專利名稱：一種應用于超高壓輸電線路的覆冰模擬裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及覆冰模擬領域，尤其是涉及一種覆冰模擬裝置。
背景技術：
輸電線路覆冰舞動問題是世界公認的技術難題，防舞動研究對國家電網安全、電網防災減災技術乃至國民經濟等都具有重要意義。覆冰模擬裝置是一種安裝于輸電線路導線用于模擬導線覆冰的狀態進而研究舞動的裝置。這種裝置要成功模擬舞動，除了外界條件風的激勵外，重要的因素之一是在一定舞動周期內，模擬冰裝置與風向有一定的合適的 夾角。傳統的覆冰模擬裝置由鋁型材、木材兩種材料加工而成。如圖I所示，鋁型材模擬冰截面形狀呈半橢圓形，右部內側設有凸起，卡裝在導線2上。由于輸電線路導線為鋼芯鋁絞線，鋁型材模擬冰與之固定時，接觸面小，摩擦力小，很難緊密結合；而模擬冰主要用于模擬線路覆冰舞動，要求其與導線始終保持固定角度的安裝，鋁型材模擬冰由于其天然的特質，不能與導線緊密固定，經常發生相對于導線旋轉的情況，其與風向的夾角更加難以固定且調整。因此其安裝于輸電線路時，需要另外的輔助抱箍將其與導線卡緊，這就增加了材料費用和施工成本。另外，鋁型材材料及加工費用高，生產同樣重量的模擬冰時，比PVC型材模擬冰貴70%以上。如圖2所示，木材模擬冰裝置與鋁型材具有同樣的問題，木材模擬冰內側面為與導線同軸的半圓形，首先它不能與導線很好的固定，更不能方便地調整其與風向的夾角。模擬冰之所以能模擬導線舞動的狀態，原因之一是其密度與冰雪附著的密度及重量接近，達到合適的風力風向并形成穩定的上升氣流時，導線即發生舞動。而木材模擬冰由于其本身密度受木材自然成長的限制，難以人為控制，更無法將安裝于線路的所有裝置統一為確定的密度值；另外加工時，木材本身的特質決定其很難精確地、流暢地倒出與導線結合的角度、弧度，因而其與導線相固定時，兩種材料的過度不夠流暢，難以形成穩定的上升氣流，模擬舞動的效果差。第三，木材與導線之間的結合同鋁型材一樣，不能很好地固定，或者固定時需借助一定的外力手段，這樣既增加了施工費用，又增加了施工難度。模擬冰能成功模擬導線舞動取決于以下幾點I、與自然覆冰密度重量接近，同時密度一致、可調；2、與風向有合適的夾角；3、與導線緊密固定，主要指當安裝角度確定時，兩者相對位置固定，不能產生相對于導線的旋轉、移動等狀況；4、外形、密度符合冰雪附著在導線時的舞動氣動力特點。此外，考慮到現實可行性，模擬冰材料應具有價格低廉、耐用；加工制作方便；便于在現場作業安裝、施工成本低、使用靈活等特點。
實用新型內容本實用新型的目的在于提供一種應用于超高壓輸電線路的覆冰模擬裝置，更有效地模擬線路覆冰狀態。[0011]本實用新型的技術方案是[0012]一種應用于超高壓輸電線路的覆冰模擬裝置，包括外弧和位于外弧兩端一體設置的端部夾緊體，外弧為“D”形的弧形，所述端部夾緊體呈桿狀；所述外弧的弧形中部還設有中部夾緊體，兩個端部夾緊體之間的夾角β小于180° ;端部夾緊體的下端和中部夾緊體的端部共同圍成一個用于夾裝導線的空間。所述外弧內側還一體設有空心圓柱形夾緊體，所述空心圓柱形夾緊體位于中部夾緊體和端部夾緊體之間。所述夾角β為145° 170°。端部夾緊體的下端設有折彎，所述折彎的下表面設有粗糙面，中部夾緊體的端部也設有粗糙面。所述覆冰模擬裝置的制作材料包括主料PVC型樹脂。所述覆冰模擬裝置的表面涂有反光材料。所述反光材料為熒光劑。本實用新型應用于I IOkV飛OOkV范圍的高壓輸電線路舞動研究領域，特別是500kV超高壓輸電線路導線起舞研究。