一种用于热风除冰的绝缘风管的参数确定方法与流程

本发明涉及电气工程领域，尤其涉及一种用于热风除冰的绝缘风管的参数确定方法。
背景技术：
：覆冰严重影响变电设备的电气性能及机械性能，能导致绝缘闪络、设备损坏等后果，严重威胁电网的安全稳定运行。传统的人工敲冰方法劳动强度大，人员及设备安全性低，除冰效率低，停电时间长。热水、热蒸汽也无法进行带电除冰。热风除冰能实现带电除冰，安全性高，且除冰速度快、效率高，是变电设备带电除冰的有效方法。然而，在空气中热风传输控制难度大、热损耗大，热风作用距离严重受限。目前，在绝缘风管的设计过程中，对其管径、管长等参数的确定纯依靠个人经验，缺乏相关的标准或科学的指导方法，无法充分的利用热风资源，进一步提高除冰效率。技术实现要素：本发明目的在于提供一种用于热风除冰的绝缘风管的参数确定方法，以解决传统方法存在主观性，缺乏相关标准的技术问题。为实现上述目的，本发明提供了一种用于热风除冰的绝缘风管的参数确定方法，包括以下步骤：用长度为定量l，内径为d的绝缘风管进行热风融冰，得到融冰时间t；以δd增大内径，计算内径增大后的融冰时间t1，若t1＜t，则继续以δd增大内径d进行融冰实验直至得到tn的极值点；若t1≥t，则以δd减小内径d直至得到tn的极值点，记录得到tn的极值点时的内径d作为最优内径；确定待融冰装置的安全距离，以最优内径为定量，根据待融冰装置到风管管口之间的间隙长度与风管长度之和需大于安全距离的准则，以δl减小间隙长度、增大风管长度，记录每一次的融冰时间，以收敛的融冰时间对应的风管长度为最优风管长度。优选地，当间隙长度小于δl时，下一次融冰时的间隙长度为0.05。间隙长度最大取值为1米。为实现上述目的，本发明提供了一种用于热风除冰的绝缘风管的参数确定方法，包括以下步骤：用长度为定量l，内径为d的绝缘风管进行热风融冰，得到融冰时间t；以δd增大内径，计算内径增大后的融冰时间t1，若t1＜t，则继续以δd增大内径d进行融冰实验直至得到tn的极值点；若t1≥t，则以δd减小内径d直至得到tn的极值点，记录得到tn的极值点时的内径d作为最优内径。为实现上述目的，本发明还提供了一种用于热风除冰的绝缘风管的参数确定方法，包括以下步骤：确定待融冰装置的安全距离，以内径为定量，根据待融冰装置到风管管口之间的间隙长度与风管长度之和需大于安全距离的准则，以δl减小间隙长度、增大风管长度，记录每一次的融冰时间，以收敛的融冰时间对应的风管长度为最优风管长度。本发明具有以下有益效果：本发明为热风除冰绝缘风管管径和管长的参数设计提供了一种科学的方法，在热风机性能参数一定的条件下，通过优化设计绝缘风管的参数，最大化的提高热风除冰的效率；本发明的实验方法简单，能通过最少的融冰实验次数求取出绝缘风管的最优管径和管长。除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本发明还有其它的目的、特征和优点。下面将参照附图，对本发明作进一步详细的说明。附图说明构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：图1是本发明优选实施例的一种用于热风除冰的绝缘风管的参数确定方法流程图。图2是本发明优选实施例的风管管径与除冰时间关系图；图3是本发明优选实施例的风管长度与除冰时间关系图。具体实施方式以下结合附图对本发明的实施例进行详细说明，但是本发明可以由权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。