CN107131915A - 一种输电线路过火性能评估检测平台 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种输电线路过火性能评估检测平台，包括导线过火装置和过火后导线性能综合测评试验平台，导线过火装置包括受试导线及试验支架、供电装置、火源系统和参数测量系统，其中火源系统分为气体木垛模拟火源系统、气体模拟火源系统以及植被模拟火源系统；参数测量系统包括温度测量装置和电阻率测量装置。过火后导线综合测评试验平台包括过火后导线支架以及性能测试装置，性能测试装置包括过火后导线力学性能测试装置、图像分析装置、电气性能测试装置和基础物理性能测试装置。本发明可以实现不同火源情况下输电线路过火模拟试验，并可对过火后导线的力学性能、电气性能、图像特性和基础物理性能开展综合分析与评价。

Description

一种输电线路过火性能评估检测平台

技术领域

本发明涉及导线过火性能测试领域，特别涉及一种输电线路过火性能评估检测平台。

背景技术

随着我国电力行业的不断发展，输电线路敷设增多。用于远距离电力输运的输电线路通常要通过森林等区域，由于植被火灾所导致的输电线路故障频频发生，给人民的生产生活带来了严重的影响与损失。相比于大风、冰雹等其他灾害，火灾所造成的输电线路故障会导致更长的停运时间，因此在电力系统安全性研究中尤为值得关注。当前针对于输电线路火灾的研究多针对于受灾过程的影响，关注参数主要为火灾参数，而对于过火后线路各方面性能则少有研究。目前尚无可用于开展输电线路过火试验及过火后导线综合性能评估的试验装置。输电线路过火试验，是获取不同火源条件下导线过火过程中的典型参数变化规律，以及过火后力学、电气等方面性能的影响程度，对于保障电力系统中远距离输电线路安全具有重要意义。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种输电线路过火性能评估和检测试验装置，该装置可以实现不同火源条件下的输电线路过火性能试验，以及过火后导线的力学、电气、图像和基础物理参数随着时间变化的变化规律，从而实现对过火后导线的性能变化进行综合评估分析。

为实现上述目的，本发明提供以下的技术方案：一种输电线路过火性能评估检测平台，包括导线过火试验装置、火源系统以及过火后导线性能综合测试装置，所述导线过火试验装置包括受试导线支架，所述受试导线支架包括由固定横杆以及固定竖杆构成支架，固定横杆设于固定竖杆的顶部，所述固定横杆上对称的设有一对用于悬挂受试导线样品的悬挂装置Ⅰ，所述固定竖杆的底部设有移动滑轮Ⅰ，移动滑轮Ⅰ上设有刹车装置，所述固定竖杆通过高度调节装置Ⅰ调节受试导线支架的整体高度，所述受试导线样品通过供电导线与供电装置连接，供电装置采用双臂直流电桥，所述受试导线支架在受试导线样品下方设有隔热盖板，所述隔热盖板转动连接在固定竖杆之间，所述受试导线支架在受试导线样品的上方处还设有温度测量系统；所述火源系统包括木垛模拟火源系统，气体模拟火源系统，植被模拟火源系统；所述过火后导线性能综合测试装置包括过火后导线测试支架、过火后导线测试样品、过火后导线测试工作台、以及力学性能测试装置、图像分析装置、电气性能测试装置、基础物理性能测试装置、导线综合性能参数采集与分析系统。

优选的，隔热盖板设于受试导线样品下方5cm处，隔热盖板下方贴覆有隔热棉的金属板，并且隔热盖板通过手柄实现快速启闭。

优选的，高度调节装置Ⅰ包括套筒和紧固组件，所述固定竖杆采用为伸缩杆，套筒套在固定竖杆上，并通过紧固组件紧固。

优选的，悬挂装置Ⅰ上设有绝缘子Ⅰ。

优选的，温度测量系统包括固定于受试导线上方的5根热电偶以及用于采集和记录温度数据模块，热电偶与温度数据采集模块之间通过补偿导线相连接。

优选的，木垛模拟火源系统包括木垛、用于引燃木垛的油池Ⅰ、以及用于移动木垛火源系统的移动支架Ⅰ，其中油池Ⅰ一侧上部设置有燃料入口，油池Ⅰ的另一侧下部设置有冷却水入口，所述移动支架Ⅰ下方设置有带刹车装置的滑轮。

