专利名称：一种人工模拟气候罐的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种电力设备用实验罐体，特别是关于一种人工模拟气候罐。
背景技术：
随着我国经济高速发展，工业污染日益严峻，不同地区污秽情况有很大差别，再加 上高海拔和覆冰的问题，特高压外绝缘问题必将成为特高压输电建设的关键性控制因素之 一。为了提高复杂气象条件下绝缘子的电气强度和我国高海拔地区特高压输电线路运行的 安全，国内已经采用人工气候罐(或气候室)去模拟各种不同的气候条件，以对在特定情况 下输电线路的外绝缘问题进行研究。然而试验过程中，需要将试品置入气候罐内，然后需要 对试品施加特高压，才能模拟真实工况。但由于气候罐内的空间有限，而且气候罐是纯金属 材料，特高压电源不可能布置在气候罐内，因此只有将高电压设置在气候罐外，再通过穿墙 套管将特高压电源由罐外引至罐内。在设计穿墙套管时，出于对特高压套管外绝缘的考虑， 套管室内段长度不能低于某个数值，并且套管周围一定空间范围内由于存在很强的电场分 布，还不能放置试品，因此套管在罐内的长度对气候罐内可利用试验净空间有很大影响，套 管在罐内的长度越短，试验空间也就越大。而现有国内、外穿墙套管墙体结构均是套管垂直 穿过气候罐的墙壁，这样势必造成套管在罐内从罐壁到高压端的距离偏长，可用的试验空 间偏小。如果需要得到较大的试验空间，也只能增大罐体的体积，这样会导致罐体成本过 高。
发明内容
针对上述问题，本发明的目的是提供一种安全性能高，成本低，而且又能得到较大 的试验空间的人工气候罐。
为实现上述目的，本发明采取以下技术方案一种人工模拟气候罐，它包括一密闭
的直筒状罐体，所述罐体内的顶部设置有一绝缘子串；其特征在于所述罐体的直筒壁上
设置有一中空且两端通透的锥台状墙体，所述锥台状墙体与所述罐体和罐体上的加强筋固
定焊接在一起，与所述锥台状墙体对应的罐体上开设有一孔洞；所述孔洞内穿设有一特高
压穿墙套管，所述套管的高压端通过导线与所述绝缘子串连接。 所述孔洞的直径略大于所述罐体直径的四分之一 。 所述孔洞的直径为6m，所述套管在所述罐体内的长度为10m。 所述锥台状墙体采用16MnR钢材制成。 本发明由于采取以上技术方案，其具有以下优点1、由于本发明设置了一密闭的 直筒状罐体，罐体内设置有绝缘子串作为试品，罐体的直筒壁上设置有一中空且两端通透 的锥台状墙体，与锥台状墙体对应的罐体上开设有一孔洞，孔洞内穿设有一特高压穿墙套 管，套管的高压端通过导线与绝缘子串连接，因此在保证锥台状墙体与套管之间的空间电 场分布满足 气绝缘要求情况下，可以通过锥台状墙体来縮短套管高压端与罐体的直筒壁 的之间距离，从而可以减小罐体的直径，进而节省了人工气候罐罐体内可利用的试验空间，节省了成本。2、由于本发明罐体上的孔洞尺寸略大于罐体直径四分之一，经过对罐体以及 锥体进行有限元建模和分析，得出锥台状墙体和与其固定连接的罐体在各工况(比如真 空、低温、高湿度等)施加载荷的情况下，锥台状墙体上各部分所受到的应力值均能远小于 许用应力值，其结构强度、刚度及稳定性能满足使用要求。3、由于本发明的锥台状墙体采用 了 16MnR钢材制成，因此结构强度、刚度及稳定性高。本发明安全性能高，节省气候罐成本， 而且又能得到较大的试验空间，主要应用在用于进行高压试验的试验室中。
图1是本发明应用在人工气候罐上的示意图
图2是本发明中锥台状墙体的左视图
图3是本发明的工作原理图
具体实施例方式
