一種人工積污特性試驗系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實用新型屬于電力系統(tǒng)領域，具體為一種人工積污特性試驗系統(tǒng)，包括依次連通的風源動力段、試驗段和風道擴散除塵段。本實用新型通過在試驗系統(tǒng)內部設置風機、粉塵播撒裝置和絕緣子等，實現(xiàn)了在實驗室內進行人工模擬包括風、雨、霧及等典型環(huán)境及不同污穢程度下的絕緣子自然積污，與傳統(tǒng)的線路取樣進行自然積污特性研究的方法相比，省時省力，安全可靠，研究范圍廣，其研究成果對于輸電線路絕緣子運行維護及設計選型具有重要意義。
【專利說明】一種人工積污特性試驗系統(tǒng)
【技術領域】
[0001]本實用新型屬于電力系統(tǒng)【技術領域】，具體涉及一種人工積污特性試驗系統(tǒng)。
【背景技術】
[0002]長期暴露在空氣中的絕緣子表面會沉積污穢物，在雪、霧、毛毛雨等潮濕天氣下污穢物中可溶鹽類就會溶解于水，并具有導電性，降低絕緣子的絕緣強度，甚至會發(fā)生污閃導致電力供應中斷，嚴重影響工業(yè)生產和人們的日常生活。在一定的環(huán)境條件下，絕緣子外形對污穢物在絕緣子表面的沉積量具有重大影響，因此通過實驗室模擬絕緣子運行的大氣環(huán)境，選擇在該環(huán)境下積污量少和耐污閃電壓值高的絕緣子，對減少污閃事故的發(fā)生，提高電力供應可靠性具有重要的意義。
[0003]現(xiàn)有的絕緣子自然積污特性研究方法為選取戶外不同類型環(huán)境點，將絕緣子安裝在高壓電網中；經3-5年后，將高壓電網停電后再把絕緣子從高壓電網中取下，對絕緣子表面污穢進行采集和測量，進行絕緣子自然積污特性研究。由于自然積污時間較長，且在戶外線路取樣步驟繁瑣，工作人員需要爬上桿塔，存在安全隱患，且取樣結束帶回實驗室測量，過程較長，期間可能存在試品散落遺失的情況，測量可靠性不高。
實用新型內容
[0004]針對現(xiàn)有技術的不足，本實用新型提出一種人工積污特性試驗系統(tǒng)，在實驗室內進行人工模擬包括風、雨、霧及等典型環(huán)境及不同污穢程度下的絕緣子自然積污，與傳統(tǒng)的線路取樣進行自然積污特性研究的方法相比，省時省力，安全可靠，研究范圍廣。
[0005]本實用新型提供的一種人工積污特性試驗系統(tǒng)，其改進之處在于，所述試驗系統(tǒng)包括依次連通的風源動力段、試驗段和風道擴散除塵段。
[0006]其中，所述風源動力段、試驗段和風道擴散除塵段均為筒體結構，其三者采用焊接方式依次連接。
[0007]其中，所述風源動力段包括依次設置的收集器、風機組、蜂窩器和阻尼網；
[0008]所述風機組設置在所述風源動力段的進口處，其通過法蘭分別與所述收集器和所述風源動力段的進口固定；
[0009]所述蜂窩器與于中心軸線垂直，通過焊接固定在所述風源動力段的洞體內，其配有阻尼網；所述阻尼網采用壓板和螺栓垂直固定在所述洞體內。
[0010]其中，所述試驗段包括粉塵播撒裝置，加熱烘干裝置，噴霧裝置，淋雨裝置，絕緣子串和高壓穿墻套管；
[0011]將所述試驗段分成三段，依次設有導軌、轉盤裝置I和轉盤裝置II ;所述導軌、轉盤裝置I和轉盤裝置II沿著中心軸線方向上分別設置在所述筒體的上方；
[0012]所述導軌上設有可移動的所述粉塵播撒裝置；
[0013]所述轉盤裝置I靠近試驗段筒體側壁的上端設有噴霧裝置I和淋雨裝置I ;所述轉盤裝置I的上方設有固定在所述試驗段筒體頂部的所述加熱烘干裝置I;所述轉盤裝置I的下方設有懸掛于其上的所述絕緣子串I;