模擬冰裝置是由主料PVC-SG5型樹脂及輔料加工制作而成。考慮到輸電線路的自然條件(風吹、日曬、雨淋)，輔料中添加有抗紫外線及抗老化成分，以提高本實用新型應用于戶外線路時的性能。PVC模擬冰在設計上遵循冰雪附著導線時的氣動力特性，其厚度及外形均經過嚴密的仿真計算。可同時用于自然條件下的試驗線路舞動和實驗室的舞動模擬，當用于自然條件下的舞動模擬時，可根據當地氣象條件及自然風的條件另行計算模擬冰的厚度。裝置中心圓的直徑大小應與導線外徑相匹配。本實用新型安裝于導線之前，應進行夾緊力測試。首先，將導線水平固定，兩端加裝力測試儀，將模擬冰裝置卡入導線，同時觀測導線與模擬冰的緊密程度。根據測力的大小逐漸調整裝置的尺寸。當有夜觀舞動需要時，可在本實用新型外表面刷涂熒光劑類的反光材料，加上一定的燈光輔助，便可方便地進行夜晚舞動觀測，記錄舞動軌跡。本實用新型可同時用于實驗室小檔距及真實的大檔距輸電線路，安裝于大檔距輸電線路時，可加工成小段裝于整檔線路，每段最大長度不建議大于2米。本實用新型獨特的配方使得裝置具有一定的抗紫外線及抗老化性能，結實耐用。本實用新型的原理為了模擬冰雪附著導線時的氣動力特性，本實用新型根據附著冰雪的密度進行仿真并設計出厚度H ;根據舞動的氣流特點設計出外凸“兜風”的截面形狀，最大限度地進行舞動氣動力模擬，比傳統的裝置設計更為靈活、科學和實用。本實用新型的優點第一，本實用新型整體外輪廓大致呈“D”形，但是“D”形的邊“外凸”(與垂直線夾角α )，一側為迎風面，當風從迎風面吹向導線時，外凸的部分可以將風“兜住”，從而形成穩定的上升氣流，當導線與風向形成合適的夾角時，即能發生舞動現象。第二，本實用新型的重心在導線所在位置的圓心上，這樣有利于本裝置安裝于導線時兩者之間不發生相對轉動或移動。第三，本實用新型將Α、B、C三個面打毛以增加摩擦力，通過三個粗糙面與導線接觸。同時由于PVC型材本身具有一定的彈性和韌性，使導線與PVC在摩擦力、彈力和緊固的作用下，牢牢與導線相固定(由A、B、C三處外接圓的外徑應與500kV線路導線外徑相匹配)。第四，本實用新型中間兩個對稱的空心圓柱形夾緊體起到支撐和調節重量的作用。第五，本實用新型的中間為中空，便于實現模擬冰密度的靈活調整，密度始終保持與同形狀冰雪的相同。本實用新型與傳統的模擬冰裝置相比，具有更符合導線起舞的氣動力特點、更準 確地模擬覆冰密度、更易于應用在導線舞動研究領域等特點，同時PVC材質價格低廉、結實耐用，現場安裝操作簡單、能夠顯著降低作業人員施工難度、降低費用。同時，根據研究需要當有密度微調整時，可修改制作裝置時的模具或微調牽引機速度；當有較大改動時，可重新修改模具；這比傳統的用于舞動研究的模擬冰更為靈活、科學和實用。
圖I是鋁型材模擬冰裝置截面形狀的結構示意圖；圖2是木材模擬冰裝置截面形狀的結構示意圖；圖3為本實用新型的結構示意圖；圖4為圖3上標注尺寸參數的示意圖。
具體實施方式
如圖3、4所示，本實用新型包括外弧I和位于外弧I兩端一體設置的端部夾緊體3，端部夾緊體3朝向外弧I外弧的圓心，外弧I為弧形，呈“D”形。導線2被夾在本實用新型中部，外弧I圓弧的兩端連線位于導線2的外側，端部夾緊體3呈桿狀，上下兩個端部夾緊體3的下端均設有折彎4。在外弧I的弧形中部還設有中部夾緊體6，中部夾緊體6頂靠在導線2上，中部夾緊體6以及折彎4的底部均設有粗糙面5 (圖4中分別標示為A、B、C)，粗糙面5連續壓在導線2上，粗糙面5可有效增加與導線2之間的摩擦力。