CN112649347A - 多类型防冰材料防冰试验平台及其测试方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及电网防冰技术领域，公开一种多类型防冰材料防冰试验平台及其测试方法，以便捷高效地模拟不同防冰材料涂覆过的试验导线从覆冰到融冰的全过程性能。本发明平台包括：人工气候模拟室；试验回路，包括连接电缆和设置于所述人工气候模拟室的两条并排悬挂对比的试验导线，其中一条试验导线用于涂覆防冰材料，且两条试验导线串联在所述试验回路中；对两条试验导线进行对比测量及融冰处理的监控设备组；以及设置于所述人工气候模拟室中用于对两条试验导线进行悬挂的导线悬挂架。

Description

多类型防冰材料防冰试验平台及其测试方法

技术领域

本发明涉及电网防冰技术领域，尤其涉及一种多类型防冰材料防冰试验平台及其测试方法。

背景技术

电网是极其重要的基础设施，为人类生活的方方面面提供保障。然而在冬季，很多国家和地区的高压输电线容易覆冰。覆冰会导致输电线过度拉伸、短路，从而引起输电线断裂、输电塔倒塌、闪络等事故。这些事故会给部分地区带来严重的大面积灾害，对国家的安全和人民群众的生命财产安全构成巨大威胁。

使用防冰材料进行防冰是一种主动的防冰手段，可以延缓覆冰发生，提高融冰效率。防冰材料的防冰性能不仅受材料的成分、结构等自身因素影响，也收到光照强度、温度、风速、降雨量等环境因素影响。目前针对防冰材料防冰性能的试验平台及测试方法，大多数仅能用于研究单一种类的防冰材料，涉及的影响因素较少，且难以模拟工作导线的覆冰情况。且针对防冰性能的评估多采用检测导线表面覆冰厚度，或者将覆冰层敲碎检测覆冰重量，无法检测导线的实时覆冰量，难以准确反映导线覆冰情况的变化。

发明内容

本发明目的在于公开一种多类型防冰材料防冰试验平台及其测试方法，以便捷高效地模拟不同防冰材料涂覆过的试验导线从覆冰到融冰的全过程性能。

为达上述目的，本发明公开一种多类型防冰材料防冰试验平台，包括：

人工气候模拟室；

试验回路，包括连接电缆和设置于所述人工气候模拟室的两条并排悬挂对比的试验导线，其中一条试验导线用于涂覆防冰材料，且两条试验导线串联在所述试验回路中；

对两条试验导线进行对比测量及融冰处理的监控设备组；以及

设置于所述人工气候模拟室中用于对两条试验导线进行悬挂的导线悬挂架。

优选地，所述监控设备组包括：部署于所述人工气候模拟室外的用于模拟融冰过程的升流及测量系统、调压器和380V交流电源；所述调压器输入端接所述380V交流电源，所述调压器输出端接所述升流及测量系统的输入端，所述升流及测量系统的另两端分别与两条对比的试验导线相连接以串联在所述试验回路中。

优选地，所述监控设备组还包括：设置在所述人工气候模拟室的用于测量试验导线覆冰重量变化的重量传感器和设置在所述人工气候模拟室外的重量数据收集器，所述重量数据收集器与各所述重量传感器以信号线连接；以及设置在所述人工气候模拟室的温度传感器和设置在所述人工气候模拟室外的温度数据收集器，所述温度数据收集器与各所述温度传感器以信号线连接。通常，温度传感器应安装在导线表面、导线内部、空气中等位置的一种或多种，每种位置的数量可为1-3。

优选地，两对比的试验导线之间的连接电缆采用铜鼻子，所述铜鼻子悬挂在所述导线悬挂架上。藉此，可保证接触良好，降低连接部位的发热量，避免对试验结果产生影响。

优选地，所述连接电缆根据试验电流选择截面积相匹配的编织软铜线，该编织软铜线的截面积数值不小于试验电流的1/3。藉此，可防止连接电缆与试验导线连接后因连接电缆的内应力对试验导线的重量测量产生影响。

优选地，本实施例还包括部署于所述人工气候模拟室的用于支撑连接电缆的电缆连接架。藉此，连接电缆可搭在导线悬挂架或电缆支撑架上，能防止连接电缆覆冰对试验导线的重量测量产生影响。

优选地，所述人工气候模拟室包括：太阳光模拟光源、降温系统、喷雾系统和鼓风系统。所述人工气候模拟室开设有供连接电缆穿过的孔洞；所述的太阳光模拟光源安装于室体侧面；所述喷雾系统安装于室体侧面，且喷雾口应正对所述导线悬挂架；所述降温系统安装于室体的侧壁上；所述鼓风系统安装于室体的侧壁上，且出风口应正对导线悬挂架。

