專利名稱：一種導線綜合因素老化試驗裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及導線試驗裝置，尤其涉及一種導線綜合因素老化試驗裝置。
背景技術：
盡管碳纖維復合芯導線具有復合材料固有的耐腐蝕性較好的特點，但是當其暴露在高溫、高濕、紫外線、臭氧、微風震動、酸雨腐蝕、雨雪冰凍等環境中，老化依然會發生，尤其是碳纖維復合芯導線的結構決定了碳纖維復合芯與外包的鋁股之間難免有一些摩擦，在鋁股通電時，也可能會對碳纖維復合芯造成電偶腐蝕，在長期的運行過程中，碳纖維復合芯在電壓、拉力、扭力、自然環境老化等綜合作用下的性能可能會大大降低甚至失效。從發展較為成熟的復合絕緣子的應用情況來看，總的來說運行部門對復合材料的信任度不高，因此運行部門對復合材料的老化性能特別關注，尤其是新式復合材料，由于老化方面的試驗研究數據不足，眾多運行部門對碳纖維復合芯導線的綜合因素老化性能持保留意見態度，如果依靠已經掛網運行的碳纖維復合芯導線來對其綜合因素老化性能進行驗證，是不科學、不安全的，也會限制碳纖維復合芯導線的大規模推廣應用。從我國自主研發的碳纖維復合芯導線應用情況來看，我國的應用時間不長，對碳纖維復合芯導線的性能研究才剛剛起步，尤其是對實際工況下長時間運行各項性能的研究還基本處于空白階段，這就造成對實際運行中的碳纖維復合芯導線的性能掌握與運行維護缺乏指導性的數據，碳纖維復合芯導線在嚴酷自然環境下的運行性能和周期壽命等關鍵問題都還是一個未知數。如果能夠對于上述自然環境下碳纖維復合芯導線的綜合因素老化性能進行全面深入的研究，特別是與實際運行狀態一致的試驗研究一主要指材質的影響(如:導電鋁股對碳纖維芯棒的影響、環境因素對碳纖維芯棒的影響)，則對在嚴酷自然環境下運行的碳纖維復合芯導線的性能優化和推廣應用具有重要的指導意義，對于電網安全運行意義重大。此外，通過碳纖維復合芯導線綜合因素老化試驗研究，可以為其他復合材料設備(如:復合材料塔材、復合材料支柱絕緣子、復合材料套管)綜合因素老化性能實驗研究提供參考和依據。碳纖維復合芯導線在國內的起步較晚，華北電力科學研究院作為國內第一家掌握碳纖維復合芯導線關鍵技術和生產工藝，并建立國內第一條碳纖維復合芯導線生產線的企業，在研發應用階段，已經開展了部分碳纖維復合芯導線的耐老化性能研究，包括冷熱循環試驗、紫外老化試驗、鹽霧老化試驗等。然而，在研發階段所進行的老化性能試驗均為單一條件或一兩個條件綜合作用下的耐老化性能研究，與實際情況相一致的施加工頻電壓與預定張力并考慮眾多自然環境影響因素的綜合因素老化性能研究較少，尚無權威性結論。根據國內目前一些廠家和科研院所的試驗研究情況，碳纖維復合芯導線在單一因素下的老化性能大多都獲得了肯定，但是其在實際運行中可能遭受的綜合因素老化還沒有涉及。現有技術一的技術方案:紫外光輻照試驗是模擬日照中的紫外線，以考察對碳纖維復合芯造成的老化。比較經過紫外光照射和未經過紫外光照射的復合芯試品的抗彎曲性能和抗壓扁性能，其中紫外光照射試品分為帶鋁股復合芯和不帶鋁股復合芯，以考察鋁股對復合芯的遮擋作用。紫外光輻照過程:4小時紫外光輻照與4小時冷凝過程循環進行，循環過程共計15日。初始的紫外光輻照度為0.119毫瓦/平方厘米，隨著紫外燈的老化，最終紫外光輻照度衰減為0.067毫瓦/平方厘米。試品長度為100_，直徑D為7.5mm,試驗跨距為6D (45mm)。