專利名稱：用于電氣試驗(yàn)的大型多功能人工氣候室系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明，于高電壓與絕緣技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及復(fù)雜大氣環(huán)境下輸變電設(shè)備外絕緣的 人工模擬試驗(yàn)系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
運(yùn)行中的電力系統(tǒng)外絕緣不可避免地面臨高海拔、覆冰(雪)、酸雨(酸霧)、污穢等復(fù)雜 氣象條件的影響，嚴(yán)重威脅電力系統(tǒng)的安全、可靠運(yùn)行?，F(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)表明高海拔和覆 冰(包括覆冰種類、覆冰期、融冰期、覆冰水電導(dǎo)率、覆冰程度)、污穢(包括霧的濃度、酸 雨、酸霧)等氣象條件對(duì)電力系統(tǒng)外絕緣電氣性能均有嚴(yán)重影響。
國內(nèi)外復(fù)雜大氣環(huán)境的人工模擬試驗(yàn)系統(tǒng)不全面，如發(fā)明專利200410061340.1公開的 "多功能環(huán)境模擬裝置"，能模擬碳化、酸雨、干濕循環(huán)、冷熱變化、凍融循環(huán)、酸堿鹽溶 液侵蝕和海洋侵蝕等多種環(huán)境條件，主要用于工程材料耐久性的研究；再如發(fā)明專利 95101369.6公開的"人工氣候復(fù)合環(huán)境試驗(yàn)機(jī)和試驗(yàn)方法"，能模擬溫度、降雨、降霧、凝 露、氙等光照等復(fù)雜環(huán)境，主要用于材料、防護(hù)器件、設(shè)備的氣候環(huán)境試驗(yàn)研究。上述兩 種模擬環(huán)境裝置，均未考慮海拔高度問題，因此只能對(duì)裝置所在位置的海拔高度情況進(jìn)行 模擬，且由于無電源裝置和電源引入裝置，因此無法用于復(fù)雜環(huán)境下的電力系統(tǒng)外絕緣的 電氣試驗(yàn)。
到目前為止，模擬高海拔、覆冰、污穢等單一環(huán)境的人工氣候室有多種多樣，國內(nèi)外 現(xiàn)有的試驗(yàn)裝置主要是針對(duì)單一環(huán)境條件(如覆冰或污穢或高海拔)而研制的，其功能遠(yuǎn)遠(yuǎn)不 能滿足電力系統(tǒng)外絕緣電氣試驗(yàn)研究的實(shí)際需要。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種可以模擬高海拔和覆冰(包括覆冰種類、 覆冰期、融冰期、覆冰水電導(dǎo)率、覆冰程度)、污穢(包括霧的濃度、酸雨、酸霧)等復(fù)雜環(huán) 境條件的大型多功能人工氣候室系統(tǒng)，該人工氣候室系統(tǒng)能準(zhǔn)確模擬自然條件下的復(fù)雜環(huán) 境，并可在模擬條件下進(jìn)行電氣外絕緣的特性試驗(yàn)，得到可與超高壓、特高壓輸變電工程 的實(shí)際運(yùn)行情況相類似的特性規(guī)律，從而揭示復(fù)雜環(huán)境下外絕緣的電氣特性規(guī)律，為超高 壓、特高壓輸變電工程外絕緣設(shè)計(jì)和運(yùn)行的驗(yàn)證試驗(yàn)提供試驗(yàn)基礎(chǔ)和試驗(yàn)依據(jù)，提高電力 系統(tǒng)的運(yùn)行可靠性，降低建設(shè)、運(yùn)行成本和維護(hù)費(fèi)用。
本發(fā)明可以通過以下技術(shù)方案來加以實(shí)現(xiàn)用于電氣試驗(yàn)的大型多功能人工氣候室系
統(tǒng)，其特征在于，該系統(tǒng)包括人工氣候室主體(l)、電源引入穿墻套管(2)、風(fēng)速模擬裝置(3)、
