CN113188925B - 一种测试线路备份线夹有效性的实验装置及实验方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种测试线路备份线夹有效性的实验装置及实验方法。所述实验装置包括反力墙、电磁吸盘、圆形连接件、耐张线夹、方形连接件、U型挂环、连杆、备份线夹、导线、力传感器、连接锁链、滑轮、重力箱、底板、第一应变片、第二应变片和单片机。所述实验方法通过单片机控制电磁吸盘与圆形连接件的连接和断开，模拟现实中线路备份线夹在耐张线夹失效后所受的冲击载荷，比较全面地测试线路备份线夹的性能与有效性，保证投入应用的线路备份线夹是合格的，减少断线事故的发生，提升输电线路整体承载能力。

Description

一种测试线路备份线夹有效性的实验装置及实验方法

技术领域

本发明涉及重要交叉跨越架空输电线路技术领域，特别是涉及一种测试线路备份线夹有效性的实验装置及实验方法。

背景技术

重要交叉跨越线路是跨越高速铁路、高速公路、一级等级公路、一二级通航河流、重要架空输电线路等区段的架空输电线路，重要交叉跨越线路如果发生断线事故可能对被跨越区域造成比较严重的后果，甚至会造成人员伤亡或重大经济损失。

在架设导线时，导线与杆塔连接处所用的传统压缩耐张线夹容易损害导线或发生疲劳断股甚至断裂事故，严重影响架空线路使用寿命，造成停电事故。为了消除这些隐患，安全备份线夹应运而生，它的出现保证了耐张线夹在发生事故时依然能够拉紧导线、导通电流，降低因为事故而停电造成的损失，给抢修赢得时间。在未发生事故时，安全备份线夹还可以分担压缩耐张线夹所承受的导线张力和电流，减小事故发生的概率。

近年来，备份线夹在重要交叉跨越线路中的应用逐渐增多，各个厂家生产的备份线夹种类繁多，当前各个厂家对备份线夹进行的实验主要是线夹握力实验，检验线夹的静态极限承载力。而在实际应用过程中，有一部分耐张线夹是导线舞动或者其他极端天气所引起的失效或断裂，这一类型的耐张线夹断裂导致施加给备份线夹的载荷为冲击载荷，对备份线夹的损害很大。为研究在冲击载荷作用下导线备份线夹的有效性，有必要设计专门的实验装置和方法进行研究。

发明内容

为了实现上述目的，本发明提供了一种测试线路备份线夹有效性的实验装置及实验方法。该实验装置结构简单、实验方法简单易行，能够测试线路备份线夹的有效性，尤其是可以模拟出线路备份线夹在现实中所受的冲击载荷，比较全面地测试线路备份线夹的性能与有效性，保证投入应用的线路备份线夹是合格的，减少断线事故的发生，提升输电线路整体承载能力。

本发明的技术方案如下：

一种测试线路备份线夹有效性的实验装置，包括反力墙、电磁吸盘、圆形连接件、耐张线夹、方形连接件、U型挂环、连杆、备份线夹、导线、力传感器、连接锁链、滑轮、重力箱、底板、第一应变片、第二应变片和单片机；所述反力墙和底板为固定端；所述反力墙的上部设有两个矩形方槽，下部与底板的一端固定连接；所述底板的另一端通过支架与滑轮的轴心连接；所述电磁吸盘的一端固定在反力墙上，另一端通过电磁吸力与圆形连接件的一端连接；所述耐张线夹的一端通过两个U型挂环与圆形连接件的另一端连接，另一端与导线的一端连接；所述传感器的一端通过两个U型挂环与导线的另一端连接，另一端通过一个U型挂环、连接锁链与重力箱连接；所述连接锁链绕接于滑轮；所述方形连接件的一端固定在反力墙的两个矩形方槽上，另一端通过U型挂环与连杆的一端连接；所述备份线夹的一端与连杆的另一端连接，另一端固定在导线上；所述第一应变片设置在连杆上、与连杆轴线平行；所述第二应变片贴设置在耐张线夹上、与耐张线夹轴线平行；所述单片机通过控制线与电磁吸盘连接；所述单片机与力传感器连接，用于采集重力箱加载力的信息；所述单片机与第一应变片连接，用于采集连杆的应变信息；所述单片机与第二应变片连接，用于采集耐张线夹的应变信息。

