一种人工气候室导线覆冰厚度测量与等值换算方法

摘要

本发明公开了一种人工气候室导线覆冰厚度测量与等值换算方法，包括以下步骤：(1)、计算导线半径、测量导线质量与长度；(2)、对导线实施覆冰；(3)、测量与换算导线覆冰质量；(4)、计算导线覆冰体积；(5)、计算导线覆冰厚度；(6)重复步骤(2)～(5)连续计算导线覆冰厚度。本发明方法可以快速、连续地测量导线的覆冰厚度，测量方法简便、高效，易于实现。

说明书

技术领域

本发明属于电气工程技术领域，尤其涉及一种人工气候室导线覆冰厚度测量与等值换算 方法。

背景技术

受特殊的地理气候特点影响，中国南方地区及少数北方地区电网冰冻灾害频发，为掌握 电网覆冰特征规律，为电网抗冰工作提供理论依据，国内外的相关学者在人工气候室开展了 输电线路导线覆冰增长试验研究工作。该试验研究的一项基础工作是测量导线的覆冰厚度。

然而，目前常用的导线覆冰厚度的测量主要有两种方法：一种方法为直接用卡尺等测量 工具测量导线的覆冰厚度，这种测量方法忽略了导线的不均匀覆冰，且未考虑雾凇、混合淞 密度存在的差别，其厚度非等值冰厚；另一种方法为将单位体积的冰融化，通过测量融化后 的水的体积，换算成冰的体积，然后再计算出导线冰厚，这种测量方法得出的冰厚较为精确， 但是不能进行连续覆冰试验，即：覆冰一次只能测量一次，不能在导线覆冰过程中不断的测 量覆冰厚度的变化。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，针对传统导线覆冰测量方法不能连续测量冰厚的问题，提 供了一种人工气候室导线覆冰厚度测量与等值换算方法，使用该方法可以快速、连续的测量 导线的覆冰厚度，测量方法简便、高效，易于实现。

本发明的技术方案为：

一种人工气候室导线覆冰厚度测量与等值换算方法，包括以下步骤：

(1)、计算导线半径、测量导线的质量与长度：

根据导线的横截面积S₀，计算导线的半径r，计算公式如下：

$r=\sqrt{S_0/\pi };$

利用天平测量导线质量M₀，采用皮卷尺测量导线长度L；

(2)、对导线实施覆冰：

将导线布置在人工气候室的导线架上，将人工气候室的温度调节至预设温度，开始喷淋 0℃的雨水，使导线开始覆冰；

(3)、测量与换算导线覆冰质量：

导线覆冰达到预设时间时，将导线架上的导线取下，测量覆冰后的导线质量M₁，则导 线覆冰质量为M₁-M₀；

(4)、计算导线覆冰体积V：

根据质量为体积和密度的乘积的关系，计算导线上的覆冰体积V：

V＝(M₁-M₀)/ρ

式中ρ为覆冰密度；

(5)、计算导线覆冰厚度：

根据等值覆冰厚度计算(等值覆冰厚度是指将所覆的冰换算成标准圆柱形后的厚度)覆 冰体积V：

V＝π*((r+d)²-r²)*L

式中d为导线覆冰厚度；

将上式和步骤(4)中的覆冰体积V计算公式联立，得到导线覆冰厚度d为：

$d=\sqrt{\frac{M_1-M_0}{\pi *\rho *L}+\frac{S_0}{\pi }}-\sqrt{\frac{S_0}{\pi }}$

上述的人工气候室导线覆冰厚度测量与等值换算方法，还包括以下步骤：将测量后的导线 重新置于人工气候室，重复步骤(2)～步骤(5)，对导线实施多次覆冰，记录相关数据，连 续测量导线覆冰厚度。

所述步骤(2)中的预设温度和步骤(3)中的预设时间根据所研究的气候条件确定。

所述步骤(2)中的预设温度为-5℃。

所述步骤(3)中的预设时间为1小时。

本发明的有益效果是：

1、本发明提出了一种人工气候室导线覆冰厚度测量与等值换算方法，可在覆冰过程中， 连续地测量导线的覆冰厚度，为掌握导线覆冰增长过程提供大量精确、翔实的数据，并分析 导线的覆冰规律、指导电网抗冰工作提供理论依据。