制冷系統(tǒng)(4)、抽空系統(tǒng)(5)、蒸汽霧系統(tǒng)(6)、水處理系統(tǒng)(7)、覆冰、噴霧、淋雨系統(tǒng)(8)、吊 鉤與旋轉(zhuǎn)裝置(9)、試驗(yàn)環(huán)境測(cè)量系統(tǒng)(10)構(gòu)成，其中所述的人工氣候室主體(l)還包含進(jìn) 風(fēng)道(ll)、回風(fēng)道(12)、門道(54)、底板支座(58)、隔熱層(59);電源引入穿墻套管(2)還包含 測(cè)量端于(13)、吊環(huán)(14)、取油裝置(15)、電源引入電極(55)、絕緣瓷套(56)、均壓環(huán)(57); 試驗(yàn)環(huán)境控制及測(cè)量裝置(10)還包含溫度傳感器(50)、濕度傳感器(51)、數(shù)據(jù)線(52)、 PTU200 型數(shù)字式測(cè)量?jī)x(53);風(fēng)速模擬裝置(3)由直流穩(wěn)壓電源(16)、調(diào)速控制器(17)、可調(diào)速風(fēng)扇 (18)構(gòu)成并與氣候室(1)相連后實(shí)現(xiàn)風(fēng)速的模擬調(diào)控；制冷裝置(4)由冷卻塔(19)、進(jìn)水管(20)、 出水管(21)、支撐板(22)、氣體循環(huán)器(23)、蒸發(fā)器(24)、回液管(25),制冷機(jī)組(26)構(gòu)成并 與氣候室(l)相連后實(shí)現(xiàn)模擬溫度的調(diào)控；制冷裝置(4)、水處理裝置(7)、覆冰、噴霧、淋 雨裝置(8)與氣候室(l)相連后實(shí)現(xiàn)覆冰(雪)的模擬調(diào)控；抽空裝置(5)由控制銜27)、比例 調(diào)節(jié)器(28)、電動(dòng)高真空碟閥(29)、傳動(dòng)電機(jī)(30)、水環(huán)泵(31)、廢水池(32)、管道離心泵(33) 構(gòu)成并與氣候室(l)相連后實(shí)現(xiàn)氣壓、空氣密度的模擬調(diào)控；蒸汽霧裝置(6)由噴嘴(34)、閥 門(35)、鍋爐(36)構(gòu)成并與氣候室(1湘連后實(shí)現(xiàn)霧的模擬調(diào)控；水處理裝置(7)由自來水(37)、 凈水器(38)、儲(chǔ)水罐(39)、增壓泵(40)構(gòu)成并與氣候室(1)相連后實(shí)現(xiàn)水電導(dǎo)率、pH值的模擬 調(diào)控；噴霧、淋雨、覆冰裝置(8)由水箱(41)、水泵(42)、水管(43)、空氣壓縮機(jī)(44)、步進(jìn)電 機(jī)控制器(45)、排風(fēng)機(jī)控制開關(guān)(46)、氣壓調(diào)節(jié)器(47)、水壓調(diào)節(jié)器(48)、噴淋管排(49)構(gòu)成 并與氣候室(i)相連后實(shí)現(xiàn)降雨量、酸雨、雨滴顆粒的模擬調(diào)控。
電源引入穿墻套管(2)可承受交流500kV、直流土600kV、沖擊2400kV;氣候室系統(tǒng) 可模擬海拔高度232~7000m、氣壓98.6 30kPa、溫度-45。C 70'C、風(fēng)速0 12m/s、水電 導(dǎo)率10 5000wS/cm，實(shí)現(xiàn)對(duì)高海拔、覆冰、噴霧、淋雨等復(fù)雜氣象環(huán)境的模擬調(diào)控。本 發(fā)明提供的用于電氣試驗(yàn)的大型多功能人工氣候室系統(tǒng)，與現(xiàn)有相關(guān)技術(shù)相比，具有以下 顯著優(yōu)點(diǎn)能實(shí)現(xiàn)交流500kV、直流士600kV、沖擊2400kV電源引入并進(jìn)行超高壓和特高 壓的外絕緣電氣試驗(yàn)；能模擬高海拔大氣環(huán)境條件和覆冰環(huán)境(包括各種覆冰種類、覆冰期、 融冰期、覆冰水電導(dǎo)率、覆冰程度)、污穢環(huán)境(包括霧的濃度、酸雨、酸霧)等單一環(huán)境條 件或組合環(huán)境條件，易于推廣應(yīng)用。


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圖l為大型多功能人工氣候室主體示意圖，圖中的ll為進(jìn)風(fēng)道，12為回風(fēng)道，54為 門道，58為底板支座，59為隔熱層。
