CN113588527A - 一种低风压导线老化试验系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种低风压导线老化试验系统及方法，包括：试验箱体、环境试验装置和控制装置，环境实验装置受控于控制装置，试验箱体内置放有待试验低风压导线，环境试验装置至少包括配置于试验箱体的吹污模块、加热模块、起雾模块、喷淋模块、紫外光照模块和输电模块；方法具体包括：输电模块启动并维持运行状态；控制装置对输电模块内的试验电源的电压进行控制，并控制吹污模块、起雾模块、喷淋模块、加热模块和紫外光照模块依次运行。采用本发明实施例，能够从多角度多因素模拟自然环境因素对低风压导线的老化影响，为低风压导线的实际应用提供试验数据的支撑，提高输电线路的运行安全性。
Description
技术领域
本发明涉及电力技术领域，尤其涉及一种低风压导线老化试验系统及方法。
背景技术
由于架空输电线路中导线受到的风压约占整个输电线路受到风压的50％-70％，因此，降低导线风压对于降低输电线路造价以及提高输电线路的运行安全性具有重要意义。现有技术中，输电线路采用低风压导线作为提高输电线路防风性能的新途径之一，低风压导线能够通过最外层的单线进行特殊设计，使得导线本体风阻系数较小，降低导线的受风载荷。
然而，由于低风压导线长期工作在暴露环境下，受到风雨以及其它环境因素的影响，导致导线出现污秽等现象，严重影响线路的安全运行。因此，研究低风压导线在环境因素的作用下而导致的老化问题具有重大意义。目前，针对现有的导线老化的研究，一般是模拟单一因素的老化，模拟环境较为简单，并且简化了污秽对导线的影响，并不适用于低风压导线。
发明内容
本发明提供一种低风压导线老化试验系统及方法，能够从多角度多因素模拟自然环境因素对低风压导线的老化影响，为低风压导线的实际应用提供试验数据的支撑，提高输电线路的运行安全性。
为实现上述目的，本发明实施例提供了一种低风压导线老化试验系统，包括：试验箱体、环境试验装置和控制装置，所述环境实验装置受控于所述控制装置，所述试验箱体内置放有待试验低风压导线；
所述环境试验装置至少包括配置于所述试验箱体的吹污模块、加热模块、起雾模块、喷淋模块、紫外光照模块和输电模块；
所述吹污模块包括进风管道和风机，所述风机朝向所述进风管道的进风口，所述进风管道设有污秽粉尘进口，所述污秽粉尘进口靠近所述进风口，所述进风管道的出风口与所述试验箱体的内腔连通，且所述出风口朝向所述待试验低风压导线，所述加热模块靠近所述出风口设置；
所述起雾模块位于所述待试验低风压导线的下方，所述喷淋模块位于所述待试验低风压导线的上方，所述紫外光照模块位于所述试验箱体的侧壁上，所述输电模块与所述待试验低风压导线电连接。
作为上述方案的改进，所述试验箱体的顶部设有用于悬挂所述待试验低风压导线的若干根绝缘吊杆。
作为上述方案的改进，所述绝缘吊杆的一端与所述试验箱体的顶部连接，所述绝缘吊杆的另一端设有供所述待试验低风压导线穿过和固定的连接环。
作为上述方案的改进，所述待试验低风压导线的两端各设有均压环。
作为上述方案的改进，所述输电模块包括试验电源、保护电阻和套管，所述试验电源、所述保护电阻、所述套管与所述待试验低风压导线电连接。
作为上述方案的改进，所述试验箱体上设有出风口，所述出风口与所述试验箱体的内腔连通，所述出风口设有滤网。
作为上述方案的改进，所述低风压导线老化试验系统还包括监测装置和控制器，所述监测装置包括红外成像采集模块、紫外成像采集模块、高频电流采集模块、泄漏电流采集模块、温度采集模块和湿度采集模块。
作为上述方案的改进，所述污秽粉尘的成分至少包括氯化钠、高岭土和硅藻土。
本发明另一实施例对应提供了一种低风压导线老化试验方法，基于上述发明实施所述的低风压导线老化试验系统，所述方法包括以下步骤：
所述输电模块启动并维持运行状态；
