一种用于测量架空输电导线线股的应力试验装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种用于测量架空输电导线线股的应力试验装置及方法，建立了一种更为全面的输电导线应力测试试验平台，能够更好的模拟输电线路工程中输电导线实际工况下的振动状态，为输电线路的安全运维提供技术支撑；能够准确的提供线股在不同工况下不同种类的应力，包括拉伸，弯曲等对线股受力的影响，判断架空输电导线破损问题，为输电导线破损机理的研究提供了强有力的支撑。延长架空输电导线的使用寿命，最大限度的避免断股事故的发生，使用方便，效果好，有良好的社会和经济效益。有良好的社会和经济效益。

【技术实现步骤摘要】
一种用于测量架空输电导线线股的应力试验装置及方法


[0001]本专利技术涉及一种用于测量架空输电导线线股应力试验装置、试验模型及其方法。

技术介绍

[0002]在输电线路工程中，架空输电线路的安全运行一直以来受科研人员的广泛关注。架空输电导线线股往往会因为自然原因产生振动，使导线线股出现断股事故，经研究发现引起导线断股的原因之一是导线因微风振动使股线之间产生应力分布不均匀，从而使导线疲劳寿命降低使线股出现断股事故。而输电导线的安全运维是电网建设的重要环节，因此有必要对输电导线股线的应力分布情况进行研究，以待解决输电线路工程中的线股破损机理问题。
[0003]目前国内存在的线股应力试验台大多是针对输电导线疲劳应力进行试验，试验装置中一般不存在振动角、悬垂角等综合考虑因因素，且导线在振动过程中其受力情况相对复杂，内部应力分布不均匀，目前也没有更好的试验模型和方法去测量其内部受力情况，对于导线所受到的拉伸应力动弯应力的影响相对并不明确。因此有必要提出一种适用于架空输电导线线股应力分布测量的试验装置、试验模型及方法。