[0014]所述轉盤裝置II靠近試驗段筒體側壁的上端設有噴霧裝置II和淋雨裝置I ;所述轉盤裝置II的上方設有固定在所述試驗段筒體頂部的所述加熱烘干裝置II ;所述轉盤裝置II的下方設有懸掛于其上的所述絕緣子串II;
[0015]所述筒體的一側設有高壓穿墻套管，其穿過試驗段的筒體，室外端連接變壓器，室內端連接絕緣子串。
[0016]其中，所述試驗段包括風速傳感器；所述風速傳感器設置在與中心軸線平行的筒體的側壁上。
[0017]其中，所述試驗段包括粉塵濃度采樣器；所述粉塵濃度采樣器設置在所述導軌和轉盤裝置I之間，垂直于中心軸線。
[0018]其中，所述風道擴散除塵段的筒體頂端設有一排淋雨噴頭。
[0019]與現(xiàn)有技術比，本實用新型的有益效果為:
[0020]本實用新型在實驗室內進行人工模擬包括風、雨、霧等典型環(huán)境及不同污穢程度下的絕緣子自然積污，與傳統(tǒng)的線路取樣進行自然積污特性研究的方法相比，省時省力，安全可靠，研究范圍廣，其研究成果對于輸電線路絕緣子運行維護及設計選型具有重要意義。
[0021]本實用新型中的人工積污試驗系統(tǒng)能夠確保風的均勻穩(wěn)定，能夠較好的模擬自然風，設置風道擴散除塵段可以有效的排解試驗過程中的灰塵，防止環(huán)境污染，本實用新型設置的播撒裝置，淋雨裝置，噴霧裝置及烘干裝置結合作用于絕緣子，能夠較好的短時模擬絕緣子自然積污。
[0022]本實用新型可在短時間內得到污穢在絕緣子上下表面與不同部位沉積的分布特性，無需電網停電，并可節(jié)省大量的人力物力，研究范圍廣，其研究成果對于電力系統(tǒng)絕緣子選型和外絕緣配置具有重要意義。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0023]圖1為本實用新型提供的試驗系統(tǒng)的正視圖。圖中，A-1為收集器;A-2為風機組；A-3為蜂窩器；A-4為阻尼網。
[0024]圖2為本實用新型提供的試驗系統(tǒng)的試驗段結構圖。圖中，1-風速傳感器；2-粉塵播撒裝置；3_粉塵濃度采樣器；4_加熱烘干裝置；5_噴霧裝置；6_淋雨裝置；7_轉盤裝置；8_絕緣子串；9_高壓穿墻套管。
[0025]圖3為本實用新型提供的基座與地基之間連接結構示意圖。
[0026]圖4為本實用新型提供的阻尼網與管道連接結構圖。圖中，A-4為阻尼網；A-5為壓板;A-6為螺栓;A-7為管道殼體；A-8為螺母。
[0027]圖5為本實用新型提供的粉塵播撒裝置的主視圖。圖中，2-1為基體框架'2-2為料斗；2_3為粉塵撒播輥。
[0028]圖6為本實用新型提供的粉塵播撒裝置的俯視圖。圖中，2-5為減速機；2_6為伺服電機；
[0029]圖7為本實用新型提供的粉塵灑播輥的結構示意圖。圖中，2-4為直線單元；2_7為密封卷簾。
[0030]圖8為本實用新型提供的轉盤裝置結構圖。圖中，7-1為地線；7_2為導電接觸夾；7-3為連接線；7-4為導電接觸夾；7-5為第二連接桿；7-6為第三連接桿；7_7為第四連接桿；7_8為外層導電環(huán)；7-9為絕緣環(huán)；7-10內層導電環(huán)；7-11為自轉轉盤；8為絕緣子串；7-12為第一連接桿。
[0031]圖9為本實用新型提供的對試驗段控制的時序圖。圖中，黑框為進行操作，白框為
停止操作。
【具體實施方式】
[0032]下面結合附圖對本實用新型的【具體實施方式】作進一步的詳細說明。
[0033]本實施例提出的一種人工積污特性試驗系統(tǒng)，其整體結構的正視圖如圖1所示，主要包括三部分，A—風源動力段出一試驗段；C一風道擴散除塵段。
[0034]風源動力段用于向試驗段內提供自然風；