所述控制装置对所述输电模块内的试验电源的电压进行控制，并控制所述吹污模块、所述起雾模块、所述喷淋模块、所述加热模块和所述紫外光照模块依次运行。
作为上述方案的改进，所述控制装置控制所述吹污模块运行的步骤具体包括：
所述控制装置控制所述风机启动运行，以将所述污秽粉尘通过所述进风管道的出风口吹入所述试验箱体；
在预设时间后，关闭所述风机。
与现有技术相比，本发明实施例提供的低风压导线老化试验系统及方法，具有以下有益效果：
1、通过吹污模块模拟自然积污过程，通过喷淋模块模拟自然雨水冲刷过程，通过紫外光照模块模拟太阳光照过程，通过加热模块模拟自然污秽干燥过程，通过起雾模块模拟自然污秽浸湿过程，通过输电模块模拟导线电晕放电过程，相比于现有技术中模拟单一因素的老化过程，能够从多角度多因素，加速模拟自然环境因素对低风压导线的老化影响，为低风压导线的实际应用提供试验数据的支撑，提高输电线路的运行安全性；
2、将喷淋模块设于待试验低风压导线的正上方，能够保证待试验低风压导线均匀并且全方位的接受喷淋试验，从而更好的模拟自然环境下的淋雨条件，提高淋雨试验的模拟准确性；
3、将起雾模块设于待试验低风压导线的正下方，能够保证待试验低风压导线均匀并且全方位的接受起雾试验，从而更好的模拟自然环境下的起雾条件，提高起雾试验的模拟准确性。
附图说明
图1是本发明实施例提供的一种低风压导线老化试验系统的结构示意图；
图2是本发明实施例提供的一种低风压导线老化试验系统的吹污模块的进风管道的尺寸示意图；
图3是本发明实施例提供的一种低风压导线老化试验方法的流程示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。
在本申请的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”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申请和简化描述，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。
在本申请的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；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。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。
参见图1，是本发明实施例提供的一种低风压导线老化试验系统的结构示意图，包括：试验箱体1、环境试验装置和控制装置4，环境实验装置受控于控制装置4，试验箱体1内置放有待试验低风压导线3。
环境试验装置至少包括配置于试验箱体的吹污模块、加热模块22、起雾模块23、喷淋模块24、紫外光照模块25和输电模块。
吹污模块包括进风管道211和风机212，风机212朝向进风管道211的进风口，进风管道211设有污秽粉尘进口213，污秽粉尘进口213靠近进风口，进风管道211的出风口与试验箱体1的内腔连通，且出风口朝向待试验低风压导线3，加热模块22靠近出风口设置。
起雾模块23位于待试验低风压导线3的下方，喷淋模块24位于待试验低风压导线3的上方，紫外光照模块25位于试验箱体1的侧壁上，输电模块与待试验低风压导线3电连接。
可以理解的是，低风压导线在实际运行过程中，会受到污秽和腐蚀等影响，使得导线最外层的结构发生变化，由于低风压导线是通过最外层单线进行特殊设计，使导线表面达到所要求的“粗糙度”，从而可以降低导线本体的阻力系数。
需要说明的是，本实施例通过模拟低风压导线在是实际运行过程中主要会受到的环境因素的影响，尤其是污秽的影响，并模拟导线积污(利用风机)、湿润、雨水冲刷和干燥的过程，以模拟导线所处的实际自然环境。
