CN220627273U - 一种模拟森林火灾条件下的空气间隙放电试验系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种模拟森林火灾条件下的空气间隙放电试验系统，该系统包括：生火机构，用于产生火焰；鼓风机构，与所述生火机构相连接，用于调节火焰的高度与大小；导线模拟机构，设置在所述生火机构的正上方，用于模拟森林火灾条件下的输电线路；间距调节机构，用于调节所述生火机构产生的火焰和所述导线模拟机构之间的间距。本实用新型通过生火机构产生火焰，通过导线模拟机构模拟森林火灾条件下的输电线路，通过鼓风机构调节火焰高度与火焰大小；通过间距调节机构，调节所述火焰与所述导线模拟机构之间的间距，以模拟测试森林火灾条件下输变电设备外绝缘结构的放电特性，能够实现火焰覆盖条件下间隙放电物理过程的同步观测。

Description

一种模拟森林火灾条件下的空气间隙放电试验系统

技术领域

本实用新型涉及电气设备技术领域，具体而言，涉及一种模拟森林火灾条件下的空气间隙放电试验系统。

背景技术

近年来，超特高压电网发展迅速，线路走廊紧张问题日益突出，架空输电线路走廊不可避免经过植被茂密的山林地区，人为或闪电起火等原因引发的森林火灾严重威胁这些地区输电线路的绝缘安全和运行可靠性。

针对森林火灾对间隙绝缘性能的影响，国内外通过建立森林火灾模拟试验装置开展了大量相关研究。现有的森林火灾模拟试验装置采用木垛作为火源，进行模拟试验研究。

但是，这些森林火灾模拟试验都缺乏对火焰的控制，不能及时调整火焰大小、高度等，导致试验结果较为单一。

实用新型内容

鉴于此，本实用新型提出了一种模拟森林火灾条件下的空气间隙放电试验系统，旨在解决现有森林火灾模拟试验缺少对火焰的控制不能及时调整火焰高度与大小导致试验结果较为单一的问题。

本实用新型提出了一种模拟森林火灾条件下的空气间隙放电试验系统，该系统包括：生火机构，用于产生火焰；鼓风机构，与所述生火机构相连接，用于调节火焰的高度与大小；导线模拟机构，设置在所述生火机构的正上方，用于模拟森林火灾条件下的输电线路；间距调节机构，用于调节所述生火机构产生的火焰和所述导线模拟机构之间的间距。

进一步地，上述模拟森林火灾条件下的空气间隙放电试验系统，所述间距调节机构为导线升降机构，其与所述导线模拟机构相连接，用于调节所述导线模拟机构的高度位置，进而调节所述火焰与所述导线模拟机构之间的间距。

进一步地，上述模拟森林火灾条件下的空气间隙放电试验系统，所述导线升降机构包括：绝缘子串，底端与所述导线模拟机构相连接；升降拉伸器，动力输出端与所述绝缘子串的顶端相连接，用于对所述绝缘子串进行升降控制，以带动所述导线模拟机构进行高度调节。

进一步地，上述模拟森林火灾条件下的空气间隙放电试验系统，所述绝缘子串竖向设置在所述导线模拟机构的上方，并且，所述绝缘子串的上方设有导向滑轮；所述升降拉伸器为卷扬机，所述卷扬机的拉伸绳绕过所述导向滑轮并向下延伸，所述拉伸绳的拉伸端与所述绝缘子串的顶端相连接。

进一步地，上述模拟森林火灾条件下的空气间隙放电试验系统，所述间距调节机构为高度调节机构，其设置在所述生火机构的下方，用于调节所述生火机构的高度位置，以调节所述火焰的高度位置，还能够调节所述火焰与所述导线模拟机构之间的间距。

进一步地，上述模拟森林火灾条件下的空气间隙放电试验系统，所述高度调节机构为升降车。

进一步地，上述模拟森林火灾条件下的空气间隙放电试验系统，所述高度调节机构与所述生火机构之间设有防火棉。

进一步地，上述模拟森林火灾条件下的空气间隙放电试验系统，所述鼓风机构设置在所述生火机构的下方，用于对所述生火机构进行底部向上鼓风。

进一步地，上述模拟森林火灾条件下的空气间隙放电试验系统，所述生火机构的侧壁设有鼓风口，其与所述鼓风机构相连接，用于对所述生火机构进行侧向鼓风。

进一步地，上述模拟森林火灾条件下的空气间隙放电试验系统，所述生火机构的出火口处设有起火网，用于接地并配合导线模拟机构，模拟森林火灾条件下输电线路与地面形成的线板电极。

