碳纤维复合芯导线损伤模拟装置及方法与流程

本发明涉及电力线路技术领域，特别涉及一种碳纤维复合芯导线损伤模拟装置以及一种碳纤维复合芯导线损伤模拟方法。

背景技术：

与常规导线相比，碳纤维复合芯导线具有众多技术优势，且随着用量的增加和成本的降低，碳纤维复合芯导线的性价比将逐渐上升，可在电网建设与升级改造中发挥重要作用。随着碳纤维复合芯导线在工程中日益广泛的推广应用，对于该导线的关注重点已逐渐从导线制造、检测，逐步过渡到运行维护技术，这是目前碳纤维复合芯导线技术最为薄弱的环节，也是碳纤维复合芯导线运行维护单位最为关心的问题。

碳纤维复合芯铝绞线为常用的碳纤维复合芯导线，其与传统钢芯铝绞线的差异在于芯线和铝线的材质、形状的不同，单根高强度耐热碳纤维复合芯替代了多股钢芯，碳纤维复合芯的主要原材料为聚丙烯腈(pan)炭化而成的碳纤维和高温固化树脂，经拉挤工艺成型。通常采用的碳纤维复合芯铝绞线为美国ctc公司以高导电率软铝梯形铝股替代圆形硬铝铝股，碳纤维复合芯与软铝梯形铝股绞合成为碳纤维复合芯铝绞线。但因软铝机械强度、硬度偏低，施工、检修中易受损伤且施工工艺相对复杂，因此近年来国家电网公司组织自主研发的碳纤维复合芯导线采用耐热铝合金线，以解决铝股机械强度偏低问题，并试制硬铝股的碳纤维复合芯导线，以兼顾铝股导电率和机械强度。

在运行及施工过程中，碳纤维复合芯导线可能因微风振动、舞动、雷击、外力破坏、开山炸石、意外撞击等导致铝股断股、碳纤维复合芯损伤，而碳纤维复合芯导线的技术特点导致其修补技术与常规导线不尽相同，而目前缺乏针对不同损伤程度的碳纤维复合芯导线的修补指导。

技术实现要素：

本发明的一个目的是提供一种能够模拟碳纤维复合芯导线在施工及运行过程中受到外部撞击、挤压等作用力，导致不同程度的断股、伤芯等损伤碳纤维复合芯导线损伤模拟装置，以明确和规范碳纤维复合芯导线的修补指标。

本发明的另一个目的是提供一种采用上述碳纤维复合芯导线损伤模拟装置的碳纤维复合芯导线损伤模拟方法。

为达到上述目的，本发明提供了一种碳纤维复合芯导线损伤模拟装置，其包括：撞击组件，所述撞击组件包括撞击架和撞击件，所述撞击件能拆装的连接于所述撞击架的顶端并能绕所述撞击架的顶端在竖直面内摆动；固定架，所述固定架上设有用于固定碳纤维复合芯导线的固定座，所述固定座位于所述撞击件的摆动轨迹内，通过所述撞击件的摆动，所述撞击件能撞击固定于所述固定座内的所述碳纤维复合芯导线。

如上所述的碳纤维复合芯导线损伤模拟装置，其中，所述碳纤维复合芯导线损伤模拟装置还包括用于驱动所述撞击件摆动的驱动件，所述驱动件与所述撞击件相接。

如上所述的碳纤维复合芯导线损伤模拟装置，其中，所述撞击件包括连接件和撞击重物，所述连接件的一端能拆装且能转动的连接于所述撞击架的顶端，所述撞击重物能转动的连接于所述连接件的另一端，所述固定座位于所述撞击重物的摆动轨迹内。

如上所述的碳纤维复合芯导线损伤模拟装置，其中，所述驱动件包括牵引绳和支撑架，所述牵引绳能移动的绕设于所述支撑架的顶端，所述牵引绳的一端与所述撞击重物相接。

如上所述的碳纤维复合芯导线损伤模拟装置，其中，所述支撑架的顶部能拆装的连接有定滑轮，所述牵引绳能移动的绕设于所述定滑轮上。

如上所述的碳纤维复合芯导线损伤模拟装置，其中，所述连接件为柔性连接绳或刚性杆。

如上所述的碳纤维复合芯导线损伤模拟装置，其中，所述连接件为刚性杆，所述驱动件为连接于所述固定架顶端的驱动电机，所述驱动电机的输出轴与所述刚性杆的一端相接并能驱动所述刚性杆绕所述输出轴在竖直面内摆动。