兩個端部夾緊體3壓靠在導線2左半部分的圓上。兩個端部夾緊體3之間的夾角β應小于180°，最佳值為145° 170°。在外弧I內側還一體設有兩個空心圓柱形夾緊體7，兩個空心圓柱形夾緊體7分別位于中部夾緊體6上下兩側，即端部夾緊體3和中部夾緊體6之間。空心圓柱形夾緊體7起調節重量的作用。這樣中部夾緊體6、端部夾緊體3可將導線2牢牢夾緊。外弧I內側與中部夾緊體6、端部夾緊體3以及兩個空心圓柱形夾緊體7之間為中空的結構，一方面是便于調整模擬冰的密度(與附著冰雪的密度相統一)；另一方面中空的結構便于采用其它方式，當模擬冰裝置局部有松動時對其固定。模擬冰裝置是由主料PVC-SG5型樹脂及輔料加工制作而成。考慮到輸電線路的自然條件(風吹、日曬、雨淋)，輔料中添加有抗紫外線及抗老化成分，以提高本實用新型應用于戶外線路時的性能。本實用新型的重心與導線圓心重合。如圖4所示，本實用新型主要關鍵參數有外弧I的厚度H、內圓直徑Φ、外弧I的高dl、寬d2、端部夾緊體3與垂直線夾角α。 本實用新型的PVC模擬冰裝置在確定以上關鍵參數后，進行制作，之后安裝于500kV試驗線路導線上，觀測的舞動最大幅值達4m，且當自然風持續吹拂線路時導線能形成長時間的持續舞動，為舞動研究建立了良好的觀測條件。
權利要求1.一種應用于超高壓輸電線路的覆冰模擬裝置，其特征在于包括外弧和位于外弧兩端一體設置的端部夾緊體，外弧為“D”形的弧形，所述端部夾緊體呈桿狀；所述外弧的弧形中部還設有中部夾緊體，兩個端部夾緊體之間的夾角β小于180° ;端部夾緊體的下端和中部夾緊體的端部共同圍成一個用于夾裝導線的空間。
2.根據權利要求I所述的應用于超高壓輸電線路的覆冰模擬裝置，其特征在于所述外弧內側還一體設有空心圓柱形夾緊體,所述空心圓柱形夾緊體位于中部夾緊體和端部夾緊體之間。
3.根據權利要求I或2所述的應用于超高壓輸電線路的覆冰模擬裝置，其特征在于所述夾角β為145° 170°。
4.根據權利要求I或2所述的應用于超高壓輸電線路的覆冰模擬裝置，其特征在于端部夾緊體的下端設有折彎，所述折彎的下表面設有粗糙面，中部夾緊體的端部也設有粗糙面。
5.根據權利要求I或2所述的應用于超高壓輸電線路的覆冰模擬裝置，其特征在于所述覆冰模擬裝置的制作材料包括主料PVC型樹脂。
6.根據權利要求I或2所述的應用于超高壓輸電線路的覆冰模擬裝置，其特征在于所述覆冰模擬裝置的表面涂有反光材料。
7.根據權利要求6所述的應用于超高壓輸電線路的覆冰模擬裝置，其特征在于所述反光材料為熒光劑。
專利摘要本實用新型公開了一種應用于超高壓輸電線路的覆冰模擬裝置，包括外弧和位于外弧兩端一體設置的端部夾緊體，外弧為“D”形的弧形，所述端部夾緊體呈桿狀；所述外弧的弧形中部還設有中部夾緊體，兩個端部夾緊體之間的夾角β小于180°；端部夾緊體的下端和中部夾緊體的端部共同圍成一個用于夾裝導線的空間。本實用新型與傳統的模擬冰裝置相比，具有更符合導線起舞的氣動力特點、更準確地模擬覆冰密度、更易于應用在導線舞動研究領域等特點，同時PVC材質價格低廉、結實耐用，現場安裝操作簡單、能夠顯著降低作業人員施工難度、降低費用。
文檔編號G01M9/08GK202382924SQ20112055063
公開日2012年8月15日 申請日期2011年12月26日 優先權日2011年12月26日
發明者任歡, 盧明, 呂中賓, 龐鍇, 張宇鵬, 曹宏偉, 朱華, 楊威, 楊曉輝, 閻東, 陳瑞, 韓金華 申請人:河南電力試驗研究院