示例性的，试验条件控制范围为：(1)湿度控制。湿度范围:30％RH-98％RH；(2)温度控制。温度控制范围:20-50℃；(3)淋雨调节。淋雨强度范围:140mm/h；(4)污秽粉末选择。每次40g高岭土和5g氯化钠；(5)紫外线灯辐照度：110W/m2；(6)电压要求：0-110kV。参见图2，是进风管道211的尺寸示意图，进风管道211采用绝缘材料制造。在进风管道211的出风口附近布置加热模块22，加热模块22的控温范围为10-80℃，温度波动度为±0.5℃。风机212的额定流量为80m3/h，起雾模块23的制雾量为4000ml/h。试验电源261的额定电压为AC50-400kV、DC 70-420kV，额定电容量为1-400kVA。可产生110kV的电压。
其中，试验参数的控制集成在人工气候室外，老化试验的总长为1000h，8h为一个试验周期，每个周期里各老化因素的加载情况图下表1所示。
表1
| 时间(h) | 0-0.4 | 0.3-1 | 1-1.2 | 1.2-2 | 2-5 | 6-8 |
| 高温干燥 | √ | |||||
| 吹污 | √ | |||||
| 淋雨 | √ | |||||
| 雾 | √ | |||||
| 紫外 | √ | |||||
| 电压 | √ | √ | √ | √ | √ | √ |
与现有技术相比，本发明实施例提供的低风压导线老化试验系统，具有以下有益效果：
1、通过吹污模块模拟自然积污过程，通过喷淋模块24模拟自然雨水冲刷过程，通过紫外光照模块25模拟太阳光照过程，通过加热模块22模拟自然污秽干燥过程，通过起雾模块23模拟自然污秽浸湿过程，通过输电模块模拟导线电晕放电过程，相比于现有技术中模拟单一因素的老化过程，能够从多角度多因素，加速模拟自然环境因素对低风压导线的老化影响，为低风压导线的实际应用提供试验数据的支撑，提高输电线路的运行安全性；
2、将喷淋模块24设于待试验低风压导线的正上方，能够保证待试验低风压导线均匀并且全方位的接受喷淋试验，从而更好的模拟自然环境下的淋雨条件，提高淋雨试验的模拟准确性；
3、将起雾模块23设于待试验低风压导线的正下方，能够保证待试验低风压导线均匀并且全方位的接受起雾试验，从而更好的模拟自然环境下的起雾条件，提高起雾试验的模拟准确性。
作为上述方案的改进，试验箱体1的顶部设有用于悬挂待试验低风压导线3的若干根绝缘吊杆31。
需要说明的是，绝缘吊杆31的数量可以根据实际需求或试验进行设定，在此不作限定。
示例性的，试验箱体1的尺寸为3.5m*3.5m*4.0m，在试验箱体1的顶部(上壁)悬挂2根1m长复合绝缘吊杆31，绝缘吊杆31的间距为1m。选取1.2m长JL/G1A-DFY-240/40的低风压导线开展试验。
值得说明的是，相比于常规的金属杆或者水泥杆等，通过引入绝缘吊杆31来对待试验低风压导线3进行悬挂，能够更为准确地测量待试验低风压导线3的电力相关参数，避免发生分压或分流的现象，提高试验的安全性。
作为上述方案的改进，绝缘吊杆31的一端与试验箱体1的顶部连接，绝缘吊杆31的另一端设有供待试验低风压导线3穿过和固定的连接环32。
作为上述方案的改进，待试验低风压导线3的两端各设有均压环33。
需要说明的是，均压环33的外径可以根据实际需求或试验进行设定，在此不作限定。
示例性的，均压环33外径选取为0.2m。
作为上述方案的改进，输电模块包括试验电源261、保护电阻262和套管263，试验电源261、保护电阻262、套管263与待试验低风压导线3电连接。
需要说明的是，试验电源261可以采用试验变压器，其在试验过程中会产生电晕放电，并通过监测装置进行监测。其中，只有当试验电源261的电压足够大时，才能使待试验低风压导线3在试验过程中产生电晕放电信息，并通过检测装置进行监测，至于试验电源261的电压具体应该满足多大的电压阈值，可以根据实际需求或者试验进行设定，在此不作限定。
