一种阴燃氛围下高压输电线路跳闸特性实验装置及其方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种阴燃氛围下高压输电线路跳闸特性实验装置，包括中央信息处理器、生物质燃料特性表征模块、阴燃发生模块、阴燃烟场特性测试模块、工频电源模块和跳闸特性测试模块。本发明专利技术采用上述结构的一种阴燃氛围下高压输电线路跳闸特性实验装置及其方法，探查阴燃氛围下放电发展条件、过程、模式、特征和机理，可对森林植被等生物质燃料多方面特征进行充分表征，还原多种工况下高压输电线路走廊区域森林植被特性并反映森林地面以上植被特征对高压输电线路跳闸特性影响；全面且充分对森林植被等生物质燃料阴燃后产出烟气性能特征进行表征，清楚探知多种工况下除综合火源外单一烟气因素对高压输电线路跳闸特性影响机制和权重效应。

【技术实现步骤摘要】
一种阴燃氛围下高压输电线路跳闸特性实验装置及其方法
本专利技术涉及山火诱发高压输电线路跳闸过程模拟和特性测试领域，尤其是涉及一种阴燃氛围下高压输电线路跳闸特性实验装置及其方法。
技术介绍
根据《电力安全管理规定标准版本》(RHD-QB-K3433),一般情况下，空气具有良好绝缘性能，高压输电线路与地面以及不同相导线间均保持足够气体间隙距离，以满足高压输电线路电气安全要求。然而，当山火发生时，热烟气温度可超过800℃，此外原始和人工林地生物质燃料阴燃往往产生大量浓烟与灰烬，在风速、坡度和湿度等环境因素作用下，输电线路空气间隙绝缘强度会显著降低，极易引发线路跳闸且重合闸成功率较低，因此这类事故往往具有高频、持久和大范围爆发特点，恢复难度较大。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种阴燃氛围下高压输电线路跳闸特性实验装置及其方法，在烟气氛围下测量高压输电线路跳闸电压变化规律，探查阴燃氛围下放电发展条件、过程、模式、特征和机理。为实现上述目的，本专利技术提供了一种阴燃氛围下高压输电线路跳闸特性实验装置，包括中央信息处理器、生物质燃料特性表征模块、阴燃发生模块、阴燃烟场特性测试模块、工频电源模块和跳闸特性测试模块；所述生物质燃料特性表征模块包括：高精度电子天平、生物质燃料原料水分含量测定仪、高精度孔隙率与密度测试仪、大行程表面三维形貌轮廓扫描仪、傅立叶变换红外光谱仪、X射线衍射仪；所述阴燃发生模块包括：阴燃容器、电加热平板、操作工作台、导线线缆；所述阴燃烟场特性测试模块包括：蓄烟采集板、烟气采集分析仪、高速摄像仪、高清照相机、电极-电导率测试仪、烟气光学密度检测仪、红外热成像仪、热电偶树、探入型烟气湿度分析仪、林格曼烟气黑度计、烟气烟尘颗粒物浓度测试仪、热流密度计、纹影仪、大气电导率Gerdien探针和智能电阻测试仪；所述工频电源模块和跳闸特性测试模块包括升变压器、物理示波器、高压电源装置、数字音频采集器、尖端放电点。优选的，所述阴燃容器为顶端敞口的长方体状容器，所述阴燃容器的底面为石英板，所述阴燃容器的侧壁和底面上设置有所述电加热平板，位于底面上的所述电加热平板与所述石英板齐平，所述阴燃容器的边缘采用钢材包边，所述阴燃容器设置在所述高精度电子天平上；所述阴燃容器的侧壁上开有若干探测孔，所述探测孔内设置有热电偶，所述阴燃容器外设置有所述红外热成像仪、所述热电偶树、所述热流密度计和所述纹影仪，所述热电偶树由若干所述热电偶组成，所述热电偶设置于钢结构框架上，所述钢结构框架放置于所述阴燃容器外；所述阴燃容器的顶端设置有蓄烟采集板，所述蓄烟采集板和所述阴燃容器的侧壁均采用透明防火玻璃材质，所述蓄烟采集板的四周通过绝缘防火胶与所述阴燃容器固定连接，所述蓄烟采集板的顶部中间设置有出气孔，所述出气孔内设置有所述烟气采集分析仪的探头。优选的，所述蓄烟采集板的上方设置有所述导线线缆，所述导线线缆为钢芯铝绞线(ACSR)，所述导线线缆上设置有所述烟气光学密度检测仪、所述烟气烟尘颗粒物浓度检测仪、所述电极-电导率测试仪、所述林格曼烟气黑度计、所述探入型烟气湿度分析仪，所述烟气烟尘颗粒物浓度检测仪与所述出气孔相对设置，所述烟气光学密度检测仪覆盖在所述导线线缆的表面，所述导线线缆上方设置有所述尖端放电点。优选的，所述中央信息处理器分别与所述智能电阻测试仪、所述物理示波器、所述高精度电子天平电连接，所述智能电阻测试仪与所述导线线缆并联，所述物理示波器与所述导线线缆的一端电连接，所述导线线缆的另一端与所述高压电源装置电连接，所述高压电源装置与所述操作工作台电连接，所述操作工作台与所述升变压器电连接。