为达上述目的，本发明还公开一种基于上述多类型防冰材料防冰试验平台的测试方法，包括以下步骤：

1)、选择1条试验导线涂覆防冰材料，另1条试验导线为空白进行对比；

2)、启动调压器，根据试验导线的截面积设定输出电流值为该导线正常运行时的电流；

3)、打开太阳光模拟光源、喷雾系统、降温系统、鼓风系统，设定光照强度、喷雾量、温度和风速；

4)、观察一段覆冰时间内试验导线和对比导线的重量、温度变化；

5)、关闭喷雾系统；

6)、观察一段融冰时间内试验导线和对比导线的重量、温度变化；

7)、改变试验导线截面积、试验导线通过电流、光照强度、喷雾量、温度和风速，重复以上步骤，检测各因素对防冰材料防冰性能的影响。

可选地，本发明防冰材料包括：光热型防冰材料、低居里点铁磁防冰材料和憎水型防冰材料。对应的光照强度通常为5000-20000lux，喷雾量为1-5mm/h，温度为-10-0℃，风速为3-20m/s；覆冰时间通常为40-80min，融冰时间为20-180min。

本发明具有以下有益效果：

1)、本发明可以在保证覆冰重量测量准确的前提下实时检测导线的覆冰重量，准确反映导线的覆冰变化，不会破坏覆冰层，准确模拟导线从覆冰到融冰的全过程。

2)、能通过模拟不同工况及环境，分析并应用不同类型的防冰材料，改进防冰材料的配方和工艺，实现防冰性能的最优化。

下面将参照附图，对本发明作进一步详细的说明。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1是本发明实施例的多类型防冰材料防冰试验平台结构示意图。

【图号说明】

1、太阳光模拟光源；2、导线悬挂架；3、连接电缆；4、重量传感器；5、重量信号线；6、温度信号线；7、试验导线；8、电缆支撑架。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的实施例进行详细说明，但是本发明可以由权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。

实施例1

本实施例公开一种多类型防冰材料防冰试验平台。

如图1所示，本实施例平台包括：

人工气候模拟室和监控设备组；人工气候模拟室包括有室体、太阳光模拟光源1、喷雾系统、降温系统、鼓风系统、电缆支撑架8、导线悬挂架2；室体开设有孔洞，可容连接电缆穿过；太阳光模拟光源安装于室体侧面，光源产生的热量低，光照强度可调；喷雾系统安装于室体侧面，其喷雾口应正对导线悬挂架；降温系统安装于室体的侧壁上；鼓风系统安装于室体的侧壁上，其出风口应正对导线悬挂架。

监控设备组包括调压器、升流及测量系统、连接电缆3、试验导线7、支撑平台、重量传感器4、温度传感器、重量信号线、温度信号线、重量数据收集器和温度数据收集器；调压器输入端接380V交流电源，调压器输出端接升流及测量系统输入端，升流及测量系统另两端接分别连接两条试验导线以串联在试验回路中，两根试验导线串联，串联所用的连接电缆搭在导线悬挂架上；试验导线与连接电缆形成一个闭合回路；重量传感器与重量数据收集器通过重量信号线5相连；温度传感器与温度数据收集器通过温度信号线6相连；试验导线与连接电缆采用铜鼻子连接，试验导线采用截面积为300mm²的钢芯铝绞线，连接电缆采用截面积为70mm²的编织软铜线，连接电缆搭在导线悬挂架或电缆支撑架上；温度传感器安装在导线表面和导线内部，每种位置选择两处安装。

实施例2

本实施例基于实施例1的平台检测炭黑含量为6％的光热型防冰材料的防冰性能。具体步骤包括：

1)、选择1条试验导线涂覆防冰材料，另1条试验导线为空白进行对比。

2)、启动调压器，设定通过电流为200A。

3)、打开太阳光模拟光源、喷雾系统、降温系统、鼓风系统，设定光照强度15000lux、喷雾量3mm/h、温度0℃，风速6m/s。

4)、观察1h内试验导线和对比导线的重量、温度变化。

5)、关闭喷雾系统。

6)、观察2h内试验导线和对比导线的重量、温度变化。

7)、调整温度为-2℃，其余参数不变，重复以上步骤。

在本实施例中，覆冰1h内，空白导线的覆冰速率比涂覆了防冰材料的导线的覆冰速率高21.3％，导线表面温度比涂覆了防冰材料的导线低2-3℃，证明防冰材料具有防覆冰性能。