[0035]試驗段為人工積污特性試驗系統(tǒng)的主體試驗部分，主要用于模擬實際中的電網上的絕緣子串；
[0036]風道擴散除塵段用于收集粉塵并提供風道出口。
[0037]本實施例可在試驗系統(tǒng)底部增加底座，用于支撐，具體的，本實施例在風源動力段的底部添設底座，用于支撐整個試驗系統(tǒng)，底座和地基之間的連接結構示意圖如圖3所示，采用H型鋼焊接而成的基座，基座與地基之間采用M20的膨脹螺栓進行連接。
[0038]風源動力段、試驗段和風道擴散除塵段均為鋼制的筒體結構，其三者采用焊接方式依次連接。鋼制洞體各段均采用6mm厚的Q235鋼板焊接而成，橫筋和縱筋采用IOmm厚的Q235鋼板。其中各段具體說明如下:
[0039]A—風源動力段:
[0040]風源動力段包括依次連接的收集器A-1、風機組A-2、蜂窩器A-3和阻尼網A-4;風機組A-2通過法蘭分別與收集器A-1和風源動力段的進口固定，風機組A-2采用4個內徑
1.2m的風機，對稱安裝在3mX 3m動力段筒體內，其設置在風源動力段的進口處，用于提供均勻、穩(wěn)定和風速可調的風。每臺風機參數(shù)如下:流量25kg/s，壓增50Pa，功率llkW，風機入口處可設置安全防護網。蜂窩器A-3為正六邊形孔格，外接圓直徑15_，壁厚0.1mm,長150mm，蜂窩器A-3與于中心軸線垂直，通過焊接固定在風源動力段的洞體內，其配有阻尼網A-4，距離蜂窩器A-3大概1050mm，用于使得風更均勻，接近自然風；阻尼網A-4采用壓板A-5和螺栓A-6垂直固定在管道殼體A-7上,如圖4所示。
[0041]B—試驗段:
[0042]如圖2所示，試驗段包括風速傳感器1、粉塵播撒裝置2，粉塵濃度采樣器3、加熱烘干裝置4，噴霧裝置5，淋雨裝置6，轉盤裝置7、絕緣子串8和高壓穿墻套管9 ；
[0043]本實施例將試驗段分成三段，從左到右依次設有粉塵播撒裝置2 (第一段)、轉盤裝置I (第二段)和轉盤裝置II (第三段)，其三者沿著中心軸線方向上分別設置在筒體的上方，靠近頂部的位置(距離頂部的垂直距離小于300mm，下同)；
[0044]本實施例的粉塵播撒裝置2，其主視圖和俯視圖如圖5和圖6所示，該裝置包括基體框架2-1、料斗2-2、粉塵灑播輥2-3、直線單元2-4、減速機2-5、密封卷簾2-7和用于帶動粉塵灑播輥轉動的伺服電機2-6 ;基本框架2-1由槽鋼和角鋼焊接而成，其為矩形，在其兩個長邊上，上水平設有兩根直線單元2-4，如圖6所示；直線單元2-4為矩形導軌的結構，且兩根直線單元之間跨有可移動的粉塵灑播輥2-3 ;粉塵灑播輥2-3上設有料斗2-2。
[0045]粉塵灑播輥2-3為一個外徑為200mm的剛性滾輪，其上布置若干個圓錐形盲孔，當從料斗放入粉塵時，圓錐形盲孔用以帶動粉塵降落，其結構如圖7所示。本實施例的減速機2-5其與粉塵灑播輥2-3連接，用于調節(jié)粉塵灑播輥的轉動速度。
[0046]本實施例的密封卷簾2-7，其卷簾軸設置在基本框架2-1的兩個寬邊上，其卷簾落下時，可與筒體形成封閉空間，放置粉塵亂飛。
[0047]粉塵播撒裝置2中的直線單元2-4通過螺栓固定在試驗段的筒體的上方，其上面設有可移動的粉塵灑播輥2-3 ;在導軌的下方，與中心軸線水平平行的一個側壁上設有風速傳感器1，用于檢測風源動力段提供的風速，并根據試驗要求，讓風機組A-2改變風速大小。
[0048]轉盤裝置I通過螺栓嵌入在筒體的頂部，用于使絕緣子串8均勻積污，其靠近試驗段筒體側壁的上端設有噴霧裝置5和淋雨裝置6，用于模擬大氣環(huán)境中的自然霧和雨，對絕緣子串8表面粉塵污穢物產生濕潤和清洗作用；轉盤裝置I的上方設有固定在試驗段筒體頂部的加熱烘干裝置4，用于模擬大自然界太陽照射，通過光照的形式產生熱量可使打濕的絕緣子串8表面干燥；所述轉盤裝置I的下方設有懸掛于其上的所述絕緣子串8 ；
