制系统设于所述罐体外，用于接收所述气象监测装置反馈的气象数据，并根据所述气象数据调控所述调温装置、所述喷淋装置和所述抽真空装置工作，以在所述罐体内模拟出符合需求的环境气候。

优选的，所述罐体为不锈钢金属罐体，包括底部、壁面和顶部；所述底部和顶部为球冠形结构；所述壁面为圆筒结构；所述圆筒结构的横截面直径为2.1m-2.3m，高度为1.8-2.0m；所述罐体的顶部最高点与所述底部最低点之间的距离为2.4m-2.6m。

进一步，所述罐体底部设有支腿加强板，所述支腿加强板为与所述底部球冠形结构相适应的弧形面板，所述支腿加强板通过焊接方式固定在所述底部，并与所述底部面板相贴合；所述支腿加强板上焊接有平行于所述罐体轴线方向的支腿，所述支腿底部设有垂直于所述罐体轴线方向的稳定板；所述底部还设置有用于连接排污管道的排污口。

进一步，所述罐体顶部两侧对称设有吊耳加强板，所述吊耳加强板为与顶部球冠形结构相适应的弧形面板，所述吊耳加强板通过焊接方式固定在所述顶部两侧，并与所述顶部面板相贴合；所述吊耳加强板上焊接有竖直向上的吊耳；所述吊耳上设有圆孔，两侧吊耳之间的间距为1.5m-1.8m。

进一步，所述罐体壁面上设有方形开口，所述方形开口四周安装有加强板，所述加强板上安装有密封门；所述密封门与所述加强板通过合页转动连接；所述方形开口的正下方设有阶梯。

优选的，所述调温装置包括加热装置、制冷装置和循环风机；

所述加热装置包括镶嵌在所述罐体内部的加热电阻丝；所述中心控制系统通过信号线与所述加热电阻丝相连，用于控制加热电阻丝加热；

所述制冷装置包括设于所述罐体外的制冷风机，所述制冷风机通过制冷送风管与所述罐体相连；所述中心控制系统通过信号线与所述制冷风机相连，用于控制所述制冷风机产生冷气并通过所述制冷送风管输送至所述罐体内；

所述循环风机包括设于罐体外的热循环风机和冷循环风机,所述热循环风机和所述冷循环风机分别通过管道与所述罐体相连，所述中心控制系统通过信号线连接并控制所述热循环风机和所述冷循环风机；所述热循环风机和冷循环风机分别用于对所述罐体内部温度进行补偿调节，并使所述罐体内部温度均匀。

优选的，所述喷淋装置包括水泵和喷嘴，所述喷嘴安装在罐体顶部；所述水泵通过水管与所述喷嘴相连；所述喷嘴的出水口直径可调且受所述中心控制系统控制；所述水泵连接所述中心控制系统；所述中心控制系统通过调节所述水泵压力和所述喷嘴直径来控制所述喷淋装置的淋雨量和喷雾量。

优选的，所述抽真空装置采用主辅独立，双重补偿的设计方式：包括抽真空管道和两个具有不同功率大小的真空泵，所述罐体上设有真空管接口；所述真空泵受中心控制系统控制，并通过抽真空管道与罐体相连接；在罐体抽真空时，所述中心控制系统先控制功率较大的真空泵抽真空，再控制功率较小的真空泵抽真空，以调节罐体内的气压，维持罐体内部气压稳定。

优选的，所述气象监测装置包括气体压力传感器和温湿度传感器，所述气体压力传感器和所述温湿度传感器安装在罐体侧壁上，所述气体压力传感器和温湿度传感器分别通过信号输出接口连接所述中心控制系统；所述气压传感器和所述温湿度传感器分别检测罐体内部气压和温湿度，并将检测到的气压值和温湿度值传输给所述中心控制系统；所述中心控制系统根据接收到的气压值控制所述抽真空装置工作，从而调节所述罐体内的气压；所述中心控制系统根据接收到的温度值控制所述调温装置工作，从而调节所述罐体内的温度；所述中心控制系统根据接收到的湿度值控制所述喷淋装置工作，从而调节所述罐体内的湿度。