2、采用本发明技术可以快速、准确的进行导线等值覆冰厚度的测量与计算工作。

3、本发明提出的导线覆冰厚度换算方法与传统的将单位体积的冰融化，通过测量融化后 的水的体积，换算成冰的体积，然后再计算出导线冰厚的测量方法相比，可实现连续覆冰厚 度测量，无需重新覆冰，缩短了覆冰试验时间，具有很强的实用性。

4、本发明提出的导线覆冰厚度换算方法，计算量小，现场操作简便易行，为导线覆冰试 验研究提供一种简便的方法。

5、本发明提供的方法，大大提高了导线覆冰试验的工作效率，减轻了技术人员的试验工 作强度，对电网防冰技术研究工作起到了重要推动作用。

5、本发明提供的方法，能够根据所研究的气候条件确定人工气候室的温度和导线覆冰时 间，能够适用于不同气候条件的研究，为不同地区在不同气候条件下的导线覆冰增长规律研 究提供基础数据。

具体实施方式

以下结合具体实施例对本发明进行进一步详细说明。

本发明提供了一种人工气候室导线覆冰厚度测量与等值换算方法，包括以下步骤：

(1)、计算导线半径、测量导线的质量与长度：

根据导线的横截面积S₀，计算导线的半径r，计算公式如下：

$r=\sqrt{S_0/\pi };$

利用天平测量导线质量M₀，采用皮卷尺测量导线长度L；

(2)、对导线实施覆冰：

将导线布置在人工气候室的导线架上，将人工气候室的温度调节至预设温度，开始喷淋 0℃的雨水，使导线开始覆冰；

(3)、测量与换算导线覆冰质量：

导线覆冰达到预设时间时，将导线架上的导线取下，测量覆冰后的导线质量M₁，则导 线覆冰质量为M₁-M₀；

(4)、计算导线覆冰体积V：

根据质量为体积和密度的乘积的关系，计算导线上的覆冰体积V：

V＝(M₁-M₀)/ρ

式中ρ为覆冰密度；

(5)、计算导线覆冰厚度：

根据等值覆冰厚度计算(等值覆冰厚度是指将所覆的冰换算成标准圆柱形后的厚度)覆 冰体积V：

V＝π*((r+d)²-r²)*L

式中d为导线覆冰厚度；

将上式和步骤(4)中的覆冰体积V计算公式联立，得到导线覆冰厚度d为：

$d=\sqrt{\frac{M_1-M_0}{\pi *\rho *L}+\frac{S_0}{\pi }}-\sqrt{\frac{S_0}{\pi }}$

上述的人工气候室导线覆冰厚度测量与等值换算方法，还包括以下步骤：将测量后的导线 重新置于人工气候室，重复步骤(2)～步骤(5)，对导线实施多次覆冰，记录相关数据，连 续测量导线覆冰厚度。

所述步骤(2)中的预设温度和步骤(3)中的预设时间根据所研究的气候条件确定。

实施例1：

以电网常用的LGJ-400/50型导线进行覆冰试验为例。

(1)、导线半径的换算。

根据导线的横截面积S₀为400平方毫米，计算出导线的半径r为：

导线质量与长度测量。

采用天平测量试验用LGJ-400/50型导线质量M₀为1.511千克。采用皮卷尺测量导线的 长度L为1.00米。

(2)、对导线实施覆冰。

将导线布置在人工气候的导线架上，调节温度至-5℃左右，开始喷淋0℃左右的雨水，使 导线开始覆冰。

(3)、导线覆冰质量测量与换算。

导线覆冰达1小时左右，将导线架上的导线取下，测量覆冰后的导线质量M₁为3.245千 克，则导线覆冰质量为M_b＝3.245–1.511＝1.734千克。

(4)、导线覆冰体积换算。

由于质量为体积和密度的乘积，因此导线上的覆冰体积为：

V＝1.734/900＝0.00193立方米。

(5)、导线覆冰厚度换算。

根据等值覆冰厚度的计算原则：等值覆冰厚度为将所覆的冰换算成标准圆柱形后的厚度。 由此计算出导线的覆冰厚度为：

(6)重复进行导线覆冰和覆冰厚度换算。

将测量后的导线重新置于人工气候室进行覆冰，重复上述(2)～(5)步骤，每隔1小时 测量继续覆冰后的导线质量，记录相关数据、换算新的导线覆冰厚度，为导线覆冰增长规律 研究提供基础数据。