专利名称：一种长串绝缘子的融冰试验环境模拟装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种环境模拟装置，特别是关于一种长串绝缘子的融冰试验环境模拟
装置。
背景技术：
我国的贵州省、湖南省等地属亚热带地区，冬、春季阴湿多雨，其气候、地理条件等 都易使架空线路发生覆冰现象，架空线路上的绝缘子覆冰后电气强度大大降低，致使在工 作电压下容易发生冰闪事故和机械破坏。国内外大量运行经验和观测数据表明，当气温升 高、太阳辐射及局部电弧的加热作用使覆冰绝缘子表面出现连续水膜时，即融冰状态下，冰 闪事故发生率最高。 冰的融化是一个相变的过程，水穿过固液两相区，由饱和固体转变为饱和液体。例 如，在试验舱内处于-20°C的冰从固相状态开始，沿某一等压线加热，过渡到固液混合状态， 此过程即为固相定压加热，在这个过程中纯物质的温度升高但体积变化不大；固液混合状 态在固相区与融化区的交界线上，继续加热固体开始融化，纯物质就进入了固相和液相并 存的两相区，成为冰水混合物，此过程中纯物质的温度保持不变，压力也保持不变，直到融 化完毕，纯物质完全处于液态。如果长串绝缘子的融冰试验完全模拟太阳光，将覆冰长串绝
缘子从-201:开始慢慢加热到达固液混合状态，将会使试验过程耗时长、效率低，因此一般
不采用这种模拟太阳光融冰的方式。 目前融冰试验的方法主要采用外热流和温度装置对覆冰进行加热，从而达到融冰 的效果。但是由于特高压输电线路所经历的路段气候环境呈现复杂多样性，所以，绝缘子 的冰闪情况复杂，并且电压等级越高，所需试验设备就越庞大，若采用外热流对覆冰进行加 热，即打开舱门，直接回温，这种方法回温速度慢，主要适用于小型环境模拟设备；若采用温 度装置对覆冰进行加热，即在绝缘子下方直接放电加热器加热，这种融冰方法无法在试验 过程中进行温升的有效控制，且加热不均。 还有一种利用热辐射进行融冰的方法，该方法利用太阳模拟器和红外加热器向外 发射的辐射能量，来进行融冰试验。这种方法能模拟太阳光，采用非接触式加热，可以比较 理想的达到融冰效果，但是目前大型太阳模拟器还没有被使用在高电压融冰试验环境模拟 过程中。
发明内容
针对上述问题，本发明的目的是提供一种长串绝缘子的融冰试验环境模拟装置， 其融冰效率高，且融冰过程温升速率可控。 为实现上述目的，本发明采取以下技术方案一种长串绝缘子的融冰试验环境模 拟装置，它包括一试验舱和一监测系统，其特征在于沿所述试验舱内壁面的垂向，均匀间 隔设置有若干根灯架，每根所述灯架上都设置有一组热辐射灯。 每个所述热辐射灯都包括一抛物面反光灯罩和一灯泡，所述灯泡设置在所述反光灯罩的抛物面焦点处，且所述热辐射灯的角度能调整。
所述灯泡为氙灯、红外灯的其中之一 。 每组所述热辐射灯电连接一功率调节装置，所述功率调节装置连接所述监测系 统。 所述试验舱内设置有三根灯架，所述灯架沿所述试验舱内壁面，间隔120°垂向设置。 本发明由于采取以上技术方案，其具有以下优点1、本发明由于在试验舱内壁间 隔120°设置三个灯架，每个灯架上设置有一组热辐射灯，且每组热辐射灯的盏数根据实 验数据和/或理论计算得出，且每个热辐射灯上、下、左、右10°范围内可调整，因此，可调 整灯架安装产生的水平和/或垂直误差；保证灯阵辐射到规定区域的热流值满足最大吸收 热流值的需要，避免浪费；保证每个规定区域内的热流分布不均匀度，限制在正、负10%以 内；保证各个区域之间的热流相互影响最小。2、本发明由于采用热辐射灯的辐射光源对长 串绝缘子进行加热，因此，不需要直接接触带有高压(500kV 1000kV)的绝缘子，即可通过 非接触技术实现模拟太阳光照融冰，且不在绝缘子周围形成任何气流。3、本发明由于将热 辐射灯的光射线照射在覆冰的长串绝缘子上对其加热，因此只需对长串绝缘子进行局部加
热即可完成融冰，不需要为了融冰而使整个模拟舱内的温度都回升到ot:以上，因此非常节
能，运行成本低，完成一组融冰试验后，很快就可以开始进行下一组融冰试验(不用经过漫
长的降温过程)。4、本发明由于在灯架下部设置有一功率调节装置，因此，在达到ot:之前，
可以调高加热功率，快速对覆冰绝缘子进行加热，提高效率，当达到冰的融化温度后，通过
功率调节装置来降低系统的加热功率，使绝缘子周围温升速率dT/dt < 1K/h，进而模拟实 际环境中太阳照设融冰过程中的温升速率，避免了其他融冰方法由于温升过快造成的试验 数据不准确的缺点。本发明采用光辐射融冰要比其他类融冰效率高，消耗能源少，运行成本 低，且可控制加热功率，可广泛用于高电压融冰环境的模拟试验过程中。
图l是本发明结构示意图
图2是本发明俯视示意图
图3是本发明的氙灯结构示意图
具体实施例方式