現有技術一的碳纖維復合芯導線長期暴露在野外，運行環境復雜，在額定電壓作用下要經受拉力、微風震動、紫外輻照、化學腐蝕、雨雪冰凍等各種嚴酷自然環境的考驗，而紫外光輻照試驗只能模擬現實工況下的單一因素下的老化，不能全面的考慮到多因素綜合情況下的老化。現有技術二的技術方案:冷熱循環試驗條件:將碳纖維復合芯試品置于零下25V的環境下48小時，然后再將試品取出置于室溫環境下24小時，如此冷熱循環多個周期。試品長度為100mm，直徑D為7.5mm，試驗跨距為6D(45mm)，經復合芯彎曲破壞試驗得出結論:經冷熱循環的試品，復合芯彎曲破壞力平均值為2.50kN ;未經冷熱循環的試品復合芯彎曲破壞力平均值為2.30kN。現有技術二碳纖維復合芯導線長期暴露在野外，運行環境復雜，在額定電壓作用下要經受拉力、微風震動、紫外輻照、化學腐蝕、雨雪冰凍等各種嚴酷自然環境的考驗，而冷熱循環試驗只能模擬現實工況下單一因素下的老化，不能全面的考慮到多因素綜合情況下的老化。綜上可見，如何設計一種適用于碳纖維復合芯導線的綜合因素老化性能檢測方案的老化試驗設備，這是本領域的技術人員亟待解決的一個技術問題。
發明內容
本發明實施例提供一種導線綜合因素老化試驗裝置，以提供一種適用于碳纖維復合芯導線的綜合因素老化性能檢測方案的老化試驗設備。為了達到上述技術目的，本發明實施例提供了一種導線綜合因素老化試驗裝置，所述導線綜合因素老化試驗裝置包括:老化試驗箱體、臥式拉力機、變壓器，其中:老化試驗箱體，用于根據不同型號的碳纖維復合芯導線試樣的芯棒、導線和不同的試驗要求條件，所述不同的試驗要求條件通過改變如下的多種因素實現:太陽輻射模擬強度、人工雨量大小、干熱程度、高濕狀態、鹽霧濃度、冷熱循環周期；臥式拉力機，用于穿過所述老化試驗箱體拉緊碳纖維復合芯導線試樣，以滿足所述老化試驗箱體中的碳纖維復合芯導線試樣的拉力條件；變壓器設備，用于通過所述老化試驗箱體體壁上的高壓套管連接碳纖維復合芯導線試樣，以滿足碳纖維復合芯導線試樣的高電壓條件。可選的，在本發明一實施例中，所述老化試驗箱體包括:箱體、調節通道、電氣系統、制冷系統，其中:箱體，用于提供安裝其它結構的位置和放置碳纖維復合芯導線試樣的空間；調節通道，用于把制冷系統產生的冷量、加熱器產生的熱量用強制對流的方式傳到箱體空間；所述調節通道上部鼓風，下部回風；電氣系統，用于為電氣元件提供電路，使電氣元件正常運作；制冷系統，用于通過壓縮機、冷凝器、節流裝置、蒸發器制冷裝置產生設備運行所需要的冷量。可選的，在本發明一實施例中，所述箱體在內外壁之間填充聚胺脂泡沫和玻璃棉構成隔熱層；所述箱體的門框、窗框及箱框的四周均埋有電熱絲，以防止低溫試驗時表面凝
露結霜。可選的，在本發明一實施例中，所述導線綜合因素老化試驗裝置通過可編程邏輯控制器PLC控制面板來改變冷熱循環周期。可選的，在本發明一實施例中，所述導線綜合因素老化試驗裝置通過氙燈作為人工光源組成光照系統來改變太陽輻射模擬強度；所述氙燈設計為水平氙燈和垂直氙燈。可選的，在本發明一實施例中，所述導線綜合因素老化試驗裝置通過由淋雨水箱、壓力可調的道泵、抽水電機、八組淋雨噴頭組成淋雨系統來改變人工雨量大小。可選的，在本發明一實施例中，所述導線綜合因素老化試驗裝置通過由空氣壓縮機、鹽霧壓力管道、鹽霧噴嘴、鹽霧水桶以及鹽粒組成鹽霧系統來改變鹽霧濃度。