作为上述方案的改进，试验箱体1上设有出风口27，出风口27与试验箱体1的内腔连通，出风口27设有滤网，滤网用于收集污秽粉尘。
作为上述方案的改进，低风压导线老化试验系统还包括监测装置(图未示)和控制器(图未示)，监测装置包括红外成像采集模块、紫外成像采集模块、高频电流采集模块、泄漏电流采集模块、温度采集模块和湿度采集模块。其中，红外成像采集模块、紫外成像采集模块的镜头对准待试验低风压导线3，用于实时测量待试验低风压导线3的温度信息和电晕放电信息，高频电流采集模块、泄漏电流采集模块与待试验低风压导线3电连接，用于测量在试验过程中导线的泄漏电流和局部放电信息。示例性的，参数测量方法及采用的仪器详见下表2所示。
表2
可以理解的是，监测装置用于在控制器的控制下，采集对应的老化试验信息，所述老化试验信息包括以下参数中的至少一种：温度信息、湿度信息、电晕放电信息、局部放电信息、泄漏电流。
作为上述方案的改进，污秽粉尘2的成分至少包括氯化钠、高岭土和硅藻土。
需要说明的是，污秽粉尘的成分具体可以根据模拟的环境条件等进行配置，在此不作限定。
值得说明的是，相比于现有技术中只能模拟单一因素老化的试验系统，本实施例通过设置多个试验条件，综合模拟自然环境的影响，特别是模拟污秽粉尘的积污、湿润、雨水冲刷和干燥过程，能够从多角度多因素评估低风压导线的老化影响。
作为上述方案的改进，待试验低风压导线3的长度大于或等于1m。
作为上述方案的改进，喷淋模块24通过管道与水箱连接，其中，喷淋模块24和起雾模块23均使用的是纯净水。
进一步的，紫外光照模块25、加热模块22、起雾模块23、监控装置均安装有防尘罩或者防雨罩。
参见图3，是本发明实施例提供的一种低风压导线老化试验方法的流程示意图，基于上述发明实施所述的低风压导线老化试验系统，方法包括以下步骤S31～S32：
S31、输电模块启动并维持运行状态；
S32、所述控制装置4对所述输电模块内的试验电源261的电压进行控制，并控制吹污模块、起雾模块23、喷淋模块24、加热模块22和紫外光照模块25依次运行。
可以理解的，输电模块在系统运行过程中一直处于启动状态，控制装置4用于对试验电源261的电压的进行控制，输电模块会在待试验低风压导线3试验的过程中持续工作，并在特定的条件下使待试验低风压导线3产生电晕放电，并通过监测装置进行监测。
需要说明的是，待试验低风压导线3在输电模块的作用下并不是持续产生电晕放电，需要根据实际的试验需求和条件决定，并通过监测装置监测电流、电晕放电等信息。
值得说明的是，通过控制装置4首先控制吹污模块将污秽粉尘喷到导线上，模拟自然积污过程，然后通过控制起雾模块23产生雾气，模拟污秽湿润过程，再通过控制喷淋模块24模拟雨水清洗过程，通过控制加热模块22产生高温，模拟污秽干燥过程，最后通过控制紫外光照模块25提供紫外光照，模拟太阳光照过程。通过控制装置4控制吹污模块、起雾模块23、喷淋模块24、加热模块22和紫外光照模块25依次循环运行，能够真实且加速模拟导线在自然环境下的积污、湿润、雨水冲刷以及干燥的过程，能够从多角度多因素模拟自然环境因素对低风压导线的老化影响，为低风压导线的实际应用提供试验数据的支撑，提高输电线路的运行安全性。
作为上述方案的改进，控制装置4控制所述吹污模块运行的步骤具体包括：
控制装置控制风机212启动运行，以将污秽粉尘通过进风管道211的出风口吹入试验箱体1；
在预设时间后，关闭风机212。
示例性的，控制装置控制风机212启动运行，污秽粉尘通过污秽粉尘进口213进入进风管道211，并在风机的作用下，通过进风管道211的出风口进入试验箱体1，由于出风口朝向待试验低风压导线3，污秽粉尘在风机的作用下吹到待试验低风压导线3的表面，并在预设时间后，关闭风机212。
作为上述方案的改进，在控制装置4控制加热模块22启动运行时，重新启动风机211，且进风管道211内的污秽粉尘进口213未引入污秽粉尘。