下面结合附图和实施例对本发明进行详细的描述。 如图1、图2所示，本发明包括一钢制的密闭罐体l，罐体1为直筒状。罐体1内的 顶部上设置有一绝缘子串2，作为试品。罐体1的直筒壁上设置有一中空且两端通透的锥 台状墙体3，锥台状墙体3可以采用16MnR钢材制成，锥台状墙体3与罐体1和罐体1上的 加强筋4固定焊接在一起。由于罐体1内部在模拟高海拔时，罐体1内部为一个密闭空间， 因此罐体l的直筒壁和锥台状墙体3均会受外压作用。同时，由于罐体l通常设置在户外， 还有可能会受到大风和地震载荷对锥台状墙体3的影B向，因此在对应锥台状墙体3的罐体 1上开设有一直径略大于罐体1直径四分之一的孔洞5，这样锥台状墙体3和与其固定连接 的罐体1在各工况施加载荷的情况下，锥台状墙体3上各部分所受到的应力值均能远小于 许用应力值，其结构强度、刚度及稳定性能满足使用要求。 特高压套管6垂直穿过锥台状墙体3和孔洞5进入罐体1内，且套管6的高压端 61通过导线7连接绝缘子串2，从而可以将室外的高电压引至室内。套管6在罐体1内的 长度必须保证锥台状墙体3与套管6之间的空间电场分布满足电气绝缘要求，使空间电场 不会对绝缘子串2造成影响。
下面是一具体实施例。 如图3所示，孔洞5的直径R为6m，即图3中的B、 C两点间的距离为3m。特高压 套管6在罐体1内的长度L为10m，锥台状墙体3上、下底面之间的高度H为2. 5m，即图3 中A、C两点间的距离为7.5m。此时罐体l的直筒壁与特高压套管6上高压端61的最短距 离M为8. 514m，即图3中的A、 B两点间的距离为8. 514m，而不是常规设计方法中的A、 B间 的距离。 由于特高压套管6高压端上最大允许交流电压为800kV，直流电压为士1000kV，根 据棒板电极空气间隙在高压下放电原理，在加上一定的设计裕度，高压端61对地最小距离 应该选取为8m，也就是说，高压套管6与高压端罐体1的直筒壁之间的最小距离为8m，而本 发明的最短距离为8. 514m，满足电气绝缘要求。罐体1的直筒壁与高压套管6高压端61之 间距离的减小，在满足其它试验要求条件下，整个罐体1的直径也随之减小，从而可以大大 节省制造罐体1所需用的金属材料。经有限元分析对锥体以及罐体设计进行校核，在外压
40. 0625MPa或风载荷560Pa(风速30m/s)或地震载荷8度地震烈度的工况下，甚至在外压 0. 0625MPa同时叠加风载荷(风速10m/s)和地震载荷8度地震烈度的工况下，本发明的结 构强度、刚度及稳定性都能满足使用要求。 上述各实施例仅用于说明本发明，其中各部件的结构、连接方式都是可以有所变 化的，凡是在本发明技术方案的基础上进行的等同变换和改进，均不应排除在本发明的保 护范围之外。
权利要求
一种人工模拟气候罐，它包括一密闭的直筒状罐体，所述罐体内的顶部设置有一绝缘子串；其特征在于所述罐体的直筒壁上设置有一中空且两端通透的锥台状墙体，所述锥台状墙体与所述罐体和罐体上的加强筋固定焊接在一起，与所述锥台状墙体对应的罐体上开设有一孔洞；所述孔洞内穿设有一特高压穿墙套管，所述套管的高压端通过导线与所述绝缘子串连接。
2. 如权利要求1所述的一种人工模拟气候罐，其特征在于所述孔洞的直径略大于所 述罐体直径的四分之一。
3. 如权利要求2所述的一种人工模拟气候罐，其特征在于所述孔洞的直径为6m，所述 套管在所述罐体内的长度为10m。
4. 如权利要求l所述的一种人工模拟气候罐，其特征在于所述锥台状墙体采用16MnR 钢材制成。
全文摘要
本发明涉及一种人工模拟气候罐，它包括一密闭的直筒状罐体，所述罐体内的顶部设置有一绝缘子串；其特征在于所述罐体的直筒壁上设置有一中空且两端通透的锥台状墙体，所述锥台状墙体与所述罐体和罐体上的加强筋固定焊接在一起，与所述锥台状墙体对应的罐体上开设有一孔洞；所述孔洞内穿设有一特高压穿墙套管，所述套管的高压端通过导线与所述绝缘子串连接。所述孔洞的直径略大于所述罐体直径的四分之一。所述孔洞的直径为6m，所述套管在所述罐体内的长度为10m。所述锥台状墙体采用16MnR钢材制成。本发明安全性能高，节省气候罐成本，而且又能得到较大的试验空间，主要应用在用于进行高压试验的试验室中。
文档编号B01L1/00GK101786027SQ20101013335
公开日2010年7月28日 申请日期2010年3月10日 优先权日2010年3月10日
发明者于昕哲, 周军, 宿志一, 范建斌, 黄勇, 黄瑞平 申请人:中国电力科学研究院;北京航空航天大学