实施例3

本实施例基于实施例1的平台检测检测炭黑含量为8％的光热型防冰材料的防冰性能。具体步骤包括：

1)、选择1条试验导线涂覆防冰材料，另1条试验导线为空白进行对比。

2)、启动调压器，设定通过电流为200A。

3)、打开太阳光模拟光源、喷雾系统、降温系统、鼓风系统，设定光照强度15000lux、喷雾量3mm/h、温度0℃，风速6m/s。

4)、观察1h内试验导线和对比导线的重量、温度变化。

5)、关闭喷雾系统。

6)、观察2h内试验导线和对比导线的重量、温度变化。

在本实施例中，覆冰1h内，空白导线的覆冰速率比涂覆了防冰材料的导线的覆冰速率高24.8％，与实施例2相比，说明炭黑含量越高，防冰材料的防冰性能越好。

作为一种变通，本领域的技术人员也可以将两条对比的试验导线分别涂覆两种不同材料的涂层以进行性能对比。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种多类型防冰材料防冰试验平台，其特征在于，包括：

人工气候模拟室；

试验回路，包括连接电缆和设置于所述人工气候模拟室的两条并排悬挂对比的试验导线，其中一条试验导线用于涂覆防冰材料，且两条试验导线串联在所述试验回路中；

对两条试验导线进行对比测量及融冰处理的监控设备组；以及

设置于所述人工气候模拟室中用于对两条试验导线进行悬挂的导线悬挂架。

2.根据权利要求1所述的多类型防冰材料防冰试验平台，其特征在于，所述监控设备组包括：

部署于所述人工气候模拟室外的用于模拟融冰过程的升流及测量系统、调压器和380V交流电源；

所述调压器输入端接所述380V交流电源，所述调压器输出端接所述升流及测量系统的输入端，所述升流及测量系统的另两端分别与两条对比的试验导线相连接以串联在所述试验回路中。

3.根据权利要求2所述的多类型防冰材料防冰试验平台，其特征在于，所述监控设备组还包括：

设置在所述人工气候模拟室的用于测量试验导线覆冰重量变化的重量传感器和设置在所述人工气候模拟室外的重量数据收集器，所述重量数据收集器与各所述重量传感器以信号线连接；以及

设置在所述人工气候模拟室的温度传感器和设置在所述人工气候模拟室外的温度数据收集器，所述温度数据收集器与各所述温度传感器以信号线连接。

4.根据权利要求1所述的多类型防冰材料防冰试验平台，其特征在于，两对比的试验导线之间的连接电缆采用铜鼻子，所述铜鼻子悬挂在所述导线悬挂架上。

5.根据权利要求1所述的多类型防冰材料防冰试验平台，其特征在于，所述连接电缆根据试验电流选择截面积相匹配的编织软铜线，该编织软铜线的截面积数值不小于试验电流的1/3。

6.根据权利要求1所述的多类型防冰材料防冰试验平台，其特征在于，还包括部署于所述人工气候模拟室的用于支撑连接电缆的电缆连接架。

7.根据权利要求1至6任一所述的多类型防冰材料防冰试验平台，其特征在于，所述人工气候模拟室包括：

太阳光模拟光源、降温系统、喷雾系统和鼓风系统。

8.根据权利要求7所述的多类型防冰材料防冰试验平台，其特征在于，所述人工气候模拟室开设有供连接电缆穿过的孔洞；所述的太阳光模拟光源安装于室体侧面；所述喷雾系统安装于室体侧面，且喷雾口应正对所述导线悬挂架；所述降温系统安装于室体的侧壁上；所述鼓风系统安装于室体的侧壁上，且出风口应正对导线悬挂架。

9.一种基于如权利要求1至8任一所述多类型防冰材料防冰试验平台的测试方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)、选择1条试验导线涂覆防冰材料，另1条试验导线为空白进行对比；

2)、启动调压器，根据试验导线的截面积设定输出电流值为该导线正常运行时的电流；

3)、打开太阳光模拟光源、喷雾系统、降温系统、鼓风系统，设定光照强度、喷雾量、温度和风速；

4)、观察一段覆冰时间内试验导线和对比导线的重量、温度变化；

5)、关闭喷雾系统；

6)、观察一段融冰时间内试验导线和对比导线的重量、温度变化；

7)、改变试验导线截面积、试验导线通过电流、光照强度、喷雾量、温度和风速，重复以上步骤，检测各因素对防冰材料防冰性能的影响。

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述防冰材料包括：光热型防冰材料、低居里点铁磁防冰材料和憎水型防冰材料。

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