专利名称：一种应用于超高压输电线路的覆冰模拟装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及覆冰模拟领域，尤其是涉及一种覆冰模拟装置。
背景技术：
输电线路覆冰舞动问题是世界公认的技术难题，防舞动研究对国家电网安全、电网防灾减灾技术乃至国民经济等都具有重要意义。覆冰模拟装置是一种安装于输电线路导线用于模拟导线覆冰的状态进而研究舞动的装置。这种装置要成功模拟舞动，除了外界条件风的激励外，重要的因素之一是在一定舞动周期内，模拟冰装置与风向有一定的合适的夹角。传统的覆冰模拟装置由铝型材、木材两种材料加工而成。如图1所示，铝型材模拟冰截面形状呈半椭圆形，右部内侧设有凸起，卡装在导线 2上。由于输电线路导线为钢芯铝绞线，铝型材模拟冰与之固定时，接触面小，摩擦力小，很难紧密结合；而模拟冰主要用于模拟线路覆冰舞动，要求其与导线始终保持固定角度的安装，铝型材模拟冰由于其天然的特质，不能与导线紧密固定，经常发生相对于导线旋转的情况，其与风向的夹角更加难以固定且调整。因此其安装于输电线路时，需要另外的辅助抱箍将其与导线卡紧，这就增加了材料费用和施工成本。另外，铝型材材料及加工费用高，生产同样重量的模拟冰时，比PVC型材模拟冰贵70%以上。如图2所示，木材模拟冰装置与铝型材具有同样的问题，木材模拟冰内侧面为与导线同轴的半圆形，首先它不能与导线很好的固定，更不能方便地调整其与风向的夹角。模拟冰之所以能模拟导线舞动的状态，原因之一是其密度与冰雪附着的密度及重量接近，达到合适的风力风向并形成稳定的上升气流时，导线即发生舞动。而木材模拟冰由于其本身密度受木材自然成长的限制，难以人为控制，更无法将安装于线路的所有装置统一为确定的密度值；另外加工时，木材本身的特质决定其很难精确地、流畅地倒出与导线结合的角度、弧度，因而其与导线相固定时，两种材料的过度不够流畅，难以形成稳定的上升气流，模拟舞动的效果差。第三，木材与导线之间的结合同铝型材一样，不能很好地固定，或者固定时需借助一定的外力手段，这样既增加了施工费用，又增加了施工难度。模拟冰能成功模拟导线舞动取决于以下几点
1、与自然覆冰密度重量接近，同时密度一致、可调；2、与风向有合适的夹角；3、与导线紧密固定，主要指当安装角度确定时，两者相对位置固定，不能产生相对于导线的旋转、移动等状况；4、外形、密度符合冰雪附着在导线时的舞动气动力特点。此外，考虑到现实可行性，模拟冰材料应具有价格低廉、耐用；加工制作方便；便于在现场作业安装、施工成本低、使用灵活等特点。
发明内容
本发明的目的在于提供一种应用于超高压输电线路的覆冰模拟装置，更有效地模拟线路覆冰状态。
本发明的技术方案是
一种应用于超高压输电线路的覆冰模拟装置，包括外弧和位于外弧两端一体设置的端部夹紧体，外弧为“D”形的弧形，所述端部夹紧体呈杆状；所述外弧的弧形中部还设有中部夹紧体，两个端部夹紧体之间的夹角β小于180° ；端部夹紧体的下端和中部夹紧体的端部共同围成一个用于夹装导线的空间。所述外弧内侧还一体设有空心圆柱形夹紧体，所述空心圆柱形夹紧体位于中部夹紧体和端部夹紧体之间。所述夹角β为145° 170°。端部夹紧体的下端设有折弯，所述折弯的下表面设有粗糙面，中部夹紧体的端部也设有粗糙面。所述覆冰模拟装置的制作材料包括主料PVC型树脂。所述覆冰模拟装置的表面涂有反光材料。所述反光材料为荧光剂。本发明应用于IlOkV飞OOkV范围的高压输电线路舞动研究领域，特别是500kV超高压输电线路导线起舞研究。