如上所述的碳纤维复合芯导线损伤模拟装置，其中，所述撞击架包括底座、连接杆和支撑杆，所述连接杆的一端与所述底座相接，所述连接杆的另一端倾斜向上延伸，所述支撑杆位于所述连接杆的下方，所述支撑杆的一端与所述底座相接，所述支撑杆的另一端竖直向上延伸并与所述连接杆相接，所述撞击件连接于所述连接杆的另一端。

本发明还提供了一种碳纤维复合芯导线损伤模拟方法，所述碳纤维复合芯导线损伤模拟方法采用上述的碳纤维复合芯导线损伤模拟装置，所述碳纤维复合芯导线损伤模拟方法包括以下步骤：

将碳纤维复合芯导线固定于固定座上；

驱动所述撞击件绕撞击架的顶端摆动，所述撞击件撞击所述碳纤维复合芯导线模拟损伤。

如上所述的碳纤维复合芯导线损伤模拟方法，其中，所述碳纤维复合芯导线损伤模拟方法还包括：

在驱动所述撞击件绕撞击架的顶端摆动前，根据预设的所述碳纤维复合芯导线的损伤程度选择对应重量的所述撞击件。

与现有技术相比，本发明的优点如下：

本发明提供的碳纤维复合芯导线损伤模拟装置，通过撞击件撞击碳纤维复合芯导线，并通过更换不同重量的撞击件，利用撞击件本身重力势能转换为动能进行模拟撞击，所需要的机构简单，并足以产生造成碳纤维复合芯导线铝股及芯棒损伤的能量，从而实现了模拟碳纤维复合芯导线在施工及运行过程中受到外部撞击、挤压等作用力导致不同程度的断股、伤芯等损伤，使得工作人员能够根据不同的损伤情况明确和规范碳纤维复合芯导线的修补指标，进而使得碳纤维复合芯导线修补工作变得简单方便。

本发明提供的碳纤维复合芯导线损伤模拟方法，操作简单方便。

附图说明

以下附图仅旨在于对本发明做示意性说明和解释，并不限定本发明的范围。其中：

图1是根据本发明一实施例提供的碳纤维复合芯导线损伤模拟装置的结构示意图；

图2是图1所示的碳纤维复合芯导线损伤模拟装置中撞击架的结构示意图。

附图标号说明：

1-撞击组件；11-撞击架；111-底座；112-连接杆；113-支撑杆；12-撞击件；121-连接件；122-撞击重物；2-固定架；3-驱动件；31-牵引绳；32-支撑架；33-定滑轮；4-碳纤维复合芯导线；5-地面。

具体实施方式

为了对本发明的技术方案、目的和效果有更清楚的理解，现结合附图说明本发明的具体实施方式。

如图1所示，本发明提供了一种碳纤维复合芯导线损伤模拟装置，其包括撞击组件1和固定架2，固定架2能平稳的放置于地面5上，其中，撞击组件1包括撞击架11和撞击件12，撞击架11能平稳的放置于地面5上，撞击件12能拆装的连接于撞击架11的顶端并能绕撞击架11的顶端在竖直面内摆动，优选的，撞击件12能绕其与撞击架11的连接处在竖直面内做圆周运动；固定架2上设有用于固定碳纤维复合芯导线4的固定座，碳纤维复合芯导线4能拆装的固定于固定座内，固定座位于撞击件12的摆动轨迹内，通过撞击件12的摆动，撞击件12能撞击固定于固定座内的碳纤维复合芯导线4，使碳纤维复合芯导线4受撞击件12撞击后产生损伤，从而实现模拟碳纤维复合芯导线4损伤的目的。

其中，固定座可以是两间隔设置的固定夹，也可以是两间隔设置的固定板，两固定板上对应设有用于卡接碳纤维复合芯导线4两端的卡孔，在此不在赘述，但只要能够实现固定碳纤维复合芯导线4并使撞击件12能够撞击碳纤维复合芯导线4的任何现有结构或其简单替换，均应在本发明的保护范围之内；固定架2可以是三角支架，或者支柱、或者四脚架等，在此不在赘述，但只要能够实现支撑碳纤维复合芯导线4的任何现有结构或其简单替换，均应在本发明的保护范围之内。