进一步地，上述模拟森林火灾条件下的空气间隙放电试验系统，所述鼓风机构上设有风速检测器，用于检测所述鼓风机构出风口处的风速。

进一步地，上述模拟森林火灾条件下的空气间隙放电试验系统，该系统还包括：温度采集器，用于测量火焰温度；泄漏电流测量器，用于测量所述导线模拟机构和所述生火机构间隙间的泄漏电流；绝缘电阻表，用于测量所述导线模拟机构和所述生火机构间的火焰绝缘电阻；图像采集器，用于对火焰和/或间隙放电进行图像采集，以观测火焰的燃烧、颗粒和灰烬的运动、火焰中的电弧通道。

本实用新型提供的模拟森林火灾条件下的空气间隙放电试验系统，通过生火机构产生火焰，通过导线模拟机构模拟森林火灾条件下的输电线路，通过与生火机构相通的鼓风机构，调节火焰高度与火焰大小；通过间距调节机构调节所述火焰与所述导线模拟机构之间的间距，以便能够随时调节火焰高度与大小、能够灵活调节导线模拟机构和火焰的间距，以模拟测试森林火灾条件下输变电设备外绝缘结构的放电特性，进而能够观测到整个物理过程、采集到多种条件下的试验数据以供试验人员全方面分析森林火灾对间隙绝缘性能的影响，能够实现火焰覆盖条件下间隙放电物理过程的同步观测，解决了现有森林火灾模拟试验缺少对火焰的控制不能及时调整火焰高度与大小导致试验结果较为单一的问题，同时也有助于研究火焰对放电过程影响的机理，从而为输电线路应有效应对森林火灾提供技术支撑。

附图说明

通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本实用新型的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：

图1为本实用新型实施例提供的模拟森林火灾条件下的空气间隙放电试验系统的结构示意图；

图2为本实用新型实施例提供的生火机构和高度调节机构之间的结构示意图；

图3为本实用新型实施例提供的生火机构的又一结构示意图；

附图标记说明：

1-生火机构，11-鼓风口，12-鼓风管，2-鼓风机构，21-鼓风风扇，22-驱动电机，3-导线模拟机构，4-高度调节机构，41-防火棉，42-移动底座，43-交叉式升降架，5-导线升降机构，51-绝缘子串，52-升降拉伸器，53-导向滑轮，6-防护墙，7-接地板，10-温度采集器，20-泄漏电流测量器，30-图像采集器，40-同步观测模块，50-供电模块，501-供电电源，502-分压器，503-保护电阻。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。需要说明的是，在不冲突的情况下，本实用新型中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。

参见图1，其为本实用新型实施例提供的模拟森林火灾条件下的空气间隙放电试验系统的结构示意图。如图所示，该系统包括：生火机构1、鼓风机构2和导线模拟机构3；其中，

所述生火机构1用于产生火焰。具体地，生火机构1可以利用生火材料进行起火生火，以产生火焰，来模拟森林火灾条件下的火焰。在本实施例中，生火机构1的出火口边缘一般为金属边缘，其与导线模拟机构3之间模拟放电特性，而由于生火机构1的出火口边缘形成圆形或多边形结构，不同于森林火灾条件下的地面，也就是说，生火机构1的出火口边缘与导线模拟机构3之间属于线线电极，不同于模拟森林火灾条件下输电线路与地面形成的线板电极，为提高森林火灾条件模拟的真实性，优选地，生火机构1的出火口（如图2所示的顶端开口）处设有起火网（图中未示出），用于接地并配合导线模拟机构3，模拟森林火灾条件下输电线路与地面形成的线板电极。其中，起火网可以为1m*1m的正方形结构，使得生火机构1具备1*1m平方的生火面积，当然起火网亦可为其他面积的其他形成，本实施例中对其不做任何限定。如图2所示，生火机构1可以为生火炉，当然，亦可为其他生火机构，例如图3所示的生火架，生火材料可在生火架上或生火炉内进行燃烧，以产生火焰；生火炉的顶端设有开口，作为出火口，以使火焰自出火口冒出；生火架的顶端亦设有开口，可使得火焰向外冒出。