进一步，罐体上还安装有带灯视镜、摄像头、观察窗和地线保护装置；所述带灯视镜通过信号线与中心控制系统相连，用于罐体内部照明，并监测罐体内部状态；所述摄像头通过信号线与中心控制系统相连，用于拍摄所述罐体内部图像，并将所述罐体内部图像上传至所述中心控制系统进行显示；所述观察窗用于人眼直接观察罐体内部状态；所述地线保护装置用于将所述调温装置、所述喷淋装置、所述抽真空装置和所述气象监测装置的接地保护线连成一个电极；

所述中心控制系统包括触控屏和连接所述触控屏的控制主机；所述触控屏用于人工输入气象模拟参数并显示罐体内部的气象状态；所述控制主机根据人工输入的气象参数控制调温装置、喷淋装置和抽真空装置；并控制触控屏显示气象监测装置监测到的气象数据和摄像头拍摄到的罐体内部图像。

与最接近的技术方案相比，本发明具有如下显著进步：

1)本发明提供的一种高电压试验用小型多功能环境气候模拟装置，可根据试验要求在中心控制系统的触控屏上输入相应参数,通过一套中心控制系统自动控制调温装置、喷淋装置、抽真空装置工作，降低了高压试验的试验成本，减少了高压试验时的试品布置次数，大幅度提高了高电压试验的试验效率。

2)本发明提供的一种高电压试验用小型多功能环境气候模拟装置采用闭环反馈的控制方式，通过气象监测装置实时监测罐体内部的气象并反馈监测数据，中心控制系统根据反馈结果实现对各个模块的控制修正，降低了模拟装置的误差，提高环境模拟的精确度，解决了以往环境气候室内环境因素难以精确控制的缺陷。

3)本发明提供的高电压试验用小型多功能环境气候模拟装置中的调温装置包括加热装置、制冷装置和循环风机；其中循环风机由热循环风机和冷循环风机组成，可分别与加热装置和制冷装置配合工作，用于在罐体内部温度达到设定值时，对罐体内部温度进行补偿调节，并使所述罐体内部温度均匀；可实现对罐体内部温度的精细调节和控制，提高模拟装置对环境模拟的精确度，解决了以往环境气候室内环境因素难以精确控制的缺陷。

4)本发明提供的高电压试验用小型多功能环境气候模拟装置中的抽真空装置采用主辅独立，双重补偿的设计方式：包括抽真空管道和两个具有不同功率大小的真空泵，在罐体抽真空时，中心控制系统先控制功率较大的真空泵抽真空，再控制功率较小的真空泵抽真空，以调节罐体内的气压，维持罐体内部气压稳定；可实现对罐体内部气压的精细调节和控制，提高模拟装置对环境模拟的精确度，解决了以往环境气候室内环境因素难以精确控制的缺陷。

附图说明

图1为本发明提供的高电压试验用小型多功能环境气候模拟装置的主视图；

图2为本发明提供的高电压试验用小型多功能环境气候模拟装置的侧视图；

图3为本发明提供的高电压试验用小型多功能环境气候模拟装置的立体结构示意图；

其中1-吊耳；2-吊耳加强板；3-罐体；4-带灯视镜；5-密封门；6-加强板；7-支腿加强板；8-支腿；9-观察窗；10-摄像头；11-信号输出接口；12-地线保护装置；13-抽真空管道接口；14-排污口；15-风管接口；16-温湿度测量接口；17-阶梯。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步的详细说明。

为了彻底了解本发明实施例，将在下列的描述中提出详细的结构。显然，本发明实施例的施行并不限定于本领域的技术人员所熟习的特殊细节。本发明的较佳实施例详细描述如下，然而除了这些详细描述外，本发明还可以具有其他实施方式。

本发明提供的高电压试验用小型多功能环境气候模拟装置的结构如图1-3所示。包括罐体3和安装在所述罐体3上的调温装置、喷淋装置和抽真空装置；所述装置还包括气象监测装置和中心控制系统；所述气象监测装置安装在所述罐体3上，用于监测所述罐体3内的气象数据，并将所述气象数据反馈给所述中心控制系统；所述中心控制系统设于所述罐体3外，用于接收所述气象监测装置反馈的气象数据，并根据所述气象数据调控所述调温装置、所述喷淋装置和所述抽真空装置工作，以在所述罐体3内模拟出符合需求的环境气候。