[0049]第三段與第二段結構及作用相同，轉盤裝置II通過螺栓嵌入在筒體的頂部，用于使絕緣子串8均勻積污，其靠近試驗段筒體側壁的上端設有噴霧裝置5和淋雨裝置6，用于模擬大氣環(huán)境中的自然霧和雨，對絕緣子串8表面粉塵污穢物產生濕潤和清洗作用；轉盤裝置II的上方設有固定在試驗段筒體頂部的加熱烘干裝置4，用于模擬大自然界太陽照射，通過光照的形式產生熱量可使打濕的絕緣子串8表面干燥；所述轉盤裝置I的下方設有懸掛于其上的所述絕緣子串8 ；
[0050]本實施例的轉盤裝置，其結構如圖8所示，包括絕緣環(huán)7-9、第一連接桿7-12、第二連接桿7-5、第三連接桿7-6、第四連接桿7-7和轉盤7-11 ;第一連接桿7_12與絕緣環(huán)7-9的中心軸重合，并通過支桿與絕緣環(huán)7-9固定；絕緣環(huán)7-9內側設置內層導電環(huán)7-10，外側設置與內層導電環(huán)7-10匹配的外層導電環(huán)7-8 ;在外層導電環(huán)7-8的底部均勻設置三個凹槽，分別配置第二連接桿7-5、第三連接桿7-6和第四連接桿7-7 ;第二連接桿7-5、第三連接桿7-6和第四連接桿7-7分別配有轉盤7-11 ;每個轉盤7-11上懸掛有絕緣子串8。其中，內層導電環(huán)7-10和外層導電環(huán)7-8均為鋼制結構；內層導電環(huán)7-10和外層導電環(huán)7-8拼合形成環(huán)狀，包裹絕緣環(huán)7-9，且外層導電環(huán)7-8采用導電接觸夾7-2與地線連接，每串絕緣子串采用導電接觸夾7-4通過連接線7-3與外層導電環(huán)7-8連接。本實施例的第一連接桿7-12通過齒輪連接第一電動機的轉軸，進行公轉，第二連接桿7-5、第三連接桿7-6和第四連接桿7-7分別通過齒輪連接第二電動機的轉軸，分別進行自轉。
[0051]在筒體的一側設有高壓穿墻套管，，其穿過試驗段的筒體，室外端連接變壓器，室內端連接絕緣子串8，用于給絕緣子串8提供高壓電源，模擬其在電網中的帶電狀態(tài)。
[0052]在第一段和第二段之間，本實施例設置粉塵濃度采樣器3、其設置在直線單元2-4和轉盤裝置I之間，用于自動監(jiān)測粉塵濃度，根據試驗件的需求反饋給粉塵播撒裝置，調整粉塵的濃度。
[0053]C一風道擴散除塵段:
[0054]風道擴散除塵段的筒體頂端設有一排淋雨噴頭(兩個以上)，通過C段內的淋雨裝置使粉塵降落，以避免污染環(huán)境。
[0055]對應的，本實施例提出一種人工積污特性試驗系統(tǒng)的操作方法，其操作控制的時序圖如圖9所示,包括如下步驟:
[0056](I)將不同外形的絕緣子串8懸掛于轉盤裝置下方，并通過高壓穿墻套管9引入電源，給絕緣子串8 (I?6片)施加所需電壓(63.5kV)，以模擬絕緣子在高壓電網中的帶電運行狀態(tài)；
[0057](2)風源動力段啟動風機組A-2 (風速為1.0?10.0m/s);風速傳感器I用于風速的測量，以模擬絕緣子在大氣環(huán)境中經受的自然風；
[0058](3)啟動粉塵播撒裝置2，進行播散粉塵，以模擬大氣環(huán)境中的污染物；在試驗過程中通過粉塵濃度采樣器3監(jiān)測粉塵濃度，并根據試驗需求調整粉塵的流量(O?0.35m3/min)，使粉塵均勻的落在絕緣子試驗件的表面；
[0059](4)啟動轉盤裝置7，帶動絕緣子串8沿轉盤裝置的軸線旋轉(每間隔5分鐘完成一次180度旋轉)，使絕緣子表面各個方向都可積污，以模擬自然界中四季風向的不一致；在絕緣子表面粉塵沉積達到試驗要求時，停止粉塵播散，停止吹風，停止轉盤旋轉；