模拟冰装置是由主料PVC-SG5型树脂及辅料加工制作而成。 考虑到输电线路的自然条件(风吹、日晒、雨淋)，辅料中添加有抗紫外线及抗老化成分，以提高本发明应用于户外线路时的性能。PVC模拟冰在设计上遵循冰雪附着导线时的气动力特性，其厚度及外形均经过严密的仿真计算。可同时用于自然条件下的试验线路舞动和实验室的舞动模拟，当用于自然条件下的舞动模拟时，可根据当地气象条件及自然风的条件另行计算模拟冰的厚度。装置中心圆的直径大小应与导线外径相匹配。本发明安装于导线之前，应进行夹紧力测试。首先，将导线水平固定，两端加装力测试仪，将模拟冰装置卡入导线，同时观测导线与模拟冰的紧密程度。根据测力的大小逐渐调整装置的尺寸。当有夜观舞动需要时，可在本发明外表面刷涂荧光剂类的反光材料，加上一定的灯光辅助，便可方便地进行夜晚舞动观测，记录舞动轨迹。本发明可同时用于实验室小档距及真实的大档距输电线路，安装于大档距输电线路时，可加工成小段装于整档线路，每段最大长度不建议大于2米。本发明独特的配方使得装置具有一定的抗紫外线及抗老化性能，结实耐用。本发明的原理为了模拟冰雪附着导线时的气动力特性，本发明根据附着冰雪的密度进行仿真并设计出厚度H ；根据舞动的气流特点设计出外凸“兜风”的截面形状，最大限度地进行舞动气动力模拟，比传统的装置设计更为灵活、科学和实用。本发明的优点
第一，本发明整体外轮廓大致呈“D”形，但是“D”形的边“外凸”(与垂直线夹角α)，一侧为迎风面，当风从迎风面吹向导线时，外凸的部分可以将风“兜住”，从而形成稳定的上升气流，当导线与风向形成合适的夹角时，即能发生舞动现象。第二，本发明的重心在导线所在位置的圆心上，这样有利于本装置安装于导线时两者之间不发生相对转动或移动。第三，本发明将A、B、C三个面打毛以增加摩擦力，通过三个粗糙面与导线接触。同时由于PVC型材本身具有一定的弹性和韧性，使导线与PVC在摩擦力、弹力和紧固的作用下，牢牢与导线相固定(由A、B、C三处外接圆的外径应与500kV线路导线外径相匹配)。第四，本发明中间两个对称的空心圆柱形夹紧体起到支撑和调节重量的作用。第五，本发明的中间为中空，便于实现模拟冰密度的灵活调整，密度始终保持与同形状冰雪的相同。本发明与传统的模拟冰装置相比，具有更符合导线起舞的气动力特点、更准确地模拟覆冰密度、更易于应用在导线舞动研究领域等特点，同时PVC材质价格低廉、结实耐用，现场安装操作简单、能够显著降低作业人员施工难度、降低费用。同时，根据研究需要当有密度微调整时，可修改制作装置时的模具或微调牵引机速度；当有较大改动时，可重新修改模具；这比传统的用于舞动研究的模拟冰更为灵活、科学和实用。
图1是铝型材模拟冰装置截面形状的结构示意图； 图2是木材模拟冰装置截面形状的结构示意图3是本发明的结构示意图； 图4是图3上标注尺寸参数的示意图。
具体实施例方式如图3、4所示，本发明包括外弧1和位于外弧1两端一体设置的端部夹紧体3，端部夹紧体3朝向外弧1外弧的圆心，外弧1为弧形，呈“D”形。导线2被夹在本发明中部， 外弧1圆弧的两端连线位于导线2的外侧，端部夹紧体3呈杆状，上下两个端部夹紧体3的下端均设有折弯4。在外弧1的弧形中部还设有中部夹紧体6，中部夹紧体6顶靠在导线 2上，中部夹紧体6以及折弯4的底部均设有粗糙面5 (图4中分别标示为A、B、C)，粗糙面5连续压在导线2上，粗糙面5可有效增加与导线2之间的摩擦力。