自然状态下导线覆冰实验装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种自然状态下导线覆冰实验装置，属于导线试验装置技术领域。
【背景技术】
[0002]输电线路导线覆冰会引起一系列有关力学与电气性能的问题，严重威胁线路安全运行。首先，覆冰会增大导线比载，引起线路过载事故，如导线断股或者断裂、杆塔扭折和基础下沉等；其次，线路相邻档不均匀覆冰会产生不平衡张力，使绝缘子发生偏斜；再者，导线脱冰过程中会产生较大的动态张力，并伴有脱冰跳跃现象发生，较大的动态张力会破坏杆塔结构，脱冰跳跃会引起相间短路事故；最后，覆冰后的导线容易发生舞动，对线路危害极大。因此，研宄输电线路导线覆冰及覆冰之后相关的力学特性具有重要意义。
[0003]从气象学的角度看大气自上而下可分为冰晶层、暖气层和冷气层3个层次。从冰晶层掉下来的雪花通过暖层时融化成水滴，水滴进入靠近地面的冷气层时，便迅速冷却，成为过冷却水滴，当其接触到地面低于o°c的物体(如导线、铁塔)时，冻结形成覆冰。因此，覆冰是一种受环境温度、空气湿度、冷暖空气对流、环流以及风速风向等因素影响的综合物理现象。而输电线路产生覆冰的气象条件通常为:气温及设备表面温度达到〈(TC，空气相对湿度>80 %，且风速> lm/s。
[0004]在实验室中，很难创造出适宜的气象条件让实验导线发生覆冰，同时，自然覆冰过程缓慢，影响实验进度。因此，研制一套自然状态下导线覆冰实验装置对导线覆冰实验研宄来说，可以提供非常大便利。
[0005]目前在研宄导线覆冰试验中，常用的方法一是在气象条件合适的地方，建立实验导线，让导线在自然情况下自然覆冰。该方法的缺点是:
[0006](I)在一年中大部分时间都能满足导线自然覆冰气象条件的地理位置很少见，存在选址困难的问题。
[0007](2)该方法很大程度上依赖天气情况，不确定性大，自然覆冰过程缓慢，严重影响实验进度。
[0008]常用的方法二是在温度较低的冬季，对导线喷洒水雾进行人工辅助覆冰。该方法的缺点是:
[0009](I)这种人工辅助覆冰的方式劳动强度大，冬季外界环境寒冷，不利于工作人员的安全。
[0010](2)人工辅助覆冰由于操作的随意性，不能完全反应实际覆冰情况，覆冰质量不好。
[0011](3)人工覆冰任然需要很长的时间，严重影响试验进度。
【发明内容】
[0012]本实用新型的目的是提出一种自然状态下导线覆冰实验装置，以解决自然覆冰和人工辅助覆冰的不足，为导线覆冰试验提供有力支持。
[0013]本实用新型提出的自然状态下导线覆冰实验装置，包括喷雾小车、磁场发生装置、铜丝和导线支架，待覆冰导线架设在两个导线支架之间，喷雾小车置于导线支架的一侧，喷雾小车跨置在铜丝上，磁场发生装置连接在铜丝构成的回路上；所述的喷雾小车由雾化喷头、上臂、下臂、轮胎、四个磁场传感器、水管、水泵、水箱、蓄电池和喷雾小车控制器组成，所述的喷雾小车车身架设在轮胎上，所述的四个磁场传感器分别置于喷雾小车车身底部的四角处；所述的水箱、蓄电池和喷雾小车控制器分别置于喷雾小车上；所述的下臂固定在喷雾小车车身上，上臂和下臂相对铰接；所述的雾化喷头置于上臂的上端部，雾化喷头通过水管与水泵相连通。
[0014]本实用新型提出的自然状态下导线覆冰实验装置，其优点是:
[0015](I)以普通人工覆冰方式，在试验段导线上覆冰，需要两天以上时间，即16小时以上。使用本实用新型提出的自然状态下导线覆冰实验装置，覆冰时间缩短为2?3小时，提高覆冰效率6倍，大大节约覆冰时间，为实验的快速推进提供保障。
[0016](2)本实用新型提出的自然状态下导线覆冰实验装置，成本价格为5000元，设计使用寿命可以达到2年，相对于开支较大的人工费用来说，大大节约了实验经费。
[0017](3)本覆冰装置覆冰均匀，覆冰密实，质量好，有力的保障了实验结果的正确性。
[0018](4)装置结构简单，可靠性高，可以适应较恶劣的环境，用其代替人工覆冰，可以有效保障工作人员安全。
【附图说明】
[0019]图1是本实用新型提出的自然状态下导线覆冰实验装置的结构示意图。
[0020]图2是图1的A向视图。
[0021]图3是图1所示的导线覆冰实验装置中喷雾小车的结构示意图。
[0022]图1一图3中，I是喷雾小车，2是磁场发生装置，3是铜丝，4是待覆冰导线，5是导线支架，6是雾化喷头，7是上臂，8是下臂，9是喷雾小车车身，10是轮胎，11是磁场传感器，12是水管，13是水泵，14是水箱，15是蓄电池，16是喷雾小车控制器，17是铜丝负极端，18是铜丝正极端。
【具体实施方式】
[0023]本实用新型提出的自然状态下导线覆冰实验装置，其结构如图1所示，包括喷雾小车1、磁场发生装置2、铜丝3和导线支架5。待覆冰导线4架设在两个导线支架5之间，喷雾小车I置于导线支架5的一侧，喷雾小车I跨置在铜丝3上，磁场发生装置2连接在铜丝3构成的回路上。喷雾小车I由雾化喷头6、上臂7、下臂8、轮胎10、四个磁场传感器11、水管12、水泵13、水箱14、蓄电池15和喷雾小车控制器16组成，喷雾小车车身9架设在轮胎10上，四个磁场传感器11分别置于喷雾小车车身底部的四角处。水箱14、蓄电池15和喷雾小车控制器16分别置于喷雾小车I上。下臂8固定在喷雾小车车身9上，上臂7和下臂8相对铰接，雾化喷头6置于上臂7的上端部，雾化喷头6通过水管12和水泵13与水箱14相连通，如图2和图3所示。
[0024]以下结合附图详细介绍本实用新型提出的自然状态下导线覆冰实验装置的工作原理和工作过程:
[0025]本实用新型提出的自然状态下导线覆冰实验装置，使用时，在待覆冰导线4的侧下方，铺好铜丝3。铜丝3在两个导线支架5侧面形成十字叉形状。铜丝3的两端连接在磁场发生装置2上，磁场发生装置2在铜丝3上产生100mA、20kHz的方波交变电流。交变电流产生的磁场可以被置于喷雾小车车身底部的四角处的四个磁场传感器11测到。本实用新型的一个实施例中，磁场发生装置2可以使用吉时利公司生产的型号为6221型的交流和直流电流源产品，磁场传感器11可以使用罗田县鸿邦电子制品有限公司生产的型号为6*8-4.7uH型的电感产品。
[0026]喷雾小车I沿着铜丝3来回行驶，蓄电池15为雾化喷头6、磁场传感器11、水泵13、和喷雾小车控制器16提供电能，喷雾小车控制器16控制水泵13将水箱14中的水加压后通过水管12，从雾化喷头6中雾化喷出，喷出的雾滴下落在待覆冰导线4上，形成覆冰。根据待覆冰导线4弧垂不同，可以适当调节上臂7与下臂8以及上臂7与雾化喷头6之间的夹角，控制喷雾方向和喷雾高度。喷雾小车控制器16可以使用飞思卡尔公司生产的型号为MC9S12XS128型的控制芯片。