所述鼓风机构2与所述生火机构1相连接，用于调节火焰的大小。具体地，如图1和图2所示，所述生火机构1的侧壁设有鼓风口11，其与所述鼓风机构2相连接，用于对所述生火机构1进行侧向鼓风；其中，如图2所示，鼓风口11处可设有鼓风管12，以连接鼓风机构2的出风口；该鼓风机构2可以为无级变速设备，鼓风机构2上可设有风速检测器（图中未示出），用于检测所述鼓风机构2出风口处的风速，能够通过控制风速实现火焰高度的人为可控。当然，鼓风机构2亦可通过其他方式进行鼓风，如图3所示，鼓风机构2设置在所述生火机构1的下方，用于对所述生火机构1进行底部向上鼓风；该鼓风机构2可以为风扇式鼓风，即所述鼓风机构2包括：鼓风风扇21和驱动电机22；其中，所述驱动电机22与所述鼓风风扇21相连接，用于驱动所述鼓风风扇21进行转动，以实现鼓风，可启动驱动电机22，从生火机构1底部向上鼓风。在本实施例中，该系统可以选择其中一种鼓风方式进行火焰大小高度的控制，亦可同时采用两种鼓风方式相结合进行火焰控制，本实施例中对其不做任何限定。

所述导线模拟机构3设置在所述生火机构1的正上方，用于模拟森林火灾条件下的输电线路。具体地，导线模拟机构3可设置在生火机构1的正上方，两者之间间隔设置，以使火焰自生火机构1的出火口处冒出，并模拟森林火灾，通过导线模拟机构3模拟输电线路，可模拟测试森林火灾条件下输变电设备外绝缘结构的放电特性，即通过导线模拟机构3与有起火网配合，作为模拟导线-板电极，以模拟森林火灾条件下输电线路与地面形成的线板电极。

导线模拟机构3和/或生火机构2连接有间距调节机构，用于调节生火机构1产生的火焰和所述导线模拟机构3之间的间距。具体地，间距调节机构可以为高度调节机构4、导线升降机构5中的任一种或两种组合，本实施例中以间距调节机构包括高度调节机构4和导线升降机构5为例进行说明，当然，在其他实施例中，间距调节机构亦可为高度调节机构4和导线升降机构5中的一种。其中，高度调节机构4设置在所述生火机构1的下方，用于调节所述生火机构1的高度，以调节所述火焰的高度位置，还能够调节所述火焰与所述导线模拟机构3之间的间距。导线升降机构5与所述导线模拟机构3相连接，用于调节所述导线模拟机构3的高度位置，进而调节所述火焰与所述导线模拟机构3之间的间距。高度调节机构4起到支撑和高度调节作用。如图2所示，生火机构1可安装在高度调节机构4上，以通过高度调节机构4进行生火机构1高度的调节，进而调节火焰的高度位置，还可控制调节火焰和导线模拟机构3之间的间距，以在火焰不同高度位置和/或火焰导线不同间距的条件下，模拟测试森林火灾条件下输变电设备外绝缘结构的放电特性，其中，生火炉可以设置在高度调节机构4上，当然，生火架亦可设置在高度调节机构4上。当然，火焰导线不同间距的调节亦可采用其他方式，例如，导线模拟机构3上连接有导线升降机构5，导线升降机构5可对导线模拟机构3进行悬空支撑和高度调节，以调节所述导线模拟机构3的高度位置，进而调节所述火焰与所述导线模拟机构3之间的间距。当然，高度调节机构4和导线升降机构5亦可相结合，实现双向间距调节，也就是说，高度调节机构4和/或导线升降机构5可实现火焰导线不同间距的调节。其中，如图2所示，高度调节机构4与所述生火机构1之间设有防火棉41，即防火棉41垫在高度调节机构4与所述生火机构1之间。

在本实施例中，生火机构1、鼓风机构2和导线模拟机构3的四周可设有防火墙6，防护墙6上还可设有防火布与防火棉，防火墙6作为围墙围设在导线模拟机构3、生火机构1等零部件的四周，可作为防火设备，以很好地保障该系统的安全，从而更好地保证试验人员通过森林火灾试验平台完成森林火灾条件下输变电设备外绝缘结构放电特性的测试任务。