优选的，气体模拟火源系统包括气瓶组、气瓶阀门、进气管、气体流量计、气体管道四通装置、气体燃烧器，以及用于移动气体火源系统的移动支架Ⅱ，所述气瓶通过进气管道与气体管道四通装置相连，气体经过气体管道四通装置混合后送入气体燃烧器中，气体流量计安装在进气管上。

优选的，植被模拟火源系统包括植被火源、用于引燃植被的油池Ⅱ、以及用于移动植被火源系统的移动支架Ⅲ。其中油池Ⅱ一侧的上部设置有燃料入口，油池Ⅱ另一侧的下部设置有冷却水入口，所述移动支架Ⅲ下方设置有带刹车装置的滑轮。

优选的，过火后导线测试支架包括固定杆、高度调节装置Ⅱ、移动滑轮Ⅱ、悬挂装置Ⅱ和绝缘子Ⅱ，所述高度调节装置Ⅱ由套筒和紧固组件组成，实现过火后导线测试支架的高度调节，所述过火后导线测试样品固定悬挂在悬挂装置Ⅱ的底部，所述移动滑轮Ⅱ配备有刹车装置，悬挂装置Ⅱ上配备有绝缘子Ⅱ。

优选的，力学性能测试装置包括显微硬度测试仪、拉力试验仪和冲击吸收测试仪，可实现过火后导线测试样品的典型力学性能参数的测定；所述图像分析装置包括电子显微镜和金相显微镜，可实现过火后导线测试样品的图像特性分析；所述电气性能测试装置包括电阻率测试仪和介质损耗测试仪，可实现过火后导线测试样品的典型电气性能参数的测定；所述基础物理性能测试装置包括密度计，可用于过火后导线测试样品的密度的测定；力学性能测试装置、图像分析装置、电气性能测试装置以及基础物理性能测试装置的测量结果通过信号传输线传输至综合性能参数采集与分析系统。

采用上述技术方案，本发明与现有技术相比，具有以下有益效果：

1.本发明中导线过火试验装置可实现植被火、木垛火和气体模拟火的条件下导线的过火试验，试验中可根据需要选取不同种类的火源开展评估试验；

2.本发明中导线过火试验装置中受试导线在高度方向上可调节，可用于研究距离火焰不同高度处导线的过火性能；

3.本发明中导线过火试验装置中火源持续时间及强度可以通过初始可燃物状态进行调节，能够实现不同过火时间条件下导线的过火试验；

4.本发明中过火后导线综合性能测试平台可用于实现过火后导线的力学性能、电气性能、图像特性以及基础物理特性参数的测试，并将测得参数进行集成分析，快速获得综合评估结果。

附图说明

图1是本发明的导线过火试验装置结构示意图；

图2是本发明的过火后导线性能综合测试平台结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图，通过对实施例的描述，对本发明做进一步说明：

如图1、2所示，本发明一种输电线路过火性能评估检测平台，包括导线过火试验装置和过火后导线性能综合测评装置。导线过火试验装置包括受试导线供电装置1、供电导线2，受试导线支架3、温度测量系统4、木垛模拟火源系统5、气体模拟火源系统6、植被模拟火源系统7和受试导线样品8。受试导线样品8的供电装置1采用为双臂直流电桥，试验中电流大小可根据需求进行调节，试验过程中直流电桥放置于远离火焰的试验台面上，并通过供电导线2与受试导线样品8相连接。

受试导线支架3的主体为固定横杆303和固定竖杆304，固定竖杆304上设有高度调节装置Ⅰ301，高度调节装置Ⅰ301由套筒和紧固组件构成，可将受试导线样品8固定于不同高度处。固定竖杆304下方还安装有带有刹车的移动滑轮Ⅰ302，试验中可将装置移动到任意位置并加以固定。固定横杆303下方为悬挂装置Ⅰ305，受试导线样品8即固定于悬挂装置Ⅰ305的下方，并在试验过程中保持水平，悬挂装置Ⅰ305在受试导线样品8和固定横杆303之间设置有绝缘子Ⅰ306，以便在导线通电试验过程中保证操作安全。受试导线样品8的下方5cm处安装有隔热盖板9，在试验中通过手柄10控制盖板的启闭，在试验中火源引燃和预燃阶段时隔热盖板9闭合状态，防止该阶段内火焰和热烟气影响受试导线，在稳定燃烧阶段时隔热盖板9开启，使火焰作用于受试导线样品8，分析导线过火性能。