在使用时，先将需要检测的碳纤维复合芯导线4安装在固定座内，固定座能固定碳纤维复合芯导线4的两端并对其施加张力，然后根据预设的碳纤维复合芯导线4的损伤程度选择相适应的撞击件12，并将选出的撞击件12安装在撞击架11的顶端，最后驱动撞击件12摆动，撞击件12在重力的作用下，沿圆周运动落下撞击碳纤维复合芯导线4的中部，使碳纤维复合芯导线4产生预设的损伤，优选的，撞击件12的起始位置垂直于撞击架11，以便于计算撞击时撞击件12作用于碳纤维复合芯导线4的能量，工作人员可根据该损伤情况明确和规范碳纤维复合芯导线4的修补指标。

本发明提供的碳纤维复合芯导线损伤模拟装置，通过撞击件12撞击碳纤维复合芯导线4，并通过更换不同重量的撞击件12，利用撞击件12本身重力势能转换为动能进行模拟撞击，所需要的机构简单，并足以产生造成碳纤维复合芯导线4铝股及芯棒损伤的能量，从而实现了模拟碳纤维复合芯导线4在施工及运行过程中受到外部撞击、挤压等作用力，导致不同程度的断股、伤芯等损伤，使得工作人员能够根据不同的损伤情况明确和规范碳纤维复合芯导线4的修补指标，进而使得碳纤维复合芯导线4修补工作变得简单方便。

在本发明的一种实施方式中，考虑到模拟碳纤维复合芯导线4严重损伤时，可能会采用质量较重的撞击件12，由于撞击件12重量较大，不便于驱动，因此，该碳纤维复合芯导线损伤模拟装置还包括用于驱动撞击件12摆动的驱动件3，驱动件3与撞击件12相接，通过驱动件3驱动撞击件12摆动，即使采用较重的撞击件12，也能较方便的驱动撞击件12摆动撞击碳纤维复合芯导线4，从而使得该碳纤维复合芯导线损伤模拟装置的使用简单方便。

在本发明的一个优选实施例中，撞击件12包括连接件121和撞击重物122，连接件121的一端能拆装且能转动的连接于撞击架11的顶端，撞击重物122能转动的连接于连接件121的另一端，固定座位于撞击重物122的摆动轨迹内，在实际使用过程中，即可以通过调节撞击重物122的重量模拟不同的碳纤维导线的损伤程度，也可固定撞击重物122的质量，通过调节连接件121的长度模拟不同的碳纤维导线的损伤程度，需要说明的是，采用调节连接件121的长度方式时，需要相应调节固定架2的高度，以使得撞击重物122能有效的作用于碳纤维复合芯导线4。

其中，连接件121为柔性连接绳或刚性杆，优选采用刚性杆。

当然，撞击件12也可以是一钢板、钢棍等，在此不再赘述。

进一步，驱动件3包括牵引绳31和支撑架32，支撑架32能平稳的放置于地面5上，优选支撑架32的高度与固定架2的高度相等，牵引绳31能移动的绕设于支撑架32的顶端，牵引绳31的一端与撞击重物122相接，在实际使用时，工作人员牵引绳31子的另一端，使撞击重物122提升，在松开牵引绳31时，撞击件12在重力的作用下，沿圆周运动落下撞击碳纤维复合芯导线4，由牵引绳31和支撑架32构成的驱动件3结构简单，且驱动简单方便。

其中，支撑架32可以是支柱、或者三角支架、或者四脚架等，在此不在赘述，但只要能够实现牵引绳31拉起撞击重物122的任何现有结构或其简单替换，均应在本发明的保护范围之内。

进一步，支撑架32的顶部能拆装的连接有定滑轮33，牵引绳31能移动的绕设于定滑轮33上，定滑轮33能够降低牵引绳31与支撑架32之间的摩擦力，从而使得提升撞击重物122操作更加轻松。