在本实施例中，所述高度调节机构4或所述生火机构1上设有接地板7，用于接地。其中，起火网等接地零部件均可与该接地板7相连接，以通过该接地板7实现接地。

继续参见图1，为便于进行火焰和放电特性监测，优选地，生火机构1和导线模拟机构3之间还可设有温度采集器10，用于测量火焰温度。具体地，温度采集器10可以为热电偶矩阵，热电偶矩阵均匀分布在生火机构1和导线模拟机构3之间的间隙中，可实现火焰温度的测量。为实现泄漏电流的监测，优选地，该系统还可设有泄漏电流测量器20，用于测量所述导线模拟机构3和所述生火机构1间隙间的泄漏电流，该系统还可设有绝缘电阻表，用于测量所述导线模拟机构3和所述生火机构1间的火焰绝缘电阻；当然，生火机构1的一侧还可设有图像采集器30，用于对火焰和/或间隙放电进行图像采集，以观测火焰的燃烧、颗粒和灰烬的运动、火焰中的电弧通道，可记录火焰燃烧过程、颗粒和灰烬的运动过程、火焰中的电弧通道，通过相机拍摄测量火焰的高度和外形轮廓。在本实施例中，该系统还可设有同步观测模块40，其分别与温度采集器10、泄漏电流测量器20、绝缘电阻表和图像采集器30，可控制温度采集器10、泄漏电流测量器20、绝缘电阻表和图像采集器30同步采集数据，还可接收温度采集器10、泄漏电流测量器20、绝缘电阻表和图像采集器30获取的数据，以实现集中观测，可以观测到整个物理过程、采集到多种条件下的试验数据以供试验人员全方面分析森林火灾对间隙绝缘性能的影响。其中，图像采集器30可以为ICCD相机（IntensifiedCCD）。

在本实施例中，导线模拟机构3可模拟110kV、220kV、500kV导线，该导线模拟机构3可连接有供电模块50，用于对所述导线模拟机构3进行供电。该供电模块50可设置在防火墙6的外部，防火墙6上可设有穿墙导管61，以分别与箱外的供电模块50和箱内的导线模拟机构3相连接，实现电路的导通。在本实施例中，防火墙6的外部还可设有测试点和集装箱，以便试验人员可在集装箱内进行观测。当然，供电模块50还可对温度采集器10、泄漏电流测量器20、绝缘电阻表和图像采集器30供电。

继续参见图1和图2，高度调节机构4可以为升降车，例如包括：移动底座42和设置在移动底座42上的交叉式升降架43。当然，高度调节机构4亦可采用其他方式进行生火机构1的高度调节，本实施例中对其不做任何限定。

继续参见图1，导线升降机构5包括：绝缘子串51和升降拉伸器52；其中，绝缘子串51的底端与所述导线模拟机构3相连接；升降拉伸器52的动力输出端（如图1所示的底端）与所述绝缘子串51的顶端相连接，用于对所述绝缘子串51进行升降控制，以带动所述导线模拟机构3进行高度调节。具体地，绝缘子串51可竖向设置在所述导线模拟机构3的上方，用于对导线模拟机构3进行悬挂，实现导线模拟机构3与升降拉伸器52之间的绝缘，进而实现导线模拟机构3与大地之间的绝缘。在本实施例中，导线模拟机构3的两端各缠绕一根绳索，两根绳索的一端分别与导线模拟机构3的两端相连接，另一端均可连接在绝缘子串51的底端，绝缘子串51的顶端通过升降拉伸器52进行支撑和悬挂，也就是说，升降拉伸器52即可通过实现绝缘子串51和导线模拟机构3的支撑悬挂，还可对导线模拟机构3进行高度调节。

在本实施例中，绝缘子串51的上方设有导向滑轮53，所述升降拉伸器52可以为卷扬机，所述卷扬机的拉伸绳绕过所述导向滑轮53并向下延伸，所述拉伸绳的拉伸端与所述绝缘子串51的顶端相连接，以通过卷扬机实现绝缘子串51的升降，进而实现导线模拟机构3的升降调节。其中，卷扬机的固定壳可固定在防火墙顶部的支撑顶板上，当然亦可通过其他方式固定在其他位置，本实施例中对其不做任何限定。