本发明实施例首先公开了一种用于热风除冰的绝缘风管的参数确定方法，该方法的实验条件为：热风机出风口的风速、风温恒定；绝缘风管水平放置，且与热风机出风口连接紧密；每次试验用的冰块在人工气候室形成，冰块的形状、体积、质量保证相同；融冰试验场所在人工气候室，环境温度保持在覆冰时的温度。如图1所示，该方法包括以下步骤：s1：用长度为定量l，内径为d的绝缘风管进行热风融冰，得到融冰时间t。根据实际应用的经验选择长度为l，内径为d的绝缘风管进行热风融冰实验得到冰完全融化的时间t。s2：以δd增大内径，记录内径增大后的融冰时间t1，若t1＜t，则继续以δd增大内径d并进行融冰实验直至tn收敛；若t1≥t，则以δd减小内径d直至tn收敛，记录tn收敛时的内径d作为最优内径。以内径为d+δd的绝缘风管进行相同的融冰试验，冰完全融化的时间为t1，此时分为t1＜t和t1≥t两种情况：第一种情况：若t1＜t，则以内径为d+2δd的绝缘风管进行相同的融冰试验，冰完全融化的时间为t2。若t2＜t1，则以内径为d+3δd的绝缘风管进行相同的融冰试验，冰完全融化的时间为t3。否则，d+δd为最优管径。若t3＜t2，则以内径为d+4δd的绝缘风管进行相同的融冰试验，冰完全融化的时间为t4。否则，d+2δd为最优管径。依次循环下去，直到获得绝缘风管的最优管径；第二种情况：若t1≥t，则以内径为d-δd的绝缘风管进行相同的融冰试验，冰完全融化的时间为t1'。若t1'＜t，则以内径为d-2δd的绝缘风管进行相同的融冰试验，冰完全融化的时间为t'2。否则，d为最优管径。若t'2＜t1'，则以内径为d-3δd的绝缘风管进行相同的融冰试验，冰完全融化的时间为t3'。否则，d-δd为最优管径。若t3'＜t'2，则以内径为d-4δd的绝缘风管进行相同的融冰试验，冰完全融化的时间为t'4。否则，d-2δd为最优管径。依次循环下去，直到获得绝缘风管的最优管径。s3：确定待融冰装置的安全距离，以最优内径为定量，根据待融冰装置到风管管口之间的间隙长度与风管长度之和需大于安全距离的准则，以δl减小间隙长度、增大风管长度，记录每一次的融冰时间，以收敛的融冰时间对应的风管长度为最优风管长度。待除冰装置的电压等级不同，其安全距离也不相同，需要根据不同待除冰装置判断不同的安全距离。当风管长度为l，风管出风口到带电部位的距离为间隙长度l，则：l+l＝k其中k为某电压等级的安全距离。对照下表确定绝缘风管长度l和间隙长度l：表1绝缘风管的管长选取的试验参数根据上表实验数据绘制曲线图，找到融冰时间最短的点对应的风管长度作为最优风管长度。间隙长度最大为1米是因为间隙长度太大会导致除冰效率大大降低，因此设定间隙长度从1米开始逐渐减小。而间隙长度最小取值为0.05米是为了防止风管直接与待除冰输电线路接触造成事故。为实现上述目的，本发明提供了一种用于热风除冰的绝缘风管的参数确定方法，包括以下步骤：用长度为定量l，内径为d的绝缘风管进行热风融冰，得到融冰时间t。以δd增大内径，计算内径增大后的融冰时间t1，若t1＜t，则继续以δd增大内径d进行融冰实验直至得到tn的极值点；若t1≥t，则以δd减小内径d直至得到tn的极值点，记录得到tn的极值点时的内径d作为最优内径。本方法以长度为定量，得到了固定长度下的最优内径。为实现上述目的，本发明还提供了一种用于热风除冰的绝缘风管的参数确定方法，包括以下步骤：确定待融冰装置的安全距离，以内径为定量，根据待融冰装置到风管管口之间的间隙长度与风管长度之和需大于安全距离的准则，以δl减小间隙长度、增大风管长度，记录每一次的融冰时间，以收敛的融冰时间对应的风管长度为最优风管长度。本方法以内径为定量，得到了固定内径下的最优长度。