技术实现思路

[0004]针对上述情况，为克服现有技术之不足，本专利技术之目的就是提供一种用于测量架空输电导线线股的应力试验装置及方法，可有效解决模拟不同张力、不同振幅、不同悬垂角下线股的受力状态，从而得到输电导线线股应力的受力情况，为输电线路导线破损机理的研究提供了技术支撑的问题
[0005]本专利技术解决的技术方案是：
[0006]一种用于测量架空输电导线线股的应力试验装置，该应力试验装置包括固定夹紧系统、载荷施加系统、曲率施加系统、待测架空输电导线以及传感测试系统；所述固定夹紧系统包括导线固定夹具、试验装置结构框架、导线支撑支座、导线夹具；所述载荷施加系统包括振动台顶头、振动台、振动台支座、导线连接件、拉力传感器、拉力机连接件、第一拉力机；所述曲率施加系统包括第二拉力机、连接件、拉力传感器、钢丝绳、悬垂线夹；所述待测架空输电导线通过拆股处理得到的同层、邻层简化试验模型试件；所述传感测试系统包括粘贴在导线试件的被研究线股上的应变片；
[0007]将待测架空输电导线安装固定在应力试验装置的固定夹紧系统上，对待测导线的同层、邻层简化试验模型试件分别进行应变片粘贴，通过对模型试件施加张力、振幅、悬垂角模拟导线振动情况下的实际运行状态，待数据稳定后测量模型试件线股的应力分布情况，得到不同应力对导线破损的影响。
[0008]所述固定夹紧系统中，导线固定夹具安装在试验装置结构框架的左竖梁上，试验装置结构框架由四根梁组合而成，分别为位于左右两侧的竖向支撑梁和分别上下相间设置在两侧竖向支撑梁之间的横向支撑梁，两侧的竖向支撑梁直接安装在地面上作为支撑部
件，导线支撑支座至少有2个，分别固定安装在位于下方的横向支撑梁上，导线夹具固定在导线支撑支座的顶端，用于夹持导线。
[0009]所述载荷施加系统中，振动台顶头通过螺栓固定安装在振动台上，振动台固定安装在振动台支座上，振动台支座直接通过地脚螺栓固定在地面上，待测导线的一端固定在导线固定夹具上，另一端通过导线连接件安装固定在拉力传感器上，拉力传感器通过拉力机连接件与第一拉力机连接，第一拉力机则固定安装在试验装置结构框架的位于右侧的竖向支撑梁上。
[0010]所述曲率施加系统中，第二拉力机固定安装在固定夹紧系统中的试验装置结构框架位于上方的横向支撑梁上，拉力传感器通过连接件与第二拉力机相连接，悬垂线夹通过钢丝绳与拉力传感器连接。
[0011]所述待测架空输电导线通过对其进行拆股处理，建立同层简化试验模型试件和邻层简化试验模型试件，所述同层简化试验模型试件首先需要确定最外层一根被研究线股，然后将最外层被研究线股相邻一侧的一根铝股线拆除，即可得到同层简化试验模型试件；所述邻层简化试验模型试件同样先确定最外层一根被研究线股，再将被研究线股左、右两侧的铝股线进行拆除，即可得到邻层简化试验模型试件。
[0012]一种基于前述应力试验装置的测试方法，将得到邻层、同层简化试验模型试件的待测架空输电导线安装在应力试验装置的固定夹紧系统上，对试验模型试件进行应变片的粘贴，然后对模型试件施加张力、振幅、悬垂角模拟导线振动情况下的实际运行状态，待试验数据稳定后，测量试验模型试件线股的应力分布情况，并对得到的数据进行处理，得到不同应力对导线破损的影响，具体操作步骤如下：
[0013]S1.试验模型试件模型构建
[0014]对待测架空输电导线进行拆股处理，建立同层简化试验模型试件和邻层简化试验模型试件，对于同层简化试验模型试件，首先确定最外层一根被研究线股，然后将最外层被研究线股相邻一侧的一根铝股线拆除，即可得到同层简化试验模型试件；对于邻层简化试验模型试件，同样先确定最外层一根被研究线股，再将被研究线股左、右两侧的铝股线进行拆除，即可得到邻层简化试验模型试件；分别将试验模型试件的导线固定安装在应力试验装置的固定夹紧系统上；
[0015]S2.试验准备
[0016]对试验模型试件粘贴应变片，对于邻层简化试验模型试件，先确定研究截面，在研究截面的上侧(导线的外侧)和左、右两侧粘贴应变片，用于测量线股的应变，由于测点应力为综合应变，需要对数据进行处理，首先，定义被测线股上侧的测点应变为ε
C
，左侧的测点应变为ε
L
，右侧的测点应变为ε
R
，其次，定义线股的切线、法线和次法线的方向，设平均拉伸应变ε
t
′
，法线上的弯曲应变ε
n
，次法线上的弯曲应变ε
b
；
[0017]对于同层简化试验模型试件，先确定研究截面，在研究截面的上侧(导线的外侧)以及拆除股线所在的邻侧粘贴应变片，用于测量线股的应力特性，并定义被测线股上侧的测点应变为ε
C
′
，邻侧(右侧)的测点应变为ε
R
′
，其次，定义线股的切线、法线和次法线的方向，上述方向与邻层简化试验模型试件定义相同，设理论平均拉伸应变ε
t
，法线上的弯曲应变ε
n
′
，次法线上的弯曲应变ε
b
′
；
[0018]S3.施加载荷
[0019]通过第一拉力机对导线施加张力，通过第二拉力机对导线模型试件施加悬垂角，最后通过振动台对导线施加振幅，根据不同工况组合分别对两种导线简化模型试件进行试验；
[0020]S4.数据处理。
[0021](1)在邻层简化试验模型试件中，为了得到单根铝股线受到的不同类型弯曲应变作用情况，对测得每个研究截面被研究股线的三个应变数据进行如下处理：
[0022]平均拉伸应变ε
t
′
：
[0023]ε
t'
＝(ε
L
+ε
R
)/2