进一步的，所述圆形连接件为结构钢材质。

进一步的，所述方形连接件通过反力墙的两个矩形方槽上下移动固定位置。

进一步的，所述单片机通过控制电磁吸盘的磁性来控制电磁吸盘与圆形连接件连接或断开。

一种测试线路备份线夹有效性的实验方法，应用于测试线路备份线夹有效性的实验装置，具体包括以下步骤：

第一步：安装装置；

第二步：设置失效载荷；

第三步：施加载荷；

第四步：力传感器数值达到失效载荷；

第五步：电磁吸盘断开；

第六步：判断备份线夹状态，出现失效判断为不合格，不失效判断为合格。

进一步的，所述安装装置指安装测试线路备份线夹有效性的实验装置。

进一步的，所述安装测试线路备份线夹有效性的实验装置时，根据所用的备份线夹型号和计划测试的备份线夹安装预紧力调整方形连接件5在反力墙1的两个矩形方槽上的位置。

进一步的，所述设置失效载荷是指在单片机上设置好耐张线夹的失效载荷。

进一步的，所述施加载荷是指使用重力箱缓慢施加载荷。

进一步的，所述力传感器数值达到失效载荷是指单片机通过力传感器采集到重力箱施加的载荷等于预先在单片机里设置好的耐张线夹的失效载荷。

进一步的，所述电磁吸盘断开是指单片机控制电磁吸盘断开与圆形连接件的连接。

本发明提供了一种测试线路备份线夹有效性的实验装置及实验方法。该实验装置结构简单、实验方法简单易行，通过单片机控制电磁吸盘与圆形连接件的连接和断开，模拟出线路备份线夹在现实中所受的冲击载荷，测试线路备份线夹是否合格。所述实验装置及实验方法比较全面地测试线路备份线夹的性能与有效性，保证投入应用的线路备份线夹是合格的，减少断线事故的发生，提升输电线路整体承载能力。

附图说明

图1为测试线路备份线夹有效性的实验装置结构轴测图；

图2为测试线路备份线夹有效性的实验装置结构主视图；

图3为测试线路备份线夹有效性的实验装置控制线路图；

图4为测试线路备份线夹有效性的实验方法流程图。

附图标记：1-反力墙、2-电磁吸盘、3-圆形连接件、4-耐张线夹、5-方形连接件、6-U型挂环、7-连杆、8-备份线夹、9-导线、10-力传感器、11-连接锁链、12-滑轮、13-重力箱、14-底板、15-第一应变片、16-第二应变片。

具体实施方式

下面结合附图对本公开实施例进行详细描述。

以下通过特定的具体实例说明本公开的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本公开的其他优点与功效。显然，所描述的实施例仅仅是本公开一部分实施例，而不是全部的实施例。本公开还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本公开的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。基于本公开中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本公开保护的范围。

实施例一

本发明中使用到的标准零件均可以从市场上购买，异形件根据说明书和附图的记载均可以按实际需要进行订制，各个零件的具体连接方式均采用现有技术中成熟的螺栓、铆钉、焊接、粘贴等常规手段，在此不再详述。

本发明的目的是提供一种测试线路备份线夹有效性的实验装置，所述实验装置结构简单，能够模拟线路备份线夹在实际运用中所可能受到的冲击载荷，测试线路备份线夹的有效性，提升输电线路的承载能力。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

如图1、图2和图3所示，一种测试线路备份线夹有效性的实验装置，由反力墙1、电磁吸盘2、圆形连接件3、耐张线夹4、方形连接件5、U型挂环6、连杆7、备份线夹8、导线9、力传感器10、连接锁链11、滑轮12、重力箱13、底板14、第一应变片15、第二应变片16和单片机组成。