可選的，在本發明一實施例中，所述導線綜合因素老化試驗裝置通過由加熱器、蒸發器、濕度傳感器、溫度傳感器、風機、加熱電阻絲、風口、凈水器、電磁閥、水位傳感器及管道組成高溫高濕系統來改變干熱程度、高濕狀態。可選的，在本發明一實施例中，所述導線綜合因素老化試驗裝置通過對臥式拉力機深入到所述老化試驗箱體中的部分做鍍鋅的防腐蝕處理，以保證設備的使用壽命及試驗順利進行。可選的，在本發明一實施例中，所述變壓器設備通過工頻試驗變壓器實現。上述技術方案具有如下有益效果:因為采用所述導線綜合因素老化試驗裝置包括:老化試驗箱體、臥式拉力機、變壓器，其中:老化試驗箱體，用于根據不同型號的碳纖維復合芯導線試樣的芯棒、導線和不同的試驗要求條件，所述不同的試驗要求條件通過改變如下的多種因素實現:太陽輻射模擬強度、人工雨量大小、干熱程度、高濕狀態、鹽霧濃度、冷熱循環周期；臥式拉力機，用于穿過所述老化試驗箱體拉緊碳纖維復合芯導線試樣，以滿足所述老化試驗箱體中的碳纖維復合芯導線試樣的拉力條件；變壓器設備，用于通過所述老化試驗箱體體壁上的高壓套管連接碳纖維復合芯導線試樣，以滿足碳纖維復合芯導線試樣的高電壓條件的技術手段，所以達到了如下的技術效果:設計出了一適用于碳纖維復合芯導線的綜合因素老化性能檢測方案，并以檢測方案為基礎設計研究出一套綜合因素老化設備。并通過試驗研究，希望能夠得出一些結論，為碳纖維復合芯導線生產、試驗及應用相關技術標準的完善提供基礎支持。
為了更清楚地說明本發明實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。圖1為本發明實施例一種導線綜合因素老化試驗裝置結構示意圖；圖2為本發明應用實例老化試驗箱體主視示意圖；圖3為本發明應用實例老化試驗箱體左視示意圖；圖4為本發明應用實例低溫箱示意圖。
具體實施例方式下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發明保護的范圍。如圖1所示，為本發明實施例一種導線綜合因素老化試驗裝置結構示意圖，所述導線綜合因素老化試驗裝置包括:老化試驗箱體11、臥式拉力機12、變壓器13，其中:老化試驗箱體11，用于根據不同型號的碳纖維復合芯導線試樣的芯棒、導線和不同的試驗要求條件，所述不同的試驗要求條件通過改變如下的多種因素實現:太陽輻射模擬強度、人工雨量大小、干熱程度、高濕狀態、鹽霧濃度、冷熱循環周期；臥式拉力機12，用于穿過所述老化試驗箱體拉緊碳纖維復合芯導線試樣，以滿足所述老化試驗箱體中的碳纖維復合芯導線試樣的拉力條件；變壓器設備13，用于通過所述老化試驗箱體體壁上的高壓套管連接碳纖維復合芯導線試樣，以滿足碳纖維復合芯導線試樣的高電壓條件。可選的，所述老化試驗箱體11包括:箱體、調節通道、電氣系統、制冷系統，其中:箱體，用于提供安裝其它結構的位置和放置碳纖維復合芯導線試樣的空間；調節通道，用于把制冷系統產生的冷量、加熱器產生的熱量用強制對流的方式傳到箱體空間；所述調節通道上部鼓風，下部回風；電氣系統，用于為電氣元件提供電路，使電氣元件正常運作；制冷系統，用于通過壓縮機、冷凝器、節流裝置、蒸發器制冷裝置產生設備運行所需要的冷量。可選的，所述箱體在內外壁之間填充聚胺脂泡沫和玻璃棉構成隔熱層；所述箱體的門框、窗框及箱框的四周均埋有電熱絲，以防止低溫試驗時表面凝露結霜。可選的，所述導線綜合因素老化試驗裝置通過可編程邏輯控制器PLC控制面板來改變冷熱循環周期。