导线过火试验装置中设置有三套火源系统，分别为木垛模拟火源系统5、气体模拟火源系统6、植被模拟火源系统7。

木垛火源模拟系统5中火源为木垛501，试验中利用放置于其下方的油池Ⅰ502引燃，油池Ⅰ502与木垛均放置于移动支架Ⅰ505上，移动支架Ⅰ505下方安装有带刹车的滑轮，可将木垛火模拟系统5移动并固定于任意位置处。系统中木垛501的尺寸根据所试验中所需要的火源大小选取，试验前需要将木垛501放置于恒温恒湿箱中至少48小时，并在取出后30分钟内开展实验，以保证每次试验中木材的表面温度、含水率等参数基本一致，从而在各次试验中获得稳定的木垛火源。试验中木垛501利用放置于其下方的油池Ⅰ502引燃，油池Ⅰ502一侧的上部设置有燃料入口503，另一侧的下部设置有冷却水入口504，试验过程中，燃料以固定的速率通过燃料入口503注入油池Ⅰ502内，以确保木垛501在引燃阶段的燃料液面高度保持恒定，同时通过冷却水入口504向油池Ⅰ502内注入冷却水，并在引燃阶段通过水循环的方式保持燃料下方冷却水层温度的基本恒定，通过保持燃料液面高度以及燃料下方冷却水温度，减小实验过程中燃料消耗及油池壁面温度升高对油池火燃烧速率的影响，从而在可控的引火源条件。实验中利用油池Ⅰ502引燃木垛501一段时间后，停止燃料输入使油池熄灭，引燃时间根据所选用的木垛大小确定，需保证木垛被完全引燃，木垛501继续预燃30s。在引燃和预燃阶段保持受试导线样品8下方的隔热盖板9关闭，防止火焰和热烟气对导线造成影响。预燃阶段结束后，利用手柄10将隔热盖板9开启，使木垛火焰作用于受试导线开展试验。

气体模拟火源系统6中火源为多组分混合可燃气体，气瓶组601中分别充装有不同种类的可燃气体，通过进气管603与进气管道四通装置605相连接，各进气管603上安装有气体流量计604，试验中将气瓶组601的阀门602打开，将经过进气管道四通装置605混合后的气体送入气体燃烧器606，形成气体模拟火源，气瓶组601、进气管道603以及气体燃烧器606均放置于移动支架Ⅱ607上，移动支架Ⅱ607下方安装有带刹车的滑轮，可将气体火源模拟系统6移动并固定于任意位置。气体模拟火源的功率、火焰高度和产烟量等参数可通过控制混合燃气中各组分种类和含量以及总气体流量得到。试验前首先进行多次预实验，通过调整气体种类和混合燃气中不同组分的含量以及总流量获得试验中设定的火源，开展正式试验前，首先使受试导线样品8下方的隔热盖板9处于关闭状态，并将燃烧器内的点火装置开启，然后将气瓶组601中各气瓶开启至设定压力向进气管道四通装置605内送气，当送气管603上的各流量计604稳定在设定值时，扳动隔热盖板9的手柄10打开隔热盖板9，使得受试导线样品8暴露与气体模拟火源环境中。

植被模拟火源系统7中火源为植被，火源为杉树树枝、茅草、秸秆或试验需要的其他植被，植被利用下方的油池Ⅱ702，油池Ⅱ702一侧的上部设置有燃料入口703，另一侧的下部设置有冷却水入口704。试验中引燃形式与操作流程与木垛火引燃相同。植被火源与油池Ⅱ702均放置于移动支架Ⅲ705上，移动支架Ⅲ705下方安装有带刹车的可移动滑轮，可实现在试验中将植被模拟火源移动并固定于任意位置处。实验前将受试导线样品8下方的隔热盖板9关闭，利用油池Ⅱ702的火引燃植被一段时间后停止通过燃料入口703输入燃料，使油池Ⅱ702火熄灭，引燃时间根据所选用的植被种类及数量确定，需保证所有植被被完全引燃，植被火701继续预燃30s后，扳动隔热盖板9的手柄10打开隔热盖板9，使得受试导线样品8暴露与植被模拟火源环境中。

