CN112067538A - 一种高湿高盐环境导线表面特性模拟实验装置 - Google Patents

一种高湿高盐环境导线表面特性模拟实验装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种高湿高盐环境导线表面特性模拟实验装置。该装置包括透明罩、加热池和温湿度检测装置；透明罩密封设置在加热池上；温湿度检测装置设置在透明罩和加热池形成的密闭空间内；导线位于加热池上方且设置在透明罩的内壁上；加热池内设置有盐水，加热池用于根据温湿度检测装置的温湿度检测数据进行盐水温度控制；透明罩用于观测在含水含盐空气中的导线的表面状态。采用本发明的装置，能够模拟导线所处高湿高盐环境，观察导线的表面状态的变化，便于进行导线表面特性分析及导线电晕放电特性的研究。

Description

一种高湿高盐环境导线表面特性模拟实验装置
技术领域
本发明涉及导线腐蚀模拟技术领域，特别是涉及一种高湿高盐环境导线表面特性模拟实验装置。
背景技术
随着经济的快速发展，电力需求呈日益上升的趋势，输电线路的电压等级也不断向着超高压发展。为了节约建设成本，高压交流输电线路运行时通常允许一定程度的电晕放电存在，伴随着电晕放电现象，会出现可听噪声及无线电干扰等电磁环境问题，此外线路电晕放电也会产生电晕损失问题。而近年来随着城镇化建设的快速发展及人们环保意识的逐渐增强，输电线路电磁环境问题越来越受到人们的关注。
在高压交流输电线路和金具设计及导线选型时，已经考虑到对其电晕放电进行控制，以保证电磁环境水平达到国家批复的限值之内，同时电晕损耗满足线路运行经济性的要求。但根据全国各地的线路运行经验表明，随着导线运行时间的增加，由于环境污染、鸟粪及大气腐蚀等原因，导线表面会发生劣化，电晕放电现象会愈发严重。而对于沿海地区来说，空气潮湿，空气中夹杂着大量的盐类颗粒，以福建为例，研究结果表明，福建距海2km处的盐雾含量可达0.711mgNaCl/m3，这样的条件下导线更容易发生腐蚀现象，导线的腐蚀会使得导线表面变得更粗糙，进而会加剧电晕放电现象，使得电晕放电可听噪声和电晕损耗问题会更加突出。
随着导线运行时间的增长，线路在沿海高盐雾及高湿条件下的腐蚀会愈发严重，相应的导线电晕放电产生的电磁环境效应也会更加严重。为此，研究高湿高盐条件下导线表面状态变化特性，对于分析高湿高盐条件对电晕放电影响及指导导线设计具有重要意义。
发明内容
本发明的目的是提供一种高湿高盐环境导线表面特性模拟实验装置，能够模拟导线所处高湿高盐环境，观察导线的表面状态的变化，便于进行导线表面特性分析及导线电晕放电特性的研究。
为实现上述目的，本发明提供了如下方案：
一种导线表面特性模拟实验装置，包括：
透明罩、加热池和温湿度检测装置；
所述透明罩密封设置在所述加热池上；所述温湿度检测装置设置在所述透明罩和所述加热池形成的密闭空间内；导线位于所述加热池上方且设置在所述透明罩的内壁上；所述加热池内设置有盐水，所述加热池用于根据所述温湿度检测装置的温湿度检测数据进行盐水温度控制；所述透明罩用于观测在含水含盐空气中的导线的表面状态。
可选的，所述加热池，具体包括：
池体和加热器；
所述加热器的固定端设置在所述池体的内壁上。
可选的，所述温湿度检测装置，具体包括：
温度传感器和湿度传感器；
所述温度传感器设置在所述池体的内壁上；
所述湿度传感器设置在所述透明罩的内壁上。
可选的，所述导线表面特性模拟实验装置，还包括：
导线端部固定装置和导线支架；
所述导线端部固定装置设置在所述透明罩的内壁上；所述导线端部固定装置用于固定导线端部；