[0060](5)啟動噴霧裝置5 (噴霧量為0.5kg/m3/h,霧粒直徑小于100 μ m),以模擬大氣環(huán)境中的霧或露，使粉塵粘結于絕緣子的表面；
[0061](6)啟動加熱烘干裝置4 (一次約20min)，使粉塵干燥固化于絕緣子表面；
[0062](7)啟動淋雨裝置6 (降雨率范圍為1.5?15mm/h)，使絕緣表面污穢產生局部清洗，再次啟動烘干系統(tǒng)使粉塵干燥；
[0063](8)返回步驟(2)進行再次循環(huán)，直至絕緣子表面污穢沉積與其在大氣環(huán)境中的積污狀況類似；
[0064](9)關閉高壓電源，將絕緣子從人工積污實驗室內取出，對絕緣子表面進行污穢進行采集和測量，對比不同類型和外形絕緣子積污特性差異。
[0065]通過上述步驟，實現(xiàn)了通過試驗平臺模擬出真實的輸電線路上絕緣子的積污情況，避免了人力操作等弊端。
[0066]最后應當說明的是:以上實施例僅用以說明本實用新型的技術方案而非對其限制，盡管參照上述實施例對本實用新型進行了詳細的說明，所屬領域的普通技術人員應當理解:依然可以對本實用新型的【具體實施方式】進行修改或者等同替換，而未脫離本實用新型精神和范圍的任何修改或者等同替換，其均應涵蓋在本實用新型的權利要求范圍當中。
【權利要求】
1.一種人工積污特性試驗系統(tǒng)，其特征在于，所述試驗系統(tǒng)包括依次連通的風源動力段、試驗段和風道擴散除塵段； 所述風源動力段包括依次設置的收集器、風機組、蜂窩器和阻尼網； 所述風機組設置在所述風源動力段的進口處，其通過法蘭分別與所述收集器和所述風源動力段的進口固定； 所述蜂窩器與于中心軸線垂直，通過焊接固定在所述風源動力段的洞體內，其配有阻尼網；所述阻尼網采用壓板和螺栓垂直固定在所述洞體內； 所述試驗段包括粉塵播撒裝置，加熱烘干裝置，噴霧裝置，淋雨裝置，絕緣子串和高壓穿墻套管； 將所述試驗段分成三段，依次設有導軌、轉盤裝置I和轉盤裝置II ;所述導軌、轉盤裝置I和轉盤裝置II沿著中心軸線方向上分別設置在筒體的上方； 所述導軌上設有可移動的所述粉塵播撒裝置； 所述轉盤裝置I靠近試驗段筒體側壁的上端設有噴霧裝置I和淋雨裝置I ;所述轉盤裝置I的上方設有固定在所述試驗段筒體頂部的所述加熱烘干裝置I;所述轉盤裝置I的下方設有懸掛于其上的所述絕緣子串I; 所述轉盤裝置II靠近試驗段筒體側壁的上端設有噴霧裝置II和淋雨裝置I;所述轉盤裝置II的上方設有固定在所述試驗段筒體頂部的所述加熱烘干裝置II;所述轉盤裝置II的下方設有懸掛于其上的所述絕緣子串II; 所述筒體的一側設有高壓穿墻套管，其穿過試驗段的筒體，室外端連接變壓器，室內端連接絕緣子串； 所述風道擴散除塵段的筒體頂端設有一排淋雨噴頭。
2.如權利要求1所述的人工積污特性試驗系統(tǒng)，其特征在于，所述風源動力段、試驗段和風道擴散除塵段均為筒體結構，其三者采用焊接方式依次連接。
3.如權利要求1所述的人工積污特性試驗系統(tǒng)，其特征在于，所述試驗段包括風速傳感器；所述風速傳感器設置在與中心軸線平行的筒體的側壁上。
4.如權利要求1所述的人工積污特性試驗系統(tǒng)，其特征在于，所述試驗段包括粉塵濃度采樣器；所述粉塵濃度采樣器設置在所述導軌和轉盤裝置I之間，垂直于中心軸線。
【文檔編號】G01N17/00GK203479676SQ201320422440
【公開日】2014年3月12日 申請日期:2013年7月15日 優(yōu)先權日:2013年7月15日
【發(fā)明者】徐濤, 馬俊平, 萬小東, 李強, 劉琴 申請人:國家電網公司, 中國電力科學研究院, 中國航空工業(yè)空氣動力研究院