两个端部夹紧体3 压靠在导线2左半部分的圆上。两个端部夹紧体3之间的夹角β应小于180°，最佳值为 145° 170° 。在外弧1内侧还一体设有两个空心圆柱形夹紧体7，两个空心圆柱形夹紧体7分别位于中部夹紧体6上下两侧，即端部夹紧体3和中部夹紧体6之间。空心圆柱形夹紧体 7起调节重量的作用。这样中部夹紧体6、端部夹紧体3可将导线2牢牢夹紧。外弧1内侧与中部夹紧体6、端部夹紧体3以及两个空心圆柱形夹紧体7之间为中空的结构，一方面是便于调整模拟冰的密度(与附着冰雪的密度相统一)；另一方面中空的结构便于采用其它方式，当模拟冰装置局部有松动时对其固定。模拟冰装置是由主料PVC-SG5型树脂及辅料加工制作而成。考虑到输电线路的自然条件(风吹、日晒、雨淋)，辅料中添加有抗紫外线及抗老化成分，以提高本发明应用于户外线路时的性能。本发明的重心与导线圆心重合。如图4所示，本发明主要关键参数有外弧1的厚度H、内圆直径Φ、外弧1的高 dl、宽d2、端部夹紧体3与垂直线夹角α。
本发明的PVC模拟冰装置在确定以上关键参数后，进行制作，之后安装于500kV试验线路导线上，观测的舞动最大幅值达細，且当自然风持续吹拂线路时导线能形成长时间的持续舞动，为舞动研究建立了良好的观测条件。
权利要求
1.一种应用于超高压输电线路的覆冰模拟装置，其特征在于包括外弧和位于外弧两端一体设置的端部夹紧体，外弧为“D”形的弧形，所述端部夹紧体呈杆状；所述外弧的弧形中部还设有中部夹紧体，两个端部夹紧体之间的夹角β小于180° ；端部夹紧体的下端和中部夹紧体的端部共同围成一个用于夹装导线的空间。
2.根据权利要求1所述的应用于超高压输电线路的覆冰模拟装置，其特征在于所述外弧内侧还一体设有空心圆柱形夹紧体，所述空心圆柱形夹紧体位于中部夹紧体和端部夹紧体之间。
3.根据权利要求1或2所述的应用于超高压输电线路的覆冰模拟装置，其特征在于 所述夹角β为145° 170°。
4.根据权利要求1或2所述的应用于超高压输电线路的覆冰模拟装置，其特征在于 端部夹紧体的下端设有折弯，所述折弯的下表面设有粗糙面，中部夹紧体的端部也设有粗糙面。
5.根据权利要求1或2所述的应用于超高压输电线路的覆冰模拟装置，其特征在于 所述覆冰模拟装置的制作材料包括主料PVC型树脂。
6.根据权利要求1或2所述的应用于超高压输电线路的覆冰模拟装置，其特征在于 所述覆冰模拟装置的表面涂有反光材料。
7.根据权利要求6所述的应用于超高压输电线路的覆冰模拟装置，其特征在于所述反光材料为荧光剂。
全文摘要
本发明公开了一种应用于超高压输电线路的覆冰模拟装置，包括外弧和位于外弧两端一体设置的端部夹紧体，外弧为“D”形的弧形，所述端部夹紧体呈杆状；所述外弧的弧形中部还设有中部夹紧体，两个端部夹紧体之间的夹角β小于180°；端部夹紧体的下端和中部夹紧体的端部共同围成一个用于夹装导线的空间。本发明的原理为了模拟冰雪附着导线时的气动力特性，本发明根据附着冰雪的密度进行仿真并设计出厚度H；根据舞动的气流特点设计出外凸“兜风”的截面形状，最大限度地进行舞动气动力模拟，比传统的装置设计更为灵活、科学和实用。
文档编号G01M9/08GK102507132SQ20111044110
公开日2012年6月20日 申请日期2011年12月26日 优先权日2011年12月26日
发明者任欢, 卢明, 吕中宾, 庞锴, 张宇鹏, 曹宏伟, 朱华, 杨威, 杨晓辉, 阎东, 陈瑞, 韩金华 申请人:河南电力试验研究院