专利名称：一种长串绝缘子的融冰试验环境模拟装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种环境模拟装置，特别是关于一种长串绝缘子的融冰试验环境 模拟装置。
背景技术：
我国的贵州省、湖南省等地属亚热带地区，冬、春季阴湿多雨，其气候、地理条件等 都易使架空线路发生覆冰现象，架空线路上的绝缘子覆冰后电气强度大大降低，致使在工 作电压下容易发生冰闪事故和机械破坏。国内外大量运行经验和观测数据表明，当气温升 高、太阳辐射及局部电弧的加热作用使覆冰绝缘子表面出现连续水膜时，即融冰状态下，冰 闪事故发生率最高。冰的融化是一个相变的过程，水穿过固液两相区，由饱和固体转变为饱和液体。例 如，在试验舱内处于-20°C的冰从固相状态开始，沿某一等压线加热，过渡到固液混合状态， 此过程即为固相定压加热，在这个过程中纯物质的温度升高但体积变化不大；固液混合状 态在固相区与融化区的交界线上，继续加热固体开始融化，纯物质就进入了固相和液相并 存的两相区，成为冰水混合物，此过程中纯物质的温度保持不变，压力也保持不变，直到融 化完毕，纯物质完全处于液态。如果长串绝缘子的融冰试验完全模拟太阳光，将覆冰长串绝 缘子从-20°C开始慢慢加热到达固液混合状态，将会使试验过程耗时长、效率低，因此一般 不采用这种模拟太阳光融冰的方式。目前融冰试验的方法主要采用外热流和温度装置对覆冰进行加热，从而达到融冰 的效果。但是由于特高压输电线路所经历的路段气候环境呈现复杂多样性，所以，绝缘子 的冰闪情况复杂，并且电压等级越高，所需试验设备就越庞大，若采用外热流对覆冰进行加 热，即打开舱门，直接回温，这种方法回温速度慢，主要适用于小型环境模拟设备；若采用温 度装置对覆冰进行加热，即在绝缘子下方直接放电加热器加热，这种融冰方法无法在试验 过程中进行温升的有效控制，且加热不均。还有一种利用热辐射进行融冰的方法，该方法利用太阳模拟器和红外加热器向外 发射的辐射能量，来进行融冰试验。这种方法能模拟太阳光，采用非接触式加热，可以比较 理想的达到融冰效果，但是目前大型太阳模拟器还没有被使用在高电压融冰试验环境模拟 过程中。
发明内容针对上述问题，本实用新型的目的是提供一种长串绝缘子的融冰试验环境模拟装 置，其融冰效率高，且融冰过程温升速率可控。为实现上述目的，本实用新型采取以下技术方案一种长串绝缘子的融冰试验环 境模拟装置，它包括一试验舱和一监测系统，其特征在于沿所述试验舱内壁面的垂向，均 勻间隔设置有若干根灯架，每根所述灯架上都设置有一组热辐射灯。每个所述热辐射灯都包括一抛物面反光灯罩和一灯泡，所述灯泡设置在所述反光灯罩的抛物面焦点处，且所述热辐射灯的角度能调整。所述灯泡为氙灯、红外灯的其中之一。每组所述热辐射灯电连接一功率调节装置，所述功率调节装置连接所述监测系 统。所述试验舱内设置有三根灯架，所述灯架沿所述试验舱内壁面，间隔120°垂向设置。本实用新型由于采取以上技术方案，其具有以下优点1、本实用新型由于在试验 舱内壁间隔120°设置三个灯架，每个灯架上设置有一组热辐射灯，且每组热辐射灯的盏数 根据实验数据和/或理论计算得出，且每个热辐射灯上、下、左、右10°范围内可调整，因 此，可调整灯架安装产生的水平和/或垂直误差；保证灯阵辐射到规定区域的热流值满足 最大吸收热流值的需要，避免浪费；保证每个规定区域内的热流分布不均勻度，限制在正、 负10%以内；保证各个区域之间的热流相互影响最小。2、本实用新型由于采用热辐射灯的 辐射光源对长串绝缘子进行加热，因此，不需要直接接触带有高压(500kV IOOOkV)的绝 缘子，即可通过非接触技术实现模拟太阳光照融冰，且不在绝缘子周围形成任何气流。3、 本实用新型由于将热辐射灯的光射线照射在覆冰的长串绝缘子上对其加热，因此只需对长 串绝缘子进行局部加热即可完成融冰，不需要为了融冰而使整个模拟舱内的温度都回升到 0°C以上，因此非常节能，运行成本低，完成一组融冰试验后，很快就可以开始进行下一组融 冰试验(不用经过漫长的降温过程)。4、本实用新型由于在灯架下部设置有一功率调节装 置，因此，在达到0°C之前，可以调高加热功率，快速对覆冰绝缘子进行加热，提高效率，当达 到冰的融化温度后，通过功率调节装置来降低系统的加热功率，使绝缘子周围温升速率dT/ dt < lK/h，进而模拟实际环境中太阳照设融冰过程中的温升速率，避免了其他融冰方法由 于温升过快造成的试验数据不准确的缺点。本实用新型采用光辐射融冰要比其他类融冰效 率高，消耗能源少，运行成本低，且可控制加热功率，可广泛用于高电压融冰环境的模拟试 验过程中。
图1是本实用新型结构示意图图2是本实用新型俯视示意图图3是本实用新型的氙灯结构示意图
具体实施方式