与现有技术相比，本发明提供一种低风压导线老化试验系统，能够综合考虑电压、污秽、紫外光照、高温等多种老化因素，使的试验条件更接近低风压导线的实际运行工况，且能够实现对各老化因素的实时控制、电晕放电、温度、泄漏电流等参数的监控，从而能够从多角度多因素模拟自然环境因素对低风压导线的老化影响，为低风压导线的实际应用提供试验数据的支撑，提高输电线路的运行安全性。
以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可存储于一计算机可读存储介质中，该程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，所述的存储介质可为磁盘、光碟、只读存储记忆体(Read-Only Memory，Rom)或随机存储记忆体(Random AccessMemory，RAM)等。
Claims (10)
1.一种低风压导线老化试验系统，其特征在于，所述低风压导线老化试验系统包括：试验箱体、环境试验装置和控制装置，所述环境实验装置受控于所述控制装置，所述试验箱体内置放有待试验低风压导线；
所述环境试验装置至少包括配置于所述试验箱体的吹污模块、加热模块、起雾模块、喷淋模块、紫外光照模块和输电模块；
所述吹污模块包括进风管道和风机，所述风机朝向所述进风管道的进风口，所述进风管道设有污秽粉尘进口，所述污秽粉尘进口靠近所述进风口，所述进风管道的出风口与所述试验箱体的内腔连通，且所述出风口朝向所述待试验低风压导线，所述加热模块靠近所述出风口设置；
所述起雾模块位于所述待试验低风压导线的下方，所述喷淋模块位于所述待试验低风压导线的上方，所述紫外光照模块位于所述试验箱体的侧壁上，所述输电模块与所述待试验低风压导线电连接。
2.根据权利要求1所述的低风压导线老化试验系统，其特征在于，所述试验箱体的顶部设有用于悬挂所述待试验低风压导线的若干根绝缘吊杆。
3.根据权利要求2所述的低风压导线老化试验系统，其特征在于，所述绝缘吊杆的一端与所述试验箱体的顶部连接，所述绝缘吊杆的另一端设有供所述待试验低风压导线穿过和固定的连接环。
4.根据权利要求1所述的低风压导线老化试验系统，其特征在于，所述待试验低风压导线的两端各设有均压环。
5.根据权利要求1所述的低风压导线老化试验系统，其特征在于，所述输电模块包括试验电源、保护电阻和套管，所述试验电源、所述保护电阻、所述套管与所述待试验低风压导线电连接。
6.根据权利要求1所述的低风压导线老化试验系统，其特征在于，所述试验箱体上设有出风口，所述出风口与所述试验箱体的内腔连通，所述出风口设有滤网。
7.根据权利要求1所述的低风压导线老化试验系统，其特征在于，所述低风压导线老化试验系统还包括监测装置和控制器，所述监测装置包括红外成像采集模块、紫外成像采集模块、高频电流采集模块、泄漏电流采集模块、温度采集模块和湿度采集模块。
8.根据权利要求1所述的低风压导线老化试验系统，其特征在于，所述污秽粉尘的成分至少包括氯化钠、高岭土和硅藻土。
9.一种低风压导线老化试验方法，其特征在于，基于如权利要求1-8任一项所述的低风压导线老化试验系统，所述方法包括以下步骤：
所述输电模块启动并维持运行状态；
所述控制装置对所述输电模块内的试验电源的电压进行控制，并控制所述吹污模块、所述起雾模块、所述喷淋模块、所述加热模块和所述紫外光照模块依次运行。
10.根据权利要求9所述的低风压导线老化试验方法，其特征在于，所述控制装置控制所述吹污模块运行的步骤具体包括：
所述控制装置控制所述风机启动运行，以将所述污秽粉尘通过所述进风管道的出风口吹入所述试验箱体；
在预设时间后，关闭所述风机。
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