具体实施中，反力墙1和底板14固定在地面，为整个实验装置的固定端；所述反力墙1的上部开有两个矩形方槽，下部与底板14的一端垂直固定连接；所述底板14的另一端安有一个支架，支架上端穿过滑轮12的轴心，滑轮12可以绕轴心转动；所述电磁吸盘2的一端通过4颗螺钉固定在反力墙1上，另一端通电后产生电磁吸力，吸住圆形连接件3的一端；所述耐张线夹4使用压缩耐张线夹，耐张线夹4的一端通过两个U型挂环6与圆形连接件3的另一端连接，另一端用液压机压在导线9的一端上，保证耐张线夹4与导线9连接稳固；所述传感器10的一端通过两个U型挂环6与导线9的另一端连接，另一端通过一个U型挂环6、连接锁链11与重力箱13连接；所述连接锁链11搭在滑轮12的槽上，在重力箱13加力过程中，连接锁链11向右滑动带动滑轮12转动；所述方形连接件5的一端通过4颗螺栓固定在反力墙1的两个矩形方槽上，另一端通过U型挂环6与连杆7的一端连接；所述备份线夹8使用螺栓型线夹，备份线夹8的一端与连杆7的另一端连接，另一端通过螺栓固定在导线9上。

在装置中，所述第一应变片15贴在连杆7上并与连杆7轴线平行；所述第二应变片16贴在耐张线夹4上并与耐张线夹4轴线平行；所述单片机通过控制线与电磁吸盘2连接；所述单片机与力传感器10连接，采集重力箱13加载力的信息；所述单片机与第一应变片15连接，采集连杆7的应变信息；所述单片机与第二应变片16连接，采集耐张线夹4的应变信息。

具体实施中，所述圆形连接件3为结构钢材质，可以被有磁性的电磁吸盘吸紧。

具体实施中，所述方形连接件5根据实验需要在松开固定用螺栓后，通过反力墙1的两个矩形方槽可以上下移动位置，然后再上紧螺栓固定。

具体实施中，所述单片机通过控制电磁吸盘2的磁性大小来控制电磁吸盘2与圆形连接件3连接或者断开。

实施例二

如图4所示，一种测试线路备份线夹有效性的实验方法，应用于测试线路备份线夹有效性的实验装置，具体包括以下步骤：

第一步：安装装置；

第二步：设置失效载荷；

第三步：施加载荷；

第四步：力传感器10数值达到失效载荷；

第五步：电磁吸盘2断开；

第六步：判断备份线夹8状态，出现失效判断为不合格，不失效判断为合格。

具体实施中，所述安装装置指的是安装测试线路备份线夹有效性的实验装置，安装时根据所需要测试的备份线夹型号和计划测试的备份线夹安装预紧力调整方形连接件5在反力墙1的两个矩形方槽上的位置，备份线夹可以在耐张线夹正常工作时为其提供不同程度的力，用以研究备份线夹对原系统的影响。

具体实施中，在单片机上设置好耐张线夹4失效载荷(即电磁吸盘消磁载荷)；然后使用重力箱13缓慢施加载荷；使用单片机收集力传感器10和第一应变片15、第二应变片16的数据；当力传感器10所测数值达到单片机设置的失效载荷时，单片机控制电磁吸盘2消磁，电磁吸盘2放开圆形连接件3，模拟耐张线夹4失效，此时备份线夹8受到冲击载荷；通过实验现象观察备份线夹8是否发生失效，备份线夹8不发生失效即为合格。

本发明提供了一种测试线路备份线夹有效性的实验装置及方法。所述装置由反力墙1、电磁吸盘2、圆形连接件3、耐张线夹4、方形连接件5、U型挂环6、连杆7、备份线夹8、导线9、力传感器10、连接锁链11、滑轮12、重力箱13、底板14、第一应变片15、第二应变片16和单片机组成。所述方法通过单片机控制电磁吸盘与圆形连接件的连接和断开，模拟现实中线路备份线夹8所受的冲击载荷，比较全面地测试线路备份线夹的性能与有效性，保证投入应用的线路备份线夹是合格的，减少断线事故的发生，提升输电线路整体承载能力。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中间”、“长度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接或彼此可通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

以上仅为说明本发明的实施方式，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，凡在本发明的精神和原则之内，不经过创造性劳动所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (11)