以下结合附图和实施例对本实用新型进行详细的描述。如图1、图2所示，本实用新型包括一试验舱1，试验舱1的中部为一圆柱型直筒， 顶部为向上方凸起的球冠型封头，底部略向舱体内凸起。沿试验舱1内壁面的垂向，均勻间 隔设置有若干根灯架2，在本实施例中，为设置三根灯架2，每根灯架2之间间隔120°。在 每根灯架2上设置有一组热辐射灯3，热辐射灯3发出的光可以模拟自然条件下的太阳光。如图3所示，每个热辐射灯3包括一抛物面形的反光灯罩4和一灯泡5，灯泡5设 置在反光灯罩4的抛物面焦点处，该结构可以使热辐射灯3照出的光线集中，形成的光斑为 柱状，发散角度小，可以提供更多的热量，实现更高效的融冰。每盏热辐射灯3上、下、左、右10°范围内可调整，以便调整灯架2安装产生的水平和/或垂直误差。每组热辐射灯3的 盏数可根据实验数据和/或理论计算得出，在本实施例中采用99盏热辐射灯3，这样可以保 证灯阵辐射到规定区域的热流值满足最大吸收热流值的需要，减少损失，降低消耗，并将每 个规定区域内的热流分布不均勻度，限制在正、负10%范围以内，使各个区域之间的热流相
互影响最小。每根灯架2下部各设置有一功率调节装置6，各个功率调节装置6 —端与相应的一 组热辐射灯3电连接，另一端连接一监测系统(图中未示出)。监测系统用于监控试验舱1 内部的试验过程，得到比较准确的试验数据，同时控制功率调节装置6，通过功率调节装置 6调节试验中热辐射灯3的电功率。该监测系统在本领域已经是成熟技术，在此不再赘述。下面详细说明本实用新型模拟融冰试验的过程试验舱1顶部中央挂设一试验用的覆有冰层的长串绝缘子7，长串绝缘子7通过一 电加压系统(图中未示出)通有500 IOOOkV的高电压，因此，长串绝缘子7周围10米范 围以内，不允许有任何装置，所以本实用新型的试验舱1的直径设置为22米，两边各有一米 的设备安装区。试验开始时，试验舱1内的温度为_5°C -20°C，打开热辐射灯3，对覆冰的 长串绝缘子7进行全方位非接触式辐射加热，在到达0°C前，通过监测系统控制功率调节装 置6，调高热辐射灯3的加热功率，使长串绝缘子7快速升温，提高效率，当达到冰的融化温 度后，再通过监测系统控制功率调节装置6来降低系统的加热功率，使长串绝缘子7周围的 温升速率dT/dt < lK/h，这样可以模拟实际环境中太阳照射融冰过程中的温升速率，达到 融冰效果。上述实施例中，灯泡5可以采用氙灯，也可以采用红外灯。上述实施例中，功率调节装置6也可以用电压调节装置代替。上述实施例仅用于说明本实用新型，其中各部件的结构、设置位置及连接方式都 是可以有所变化的，凡是在本实用新型技术方案的基础上进行的改进和等同变换，均不应 排除在本实用新型的保护范围之外。
权利要求一种长串绝缘子的融冰试验环境模拟装置，它包括一试验舱和一监测系统，其特征在于沿所述试验舱内壁面的垂向，均匀间隔设置有若干根灯架，每根所述灯架上都设置有一组热辐射灯。
2.如权利要求1所述的一种长串绝缘子的融冰试验环境模拟装置，其特征在于每个 所述热辐射灯都包括一抛物面反光灯罩和一灯泡，所述灯泡设置在所述反光灯罩的抛物面 焦点处，且所述热辐射灯的角度能调整。
3.如权利要求2所述的一种长串绝缘子的融冰试验环境模拟装置，其特征在于所述 灯泡为氙灯、红外灯的其中之一。
4.如权利要求1或2或3所述的一种长串绝缘子的融冰试验环境模拟装置，其特征在 于每组所述热辐射灯电连接一功率调节装置，所述功率调节装置连接所述监测系统。
5.如权利要求1或2或3所述的一种长串绝缘子的融冰试验环境模拟装置，其特征在 于每组所述热辐射灯电连接一电压调节装置，所述电压调节装置连接所述监测系统。
6.如权利要求1或2或3所述的一种长串绝缘子的融冰试验环境模拟装置，其特征在 于所述试验舱内设置有三根灯架，所述灯架沿所述试验舱内壁面，间隔120°垂向设置。
7.如权利要求4所述的一种长串绝缘子的融冰试验环境模拟装置，其特征在于所述 试验舱内设置有三根灯架，所述灯架沿所述试验舱内壁面，间隔120°垂向设置。
8.如权利要求5所述的一种长串绝缘子的融冰试验环境模拟装置，其特征在于所述 试验舱内设置有三根灯架，所述灯架沿所述试验舱内壁面间隔120°垂向设置。
专利摘要本实用新型涉及一种长串绝缘子的融冰试验环境模拟装置，它包括一试验舱和一监测系统，其特征在于沿所述试验舱内壁面的垂向，均匀间隔设置有若干根灯架，每根所述灯架上都设置有一组热辐射灯。本实用新型采用光辐射融冰要比其他类融冰效率高，消耗能源少，运行成本低，且可控制加热功率，可广泛用于特高压融冰环境的模拟试验过程中。
文档编号F21V23/00GK201740543SQ201020139510
公开日2011年2月9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, 王浚, 黄勇 申请人:北京航空航天大学;中国电力科学研究院