在本发明的另一个实施例中，连接件121为刚性杆，驱动件3为连接于固定架2顶端的驱动电机，驱动电机的输出轴与刚性杆的一端相接并能驱动刚性杆绕输出轴在竖直面内摆动，在实际使用时，通过驱动电机驱动刚性杆摆动到大致水平位置时，即刚性杆大致垂直于撞击架11时，关闭驱动电机，刚性杆在自身重力以及撞击重物122的重力作用下，沿圆周运动落下撞击碳纤维复合芯导线4，通过驱动电机驱动刚性杆摆动的方式简单方便，省时省力。

在本发明的一种实施方式中，如图2所示，撞击架11包括底座111、连接杆112和支撑杆113，连接杆112的一端与底座111相接，连接杆112的另一端倾斜向上延伸，撞击件12连接于连接杆112的另一端，由于连接杆112为倾斜设置，因此，连接杆112不会影响撞击件12的摆动，撞击件12能够顺畅的摆动并撞击碳纤维复合芯导线4，为了保证倾斜设置的连接杆112稳定性，将支撑杆113设置于连接杆112的下方，支撑杆113的一端与底座111相接，支撑杆113的另一端竖直向上延伸并与连接杆112相接，通过支撑杆113支撑连接杆112，同时，为了不影响撞击件12的运动，支撑杆113位于撞击件12运动轨迹的一侧。

当然，撞击架11也可以是三脚架或者矩形框架，在此不再赘述。

下面结合附图具体说明本发明提供的碳纤维复合芯导线损伤模拟装置的使用过程：

如图1所示，根据预设的损伤程度，将选定的撞击重物122通过连接件121连接于撞击架11的顶端，碳纤维复合芯导线4固定于固定架2的固定座上，同时于导线两端施加运行张力，牵引绳31可滑动的固定于支撑架32上，牵引绳31的一端连接撞击重物122，另一端由人牵引，试验开始时，由人工拉动牵引绳31将撞击重物122提升至与水平面几乎平行，然后松开牵引绳31，使得撞击重物122沿圆周运动落下并撞击碳纤维复合芯导线4截面处，对导线造成损伤，即可实现对模拟碳纤维复合芯导线4。

在实际使用过程中，即可以通过调节撞击重物122的质量模拟不同的碳纤维导线的损伤程度，也可固定撞击重物122的质量，通过调节连接件121的长度模拟不同的碳纤维导线的损伤程度，需要说明的是，采用调节连接件121的长度方式时，需要相应调节固定架2的高度，以使得撞击重物122能有效的作用于碳纤维复合芯导线4。

本发明还提供了一种碳纤维复合芯导线损伤模拟方法，其采用上述的碳纤维复合芯导线损伤模拟装置，该碳纤维复合芯导线损伤模拟方法包括以下步骤：

将碳纤维复合芯导线固定于固定座上，在固定时，同时对碳纤维复合芯导线两端施加张力；

驱动撞击件绕撞击架的顶端摆动，撞击件撞击碳纤维复合芯导线模拟损伤。

进一步，碳纤维复合芯导线损伤模拟方法还包括：在驱动撞击件绕撞击架的顶端摆动前，根据预设的碳纤维复合芯导线的损伤程度选择对应重量的撞击件，以实现模拟不同程度的碳纤维复合芯导线损伤。

综上所述，本发明提供的碳纤维复合芯导线损伤模拟装置，通过撞击件撞击碳纤维复合芯导线，并通过更换不同重量的撞击件，利用撞击件本身重力势能转换为动能进行模拟撞击，所需要的机构简单，并足以产生造成碳纤维复合芯导线铝股及芯棒损伤的能量，从而实现了模拟碳纤维复合芯导线在施工及运行过程中受到外部撞击、挤压等作用力导致不同程度的断股、伤芯等损伤，使得工作人员能够根据不同的损伤情况明确和规范碳纤维复合芯导线的修补指标，进而使得碳纤维复合芯导线修补工作变得简单方便。

本发明提供的碳纤维复合芯导线损伤模拟方法，操作简单方便。

以上所述仅为本发明示意性的具体实施方式，并非用以限定本发明的范围。任何本领域的技术人员，在不脱离本发明的构思和原则的前提下所作出的等同变化与修改，均应属于本发明保护的范围。而且需要说明的是，本发明的各组成部分并不仅限于上述整体应用，本发明的说明书中描述的各技术特征可以根据实际需要选择一项单独采用或选择多项组合起来使用，因此，本发明理所当然地涵盖了与本案发明点有关的其它组合及具体应用。