圖2為穿墻結(jié)構(gòu)示意圖，圖中的13為測(cè)量端子，14為吊環(huán)，15為取油裝置，55為電 源引入電極，56為絕緣瓷套，57為均壓環(huán)。
圖3為風(fēng)速模擬裝置示意圖，圖中的16為直流穩(wěn)壓電源，17為調(diào)速控制器，18為可
調(diào)速風(fēng)扇
圖4為制冷裝置結(jié)構(gòu)示意圖，圖中的19為冷卻塔，20為進(jìn)水管，21為出水管，22為 支撐板，23為氣體循環(huán)器，24為蒸發(fā)器，25為回液管，26為制冷機(jī)組。
圖5為抽空裝置示意圖，圖中的27為控制箱，28為比例調(diào)節(jié)器，29為電動(dòng)高真空碟 閥，30為傳動(dòng)電機(jī)，31為水環(huán)泵，32為廢水池，33為管道離心泵。
圖6為蒸汽霧裝置示意圖，圖中的34為噴嘴，35為閥門，36為蒸汽鍋爐。
圖7為水處理裝置示意圖，圖中的37為自來水，38為凈水器，39為儲(chǔ)水罐，40為增 壓泵。
圖8為覆冰、噴霧、淋雨裝置示意圖，圖中的41為水箱，42為水泵，43為水管，44 為空氣壓縮機(jī)，45為步進(jìn)電機(jī)控制器，46為排風(fēng)機(jī)控制開關(guān)，47為氣壓調(diào)節(jié)器，48為水 壓調(diào)節(jié)器，49為噴淋管排。
圖9為k驗(yàn)環(huán)境控制及測(cè)量裝置示意圖，圖中的50為溫度傳感器，51為濕度傳感器， 52為數(shù)據(jù)線，53為PTU200型數(shù)字式測(cè)量?jī)x。
圖10為用于電氣試驗(yàn)的大型多功能人工氣候室系統(tǒng)示意圖，圖中的1為人工氣候室主 體、2為電源引入穿墻套管、3為風(fēng)速模擬裝置、4為制冷系統(tǒng)、5為抽空系統(tǒng)、6為蒸汽霧 系統(tǒng)、7為水處理系統(tǒng)、8為覆冰、噴霧、淋雨系統(tǒng)、9為吊鉤與旋轉(zhuǎn)裝置、IO為試驗(yàn)環(huán)境 測(cè)量系統(tǒng)。
具體實(shí)施例方式
以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案做進(jìn)一步描述
人工氣候室主體(l)可釆用工字鋼骨架、普通碳素鋼板將上頂部焊接成橢圓球形狀、下 底部采用工^鋼骨架、普通碳素鋼板焊接成平板形狀的圓柱體，人工氣候室主體(1)的內(nèi) 外壓力差約為70kPa，人工氣候室主體(l)的圓柱形筒體，其縱向面可由20根以上的120mm 的工字鋼焊接而成，其橫向面可由8根以上的120mm的工字鋼焊接而成；人工氣候室主體 (l)的橢圓球形狀的頂部可由120mm的工字鋼焊接成一個(gè)半徑為970mm的圓圈，人工氣候 室主體(l)的橢圓球形狀的中間有一圈由120mm工字鋼焊接而成的一個(gè)半徑為2345mm的圓 圈，其軸線可焊接不少于20根120mm工字鋼；人工氣候室主體(l)的底部為平面結(jié)構(gòu)，其 內(nèi)側(cè)的工字鋼為120mm，采用400mmX400mm的方式布置，其外側(cè)的工字鋼為240mm， 采用800mmX800mm的方式布置；人工氣候室主體(1)的圓柱形筒體和橢圓球形狀頂部 骨架結(jié)構(gòu)均在外側(cè)焊接密封和承力鋼板，人工氣候室主體(1)的圓柱形筒體和橢圓球形狀 頂部采用10nm普通碳素鋼板，人工氣候室主體(1)的底部采用12mm碳素鋼板；人工氣 候室主體(l)"圓柱形筒體中間部位開有一圓形孔，其開口大小為340mm左右，用于安裝穿
墻套管(2);人工氣候室主體(l)的圓柱形筒體下部的上方開有一圓形觀測(cè)孔，其開口大小 為250mm左右，用于直接觀察人工氣候室主體(l)內(nèi)部的模擬試驗(yàn)；人工氣候室主體(l)的 圓柱形筒體下部設(shè)有一可自由開合的門(54)，其髙度為1.8m,寬度為1.4m;人工氣候室 主體(l)的圓柱形筒體上部和下部分別設(shè)有進(jìn)風(fēng)道(11) 口和回風(fēng)道(12) 口，用于制冷系 統(tǒng)(4)對(duì)人工氣候室主體(1)送風(fēng)和回風(fēng)，其開口大小均為卯0mmX760mm的。
