模擬山火條件下線路相地和相間間隙放電特性的檢測裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種模擬山火條件下線路相地和相間間隙放電特性的檢測裝置，包括輸電線模擬單元、山火模擬單元、測量單元和電源單元；輸電線模擬單元，用于模擬交直流輸電線路的相地間隙、極地間隙、相間間隙和極間間隙；山火模擬單元，用于模擬山火；測量單元，用于測量山火火焰的形態(tài)、溫度、泄漏電流和放電電壓。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明提供的一種模擬山火條件下線路相地和相間間隙放電特性的檢測裝置，山火火焰的溫度、高度、直徑、顆粒物含量和電導(dǎo)率的可控性好，操作簡單方便，有效彌補(bǔ)了模擬山火條件下檢測數(shù)據(jù)分散性大，重復(fù)性差的不足。
【專利說明】模擬山火條件下線路相地和相間間隙放電特性的檢測裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種放電特性檢測裝置，具體涉及一種模擬山火條件下線路相地和相間間隙放電特性的檢測裝置。

【背景技術(shù)】
[0002]架空輸電線路的外絕緣是以空氣作為絕緣介質(zhì)，受大氣條件影響，如風(fēng)、雨、雷電、雪等常導(dǎo)致線路外絕緣失效而跳閘，這些跳閘故障一般發(fā)生在塔頭或絕緣子串等位置，但線路下方發(fā)生的山火卻會導(dǎo)致線路相地或相間發(fā)生放電而跳閘。極端高溫和干旱天氣條件下，森林易發(fā)大面積山火，當(dāng)線路下方出現(xiàn)山火時(shí)，線路相地或相間間隙就會發(fā)生擊穿，特別是山火經(jīng)過多回線路共用的走廊時(shí)有可能引發(fā)多條線路跳閘，導(dǎo)致大面積停電事故。
[0003]山火是一種發(fā)生在林野間難以控制的火災(zāi)，不僅溫度和火焰高度高，而且還卷入大量的灰燼和煙霧，在山坡和風(fēng)力等因素的作用下，對線路外絕緣具有非常大的破壞性。因此山火是一種涉及到火焰電導(dǎo)率即空間電荷、煙氣與灰燼和高溫的多相體，其放電特性遠(yuǎn)比純空氣間隙復(fù)雜。當(dāng)前輸電線路防山火還停留在線路走廊植被的砍伐清理等方面，而植被清理的成本高昂且難以有效實(shí)施，如何有效管理輸電線路附近的植被對確保輸電線路在山火條件下安全和可靠性具有重要意義，輸電線路在山火條件下的絕緣性能對輸電線路設(shè)計(jì)、運(yùn)行維護(hù)以及緊急條件下調(diào)度與運(yùn)行同樣具有重要意義。
[0004]現(xiàn)有技術(shù)中在山火條件下對輸電線路相地或相間間隙進(jìn)行擊穿特性的研究，是解決輸電線路在山火條件下絕緣失效的重要途徑，但是當(dāng)前模擬山火放電檢測存在下述缺陷:
[0005]①:模擬山火的重復(fù)性差，導(dǎo)致檢測結(jié)果的重復(fù)性和分散性大，不利于分析模擬山火的放電規(guī)律；
[0006]②:模擬山火的可控性差；
[0007]③:模擬山火的相似性差，模擬山火的結(jié)果能否應(yīng)用于輸電線路山火跳閘規(guī)律的分析，取決于檢測條件下以及山火條件下放電的相似性；
[0008]④:模擬山火的尺度性差，若將檢測條件下的模擬山火達(dá)到實(shí)際山火的規(guī)模，操作起來困難，成本高，并且存在很大的安全分析，山火的尺度特性是把小規(guī)模模擬山火的檢測結(jié)果應(yīng)用于實(shí)際山火的關(guān)鍵。
[0009]綜上，提供一種能夠種模擬交直流輸電線路不同的相(極)地和相(極)間間隙的山火放電的檢測裝置顯得尤為重要。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]為了滿足現(xiàn)有技術(shù)的需要，本發(fā)明提供了一種模擬山火條件下線路相地和相間間隙放電特性的檢測裝置，所述裝置包括輸電線模擬單元、山火模擬單元、測量單元和電源單元;