所述导线支架设置在所述透明罩的中部；所述导线支架用于支持导线中部。
可选的，所述导线表面特性模拟实验装置，还包括：
配电柜；
所述配电柜设置在所述池体的外壁上，所述配电柜分别与所述加热器、所述温度传感器和所述湿度传感器连接，所述配电柜用于提供电能。
可选的，所述导线表面特性模拟实验装置，还包括：
温控仪表；
所述温控仪表设置在所述配电柜的外壁上；所述温控仪表与所述配电柜连接；所述温控仪表用于控制所述加热器的加热温度以及控制所述加热器的开启与关闭状态。
可选的，所述导线表面特性模拟实验装置，还包括：
排水口；
所述排水口设置在所述池体的底部；所述排水口用于排出所述池体内的盐水。
可选的，所述导线表面特性模拟实验装置，还包括：
多个滚轮；
所述滚轮设置在所述池体的底部。
可选的，
所述加热器的个数为2个；所述温度传感器设置在两个所述加热器之间；所述加热器与所述池体底部的距离至少为5cm；
所述湿度传感器的个数为三个；三个所述湿度传感器分别设置在所述透明罩内壁的一侧、所述透明罩内壁的另一侧和所述透明罩内壁的顶部；
所述导线支架的个数为3个；
所述滚轮的个数为4个。
可选的，所述透明罩为有机玻璃罩。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明提出了一种高湿高盐环境导线表面特性模拟实验装置，包括透明罩、加热池和温湿度检测装置；透明罩密封设置在加热池上；温湿度检测装置设置在透明罩和加热池形成的密闭空间内；导线位于加热池上方且设置在透明罩的内壁上；加热池内设置有盐水，加热池用于根据温湿度检测装置的温湿度检测数据进行盐水温度控制；透明罩用于观测在含水含盐空气中的导线的表面状态。本发明能够模拟导线所处高湿高盐环境，观察导线的表面状态的变化，便于进行导线表面特性分析及导线电晕放电特性的研究。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例中高湿高盐环境导线表面特性模拟实验装置正视图；
图2为本发明实施例中高湿高盐环境导线表面特性模拟实验装置侧视图；
符号说明：
1为导线端部固定装置，2为温度传感器，3为温控仪表，4-1为第一湿度传感器，4-2为第二湿度传感器，4-3为第三湿度传感器，5为排水口，6为滚轮，7为有机玻璃罩，8为配电柜，9为铠装加热器，10为池体，11为导线支架。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明的目的是提供一种高湿高盐环境导线表面特性模拟实验装置，能够模拟导线所处高湿高盐环境，观察导线的表面状态的变化，便于进行导线表面特性分析及导线电晕放电特性的研究。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
实施例
如图1-2所示，一种高湿高盐环境导线表面特性模拟实验装置，包括：透明罩、加热池和温湿度检测装置。透明罩密封设置在加热池上；温湿度检测装置设置在透明罩和加热池形成的密闭空间内；导线位于加热池上方且设置在透明罩的内壁上；加热池内设置有盐水，加热池用于根据温湿度检测装置的温湿度检测数据进行盐水温度控制；透明罩用于观测在含水含盐空气中的导线的表面状态。透明罩为有机玻璃罩7，加热池为不锈钢加热池。
加热池中盐水的含盐比例可以根据研究需求进行调整，整个装置利用有机玻璃罩罩住，通过控制加热池的温度，可以实现装置内部及导线附近不同盐雾状态的模拟，加热池的温度调节范围是室温～100℃，通过温湿度检测装置可以实时监测装置内部的温度和湿度。有机玻璃罩可以避免高温下由于水分蒸发造成水分损失而引起含盐比例升高，同时透过透明的有机玻璃罩可以实时观察导线的表面状态，及时处理导线，为后续开展导线电晕放电实验提供导线。