下面结合附图和实施例对本发明进行详细的描述。 如图1、图2所示，本发明包括一试验舱l，试验舱1的中部为一圆柱型直筒，顶部 为向上方凸起的球冠型封头，底部略向舱体内凸起。沿试验舱l内壁面的垂向，均匀间隔设 置有若干根灯架2，在本实施例中，为设置三根灯架2，每根灯架2之间间隔120° 。在每根 灯架2上设置有一组热辐射灯3，热辐射灯3发出的光可以模拟自然条件下的太阳光。
如图3所示，每个热辐射灯3包括一抛物面形的反光灯罩4和一灯泡5，灯泡5设 置在反光灯罩4的抛物面焦点处，该结构可以使热辐射灯3照出的光线集中，形成的光斑为 柱状，发散角度小，可以提供更多的热量，实现更高效的融冰。每盏热辐射灯3上、下、左、右 10°范围内可调整，以便调整灯架2安装产生的水平和/或垂直误差。每组热辐射灯3的盏数可根据实验数据和/或理论计算得出，在本实施例中采用99盏热辐射灯3，这样可以保 证灯阵辐射到规定区域的热流值满足最大吸收热流值的需要，减少损失，降低消耗，并将每 个规定区域内的热流分布不均匀度，限制在正、负10%范围以内，使各个区域之间的热流相 互影响最小。 每根灯架2下部各设置有一功率调节装置6，各个功率调节装置6 —端与相应的一 组热辐射灯3电连接，另一端连接一监测系统(图中未示出)。监测系统用于监控试验舱1 内部的试验过程，得到比较准确的试验数据，同时控制功率调节装置6，通过功率调节装置 6调节试验中热辐射灯3的电功率。该监测系统在本领域已经是成熟技术，在此不再赘述。
下面详细说明本发明模拟融冰试验的过程 试验舱1顶部中央挂设一试验用的覆有冰层的长串绝缘子7，长串绝缘子7通过一 电加压系统(图中未示出)通有500 1000kV的高电压，因此，长串绝缘子7周围10米范 围以内，不允许有任何装置，所以本发明的试验舱1的直径设置为22米，两边各有一米的设
备安装区。试验开始时，试验舱l内的温度为-5t: -2(rc，打开热辐射灯3，对覆冰的长串
绝缘子7进行全方位非接触式辐射加热，在到达(TC前，通过监测系统控制功率调节装置6， 调高热辐射灯3的加热功率，使长串绝缘子7快速升温，提高效率，当达到冰的融化温度后， 再通过监测系统控制功率调节装置6来降低系统的加热功率，使长串绝缘子7周围的温升 速率dT/dt < 1K/h，这样可以模拟实际环境中太阳照射融冰过程中的温升速率，达到融冰 效果。 上述实施例中，灯泡5可以采用氙灯，也可以采用红外灯。
上述实施例中，功率调节装置6也可以用电压调节装置代替。 上述实施例仅用于说明本发明，其中各部件的结构、设置位置及连接方式都是可 以有所变化的，凡是在本发明技术方案的基础上进行的改进和等同变换，均不应排除在本 发明的保护范围之外。
权利要求
一种长串绝缘子的融冰试验环境模拟装置，它包括一试验舱和一监测系统，其特征在于沿所述试验舱内壁面的垂向，均匀间隔设置有若干根灯架，每根所述灯架上都设置有一组热辐射灯。
2. 如权利要求1所述的一种长串绝缘子的融冰试验环境模拟装置，其特征在于每个 所述热辐射灯都包括一抛物面反光灯罩和一灯泡，所述灯泡设置在所述反光灯罩的抛物面 焦点处，且所述热辐射灯的角度能调整。
3. 如权利要求2所述的一种长串绝缘子的融冰试验环境模拟装置，其特征在于所述 灯泡为氙灯、红外灯的其中之一 。
4. 如权利要求1或2或3所述的一种长串绝缘子的融冰试验环境模拟装置，其特征在 于每组所述热辐射灯电连接一功率调节装置，所述功率调节装置连接所述监测系统。
5. 如权利要求1或2或3所述的一种长串绝缘子的融冰试验环境模拟装置，其特征在于每组所述热辐射灯电连接一电压调节装置，所述电压调节装置连接所述监测系统。
6. 如权利要求1或2或3所述的一种长串绝缘子的融冰试验环境模拟装置，其特征在于所述试验舱内设置有三根灯架，所述灯架沿所述试验舱内壁面，间隔120°垂向设置。
7. 如权利要求4所述的一种长串绝缘子的融冰试验环境模拟装置，其特征在于所述试验舱内设置有三根灯架，所述灯架沿所述试验舱内壁面，间隔120°垂向设置。
8. 如权利要求5所述的一种长串绝缘子的融冰试验环境模拟装置，其特征在于所述试验舱内设置有三根灯架，所述灯架沿所述试验舱内壁面间隔120°垂向设置。
全文摘要
本发明涉及一种长串绝缘子的融冰试验环境模拟装置，它包括一试验舱和一监测系统，其特征在于沿所述试验舱内壁面的垂向，均匀间隔设置有若干根灯架，每根所述灯架上都设置有一组热辐射灯。本发明采用光辐射融冰要比其他类融冰效率高，消耗能源少，运行成本低，且可控制加热功率，可广泛用于特高压融冰环境的模拟试验过程中。
文档编号F21V33/00GK101782406SQ201010133370
公开日2010年7月21日 申请日期2010年3月10日 优先权日2010年3月10日
发明者于昕哲, 周军, 宿志一, 王浚, 黄勇 申请人:北京航空航天大学;中国电力科学研究院