穿墻套管(2)可采用330kV以上的高壓穿墻套管，其30min.工頻耐受電壓不低于650kV。 戶內(nèi)絕緣距離不少于2.765m,爬電比距不低于25mm/kV。
風(fēng)速模擬裝置(3)可由不少于12臺(tái)的調(diào)速風(fēng)扇(18)構(gòu)成。
制冷系統(tǒng)(4)可選用2臺(tái)以上的61Ml-2000-FSMN200型制冷機(jī)組成，制冷系統(tǒng)(4)可 由2臺(tái)或2金以上的制冷機(jī)組聯(lián)合工作，也可單臺(tái)制冷機(jī)組獨(dú)立工作。經(jīng)制冷系統(tǒng)(4)冷卻 后的冷風(fēng)由離心風(fēng)機(jī)強(qiáng)制從進(jìn)風(fēng)道(ll)送入人工氣候室主體(l)內(nèi)，用于降低人工氣候室的環(huán) 境溫度，然后再從回風(fēng)道(12)回到制冷系統(tǒng)(4)，實(shí)現(xiàn)整體風(fēng)循環(huán)制冷。
抽空系統(tǒng)(5)可排量不低于720n^/h(200L/s)的水環(huán)泵作為真空泵。真空泵釆用回流 PID調(diào)節(jié)方式實(shí)現(xiàn)土0.1kPa/h的調(diào)節(jié)精度。
蒸汽霧系統(tǒng)(6)可采用蒸發(fā)量不低于為1.5t/h的蒸汽鍋爐產(chǎn)生蒸汽霧，其蒸汽霧由蒸 汽管道經(jīng)噴嘴(34)送人工氣候室，蒸汽的輸送可由閥門(35)實(shí)現(xiàn)0 0.5kg/(h.m"范圍內(nèi)的連 續(xù)可調(diào)。
水處理系統(tǒng)(7)可釆用凈水量不低于450L/h的反滲透凈水器，其產(chǎn)生的電導(dǎo)率在5 5000us/cm范圍內(nèi)可調(diào)。
噴霧、淋雨、覆冰系統(tǒng)(8)根據(jù)IEC68-2、 GB775.2-2003的相關(guān)試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)，選用斯普瑞 噴霧系統(tǒng)公司生產(chǎn)的BSPT1/4J系列噴嘴，噴嘴的進(jìn)出口直徑分別為4.0、 l.Omm。噴嘴的布 置方式采用兩列布置，兩列之間的距離為0.43m左右，每列至少7個(gè)噴嘴，噴嘴之間的距 離為0.56m左右。利用增壓泵(22)、空氣壓縮機(jī)(23)在10 500Mm范圍內(nèi)調(diào)整霧滴顆粒大小 來實(shí)現(xiàn)噴霧、覆冰、淋雨的需要。
吊鉤及旋轉(zhuǎn)裝置(9)采用CD1-1-12A5型電動(dòng)葫盧，并按照模擬試驗(yàn)的要求進(jìn)行上下升 降，電動(dòng)葫蘆的旋轉(zhuǎn)速度可在1 3轉(zhuǎn)Zmin.可調(diào)。
試驗(yàn)環(huán)境測(cè)量裝置(10)包含氣壓、溫度、濕度的測(cè)量，其中氣壓可采用指針式精密真 空表進(jìn)行測(cè)量，其測(cè)量范圍為0 0.09MPa,測(cè)量精度為0.0005 MPa;溫度、濕度的測(cè)量采 用6組傳感，，每組傳感器至少2個(gè)，每組傳感器分別分布在人工氣候室的上、中、下不
同部位，并通過電纜線將檢測(cè)的溫度、濕度數(shù)據(jù)傳輸至PTU200型數(shù)字式測(cè)量?jī)x的顯示面 板上，并與指針式氣壓表、溫度傳感器的測(cè)量結(jié)果進(jìn)行對(duì)比分析，并利用風(fēng)速模擬裝置(3) 的循環(huán)氣體來調(diào)整人工氣候室主體(l)內(nèi)部各部位的溫度、濕度、氣壓的一致性。
權(quán)利要求