[0011]所述輸電線模擬單元，用于模擬交直流輸電線路的相地間隙、極地間隙、相間間隙和極間間隙；
[0012]所述測量單元，用于測量山火火焰的形態(tài)、溫度、泄漏電流和放電電壓。
[0013]優(yōu)選的，所述輸電線模擬單元包括連接與兩個(gè)立柱頂端之間的鋼絲繩；模擬導(dǎo)線通過銅線懸掛在所述鋼絲繩的中段；
[0014]優(yōu)選的，所述山火模擬單元包括燃料臺、稱重單元和送風(fēng)單元；
[0015]所述稱重單元包括稱重平臺和測量模塊，用于對燃料垛的消耗速率進(jìn)行監(jiān)測，從而獲取所述燃料垛燃燒時(shí)釋放的熱功率；
[0016]所述燃料臺包括通過絕緣墊片設(shè)置在所述稱重平臺的金屬網(wǎng)狀電極，用于模擬接地電極；所述金屬網(wǎng)狀電極上設(shè)置有所述燃料垛；
[0017]所述送風(fēng)單元包括設(shè)置在所述稱重平臺下方的送風(fēng)管道；所述送風(fēng)單元用于向所述燃料垛傳輸風(fēng)力、顆粒物和堿金屬鹽顆粒，從而調(diào)整所述山火火焰的高度、溫度、顆粒物含量和電導(dǎo)率；
[0018]優(yōu)選的，所述測量單元包括阻容分壓器、取樣電阻、數(shù)據(jù)采集卡、紅外測溫單元、視頻采集單元和PC機(jī)；
[0019]所述阻容分壓器連接于模擬導(dǎo)線與所述數(shù)據(jù)采集卡之間，用于采集所述山火火焰的放電電壓；
[0020]所述取樣電阻連接于所述山火模擬單元的金屬網(wǎng)狀電極與所述數(shù)據(jù)采集卡之間，用于采集所述山火火焰的泄漏電流；
[0021]所述視頻采集單元，用于采集所述山火火焰的形態(tài)；
[0022]所述PC機(jī)，依據(jù)對所述數(shù)據(jù)采集卡發(fā)送的電壓信號和電流信號，對所述山火火焰的放電過程進(jìn)行分析；
[0023]優(yōu)選的，所述電源單元包括依次連接的真空開關(guān)、調(diào)壓器和變壓器；所述真空開關(guān)接入380V電源；所述變壓器依次通過交直流切換開關(guān)和保護(hù)電阻與所述輸電線模擬單元相連；
[0024]優(yōu)選的，所述稱重單元、所述數(shù)據(jù)采集卡、所述紅外測溫單元和所述視頻采集單元通過信號同步裝置與所述PC機(jī)相連。
[0025]與最接近的現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)異效果是:
[0026]1、本發(fā)明技術(shù)方案中，燃料垛采用等間距布置的長方形燃料條，每層長方形燃料條之間交叉布置，使得山火大小可控、山火火焰穩(wěn)定性和重復(fù)性較高，有效彌補(bǔ)了模擬山火條件下檢測數(shù)據(jù)分散性大，重復(fù)性差的不足的缺點(diǎn)；
[0027]2、本發(fā)明技術(shù)方案中，山火火焰的溫度、高度、直徑、顆粒物含量和電導(dǎo)率的可控性好，操作簡單方便，且提高了測量的準(zhǔn)確性；
[0028]3、本發(fā)明技術(shù)方案中，輸電線模擬單元能夠模擬交直流輸電線路的相地間隙、極地間隙、相間間隙和極間間隙，測量數(shù)據(jù)全面，為分析山火放電過程的分析提供了重要依據(jù)；
[0029]4、本發(fā)明技術(shù)方案中，模擬導(dǎo)線通過銅線懸掛在鋼絲繩的中段，能夠便于調(diào)整模擬導(dǎo)線對地和相間的距離；
[0030]5、本發(fā)明技術(shù)方案中，電源單元通過交直流切換開關(guān)控制輸出連續(xù)的直流電壓和交流電壓，且輸出電流不小于1A。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0031]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明進(jìn)一步說明。
