舞动大风条件下快速融覆冰试验平台及其测试方法与流程

本发明涉及电气工程技术领域，具体涉及一种舞动大风条件下快速融冰试验平台及其测试方法。

背景技术：

输电线路冬季因雨雪冰冻天气易出现覆冰，覆冰输电线路在大风作用下极易发生舞动。线路舞动激发的条件如果处于持续稳定状态，舞动区段舞动时间可以超过72小时，长时间、高强度的持续舞动是造成线路发生大范围严重受损的主要原因。舞动轻则造成线路跳闸，重则可能引起断线、倒塔等严重后果。

激发导线舞动的三要素为导线覆冰、风激励、线路结构与参数。现有防舞措施主要通过抑制风激励，改变导线力学特性来治理舞动，而未考虑破坏覆冰激励来消除舞动。通过对舞动线路及时采取融冰措施，破坏线路舞动的轻冰激励条件，可以达到主动消除线路舞动的目的，避免电力设备损坏。传统融冰电流特性主要针对低风速、重覆冰条件，而消舞融冰电流的选取既要保证大风恶劣气象条件下导线覆冰能迅速融化，又要防止电流过大造成导线过热及脱冰跳跃事故，需要研制舞动大风条件下快速融覆冰试验平台，专门开展大风速、轻覆冰条件下的融冰电流特性研究，以选取合适的消舞融冰电流。舞动时导线需要特殊形状的覆冰，对覆冰试验平台要求高，大风条件下，导线舞动快速融覆冰试验平台的设计存在如下难点：难题1，大风条件下融覆冰试验平台设计难度大，现有导线融冰电流特性揭示了低风速(风速＜10m/s)、重覆冰(覆冰厚度＞10mm)气象条件下，融冰消舞电流动态特性研究时，要求风速大(风速＞10m/s)，导线覆冰为轻薄、致密的新月形或d形等偏心覆冰(覆冰厚度＜10mm)，大风条件下在导线表面形成特殊形状的薄冰难度极大，对导线舞动快速融覆冰试验平台的建设要求高。难题2，大风条件下对试验平台融冰电流特性研究要求高，由于风速大，覆冰薄，外部条件对导线散热影响大，易导致融冰电流动态特性测试结果失真，对试验平台要求具备的舞动导线融冰动态特性测试设计提出了苛刻要求。

因此，针对舞动大风条件下融冰特点，迫切需要开展舞动大风条件下快速融覆冰试验平台结构研究，为输电线路舞动大风条件下快速融覆冰试验平台设计与最终研制提供指导，以便有效解决输电线路舞动问题。

技术实现要素：

针对现有技术的不足，本发明的目的是提供一种舞动大风条件下快速融覆冰试验平台及其测试方法，满足大风速、轻覆冰条件下的融冰电流特性研究。

本发明这种舞动大风条件下快速融覆冰试验平台，包括人工气候模拟室1和舞动融覆冰试验平台2；舞动融覆冰试验平台2包括有覆冰试验导线、连接电缆、连接导体、升流及测量系统、调压器；调压器输入端接交流电源，调压器输出端接升流及测量系统输入端，升流及测量系统输出端接连接导体输入端、连接导体两个输出端分别连接两根连接电缆输入端，两根连接电缆输出端分别接融覆冰试验导线输入端与输出端；连接导体、两根连接电缆和覆冰试验导线形成一个闭合回路；部分的覆冰试验导线置于人工气候模拟室1中。

所述的人工气候模拟室1包括有室体、降水系统、降温系统、供风系统、导线放置架；所述的导线放置架置于室体内，降水系统的安装于室体顶部，其降水口位于导线放置架的上部；供风系统和降温系统安装于室体的侧壁上，供风系统的出风口应正对导线放置架；所述的室体是开设有若干孔洞，可容导线穿过，导线穿过孔洞，放置于导线放置架上。

所述的舞动融覆冰试验平台2还包括若干导线绝缘夹件，导线绝缘夹件用于固定相连连接电缆和融覆冰试验导线。

所述的导线放置架的高度为3m；覆冰试验导线的试验部分长度应大于5m。

所述的舞动大风条件下快速融覆冰试验平台的测试方法，包括以下步骤：

1)根据经验公式计算导线在特定风速和温度下的初步覆冰临界电流值ic；

2)搭装好平台后，连接好试验回路，接着设置人工气候模拟室的降雨量、风速和温度；

3)合上电源开关，接通试验回路电源，通过调压器匀速地升流，直至整流器输出电流为ic时，停止升流；经过特定时间后，观察导线是否覆冰，然后通过反复调节电流大小，直至导线介于覆冰临界点，此时的电流即为覆冰临界电流值im；

4)根据上述方法，测得不同条件下不同导线的覆冰临界电流值im。

所述步骤1)中，经验公式为：

式中：ic为初步覆冰临界电流；r0为气温在0℃时单位长度导线的电阻；d为导线直径；v为风速；t1导线温度(保证导线不结冰的温度，一般取t1＝2℃)；t2为结冰时外界环境温度；εi为辐射系数。

所述步骤2)中，降雨量1～5mm/h，降水高度应>5m，风速为12～20mm/s，温度为-3～-5℃。

所述步骤3)中，特定时间为15～20min。

所述步骤3)中，反复调节电流大小，具体包括以下步骤：如果已经覆冰，则通过调压器使流过试验导线的电流增大10％；如果没有覆冰，则通过调压器使流过试验导线的电流减小10％；一直按照10％增大或减小电流直至与最初的状况相反；接着根据上述操作，将电流增大或减小比例调节为5％；再接着根据上述操作，并根据电流增大或减小2.5％；然后根据上述操作，并根据覆冰情况增大或减小1％，直至导线处于覆冰临界点，即得覆冰临界电流值im；如果在调节电流大小时，正好调节到导线处于覆冰临界点值，则无需进行后续比例的调节。