1.一种测试线路备份线夹有效性的实验装置，其特征在于，包括反力墙(1)、电磁吸盘(2)、圆形连接件(3)、耐张线夹(4)、方形连接件(5)、U型挂环(6)、连杆(7)、备份线夹(8)、导线(9)、力传感器(10)、连接锁链(11)、滑轮(12)、重力箱(13)、底板(14)、第一应变片(15)、第二应变片(16)和单片机；所述反力墙(1)和底板(14)为固定端；所述反力墙(1)的上部设有两个矩形方槽，下部与底板(14)的一端固定连接；所述底板(14)的另一端通过支架与滑轮(12)的轴心连接；所述电磁吸盘(2)的一端固定在反力墙(1)上，另一端通过电磁吸力与圆形连接件(3)的一端连接；所述耐张线夹(4)的一端通过两个U型挂环(6)与圆形连接件(3)的另一端连接，另一端与导线(9)的一端连接；所述传感器(10)的一端通过两个U型挂环(6)与导线(9)的另一端连接，另一端通过一个U型挂环(6)、连接锁链(11)与重力箱(13)连接；所述连接锁链(11)绕接于滑轮(12)；所述方形连接件(5)的一端固定在反力墙(1)的两个矩形方槽上，另一端通过U型挂环(6)与连杆(7)的一端连接；所述备份线夹(8)的一端与连杆(7)的另一端连接，另一端固定在导线(9)上；所述第一应变片(15)设置在连杆(7)上、与连杆(7)轴线平行；所述第二应变片(16)设置在耐张线夹(4)上、与耐张线夹(4)轴线平行；所述单片机通过控制线与电磁吸盘(2)连接；所述单片机与力传感器(10)连接，用于采集重力箱(13)加载力的信息；所述单片机与第一应变片(15)连接，用于采集连杆(7)的应变信息；所述单片机与第二应变片(16)连接，用于采集耐张线夹(4)的应变信息。

2.根据权利要求1所述的测试线路备份线夹有效性的实验装置，其特征在于，所述圆形连接件(3)为结构钢材质。

3.根据权利要求1所述的测试线路备份线夹有效性的实验装置，其特征在于，所述方形连接件(5)通过反力墙(1)的两个矩形方槽上下移动固定位置。

4.根据权利要求1所述的测试线路备份线夹有效性的实验装置，其特征在于，所述单片机通过控制电磁吸盘(2)的磁性来控制电磁吸盘(2)与圆形连接件(3)连接或断开。

5.一种测试线路备份线夹有效性的实验方法，其特征在于，所述实验方法应用于权利要求1至权利要求4任一项所述的测试线路备份线夹有效性的实验装置，具体包括以下步骤：

第一步：安装装置；

第二步：设置失效载荷；

第三步：施加载荷；

第四步：力传感器(10)数值达到失效载荷；

第五步：电磁吸盘(2)断开；

第六步：判断备份线夹(8)状态，出现失效判断为不合格，不失效判断为合格。

6.根据权利要求5所述的测试线路备份线夹有效性的实验方法，其特征在于，所述安装装置指安装测试线路备份线夹有效性的实验装置。

7.根据权利要求6所述的测试线路备份线夹有效性的实验方法，其特征在于，所述安装测试线路备份线夹有效性的实验装置时，根据所用的备份线夹型号和计划测试的备份线夹安装预紧力调整方形连接件(5)在反力墙(1)的两个矩形方槽上的位置。

8.根据权利要求5所述的测试线路备份线夹有效性的实验方法，其特征在于，所述设置失效载荷是指在单片机上设置好耐张线夹(4)的失效载荷。

9.根据权利要求5所述的测试线路备份线夹有效性的实验方法，其特征在于，所述施加载荷是指使用重力箱(13)缓慢施加载荷。

10.根据权利要求5所述的测试线路备份线夹有效性的实验方法，其特征在于，所述力传感器数值达到失效载荷是指单片机通过力传感器(10)采集到重力箱(13)施加的载荷等于预先在单片机里设置好的耐张线夹(4)的失效载荷。

11.根据权利要求5所述的测试线路备份线夹有效性的实验方法，其特征在于，所述电磁吸盘断开是指单片机控制电磁吸盘(2)断开与圆形连接件(3)的连接。

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