[0032]圖1是:本發(fā)明實(shí)施例中模擬山火條件下線路相地和相間間隙放電特性的檢測裝置不意圖；
[0033]圖2是:本發(fā)明實(shí)施例中輸電線路相地或極地間隙的模擬裝置結(jié)構(gòu)圖；
[0034]圖3是:本發(fā)明實(shí)施例中輸電線路相間或極間間隙的模擬裝置結(jié)構(gòu)圖；
[0035]圖4是:本發(fā)明實(shí)施例中山火模擬裝置結(jié)構(gòu)圖；
[0036]圖5是:本發(fā)明實(shí)施例中電源裝置結(jié)構(gòu)圖。

【具體實(shí)施方式】
[0037]下面詳細(xì)描述本發(fā)明的實(shí)施例，所述實(shí)施例的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類似的標(biāo)號表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過參考附圖描述的實(shí)施例是示例性的，旨在用于解釋本發(fā)明，而不能理解為對本發(fā)明的限制。
[0038]如圖1所示，本實(shí)施例中模擬山火條件下線路相地和相間間隙放電特性的檢測裝置包括輸電線模擬單元、山火模擬單元、測量單元和電源單元；
[0039]①:輸電線模擬單元，用于模擬交直流輸電線路的相地間隙、極地間隙、相間間隙和極間間隙；輸電線模擬單元包括連接與兩個(gè)立柱頂端之間的鋼絲繩；模擬導(dǎo)線通過銅線懸掛在所述鋼絲繩的中段；
[0040]圖2示出了交直流輸電線路的1-1Om的相地間隙和極地間隙的輸電線模擬裝置；圖3示出了交直流輸電線的水平、三角、垂直和緊湊型線路的相間間隙，以及交直流輸電線的水平和垂直布置時(shí)的極間間隙的輸電線模擬裝置。
[0041]②:山火模擬單元，用于模擬山火，包括燃料臺、稱重單元和送風(fēng)單元；
[0042]稱重單元包括稱重平臺和測量模塊，用于對燃料垛的消耗速率進(jìn)行監(jiān)測，從而獲取模擬山火的燃料垛在燃燒過程中釋放出來的熱功率；
[0043]燃料臺包括通過絕緣墊片設(shè)置在稱重平臺的金屬網(wǎng)狀電極，用于模擬接地電極；金屬網(wǎng)狀電極上設(shè)置有燃料垛；本實(shí)施例中金屬網(wǎng)狀電極為200*200cm的金屬網(wǎng)；
[0044]如圖4所示，送風(fēng)單元包括設(shè)置在稱重平臺下方的送風(fēng)管道；該送風(fēng)管道包括三個(gè)送風(fēng)口，分別用于:
[0045]a、向燃料垛中傳輸堿金屬鹽顆粒，從而調(diào)整燃料垛火焰的電導(dǎo)率；
[0046]b、向燃料垛中傳輸風(fēng)力，從而調(diào)整山火火焰的高度和溫度；
[0047]C、向燃料垛中傳輸顆粒物，從而調(diào)整山火火焰的顆粒物含量。
[0048]③:測量單元，用于測量山火火焰的形態(tài)、溫度、泄漏電流和放電電壓，具體包括:
[0049]a、阻容分壓器，連接于模擬導(dǎo)線的與數(shù)據(jù)采集卡之間，用于采集山火火焰的放電電壓；其中，檢測電壓為是檢測過程中施加的電壓，放電電壓則是施加檢測電壓過程中，輸電線間隙發(fā)生擊穿的電壓。
[0050]b、取樣電阻，連接于山火模擬單元的金屬網(wǎng)狀電極與數(shù)據(jù)采集卡之間，用于采集山火火焰的泄漏電流；
[0051]C、視頻采集單元，用于采集山火火焰的形態(tài)，以及山火火焰放電與形態(tài)之間的相互作用；
[0052]d、PC機(jī)，依據(jù)對數(shù)據(jù)采集卡發(fā)送的電壓信號和電流信號，對山火火焰的放電過程進(jìn)行分析，包括獲取不同的電壓信號下，山火放電的形態(tài)、電流值、電流波形和電流頻率；
[0053]稱重單元、數(shù)據(jù)采集卡、紅外測溫單元和視頻采集單元通過信號同步裝置與PC機(jī)相連，從而保證測量信號的實(shí)時(shí)同步性。