1、一種用于電氣試驗(yàn)的大型多功能人工氣候室系統(tǒng)，其特征在于，該系統(tǒng)包括人工氣候室主體(1)、電源引入穿墻套管(2)、風(fēng)速模擬裝置(3)、制冷系統(tǒng)(4)、抽空系統(tǒng)(5)、蒸汽霧系統(tǒng)(6)、水處理系統(tǒng)(7)、覆冰、噴霧、淋雨系統(tǒng)(8)、吊鉤與旋轉(zhuǎn)裝置(9)、試驗(yàn)環(huán)境測(cè)量系統(tǒng)(10)，其中所述的人工氣候室主體(1)還包含進(jìn)風(fēng)道(11)、回風(fēng)道(12)、門道(54)、底板支座(58)、隔熱層(59)；電源引入穿墻套管(2)還包含測(cè)量端子(13)、吊環(huán)(14)、取油裝置(15)、電源引入電極(55)、絕緣瓷套(56)、均壓環(huán)(57)；試驗(yàn)環(huán)境控制及測(cè)量裝置(10)還包含溫度傳感器(50)、濕度傳感器(51)、數(shù)據(jù)線(52)、PTU200型數(shù)字式測(cè)量?jī)x(53)；風(fēng)速模擬裝置(3)由直流穩(wěn)壓電源(16)、調(diào)速控制器(17)、可調(diào)速風(fēng)扇(18)構(gòu)成后并與氣候室(1)相連；制冷裝置(4)由冷卻塔(19)、進(jìn)水管(20)、出水管(21)、支撐板(22)、氣體循環(huán)器(23)、蒸發(fā)器(24)、回液管(25)，制冷機(jī)組(26)構(gòu)成后并與氣候室(1)相連；制冷裝置(4)、水處理裝置(7)、覆冰、噴霧、淋雨裝置(8)與氣候室(1)相連；抽空裝置(5)由控制箱(27)、比例調(diào)節(jié)器(28)、電動(dòng)高真空碟閥(29)、傳動(dòng)電機(jī)(30)、水環(huán)泵(31)、廢水池(32)、管道離心泵(33)構(gòu)成后并與氣候室(1)相連；蒸汽霧裝置(6)由噴嘴(34)、閥門(35)、鍋爐(36)構(gòu)成后并與氣候室(1)相連；水處理裝置(7)由自來水(37)、凈水器(38)、儲(chǔ)水罐(39)、增壓泵(40)構(gòu)成后并與氣候室(1)相連；噴霧、淋雨、覆冰裝置(8)由水箱(41)、水泵(42)、水管(43)、空氣壓縮機(jī)(44)、步進(jìn)電機(jī)控制器(45)、排風(fēng)機(jī)控制開關(guān)(46)、氣壓調(diào)節(jié)器(47)、水壓調(diào)節(jié)器(48)、噴淋管排(49)構(gòu)成后并與氣候室(1)相連。
全文摘要
用于電氣試驗(yàn)的大型多功能人工氣候室系統(tǒng)，屬于高電壓與絕緣技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及復(fù)雜大氣環(huán)境下輸變電設(shè)備外絕緣的人工模擬試驗(yàn)系統(tǒng)。該系統(tǒng)由人工氣候室主體(1)、電源引入穿墻套管(2)、風(fēng)速模擬裝置(3)、制冷系統(tǒng)(4)、抽空系統(tǒng)(5)、蒸汽霧系統(tǒng)(6)、水處理系統(tǒng)(7)、覆冰、噴霧、淋雨系統(tǒng)(8)、吊鉤與旋轉(zhuǎn)裝置(9)、試驗(yàn)環(huán)境測(cè)量系統(tǒng)(10)構(gòu)成。本發(fā)明提供的大型多功能氣候室系統(tǒng)，可模擬海拔高度232～7000m、氣壓98.6～30kPa、溫度-45℃～70℃、風(fēng)速0～12m/s、水電導(dǎo)率10～5000μS/cm，能實(shí)現(xiàn)對(duì)高海拔、覆冰、噴霧、淋雨等復(fù)雜氣象環(huán)境的模擬調(diào)控。
文檔編號(hào)G01N17/00GK101126792SQ20071007816
公開日2008年2月20日 申請(qǐng)日期2007年1月31日 優(yōu)先權(quán)日2007年1月31日
發(fā)明者至 盧, 司馬文霞, 孫才新, 廖瑞金, 張志勁, 慶 楊, 琴 胡, 胡建林, 舒立春, 蔣興良 申請(qǐng)人:重慶大學(xué)