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于测量架空输电导线线股的应力试验装置，其特征在于，该应力试验装置包括固定加紧系统(1)、载荷施加系统(2)、曲率施加系统(3)、待测架空输电导线(4)以及传感测试系统(5)；所述固定加紧系统(1)包括导线固定夹具(101)、试验装置结构框架(102)、导线支撑支座(103)、导线夹具(104)；所述载荷施加系统(2)包括振动台顶头(201)、振动台(202)、振动台支座(203)、导线连接件(204)、拉力传感器(205)、拉力机连接件(206)、第一拉力机(207)；所述曲率施加系统(3)包括第二拉力机(301)、连接件(302)、拉力传感器(303)、钢丝绳(304)、悬垂线夹(305)；所述待测架空输电导线(4)通过拆股处理得到的同层、邻层简化试验模型试件；所述传感测试系统(5)包括粘贴在导线试件的被研究线股上的应变片；将待测架空输电导线(4)安装固定在应力试验装置的固定加紧系统(1)上，对待测导线(4)的同层、邻层简化试验模型试件分别进行应变片粘贴，通过对模型试件施加张力、振幅、悬垂角模拟导线振动情况下的实际运行状态，待数据稳定后测量模型试件线股的应力分布情况，得到不同应力对导线破损的影响。2.根据权利要求1所述的用于测量架空输电导线线股的应力试验装置，其特征在于，所述固定加紧系统(1)中，导线固定夹具(101)安装在试验装置结构框架(102)的左竖梁上，试验装置结构框架(102)由四根梁组合而成，分别为位于左右两侧的竖向支撑梁和分别上下相间设置在两侧竖向支撑梁之间的横向支撑梁，两侧的竖向支撑梁直接安装在地面上作为支撑部件，导线支撑支座(103)至少有2个，分别固定安装在位于下方的横向支撑梁上，导线夹具(104)固定在导线支撑支座(103)的顶端，用于夹持导线。3.根据权利要求1所述的用于测量架空输电导线线股的应力试验装置，其特征在于，所述载荷施加系统(2)中，振动台顶头(201)通过螺栓固定安装在振动台(202)上，振动台(202)固定安装在振动台支座(203)上，振动台支座(203)直接通过地脚螺栓固定在地面上，待测导线(4)的一端固定在导线固定夹具(101)上，另一端通过导线连接件(204)安装固定在拉力传感器(205)上，拉力传感器(205)通过拉力机连接件(206)与第一拉力机(207)连接，第一拉力机(207)则固定安装在试验装置结构框架(102)的位于右侧的竖向支撑梁上。4.根据权利要求1所述的用于测量架空输电导线线股的应力试验装置，其特征在于，所述曲率施加系统(3)中，第二拉力机(301)固定安装在固定加紧系统中的试验装置结构框架(102)位于上方的横向支撑梁上，拉力传感器(303)通过连接件(302)与第二拉力机(301)相连接，悬垂线夹(305)通过钢丝绳(304)与拉力传感器(303)连接。5.一种权利要求1
‑
4中任一权利要求所述的用于测量架空输电导线线股的应力试验装置，其特征在于，所述待测架空输电导线(4)通过对其进行拆股处理，建立同层简化试验模型试件和邻层简化试验模型试件，所述同层简化试验模型试件首先需要确定最外层一根被研究线股，然后将最外层被研究线股相邻一侧的一根铝股线拆除，即可得到同层简化试验模型试件；所述邻层简化试验模型试件同样先确定最外层一根被研究线股，再将被研究线股左、右两侧的铝股线进行拆除，即可得到邻层简化试验模型试件。6.一种基于权利要求1
‑
5中任一权利要求所述的应力试验装置的测试方法，其特征在于，将得到邻层、同层简化试验模型试件的待测架空输电导线(4)安装在应力试验装置的固定加紧系统(1)上，对试验模型试件进行应变片的粘贴，然后对模型试件施加张力、振幅、悬垂角模拟导线振动情况下的实际运行状态，待试验数据稳定后，测量试验模型试件线股的
应力分布情况，并对得到的数据进行处理，得到不同应力对导线破损的影响，具体操作步骤如下：S1.试验模型试件模型构建对待测架空输电导线(4)进行拆股处理，建立同层简化试验模型试件和邻层简化试验模型试件，对于同层简化试验模型试件，首先确定最外层一根被研究线股，然后将最外层被研究线股相邻一侧的一根铝股线拆除，即可得到同层简化试验模型试件；对于邻层简化试验模型试件，同样先确定最外层一根被研究线股，再将被研究线股左、右两侧的铝股线进行拆除，即可得到邻层简化试验模型试件；分别将试验模型试件的导线固定安装在应力试验装置的固定加紧系统(1)上；S2.试验准备对试验模型试件粘贴应变片，对于邻层简化试验模型试件，先确定研究截面，在研究截面的上侧和左、右两侧粘贴应变片，用于测量线股的应变，由于测点应力为综合应变，需要对数据进行处理，首先，定义被测线股上侧的测点应变为ε
C
，左侧的测点应变为ε
L
，右侧的测点应变为ε
R
，其次，定义线股的切线、法线和次法线的方向，设平均拉伸应变ε
t
′
，法线上的弯曲应变ε
n
，次法线上的弯曲应变ε
b
；对于同层简化试验模型试件，先确定研究截面，在研究截面的上侧以及拆除股线所在的邻侧粘贴应变片，用于测量线股的应力特性，并定义被测线股上侧的测点应变为ε
C
′
，邻侧的测点应变为ε
R
′
，其次，定义线股的切线、法线和次法线的方向，设理论平均拉伸应变ε
t
，法线上的弯曲应变ε
n
′
，次法线上的弯曲应变ε
b
′
；S3.施加载荷通过第一拉力机(207)对导线施加张力，通过第二拉力机(301)对导线模型试件施加悬垂角，最后通过振动台(202)对导线施加振幅，根据不同工况组合分别对两种导线简化模型试件进行试验；S4.数据处理。(1)在邻层简化试验模型试件中，为了得到单根铝股线受到的不同类型弯曲应变作用情况，对测得每个研究截面被研究股线的三个应变数据进行...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵国良，蔡高原，丁俊毅，李兵兵，李朝波，魏庆海，郑志忠，
申请(专利权)人：大唐河南发电有限公司，
类型：发明
国别省市：