[0027]喷雾小车I沿着铜丝3行驶控制方法。设电流由电流正极17流向电流负极18为喷雾小车I前进方向，反之为后退方向。前进时，喷雾小车I的前端两个磁场传感器11采集磁场信息，信息为模拟量，且传感器越靠近铜线，信号越强。当远离待覆冰导线4 一侧的磁场传感器11信号强度超过设定阀值之后，喷雾小车控制器16使靠近待覆冰导线4的两个轮子10的速度适当大于远离待覆冰导线4的两个轮子10，直至靠近待覆冰导线4 一侧的磁场传感器11信号强度达到一定值。如果靠近待覆冰导线4 一侧的磁场传感器11信号强度超过设定阀值，则与上述情况进行相反的调整，如此不断循环调节，保证喷雾小车I不脱离铜丝3。后退时，喷雾小车I的后端两个磁场传感器11采集磁场信息，控制方法与前进时相同。
[0028]喷雾小车I来回循环行驶控制方法。当喷雾小车I行驶至铜丝3在导线支架5侧面形成的十字叉形状时，前端两个磁场传感器11同时采集到较强的磁场信号，喷雾小车I则停止并且后端两个磁场传感器11开始采集磁场信息，喷雾小车I后退行驶。
[0029]当喷雾小车I偏离铜丝3时，磁场传感器11无法采集到磁场发生装置2发出的磁场信号，喷雾小车I自动停止并且喷雾小车控制器16发出报警声响，通知实验人员重新将喷雾小车I跨置在铜丝3上。当蓄电池15电量不足或者水箱14水位低时，喷雾小车I亦自动停止并且喷雾小车控制器16发出报警声响。
【主权项】
1.一种自然状态下导线覆冰实验装置，其特征在于该覆冰实验装置包括喷雾小车、磁场发生装置、铜丝和导线支架，待覆冰导线架设在两个导线支架之间，喷雾小车置于导线支架的一侧，喷雾小车跨置在铜丝上，磁场发生装置连接在铜丝构成的回路上；所述的喷雾小车由雾化喷头、上臂、下臂、轮胎、四个磁场传感器、水管、水泵、水箱、蓄电池和喷雾小车控制器组成，所述的喷雾小车车身架设在轮胎上，所述的四个磁场传感器分别置于喷雾小车车身底部的四角处；所述的水箱、蓄电池和喷雾小车控制器分别置于喷雾小车上；所述的下臂固定在喷雾小车车身上，上臂和下臂相对铰接；所述的雾化喷头置于上臂的上端部，雾化喷头通过水管和水泵与水箱相连通。
【专利摘要】本实用新型涉及一种自然状态下导线覆冰实验装置，属于导线试验装置技术领域。本装置的车身底部安装有四个轮子，并安装有磁场传感器。车身上部设有水箱、蓄电池槽和控制箱。水箱上部安装有水泵。下臂直接安装在车身上，上臂和下臂之间使用铰接，上臂顶端安装有雾化喷头，雾化喷头和上臂支架使用铰接。蓄电池为整个系统提供电能，水泵将水加压，从雾化喷头中雾化喷出。根据试验导线弧垂不同，可以适当调节上下臂以及雾化喷头与上臂之间的夹角，控制喷雾方向和喷雾高度。本实验装置以喷晒水雾的方式辅助实验导线覆冰，提升覆冰效率，提高覆冰质量，装置结构简单，可靠性高，可以适应较恶劣的环境，用其代替人工覆冰，可以有效保障工作人员安全。
【IPC分类】G01D21-00
【公开号】CN204388885
【申请号】CN201420799901
【发明人】陈原, 卢毅, 王璋奇, 王得文, 黄增浩, 王剑, 张旭, 王馨
【申请人】国家电网公司, 国网冀北电力有限公司电力科学研究院, 华北电力科学研究院有限责任公司, 华北电力大学（保定）
【公开日】2015年6月10日
【申请日】2014年12月16日