实施例1：实验条件：热风机出风口的风速为15m/s、风温为100℃，且保持恒定；绝缘风管水平放置，且与热风机出风口连接紧密；每次试验用的冰块在人工气候室形成，冰块为圆柱形，直接10cm、高10cm；融冰试验场所在人工气候室，融冰的环境温度为-2℃。参见图2以内径为d＝50mm的绝缘风管进行热风融冰试验，冰完全融化的时间为t＝11.4min；以内径为d＝60mm的绝缘风管进行相同的融冰试验，冰完全融化的时间为t1＝9.3min；t1＜t，则以内径为d＝70mm的绝缘风管进行相同的融冰试验，冰完全融化的时间为t2＝8.4min；t2＜t1，则以内径为d＝80mm的绝缘风管进行相同的融冰试验，冰完全融化的时间为t3＝8.1min；t3＜t2，则以内径为d＝90mm的绝缘风管进行相同的融冰试验，冰完全融化的时间为t4＝10.2min；t4＞t3，可知d＝80mm为绝缘风管的最优管径。按照220kv电力设备不停电的安全距离为3m的标准，参照图3和表1可知风管的最佳长度为3m。风管长度l(m)22.22.42.62.833.23.43.6空隙长度l(m)10.80.60.40.20.050.050.050.05融冰时间(min)57.643.135.426.318.27.47.88.48.9则绝缘风管的长度为3m，内径为80mm。实施例2：由于不同的电压等级的安全距离不同，为适应不同电压等级变电设备的带电除冰要求，可用多根绝缘风管引拔伸缩实现不同的安全距离下的融冰。因此，本发明提供一种多根绝缘风管的管长管径参数求取方法。(1)管1用实施例1的方法求取最优管径d和最优风管管长l；(2)管2的管径为d+δd，管长亦为l，将管1、管2紧密连接起来，两根管的总长度根据安全距离设定；(3)将管2一端接到热风机出风口，管1一端对准冰块，设定热风机出风口风速和风温，并保持不变，冰完全融化的时间为t1。(4)以内径为d+2δd的绝缘风管2进行相同的融冰试验，冰完全融化的时间为t2。(5)若t2＜t1，则以内径为d+3δd的绝缘风管2进行相同的融冰试验，冰完全融化的时间为t3。否则，跳转至步骤(8)。(6)若t3＜t2，则以内径为d+4δd的绝缘风管2进行相同的融冰试验，冰完全融化的时间为t4。否则，d+2δd为最优管径。(7)依次循环下去，直到获得绝缘风管2的最优管径。(8)以内径为d-δd的绝缘风管2进行相同的融冰试验，冰完全融化的时间为t1'。(9)若t1'＜t1，则以内径为d-2δd的绝缘风管2进行相同的融冰试验，冰完全融化的时间为t'2。否则，d+δd为最优管径。(10)若t'2＜t1'，则以内径为d-3δd的绝缘风管2进行相同的融冰试验，冰完全融化的时间为t3'。否则，d-δd为最优管径。(11)若t3'＜t'2，则以内径为d-4δd的绝缘风管2进行相同的融冰试验，冰完全融化的时间为t'4。否则，d-2δd为最优管径。(12)依次循环下去，直到获得绝缘风管2的最优管径。本实施例的实验条件与实施例1相同。管1用实施例1的方法求取的最优管径d＝80mm和管长l＝3m；管2的管径为90mm，管长亦为3m，将管1、管2紧密连接起来，两根管的总长度根据安全距离设定；将管2一端接到热风机出风口，管1一端对准冰块，设定热风机出风口风速和风温，并保持不变，冰完全融化的时间为t1＝8.3min。以内径为100mm的绝缘风管2进行相同的融冰试验，冰完全融化的时间为t2＝8.9min。由于t2＞t1，以内径为70mm的绝缘风管2进行相同的融冰试验，冰完全融化的时间为t1'＝8.6min；由于t1'＞t1，则90mm为绝缘风管2的最优管径。针对3根及以上绝缘风管的情况，可依据上述方法进行试验确定其最优管径组合。以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。当前第1页12