一种阴燃氛围下高压输电线路跳闸特性实验方法，操作步骤如下:S1、向所述阴燃容器内加入生物质燃料，通过所述生物质燃料原料水分含量测定仪测定生物质燃料的含水量，通过所述高精度孔隙率与密度测试仪测定所述生物质燃料的孔隙率和密度；S2、启动所述电加热平板对所述生物质燃料进行加热，所述热电偶树测量空间烟气温度，全程开启所述高精度电子天平测量所述生物质燃料阴燃过程的质量变化，全程开启所述大行程表面三维形貌轮廓扫描仪测定所述生物质燃料宏观形貌；S3、阴燃之后产生的烟气持续上升，所述蓄烟采集板把烟气集中到一起，利用铝箔烟气收集袋收集阴燃产生的烟气，实验全程开启所述所述烟气采集分析仪、所述高速摄像仪、所述高清照相机、所述电极-电导率测试仪、所述烟气光学密度检测仪、所述探入型烟气湿度分析仪、所述林格曼烟气黑度计、所述烟气烟尘颗粒物浓度测试仪、所述热流密度计、所述纹影仪、所述大气电导率Gerdien探针和所述智能电阻测试仪，收集和分析烟场特性参数，包括烟气成分、形体、形貌、相态、密度、温度、湿度、色度、颗粒、流场、热量和电导率；S4、通电之后撤去所述蓄烟采集板，当烟气上升到所述导线线缆处时开始通电，通过所述操作工作台控制通过所述导线线缆的电压及其频率，启动尖端放电实验，记录分析跳闸特性，包括尖端放电的时间、线路击穿时的电压；、泄漏电流、故障录波波形和电弧击穿声频；S5、在阴燃开始前和阴燃结束后分别开启傅立叶变换红外光谱仪、X射线衍射仪，测定所述生物质燃料的化学组成和无机杂质；S6、分别向所述阴燃容器内加入不同形态和数量的所述生物质燃料进行重复实验。因此，本专利技术采用上述结构的一种阴燃氛围下高压输电线路跳闸特性实验装置及其方法具有以下有益效果：1)利用30kVA/50kV轻型高压试验变压器、调压器、RC<阻容>分压器、模拟电极或高压输电线路线段、物理示波器和数字音频采集器等可分别实现高压工频交流和高压直流电场还原和跳闸特性测定，对空气击穿电弧声频特征进行捕捉，模拟实验分别采用均匀升压法或均压耐受法对不同烟气氛围下的跳闸特性进行测试；2)可在模拟跳闸试验前对森林植被等生物质燃料的质量、含水率、孔隙率、堆积密度、宏观形貌、化学组成、无机杂质等多方面特征进行充分表征，还原多种工况下高压输电线路走廊区域森林植被特性和反映森林地面以上植被特征对高压输电线路跳闸特性影响；3)全面且充分对森林植被等生物质燃料阴燃后产出烟气的成分、形态、形貌、相态、密度、温度、湿度、色度、颗粒、流场、热量和电导率等性能特征进行表征，清楚探知多种工况下除综合火源外单一烟气因素对高压输电线路跳闸特性影响机制和权重效应。4)包括了输电线路受到不同烟气氛围下的击穿距离、击穿电压、泄露电流、故障录波波形(脉冲周期、脉冲频次)、电弧形成轨迹、烟气运动轨迹、电弧击穿音频各项性能指标的测定和记录分析，能够用各种设备对输电线路击穿过程进行较为完备的数据记录和分析。下面通过附图和实施例，对本专利技术的技术方案做进一步的详细描述。附图说明图1为本专利技术一种阴燃氛围下高压输电线路跳闸电压测试装置实施例的结构示意图；图2为本专利技术实施例的阴燃容器结构示意图；图3为本专利技术实施例的阴燃容器实验状态下的侧面结构示意图；图4为本专利技术实施例的钢本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种阴燃氛围下高压输电线路跳闸特性实验装置，其特征在于：包括中央信息处理器、生物质燃料特性表征模块、阴燃发生模块、阴燃烟场特性测试模块、工频电源模块和跳闸特性测试模块；/n所述生物质燃料特性表征模块包括：高精度电子天平、生物质燃料原料水分含量测定仪、高精度孔隙率与密度测试仪、大行程表面三维形貌轮廓扫描仪、傅立叶变换红外光谱仪、X射线衍射仪；/n所述阴燃发生模块包括：阴燃容器、电加热平板、操作工作台、导线线缆；/n所述阴燃烟场特性测试模块包括：蓄烟采集板、烟气采集分析仪、高速摄像仪、高清照相机、电极-电导率测试仪、烟气光学密度检测仪、红外热成像仪、热电偶树、探入型烟气湿度分析仪、林格曼烟气黑度计、烟气烟尘颗粒物浓度测试仪、热流密度计、纹影仪、大气电导率Gerdien探针和智能电阻测试仪；/n所述工频电源模块和跳闸特性测试模块包括升变压器、物理示波器、高压电源装置、数字音频采集器、尖端放电点。/n