所述罐体3为不锈钢金属罐体3，包括底部、壁面和顶部；所述底部和顶部为球冠形结构；所述壁面为圆筒结构；所述圆筒结构的横截面直径为2.1m-2.3m，高度为1.8-2.0m；所述顶部最高点与所述底部最低点之间的距离为2.4m-2.6m。

所述罐体底部设有支腿加强板7，所述支腿加强板7为与所述底部球冠形结构相适应的弧形面板，所述支腿加强板7通过焊接方式固定在所述底部，并与所述底部面板相贴合；所述支腿加强板7上焊接有平行于所述罐体3轴线方向的支腿8，所述支腿8底部设有垂直于所述罐体3轴线方向的稳定板；所述底部还设置有用于连接排污管道的排污口14。

所述罐体顶部两侧对称设有吊耳加强板2，所述吊耳加强板2为与顶部球冠形结构相适应的弧形面板，所述吊耳加强板2通过焊接方式固定在所述顶部两侧，并与所述顶部面板相贴合；所述吊耳加强板2上焊接有竖直向上的吊耳1；所述吊耳1上设有圆孔，两侧吊耳1之间的间距为1.5m-1.8m。所述吊耳1用于装置的运输和迁移，安装在设备上用于起吊的受力构件。

所述罐体壁面上设有方形开口，所述方形开口四周安装有加强板6，所述加强板6上安装有密封门5；所述密封门5与所述加强板6通过合页转动连接；所述方形开口的正下方设有阶梯17。所述密封门5用于增强气密性的门开展真空实验时对装置的密封作用；所述阶梯17用于设备检修和试品布置时人员进出装置的台阶。

所述调温装置包括加热装置、制冷装置和循环风机；

所述加热装置包括镶嵌在所述罐体3内部的加热电阻丝；所述中心控制系统通过信号线与所述加热电阻丝相连，用于控制加热电阻丝加热；；

所述制冷装置包括设于所述罐体3外的制冷风机，所述制冷风机通过连接罐体3上风管接口15的制冷送风管与所述罐体3相连；所述中心控制系统通过信号线与所述制冷风机相连，用于控制所述制冷风机产生冷气并通过所述制冷送风管输送至所述罐体3内；

所述循环风机包括设于罐体3外的热循环风机和冷循环风机,所述热循环风机和所述冷循环风机分别通过管道与所述罐体3相连，所述中心控制系统通过信号线连接并控制所述热循环风机和所述冷循环风机；所述热循环风机和冷循环风机用于对所述罐体3内部温度进行补偿调节，并使所述罐体3内部温度均匀：例如，当需要给罐体3加热时，中心控制系统先控制加热电阻丝给罐体3加热，当罐体3内部温度升高到预定值时，热循环风机启动，使罐体3内部受热均匀，同时对内部温度进行补偿调节。当需要给罐体3制冷时，中心控制系统先通过制冷风机给罐体3降温，当罐体3内部温度减低到设定值时，冷循环风机启动，使罐体3内部受热均匀，同时对内部温度进行补偿调节。

所述喷淋装置包括水泵和喷嘴，所述喷嘴安装在罐体3顶部；所述水泵通过水管与所述喷嘴相连；所述喷嘴的出水口直径可调且受所述中心控制系统控制；所述水泵连接所述中心控制系统；所述中心控制系统通过调节所述水泵压力和所述喷嘴直径来控制所述喷淋装置的淋雨量和喷雾量。

所述抽真空装置采用主辅独立，双重补偿的设计方式：包括抽真空管道和两个具有不同功率大小的真空泵，所述罐体3上设有抽真空管道接口13，用于连接所述抽真空管道；所述真空泵受中心控制系统控制，并通过抽真空管道与罐体3相连接；在罐体3抽真空时，所述中心控制系统先控制功率较大的真空泵抽真空，再控制功率较小的真空泵抽真空，用功率较小的真空泵在小范围内实现罐体3内气压的精细调节，以使罐体3内部气压在长时间内维持相对稳定的气压状态。