[0054]④:如圖5所示，電源單元包括依次連接的真空開關(guān)、調(diào)壓器和變壓器；真空開關(guān)接入380V電源；變壓器依次通過交直流切換開關(guān)和保護(hù)電阻與輸電線模擬單元相連；電源單元通過交直流切換開關(guān)控制輸出連續(xù)的直流電壓和交流電壓，且輸出電流不小于1A，滿足高壓檢測標(biāo)準(zhǔn)。
[0055]最后應(yīng)當(dāng)說明的是:所描述的實(shí)施例僅是本申請一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒旧暾堉械膶?shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本申請保護(hù)的范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種模擬山火條件下線路相地和相間間隙放電特性的檢測裝置，其特征在于，所述裝置包括輸電線模擬單元、山火模擬單元、測量單元和電源單元； 所述輸電線模擬單元，用于模擬交直流輸電線路的相地間隙、極地間隙、相間間隙和極間間隙； 所述測量單元，用于測量山火火焰的形態(tài)、溫度、泄漏電流和放電電壓。
2.如權(quán)利要求1所述的檢測裝置，其特征在于，所述輸電線模擬單元包括連接與兩個(gè)立柱頂端之間的鋼絲繩；模擬導(dǎo)線通過銅線懸掛在所述鋼絲繩的中段。
3.如權(quán)利要求1所述的檢測裝置，其特征在于，所述山火模擬單元包括燃料臺、稱重單元和送風(fēng)單元； 所述稱重單元包括稱重平臺和測量模塊，用于對燃料垛的消耗速率進(jìn)行監(jiān)測，從而獲取所述燃料垛燃燒時(shí)釋放的熱功率； 所述燃料臺包括通過絕緣墊片設(shè)置在所述稱重平臺的金屬網(wǎng)狀電極，用于模擬接地電極；所述金屬網(wǎng)狀電極上設(shè)置有所述燃料垛； 所述送風(fēng)單元包括設(shè)置在所述稱重平臺下方的送風(fēng)管道；所述送風(fēng)單元用于向所述燃料垛傳輸風(fēng)力、顆粒物和堿金屬鹽顆粒，從而調(diào)整所述山火火焰的高度、溫度、顆粒物含量和電導(dǎo)率。
4.如權(quán)利要求1所述的檢測裝置，其特征在于，所述測量單元包括阻容分壓器、取樣電阻、數(shù)據(jù)采集卡、紅外測溫單元、視頻采集單元和PC機(jī)； 所述阻容分壓器連接于模擬導(dǎo)線與所述數(shù)據(jù)采集卡之間，用于采集所述山火火焰的放電電壓； 所述取樣電阻連接于所述山火模擬單元的金屬網(wǎng)狀電極與所述數(shù)據(jù)采集卡之間，用于采集所述山火火焰的泄漏電流； 所述視頻采集單元，用于采集所述山火火焰的形態(tài)； 所述PC機(jī)，依據(jù)對所述數(shù)據(jù)采集卡發(fā)送的電壓信號和電流信號，對所述山火火焰的放電過程進(jìn)行分析。
5.如權(quán)利要求1所述的檢測裝置，其特征在于，所述電源單元包括依次連接的真空開關(guān)、調(diào)壓器和變壓器；所述真空開關(guān)接入380V電源；所述變壓器依次通過交直流切換開關(guān)和保護(hù)電阻與所述輸電線模擬單元相連。
6.如權(quán)利要求3或4所述的檢測裝置，其特征在于，所述稱重單元、所述數(shù)據(jù)采集卡、所述紅外測溫單元和所述視頻采集單元通過信號同步裝置與所述PC機(jī)相連。
【文檔編號】G01R31/12GK104049189SQ201410286235
【公開日】2014年9月17日 申請日期:2014年6月24日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月24日
【發(fā)明者】吳田, 劉凱, 彭勇, 劉庭, 肖賓, 蘇梓銘, 唐盼, 劉艷 申請人:國家電網(wǎng)公司, 中國電力科學(xué)研究院