加热池，具体包括：池体10和加热器。加热器的固定端设置在池体的内壁上。加热器为铠装加热器9。
温湿度检测装置，具体包括：温度传感器2和湿度传感器。温度传感器设置在池体的内壁上；湿度传感器设置在透明罩的内壁上。湿度传感器的个数为三个，第一湿度传感器4-1设置在透明罩内壁的一侧，第二湿度传感器4-2设置在透明罩内壁的另一侧，第三湿度传感器4-3设置在透明罩内壁的顶部。
导线表面特性模拟实验装置，还包括：导线端部固定装置1和导线支架11。导线端部固定装置设置在透明罩的内壁上；导线端部固定装置用于固定导线端部；导线支架设置在透明罩的中部；导线支架用于支持导线中部。通过导线端部固定装置和导线支架可以实现对绞线和不锈钢光滑导线的平直架设，保证导线各部分在高湿高盐环境腐蚀较为均匀。导线支架的个数为3个。
导线表面特性模拟实验装置，还包括：配电柜8。配电柜设置在池体的外壁上，配电柜分别与加热器、温度传感器和湿度传感器连接，配电柜用于提供电能。
导线表面特性模拟实验装置，还包括：温控仪表3。温控仪表设置在配电柜的外壁上；温控仪表与配电柜连接；温控仪表用于控制加热器的加热温度以及控制加热器的开启与关闭状态。
导线表面特性模拟实验装置，还包括：排水口5。排水口设置在池体的底部；排水口用于排出池体内的盐水。
导线表面特性模拟实验装置，还包括：多个滚轮6。滚轮设置在池体的底部。安装滚轮，方便装置的移动。滚轮的个数为4个。
整个高湿高盐环境导线表面特性模拟实验装置为长方体空腔结构，分上下两个部分，上半部分为有机玻璃罩7在四个角通过不锈钢螺丝固定在下部不锈钢加热池上，在有机玻璃罩两侧及中部安装有三组导线支架11，用于架设导线，在端部通过导线端部固定结构1固定导线，在有机玻璃罩底部及顶部布置三个湿度传感器4-1、4-2和4-3，湿度传感器布置在靠近配电柜侧8。下半部分主体结构为不锈钢加热池，用于盛放实验用的不同含盐比例的盐水，在加热池外侧端部安装有方形配电柜8用于给整个装置供电，加热池下部安装两组铠装加热器9通过引线连接配电柜，铠装加热器距加热池底部至少5cm，在两组铠装加热器中间位置安装有温度传感器2，同时在配电柜的正面板上安装有温控仪表3，用于控制铠装加热器的温度。在整个装置四个角加装有滚轮6，便于移动整个装置。此外，为了在实验后排出剩余水，在加热池靠近配电柜侧中间位置设置排水口5。
整个装置的实验方法步骤如下：
1.实验前将有机玻璃罩7取下，根据实验的要求，在池体10中加入预定比例的盐水，之后盖上有机玻璃罩7；
2.在导线支架11上架设实验所用导线，根据需要可架设1-3根，采用导线端部固定结构1固定导线；
3.接通配电柜8的电源，根据需要设定温控仪表3的温度，温度需要保证水分能部分蒸发；
4.打开温控仪表3的开关，通过铠装加热器9给池体10的盐水加热，通过温度传感器2实时测量温度；
5.有机玻璃罩7中的三个湿度传感器4-1、4-2和4-3实时测量有机玻璃罩中的湿度，并进行反馈，保证有机玻璃罩中的湿度尽可能维持恒定；
6.实验中通过长期运行该装置，就可以研究高湿高盐条件对导线的腐蚀特性以及导线表面状态变化；
7.通过有机玻璃罩7可以实时观察导线表面状态，根据导线表面状态的变化，决定实验是否停止；
8.若实验停止，则先关闭温控仪表3的加热开关，待整个装置冷却后，取下导线支架11上的导线；
9.关闭配电柜8电源，通过排水口5将装置内的水排出。