本发明的有益效果：1)本发明舞动大风条件下快速融覆冰试验平台可通过人工气候模拟室可模拟降雨、控制风速和温度，在不降雨的情况下还可以控制湿度，降雨量、风速和温度等模拟量的控制主要是通过人工操作系统和设备的运行来实现，可满足舞动时导线轻薄、致密的新月形或d形等偏心覆冰(覆冰厚度＜10mm)要求；2)本发明中的升流及测量系统可实现融冰电流0-3000a连续输出，满足大风舞动条件下覆冰导线快速融冰要求；融覆冰试验平台可实现大风条件下快速融冰电流特性测试，满足融冰消除舞动试验要求；3)本发明这种试验平台和测试方法可确定在舞动大风条件下导线的融冰电流，为冬季导线大风结冰的条件，提供技术指导，减小灾害反生的几率。

附图说明

图1实施例1中舞动大风条件下快速融覆冰试验平台的结构示意图。

图2实施例2中的测试示意图；

其中：1-人工气候模拟室人工气候模拟室，11-包括有室体，12-降水系统，13-降温系统，14-供风系统，15-导线放置架，16-孔洞，17-门；

舞动融覆冰试验平台2；21-覆冰试验导线，22-导线绝缘夹，23-连接电缆，24-连接导体，25-升流及测量系统、26-调压器。

具体实施方式

实施例1

舞动大风条件下快速融覆冰试验平台包括2个部分，人工气候模拟室1和舞动融覆冰试验平台2；人工气候模拟室1包括有室体11，降水系统12，降温系统13，供风系统14，导线放置架15，孔洞16和门17；所述室体11呈方形，降水系统12安装于室体11的顶部；降温系统13安装于门17对面的侧壁；供风系统14安装于降温系统13的下方；导线放置架15置于室体内，其应放置于降水系统12的正下方，且供风系统14的出风口应正对于导线放置架15；在除门17一侧的任意侧壁上开设孔洞16，孔洞个数至少2个，孔洞不宜太大，应大于导线21直径的5～10％。

所述的舞动融覆冰试验平台2包括有覆冰试验导线21，导线绝缘夹22，连接电缆23两根，连接导体24(有两个输出端口)、升流及测量系统25、调压器26；调压器26输入端接交流电源，调压器输出端接升流及测量系统25输入端，升流及测量系统25输出端接连接导体24输入端、连接导体两个输出端分别连接两根连接电缆24输入端、两根连接电缆输出端分别接融覆冰试验导线输入端与输出端；连接导体、两根连接电缆和覆冰试验导线形成一个闭合回路；覆冰试验导线21与连接电缆的连接处采用导线绝缘夹22进行固定，采用所述的导线21通过穿过孔洞16固定于导线放置架15上。

降水系统11采用湖南省湘电试研技术有限公司的xdjsxt/210型降水系统、降温系统12湖南省湘电试研技术有限公司的jwsys-30型降温系统、供风系统13采用湖南省湘电试研技术有限公司xdgfsys/20型供风系统、融覆冰试验导线21采用市售的lgj-240或lgj-630型导线、导线绝缘夹件22采用市售的xdjy/2型绝缘线夹、连接电缆23市售的yjj-180/300型电缆、连接导体24采市售的ljtp-100型导体、升流及测量系统25采用市售的xdslsy10/2000a型升流及测量系统、调压器26采用市售的tyq-10/400v型调压器。

实施例2

所述采用上述实验平台测试舞动大风条件下的测试方法，测试示意图，如图2所示：包括以下步骤：

1)根据经验公式计算导线在风速为14m/s和温度为-3℃下的初步覆冰临界电流值ic

ic为初步覆冰临界电流；r0为气温在0℃时单位长度导线的电阻；d为导线直径；v为风速；t1导线温度(保证导线不结冰的温度，一般取t1＝2℃)；t2为结冰时外界环境温度；εi为辐射系数。覆冰试验导线采用lgj-630，得出该风速和温度下，初步覆冰临界电流值ic为1880.77a。

2)搭装好平台后，连接好试验回路，接着设置人工气候模拟室的降雨量3mm/h、风速12mm/s和温度-3℃；覆冰试验导线长度为5m(即固定在导线放置架上的导线长度为5m)，导线置物架的高度为3m，降水高度为6m。

3)合上电源开关，接通试验回路电源，通过调压器缓慢匀速地升流至电流为ic时，停止升流；经过15min后，导线上有致密的新月形冰产生；匀速升流至电流为2068.85a，经过15min后，导线上轻薄新月形冰；继续匀速升流至电流为2275.73a，经过15min后，导线上冰溶解，且未履冰；接着匀速减小电流为2161.95a，经过15min后，导线上轻薄新月形冰；再接着匀速升流至电流为2215.99a，经过15min后，导线上未履冰；然后匀速减小电流为2193.83a，经过15min后，导线介于履冰临界点值(具体现象为导线上部分部位偶尔有薄冰，但是过1～2min又会熔化)，此时得到的电流即为舞动大风条件下的覆冰临界电流im。

经上述方法测得lgj-630型导线在风速为14m/s、温度为-3℃、降雨量为3mm/h时的覆冰临界电流im为2193.83a。