继续参见图1，所述供电模块50可以包括：供电电源501、与所述供电电源501相连接的分压器502与串联在所述供电电源501和分压器502之间的保护电阻503。

综上，本实施例提供的模拟森林火灾条件下的空气间隙放电试验系统，通过生火机构1产生火焰，通过导线模拟机构3模拟森林火灾条件下的输电线路，通过与生火机构1相通的鼓风机构2，调节火焰高度与火焰大小；通过间距调节机构调节所述火焰与所述导线模拟机构3之间的间距，以便能够随时调节火焰高度与大小、能够灵活调节导线模拟机构3和火焰的间距，以模拟测试森林火灾条件下输变电设备外绝缘结构的放电特性，可开展空气间隙工频放电电压试验，进而能够观测到整个物理过程、采集到多种条件下的试验数据以供试验人员全方面分析森林火灾对间隙绝缘性能的影响，可能够实现火焰覆盖条件下间隙放电物理过程的同步观测，可探索火焰对空气间隙工频放电特性的影响规律，取得较好的效果，解决了现有森林火灾模拟试验缺少对火焰的控制不能及时调整火焰高度与大小导致试验结果较为单一的问题，同时也有助于研究火焰对放电过程影响的机理，从而为输电线路应有效应对森林火灾提供技术支撑。

需要说明的是，在本实用新型的描述中，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”等指示的方向或位置关系的术语是基于附图所示的方向或位置关系，这仅仅是为了便于描述，而不是指示或暗示所述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实用新型的限制。

此外，还需要说明的是，在本实用新型的描述中，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。对于本领域技术人员而言，可根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

显然，本领域的技术人员可以对本实用新型进行各种改动和变型而不脱离本实用新型的精神和范围。这样，倘若本实用新型的这些修改和变型属于本实用新型权利要求及其等同技术的范围之内，则本实用新型也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (10)

1.一种模拟森林火灾条件下的空气间隙放电试验系统，其特征在于，包括：

生火机构，用于产生火焰；

鼓风机构，与所述生火机构相连接，用于调节火焰的高度与大小；

导线模拟机构，设置在所述生火机构的正上方，用于模拟森林火灾条件下的输电线路；

间距调节机构，用于调节所述生火机构产生的火焰和所述导线模拟机构之间的间距。

2.根据权利要求1所述的模拟森林火灾条件下的空气间隙放电试验系统，其特征在于，

所述间距调节机构为导线升降机构，其与所述导线模拟机构相连接，用于调节所述导线模拟机构的高度位置，进而调节所述火焰与所述导线模拟机构之间的间距。

3.根据权利要求2所述的模拟森林火灾条件下的空气间隙放电试验系统，其特征在于，所述导线升降机构包括：

绝缘子串，底端与所述导线模拟机构相连接；

升降拉伸器，动力输出端与所述绝缘子串的顶端相连接，用于对所述绝缘子串进行升降控制，以带动所述导线模拟机构进行高度调节。

4.根据权利要求3所述的模拟森林火灾条件下的空气间隙放电试验系统，其特征在于，

所述绝缘子串竖向设置在所述导线模拟机构的上方，并且，所述绝缘子串的上方设有导向滑轮；

所述升降拉伸器为卷扬机，所述卷扬机的拉伸绳绕过所述导向滑轮并向下延伸，所述拉伸绳的拉伸端与所述绝缘子串的顶端相连接。

5.根据权利要求1至4任一项所述的模拟森林火灾条件下的空气间隙放电试验系统，其特征在于，

所述间距调节机构为高度调节机构，其设置在所述生火机构的下方，用于调节所述生火机构的高度位置，以调节所述火焰的高度位置，还能够调节所述火焰与所述导线模拟机构之间的间距。

6.根据权利要求5所述的模拟森林火灾条件下的空气间隙放电试验系统，其特征在于，所述高度调节机构为升降车。

7.根据权利要求5所述的模拟森林火灾条件下的空气间隙放电试验系统，所述高度调节机构与所述生火机构之间设有防火棉。

8.根据权利要求1至4任一项所述的模拟森林火灾条件下的空气间隙放电试验系统，其特征在于，

所述鼓风机构设置在所述生火机构的下方，用于对所述生火机构进行底部向上鼓风。

9.根据权利要求1至4任一项所述的模拟森林火灾条件下的空气间隙放电试验系统，其特征在于，

所述生火机构的侧壁设有鼓风口，其与所述鼓风机构相连接，用于对所述生火机构进行侧向鼓风。

10.根据权利要求1至4任一项所述的模拟森林火灾条件下的空气间隙放电试验系统，其特征在于，还包括：

温度采集器，用于测量火焰温度；

泄漏电流测量器，用于测量所述导线模拟机构和所述生火机构间隙间的泄漏电流；

绝缘电阻表，用于测量所述导线模拟机构和所述生火机构间的火焰绝缘电阻；

图像采集器，用于对火焰和/或间隙放电进行图像采集，以观测火焰的燃烧、颗粒和灰烬的运动、火焰中的电弧通道。