可選的，所述導線綜合因素老化試驗裝置通過氙燈作為人工光源組成光照系統來改變太陽輻射模擬強度；所述氙燈設計為水平氙燈和垂直氙燈。可選的，所述導線綜合因素老化試驗裝置通過由淋雨水箱、壓力可調的道泵、抽水電機、八組淋雨噴頭組成淋雨系統來改變人工雨量大小。可選的，所述導線綜合因素老化試驗裝置通過由空氣壓縮機、鹽霧壓力管道、鹽霧噴嘴、鹽霧水桶以及鹽粒組成鹽霧系統來改變鹽霧濃度。可選的，所述導線綜合因素老化試驗裝置通過由加熱器、蒸發器、濕度傳感器、溫度傳感器、風機、加熱電阻絲、風口、凈水器、電磁閥、水位傳感器及管道組成高溫高濕系統來改變干熱程度、高濕狀態。可選的，所述導線綜合因素老化試驗裝置通過對臥式拉力機深入到所述老化試驗箱體中的部分做鍍鋅的防腐蝕處理，以保證設備的使用壽命及試驗順利進行。可選的，所述變壓器設備通過工頻試驗變壓器實現。本發明實施例上述技術方案具有如下有益效果:因為采用所述導線綜合因素老化試驗裝置包括:老化試驗箱體、臥式拉力機、變壓器，其中:老化試驗箱體，用于根據不同型號的碳纖維復合芯導線試樣的芯棒、導線和不同的試驗要求條件，所述不同的試驗要求條件通過改變如下的多種因素實現:太陽輻射模擬強度、人工雨量大小、干熱程度、高濕狀態、鹽霧濃度、冷熱循環周期；臥式拉力機，用于穿過所述老化試驗箱體拉緊碳纖維復合芯導線試樣，以滿足所述老化試驗箱體中的碳纖維復合芯導線試樣的拉力條件；變壓器設備，用于通過所述老化試驗箱體體壁上的高壓套管連接碳纖維復合芯導線試樣，以滿足碳纖維復合芯導線試樣的高電壓條件的技術手段，所以達到了如下的技術效果:設計出了一適用于碳纖維復合芯導線的綜合因素老化性能檢測方案，并以檢測方案為基礎設計研究出一套綜合因素老化設備。并通過試驗研究，希望能夠得出一些結論，為碳纖維復合芯導線生產、試驗及應用相關技術標準的完善提供基礎支持。以下舉應用實例詳細說明本發明上述技術方案:為了實現上述本發明實施例所述導線綜合因素老化試驗裝置，首先，本發明應用實例提出一套關于碳纖維復合芯導線綜合因素老化試驗研究的方法，主要的要求如下。1、試品要求取2段導線分別按下述要求制成試品:導線兩端按正常施工工藝安裝耐張線夾的鋼錨，暴露在鋼錨之外的導線(鋁股仍包裹于碳纖維復合芯外但不承力)不短于500_。將安裝了鋼錨的導線裝入電暈籠，導線鋁股表面至電暈籠金屬部位的絕緣距離為100_。2、試驗裝置與程序導線試品放置于試驗箱中，2個試品可水平放置,也可垂直放置。對試樣施加25kV工頻電壓。當高壓側帶有阻性電流250mA(r.m.s)的負荷時，試驗回路最大電壓降不超過5%。回路保護水平應調整到IA(r.m.s)。試驗開始前，試品應用自來水清洗干凈。本試驗除了對導線試品施加工頻電壓(電壓施加于導線鋁股上，電暈籠接地)及張力外，還同時循環施加如下各種應力:太陽輻射模擬(UV線)、人工雨、干熱、高濕狀態(必須達到飽和狀態)、輕度鹽霧。所有這些應力推薦的循環順序見表I。表I各老化因素在每24h內的循環順序
權利要求
1.一種導線綜合因素老化試驗裝置，其特征在于，所述導線綜合因素老化試驗裝置包括:老化試驗箱體、臥式拉力機、變壓器，其中: 老化試驗箱體，用于根據不同型號的碳纖維復合芯導線試樣的芯棒、導線和不同的試驗要求條件，所述不同的試驗要求條件通過改變如下的多種因素實現:太陽輻射模擬強度、人工雨量大小、干熱程度、高濕狀態、鹽霧濃度、冷熱循環周期； 臥式拉力機，用于穿過所述老化試驗箱體拉緊碳纖維復合芯導線試樣，以滿足所述老化試驗箱體中的碳纖維復合芯導線試樣的拉力條件； 變壓器設備，用于通過所述老化試驗箱體體壁上的高壓套管連接碳纖維復合芯導線試樣，以滿足碳纖維復合芯導線試樣的高電壓條件。
