输电线路高压脉动风除雪机理研究

作者: 熊一凡湖南省长沙市雅礼中学;李周睿湖南省长沙市雅礼中学;彭湘钧湖南省长沙市雅礼中学

一、概述

我国许多地方的高压输电电网冬季都遭遇过冰雪灾害,输电线断裂或基塔垮塌的事故时有发生。而95%以上的输电线路冰害是由雪害演化而成。因此,我们在除雪机理的基础上,设计出一种高压脉动风除雪装置。

二、设计思路

1.选择的风能产生方式:离心式高压风。离心式风机结构紧凑,尺寸小,重量轻;排气连续、均匀;振动小,转速高,维修量小,调节方便。

2.提出的风能除雪作业方式:脉动风。气流喷口可覆盖多根输电线;且气流对积雪的吹风方向和压力不断变化,有利于积雪产生位移或振动。

三、除雪机理研究

1.三种机理:力效应导致的界面滑移除雪机理;热效应导致的界面融化除雪机理;振动效应导致的界面振动除雪机理。

2.模拟实验:用高压风吹动小物件;用电吹风除去冰箱托盘上的霜/冰;用输电线振荡除雪。

四、方案设计

1.利用高速电机带动离心式风叶产生高压气流。

2.利用曲柄连杆机构带动高压气管喷头来回摆动产生脉动风。

3.利用变频器调节高速电机和叶轮转速,改变高压气流的压力和流量。

4.利用齿轮减速器和电子调速器调节曲柄转速,改变脉动风的频率。

五、装置制作

装置外壳:铁丝制作的飞碟型外罩;曲柄连杆:金属曲柄(含球轴承);高压喷管、喷头、三通、气管:塑料管;高速电机:每分钟3000转的单相交流电机;连杆驱动电机及减速器:功率为50瓦,电源电压220伏,减速器的速比为1∶15。

高压脉动风除雪装置内部结构

六、主要贡献

1.选择“除雪防害”的思路和技术创新定位,提出利用高压脉动风除雪并设计出装置,为预防积雪过重引起输电线断裂和线上积雪演化为冰害提供了新的技术手段。

2.首次研究了高压脉动风线上除雪的三种机理,为输电线除雪装置设计提供了科学依据和理论指导。

3.针对提高装置除雪效率的实用性要求,采取了高压脉动风“三变”(变向、变压、变频)技术,强化激振效应。

(指导老师/马学品 蒋冰 陶黎)