所述气象监测装置包括气体压力传感器和温湿度传感器，所述气体压力传感器和所述温湿度传感器安装在罐体3侧壁上，所述气体压力传感器和温湿度传感器分别通过信号输出接口11连接所述中心控制系统；所述气压传感器和所述温湿度传感器分别检测罐体3内部气压和温湿度，并将检测到的气压值和温湿度值传输给所述中心控制系统；所述中心控制系统根据接收到的气压值控制所述抽真空装置工作，从而调节所述罐体3内的气压；所述中心控制系统根据接收到的温度值控制所述调温装置工作，从而调节所述罐体3内的温度；所述中心控制系统根据接收到的湿度值控制所述喷淋装置工作，从而调节所述罐体3内的湿度。

罐体3上还安装有带灯视镜4、摄像头10、观察窗9和地线保护装置12；所述带灯视镜4用于罐体3内部照明和监测罐体3内部设备状态；所述摄像头10用于实时拍摄罐体3内部试验情况；所述观察窗9用于人眼直接观测罐体3内部状态。所述带灯视镜4和所述摄像头10分别通过信号线与中心控制系统相连接，其中摄像头10可将罐体3内部景象实时传输到中心控制系统进行显示。所述地线保护装置12连接在装置外表面,将各个设备的接地保护线连接在一个电极上；用于防止罐体3和各设备的漏电,并对罐体3和设备进行高压隔离保护；

所述中心控制系统包括触控屏和连接所述触控屏的控制主机；所述触控屏用于人工输入气象模拟参数并显示罐体3内部的气象状态；所述控制主机根据人工输入的气象参数控制调温装置、喷淋装置和抽真空装置；并控制触控屏显示气象监测装置监测到的气象数据和摄像头10拍摄到的罐体3内部图像。

最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，这些未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，均在申请待批的权利要求保护范围之内。

Claims (10)

1.一种高电压试验用小型多功能环境气候模拟装置，包括罐体和安装在所述罐体上的调温装置、喷淋装置和抽真空装置；其特征在于：所述装置还包括气象监测装置和中心控制系统；所述气象监测装置安装在所述罐体上，用于监测所述罐体内的气象数据，并将所述气象数据反馈给所述中心控制系统；所述中心控制系统设于所述罐体外，用于接收所述气象监测装置反馈的气象数据，并根据所述气象数据调控所述调温装置、所述喷淋装置和所述抽真空装置工作，以在所述罐体内模拟出符合需求的环境气候。

2.根据权利要求1所述的高电压试验用小型多功能环境气候模拟装置，其特征在于：

所述罐体为不锈钢金属罐体，包括底部、壁面和顶部；所述底部和顶部为球冠形结构；所述壁面为圆筒结构；所述圆筒结构的横截面直径为2.1m-2.3m，高度为1.8-2.0m；所述罐体的顶部最高点与所述底部最低点之间的距离为2.4m-2.6m。

3.根据权利要求2所述的高电压试验用小型多功能环境气候模拟装置，其特征在于：

所述罐体底部设有支腿加强板，所述支腿加强板为与所述底部球冠形结构相适应的弧形面板，所述支腿加强板通过焊接方式固定在所述底部，并与所述底部面板相贴合；所述支腿加强板上焊接有平行于所述罐体轴线方向的支腿，所述支腿底部设有垂直于所述罐体轴线方向的稳定板；所述底部还设置有用于连接排污管道的排污口。

4.根据权利要求2所述的高电压试验用小型多功能环境气候模拟装置，其特征在于：

所述罐体顶部两侧对称设有吊耳加强板，所述吊耳加强板为与顶部球冠形结构相适应的弧形面板，所述吊耳加强板通过焊接方式固定在所述顶部两侧，并与所述顶部面板相贴合；所述吊耳加强板上焊接有竖直向上的吊耳；所述吊耳上设有圆孔，两侧吊耳之间的间距为1.5m-1.8m。