【技术特征摘要】
1.一种阴燃氛围下高压输电线路跳闸特性实验装置，其特征在于：包括中央信息处理器、生物质燃料特性表征模块、阴燃发生模块、阴燃烟场特性测试模块、工频电源模块和跳闸特性测试模块；
所述生物质燃料特性表征模块包括：高精度电子天平、生物质燃料原料水分含量测定仪、高精度孔隙率与密度测试仪、大行程表面三维形貌轮廓扫描仪、傅立叶变换红外光谱仪、X射线衍射仪；
所述阴燃发生模块包括：阴燃容器、电加热平板、操作工作台、导线线缆；
所述阴燃烟场特性测试模块包括：蓄烟采集板、烟气采集分析仪、高速摄像仪、高清照相机、电极-电导率测试仪、烟气光学密度检测仪、红外热成像仪、热电偶树、探入型烟气湿度分析仪、林格曼烟气黑度计、烟气烟尘颗粒物浓度测试仪、热流密度计、纹影仪、大气电导率Gerdien探针和智能电阻测试仪；
所述工频电源模块和跳闸特性测试模块包括升变压器、物理示波器、高压电源装置、数字音频采集器、尖端放电点。


2.根据权利要求1所述的一种阴燃氛围下高压输电线路跳闸特性实验装置，其特征在于：所述阴燃容器为顶端敞口的长方体状容器，所述阴燃容器的底面为石英板，所述阴燃容器的侧壁和底面上设置有所述电加热平板，位于底面上的所述电加热平板与所述石英板齐平，所述阴燃容器的边缘采用钢材包边，所述阴燃容器设置在所述高精度电子天平上；
所述阴燃容器的侧壁上开有若干探测孔，所述探测孔内设置有热电偶，所述阴燃容器外设置有所述红外热成像仪、所述热电偶树、所述热流密度计和所述纹影仪，所述热电偶树由若干所述热电偶组成，所述热电偶设置于钢结构框架上，所述钢结构框架放置于所述阴燃容器外；
所述阴燃容器的顶端设置有蓄烟采集板，所述蓄烟采集板和所述阴燃容器的侧壁均采用透明防火玻璃材质，所述蓄烟采集板的四周通过绝缘防火胶与所述阴燃容器固定连接，所述蓄烟采集板的顶部中间设置有出气孔，所述出气孔内设置有所述烟气采集分析仪的探头。


3.根据权利要求2所述的一种阴燃氛围下高压输电线路跳闸特性实验装置，其特征在于：所述蓄烟采集板的上方设置有所述导线线缆，所述导线线缆为钢芯铝绞线(ACSR)，所述导线线缆上设置有所述烟气光学密度检测仪、所述烟气烟尘颗粒物浓度检测仪、所述电极-电导率测试仪、所述林格曼烟气黑度计、所述探入型烟气湿度分...

【专利技术属性】
技术研发人员：尤飞，许志亮，王胜，王振华，水凯，赵耀鹏，陈思怡，
申请(专利权)人：南京工业大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32