2.如權利要求1所述導線綜合因素老化試驗裝置，其特征在于，所述老化試驗箱體包括:箱體、調節通道、電氣系統、制冷系統，其中: 箱體，用于提供安裝其它結構的位置和放置碳纖維復合芯導線試樣的空間； 調節通道，用于把制冷系統產生的冷量、加熱器產生的熱量用強制對流的方式傳到箱體空間；所述調節通道上部鼓風，下部回風； 電氣系統，用于為電氣元件提供電路，使電氣元件正常運作； 制冷系統，用于通過壓縮機、冷凝器、節流裝置、蒸發器制冷裝置產生設備運行所需要的冷量。
3.如權利要求2所述導線綜合因素老化試驗裝置，其特征在于，所述箱體在內外壁之間填充聚胺脂泡沫和玻璃棉構成隔熱層；所述箱體的門框、窗框及箱框的四周均埋有電熱絲，以防止低溫試驗時表面凝露結霜。
4.如權利要求1所述導線綜合因素老化試驗裝置，其特征在于，所述導線綜合因素老化試驗裝置通過可編程邏輯控制器PLC控制面板來改變冷熱循環周期。
5.如權利要求1所述導線綜合因素老化試驗裝置，其特征在于，所述導線綜合因素老化試驗裝置通過氙燈作為人工光源組成光照系統來改變太陽輻射模擬強度；所述氙燈設計為水平氣燈和垂直氣燈。
6.如權利要求1所述導線綜合因素老化試驗裝置，其特征在于，所述導線綜合因素老化試驗裝置通過由淋雨水箱、壓力可調的道泵、抽水電機、八組淋雨噴頭組成淋雨系統來改變人工雨量大小。
7.如權利要求1所述導線綜合因素老化試驗裝置，其特征在于，所述導線綜合因素老化試驗裝置通過由空氣壓縮機、鹽霧壓力管道、鹽霧噴嘴、鹽霧水桶以及鹽粒組成鹽霧系統來改變鹽霧濃度。
8.如權利要求1所述導線綜合因素老化試驗裝置，其特征在于，所述導線綜合因素老化試驗裝置通過由加熱器、蒸發器、濕度傳感器、溫度傳感器、風機、加熱電阻絲、風口、凈水器、電磁閥、水位傳感器及管道組成高溫高濕系統來改變干熱程度、高濕狀態。
9.如權利要求1所述導線綜合因素老化試驗裝置，其特征在于，所述導線綜合因素老化試驗裝置通過對臥式拉力機深入到所述老化試驗箱體中的部分做鍍鋅的防腐蝕處理，以保證設備的使用壽命及試驗順利進行。
10.如權利要求1所述導線綜合因素老化試驗裝置，其特征在于，所述變壓器設備通過工頻試驗變壓器實現。
全文摘要
本發明實施例提供一種導線綜合因素老化試驗裝置，所述裝置包括老化試驗箱體，用于根據不同型號的碳纖維復合芯導線試樣的芯棒、導線和不同的試驗要求條件，所述不同的試驗要求條件通過改變如下的多種因素實現太陽輻射模擬強度、人工雨量大小、干熱程度、高濕狀態、鹽霧濃度、冷熱循環周期；臥式拉力機，用于穿過所述老化試驗箱體拉緊碳纖維復合芯導線試樣，以滿足所述老化試驗箱體中的碳纖維復合芯導線試樣的拉力條件；變壓器設備，用于通過所述老化試驗箱體體壁上的高壓套管連接碳纖維復合芯導線試樣，以滿足碳纖維復合芯導線試樣的高電壓條件。本發明實施例提供了一種適用于碳纖維復合芯導線的綜合因素老化性能檢測方案的老化試驗設備。
文檔編號G01N17/00GK103207140SQ20131004970
公開日2013年7月17日 申請日期2013年2月7日 優先權日2013年2月7日
發明者陳原, 盧毅, 王得文, 于建斌 申請人:華北電力科學研究院有限責任公司, 冀北電力有限公司電力科學研究院, 國家電網公司