5.根据权利要求2所述的高电压试验用小型多功能环境气候模拟装置，其特征在于：

所述罐体壁面上设有方形开口，所述方形开口四周安装有加强板，所述加强板上安装有密封门；所述密封门与所述加强板通过合页转动连接；所述方形开口的正下方设有阶梯。

6.根据权利要求1所述的高电压试验用小型多功能环境气候模拟装置，其特征在于：

所述调温装置包括加热装置、制冷装置和循环风机；

所述加热装置包括镶嵌在所述罐体内部的加热电阻丝；所述中心控制系统通过信号线与所述加热电阻丝相连，用于控制加热电阻丝加热；

所述制冷装置包括设于所述罐体外的制冷风机，所述制冷风机通过制冷送风管与所述罐体相连；所述中心控制系统通过信号线与所述制冷风机相连，用于控制所述制冷风机产生冷气并通过所述制冷送风管输送至所述罐体内；

所述循环风机包括设于罐体外的热循环风机和冷循环风机,所述热循环风机和所述冷循环风机分别通过管道与所述罐体相连，所述中心控制系统通过信号线连接并控制所述热循环风机和所述冷循环风机；所述热循环风机和冷循环风机分别用于对所述罐体内部温度进行补偿调节，并使所述罐体内部温度均匀。

7.根据权利要求1所述的高电压试验用小型多功能环境气候模拟装置，其特征在于：

所述喷淋装置包括水泵和喷嘴，所述喷嘴安装在罐体顶部；所述水泵通过水管与所述喷嘴相连；所述喷嘴的出水口直径可调且受所述中心控制系统控制；所述水泵连接所述中心控制系统；所述中心控制系统通过调节所述水泵压力和所述喷嘴直径来控制所述喷淋装置的淋雨量和喷雾量。

8.根据权利要求1所述的高电压试验用小型多功能环境气候模拟装置，其特征在于：

所述抽真空装置采用主辅独立，双重补偿的设计方式：包括抽真空管道和两个具有不同功率大小的真空泵，所述罐体上设有真空管接口；所述真空泵受中心控制系统控制，并通过抽真空管道与罐体相连接；在罐体抽真空时，所述中心控制系统先控制功率较大的真空泵抽真空，再控制功率较小的真空泵抽真空，以调节罐体内的气压，维持罐体内部气压稳定。

9.根据权利要求1所述的高电压试验用小型多功能环境气候模拟装置，其特征在于：

所述气象监测装置包括气体压力传感器和温湿度传感器，所述气体压力传感器和所述温湿度传感器安装在罐体侧壁上，所述气体压力传感器和温湿度传感器分别通过信号输出接口连接所述中心控制系统；所述气压传感器和所述温湿度传感器分别检测罐体内部气压和温湿度，并将检测到的气压值和温湿度值传输给所述中心控制系统；所述中心控制系统根据接收到的气压值控制所述抽真空装置工作，从而调节所述罐体内的气压；所述中心控制系统根据接收到的温度值控制所述调温装置工作，从而调节所述罐体内的温度；所述中心控制系统根据接收到的湿度值控制所述喷淋装置工作，从而调节所述罐体内的湿度。

10.根据权利要求1-9中任意一项所述的高电压试验用小型多功能环境气候模拟装置，其特征在于：

罐体上还安装有带灯视镜、摄像头、观察窗和地线保护装置；所述带灯视镜通过信号线与中心控制系统相连，用于罐体内部照明，并监测罐体内部状态；所述摄像头通过信号线与中心控制系统相连，用于拍摄所述罐体内部图像，并将所述罐体内部图像上传至所述中心控制系统进行显示；所述观察窗用于人眼直接观察罐体内部状态；所述地线保护装置用于将所述调温装置、所述喷淋装置、所述抽真空装置和所述气象监测装置的接地保护线连成一个电极；

所述中心控制系统包括触控屏和连接所述触控屏的控制主机；所述触控屏用于人工输入气象模拟参数并显示罐体内部的气象状态；所述控制主机根据人工输入的气象参数控制调温装置、喷淋装置和抽真空装置；并控制触控屏显示气象监测装置监测到的气象数据和摄像头拍摄到的罐体内部图像。