本发明主要是用于导线置于高湿高盐环境下导线表面状态变化的模拟，用于研究沿海高湿高盐条件对导线表面状态的影响规律，进而为后续开展高湿高盐条件对导线电晕放电特性影响研究提供导线表面状态参数及实验导线样品。
本发明中针对高湿高盐条件下导线表面状态的变化的实验装置，模拟不同湿度和盐分条件，由于导线在装置中的架设方式及盐雾环境可以较为真实地反映实际输电线路的导线架设环境，因此，通过该装置获得导线腐蚀特性及表面状态可以更为真实地反映实际导线在高湿高盐条件下导线表面的状态，实验装置的湿度、盐分及温度可控，可以根据实际关注的区域的环境条件特点进行灵活调整，并且可以实时观察导线的表面状态的变化，装置操作灵活，适用范围广。
本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (10)

1.一种导线表面特性模拟实验装置，其特征在于，包括：
透明罩、加热池和温湿度检测装置；
所述透明罩密封设置在所述加热池上；所述温湿度检测装置设置在所述透明罩和所述加热池形成的密闭空间内；导线位于所述加热池上方且设置在所述透明罩的内壁上；所述加热池内设置有盐水，所述加热池用于根据所述温湿度检测装置的温湿度检测数据进行盐水温度控制；所述透明罩用于观测在含水含盐空气中的导线的表面状态。
2.根据权利要求1所述的导线表面特性模拟实验装置，其特征在于，所述加热池，具体包括：
池体和加热器；
所述加热器的固定端设置在所述池体的内壁上。
3.根据权利要求2所述的导线表面特性模拟实验装置，其特征在于，所述温湿度检测装置，具体包括：
温度传感器和湿度传感器；
所述温度传感器设置在所述池体的内壁上；
所述湿度传感器设置在所述透明罩的内壁上。
4.根据权利要求3所述的导线表面特性模拟实验装置，其特征在于，所述导线表面特性模拟实验装置，还包括：
导线端部固定装置和导线支架；
所述导线端部固定装置设置在所述透明罩的内壁上；所述导线端部固定装置用于固定导线端部；
所述导线支架设置在所述透明罩的中部；所述导线支架用于支持导线中部。
5.根据权利要求4所述的导线表面特性模拟实验装置，其特征在于，所述导线表面特性模拟实验装置，还包括：
配电柜；
所述配电柜设置在所述池体的外壁上，所述配电柜分别与所述加热器、所述温度传感器和所述湿度传感器连接，所述配电柜用于提供电能。
6.根据权利要求5所述的导线表面特性模拟实验装置，其特征在于，所述导线表面特性模拟实验装置，还包括：
温控仪表；
所述温控仪表设置在所述配电柜的外壁上；所述温控仪表与所述配电柜连接；所述温控仪表用于控制所述加热器的加热温度以及控制所述加热器的开启与关闭状态。
7.根据权利要求6所述的导线表面特性模拟实验装置，其特征在于，所述导线表面特性模拟实验装置，还包括：
排水口；
所述排水口设置在所述池体的底部；所述排水口用于排出所述池体内的盐水。
8.根据权利要求7所述的导线表面特性模拟实验装置，其特征在于，所述导线表面特性模拟实验装置，还包括：
多个滚轮；
所述滚轮设置在所述池体的底部。
9.根据权利要求8所述的导线表面特性模拟实验装置，其特征在于，
所述加热器的个数为2个；所述温度传感器设置在两个所述加热器之间；所述加热器与所述池体底部的距离至少为5cm；
所述湿度传感器的个数为三个；三个所述湿度传感器分别设置在所述透明罩内壁的一侧、所述透明罩内壁的另一侧和所述透明罩内壁的顶部；
所述导线支架的个数为3个；
所述滚轮的个数为4个。
10.根据权利要求1所述的导线表面特性模拟实验装置，其特征在于，所述透明罩为有机玻璃罩。
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