导线过火试验装置中参数测量系统包括气体温度测量系统4和电阻率测量系统，受试导线样品8的上方布置有5根热电偶401，热电偶401通过补偿导线402与温度测量模块403相连，试验中将温度测量模块放置于远离火焰的试验台上，用于测量并记录导线过火试验中，受试导线样品8上方的温度变化规律，以辅助衡量火源强度。试验过程中导线内部电阻率变化情况利用供电装置1，即双臂直流电桥测量，双臂直流电桥放置于远离火焰的试验台上。

过火后导线性能综合测评装置包括过火后导线测试支架11、过火后导线测试样品12、过火后导线测试工作台13，以及力学性能测试系统14、图像特性分析系统15、电气性能测试系统16、基础物理性能测试系统17、综合性能参数采集与分析系统18。

过火后导线测试支架11包括固定杆1101、高度调节装置Ⅱ1102、移动滑轮Ⅱ1103、悬挂装置Ⅱ1104和绝缘子Ⅱ1105，高度调节装置Ⅱ1102由套筒和紧固组件组成，实现过火后导线测试支架11的高度调节，过火后导线测试样品12固定悬挂在悬挂装置Ⅱ1104的底部，移动滑轮Ⅱ1103配备有刹车装置，悬挂装置Ⅱ1104上配备有绝缘子Ⅱ1105。

过火后导线综合测评装置可用于测量力学性能、图像、电气和基础物理四个方面的参数，其中力学性能测试装置14包括显微硬度测试仪1401、拉力试验仪1402和冲击吸收测试仪1403，可实现过火后导线测试样品12的典型力学性能参数的测定；图像分析装置15包括电子显微镜1501和金相显微镜1502，可实现过火后导线测试样品12的图像特性的分析；电气性能测试装置16包括电阻率测试仪1601和介质损耗测试仪1602，可实现过火后导线测试样品12的典型电气性能参数的测定；基础物理性能测试装置17包括密度计1701，可用于过火后导线测试样品12密度的测定。试验中可根据需要测定一种或者依次测定多种导线性能参数，并通过将各类参数的测量结果传输至综合性能参数采集与分析系统18，即可对过火后导线的综合性能进行快速分析与评价。

以上所述的仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种输电线路过火性能评估检测平台，包括导线过火试验装置、火源系统以及过火后导线性能综合测试装置，其特征在于：

所述导线过火试验装置包括受试导线支架(3)，所述受试导线支架(3)包括由固定横杆(303)以及固定竖杆(304)构成支架，固定横杆(303)设于固定竖杆(304)的顶部，所述固定横杆(303)上对称的设有一对用于悬挂受试导线样品(8)的悬挂装置Ⅰ(305)，所述固定竖杆(304)的底部设有移动滑轮Ⅰ(302)，移动滑轮Ⅰ(302)上设有刹车装置，所述固定竖杆(304)通过高度调节装置Ⅰ(301)调节受试导线支架(3)的整体高度，所述受试导线样品(8)通过供电导线(2)与供电装置(1)连接，供电装置(1)采用双臂直流电桥，所述受试导线支架(3)在受试导线样品(8)下方设有隔热盖板(9)，所述隔热盖板(9)转动连接在固定竖杆(304)之间，所述受试导线支架(3)在受试导线样品(8)的上方处还设有温度测量系统(4)；

所述火源系统包括木垛模拟火源系统(5)，气体模拟火源系统(6)，植被模拟火源系统(7)；

所述过火后导线性能综合测试装置包括过火后导线测试支架(11)、过火后导线测试样品(12)、过火后导线测试工作台(13)、以及力学性能测试装置(14)、图像分析装置(15)、电气性能测试装置(16)、基础物理性能测试装置(17)、导线综合性能参数采集与分析系统(18)。

2.根据权利要求1所述的输电线路过火性能评估检测平台，其特征在于：所述隔热盖板(9)设于受试导线样品(8)下方5cm处，隔热盖板(9)为贴覆有隔热棉的金属板，并且隔热盖板(9)通过手柄(10)实现快速启闭。

3.根据权利要求2所述的输电线路过火性能评估检测平台，其特征在于：所述高度调节装置Ⅰ(301)包括套筒和紧固组件，所述固定竖杆(304)采用为伸缩杆，套筒套在固定竖杆(304)上，并通过紧固组件紧固。

4.根据权利要求3所述的输电线路过火性能评估检测平台，其特征在于：所述悬挂装置Ⅰ(305)上设有绝缘子Ⅰ(306)。

5.根据权利要求4所述的输电线路过火性能评估检测平台，其特征在于：所述温度测量系统(4)包括固定于受试导线上方的5根热电偶(401)以及用于采集和记录温度数据模块(403)，热电偶(401)与温度数据采集模块(403)之间通过补偿导线(402)相连接。

6.根据权利要求1～5中任一项所述的输电线路过火性能评估检测平台，其特征在于：所述木垛模拟火源系统(5)包括木垛(501)、用于引燃木垛的油池Ⅰ(502)、以及用于移动木垛火源系统(5)的移动支架Ⅰ(505)，其中油池Ⅰ(502)一侧上部设置有燃料入口(503)，油池Ⅰ(502)的另一侧下部设置有冷却水入口(504)，所述移动支架Ⅰ(505)下方设置有带刹车装置的滑轮。

7.根据权利要求1～5中任一项所述的输电线路过火性能评估检测平台，其特征在于：所述气体模拟火源系统(6)包括气瓶组(601)、气瓶阀门(602)、进气管(603)、气体流量计(604)、气体管道四通装置(605)、气体燃烧器(606)，以及用于移动气体火源系统(6)的移动支架Ⅱ(602)，所述气瓶(601)通过进气管道(603)与气体管道四通装置(605)相连，气体经过气体管道四通装置(605)混合后送入气体燃烧器(606)中，气体流量计(604)安装在进气管(603)上。

8.根据权利要求1～5中任一项所述的输电线路过火性能评估检测平台，其特征在于：所述植被模拟火源系统(7)包括植被火源(701)、用于引燃植被的油池Ⅱ(702)、以及用于移动植被火源系统(7)的移动支架Ⅲ(705)，其中油池Ⅱ(702)一侧的上部设置有燃料入口(703)，油池Ⅱ(702)另一侧的下部设置有冷却水入口(704)，所述移动支架Ⅲ(705)下方设置有带刹车装置的滑轮。

9.根据权利要求1～5中任一项所述的输电线路过火性能评估检测平台，其特征在于：所述过火后导线测试支架(11)包括固定杆(1101)、高度调节装置Ⅱ(1102)、移动滑轮Ⅱ(1103)、悬挂装置Ⅱ(1104)和绝缘子Ⅱ(1105)，所述高度调节装置Ⅱ(1102)由套筒和紧固组件组成，实现过火后导线测试支架(11)的高度调节，所述过火后导线测试样品(12)固定悬挂在悬挂装置Ⅱ(1104)的底部，所述移动滑轮Ⅱ(1103)配备有刹车装置，悬挂装置Ⅱ(1104)上配备有绝缘子Ⅱ(1105)。

10.根据权利要求9所述的输电线路过火性能评估检测平台，其特征在于：所述力学性能测试装置(14)包括显微硬度测试仪(1401)、拉力试验仪(1402)和冲击吸收测试仪(1403)，可实现过火后导线测试样品(12)的典型力学性能参数的测定；所述图像分析装置(15)包括电子显微镜(1501)和金相显微镜(1502)，可实现过火后导线测试样品(12)的图像特性分析；所述电气性能测试装置(16)包括电阻率测试仪(1601)和介质损耗测试仪(1602)，可实现过火后导线测试样品(12)的典型电气性能参数的测定；所述基础物理性能测试装置(17)包括密度计(1701)，可用于过火后导线测试样品(12)密度的测定；力学性能测试装置(14)、图像分析装置(15)、电气性能测试装置(16)以及基础物理性能测试装置(17)的测量结果通过信号传输线传输至综合性能参数采集与分析系统(18)。