阅读说明：本技术 一种输电线路带电作业电位转移电弧电磁辐射特性模拟试验平台 (Transmission line live working potential transfer arc electromagnetic radiation characteristic simulation test platform ) 是由 黎鹏 熊胜鹏 刘建犇 彭勇 刘凯 吴田 普子恒 方春华 于 2020-05-29 设计创作，主要内容包括：一种输电线路带电作业电位转移电弧电磁辐射特性模拟试验平台,包括电压发生系统、电位转移装置、测量系统,所述电压发生系统,用于产生高电压,模拟输电线路的运行电压；所述电位转移装置,用于在模拟导线与转移电极之间产生电弧,模拟电位转移电弧；所述测量系统,用于测量试验过程中的相关物理量,并显示各测量信号的波形。本发明试验平台可对电位转移电流大小和转移电弧的辐射电场和磁场信息进行同步测量,较为准确的反映了电位转移电弧的电磁辐射特性。(A simulation test platform for electromagnetic radiation characteristics of a potential transfer arc in live working of a power transmission line comprises a voltage generation system, a potential transfer device and a measurement system, wherein the voltage generation system is used for generating high voltage and simulating the operating voltage of the power transmission line; the potential transfer device is used for generating electric arcs between the simulation lead and the transfer electrode and simulating the potential transfer electric arcs; the measuring system is used for measuring relevant physical quantities in the test process and displaying the waveform of each measuring signal. The test platform can synchronously measure the magnitude of the potential transfer current and the information of the radiation electric field and the magnetic field of the transferred arc, and more accurately reflects the electromagnetic radiation characteristic of the potential transfer arc.)

一种输电线路带电作业电位转移电弧电磁辐射特性模拟试验 平台

技术领域

本发明涉及输电线路带电作业检测技术领域，具体涉及一种输电线路带电作业电位转移电弧电磁辐射特性模拟试验平台。

背景技术

带电作业技术是确保线路安全可靠运行的重要技术手段，可有效避免停电、减少经济损失，经过数十年的研究与应用，已成为高压输电线路故障检测、检修以及改造的重要方法。在输电线路等电位带电作业中，穿屏蔽服的作业人员用手或工器具在一定距离情况下进入或脱离等电位的过程中会出现电位转移，大量试验表明：电位转移过程会出现拉弧现象。电弧在燃烧过程中，会辐射出宽频带高强度的电磁辐射噪声，而带电作业现场有许多精密仪器和智能设备，这些设备可能会因为电弧的电磁辐射干扰而出现故障，甚至无法正常工作。因此，研究输电线路带电作业电位转移中电弧的电磁辐射特性愈发重要。

现有技术对电弧的电磁辐射干扰研究，主要以弓网电弧和故障电弧的研究为主，而针对输电线路带电作业电位转移电弧的电磁辐射干扰特性关注较少，且开展真型输电线路带电作业电位转移电弧辐射特性的测量及机理研究难度较大，还会耗费巨大的人力及物力。因此，有必要构建输电线路带电作业电位转移电弧电磁辐射特性模拟试验平台，系统研究电位转移电弧的辐射特性，从而为输电线路带电作业电位转移电弧对智能设备的辐射干扰机理研究提供支撑。

发明内容

本发明提供一种输电线路带电作业电位转移电弧电磁辐射特性模拟试验平台，利用工频试验变压器在模拟导线上产生工频高电压后，利用电位转移装置控制转移电极上、下移动，通过转移电极向上移动靠近模拟导线，模拟带电作业进等电位的过程；通过转移电极向下移动远离模拟导线，模拟带电作业出等电位的过程；在进、出等电位过程中，会在转移电极与模拟导线之间产生拉弧现象，从而可对电弧的电磁辐射特性进行测量。

本发明采取的技术方案为：

一种输电线路带电作业电位转移电弧电磁辐射特性模拟试验平台，包括电压发生系统、电位转移装置、测量系统，

所述电压发生系统，用于产生高电压，模拟输电线路的运行电压；

所述电位转移装置，用于在模拟导线与转移电极之间产生电弧，模拟电位转移电弧；

所述测量系统，用于测量试验过程中的相关物理量，并显示各测量信号的波形。

所述电压发生系统包括调压器、工频试验变压器、模拟导线、均压球，调压器输入电压为工频电压，调压器输出端与工频试验变压器的输入端相连，工频试验变压器的输出端与模拟导线串联；模拟导线两端设置有均压球。

所述电位转移装置位于电压发生系统一侧，并预留有的绝缘距离，电位转移装置包括：

步进电机、遥控器、减速器、联轴器、滑座、滚珠丝杠、底座、转移棒、转移电极；所述减速器连接步进电机，联轴器上端连接步进电机的输出轴，联轴器下端连接滚珠丝杠上端，使滚珠丝杠与步进电机共同旋转以传递扭矩，滚珠丝杠下端与底座连接固定。

滚珠丝杠安装有滑座，滑座固定有转移棒，转移棒通过连接有转移电极，步进电机控制滚珠丝杠转动，从而带动滑座上下移动，滑座能够带动转移棒上下移动，用于改变转移电极与模拟导线之间的距离。

通过遥控器控制步进电机的正反转，来实现滑座的上下移动。

所述转移棒侧面打孔，转移电极端部加工相应尺寸螺纹，转移电极通过螺纹配合与转移棒相连，以便于更换转移电极。

所述测量系统包括：双锥天线、环形天线、分压器、同轴分流器、传输光纤、数据采集卡、PC机；同轴分流器串联于工频试验变压器与模拟导线之间，并靠近模拟导线，用于测量电位转移电流；分压器高压侧接于工频试验变压器与模拟导线之间，用于测量施加在模拟导线的电压大小；双锥天线、环形天线位于试验平台一侧，分别用于测量电场辐射、磁场辐射；同轴分流器、分压器、双锥天线、环形天线均通过传输光纤与数据采集卡相连，数据采集卡与PC机相连，从而显示各测量信号的波形。

本发明一种输电线路带电作业电位转移电弧电磁辐射特性模拟试验平台，技术效果如下：

1、本发明试验平台充分考虑了带电作业电位转移的基本原理，利用固定导线模拟实际的高压输电线路，利用可上、下移动的转移电极来模拟实际作业人员进出等电位的过程，与实际带电作业进出等电位的过程较为接近。

2、本发明试验平台使用步进电机和滚珠丝杠做传动装置，转移距离方便调整、精度较高。

3、本发明试验平台可考虑电压等级、导线对地高度、转移距离、转移电极类型和辐射距离等不同因素对电位转移电弧电磁辐射特性的影响。

4、本发明试验平台可对电位转移电流大小和转移电弧的辐射电场和磁场信息进行同步测量，较为准确的反映了电位转移电弧的电磁辐射特性。

5、本发明试验平台操作简单、安全可靠，实用性较强，便于搭建。

附图说明

图1为本发明试验平台连接示意图。

图2为本发明试验平台转移棒和转移电极连接示意图。

具体实施方式

如图1、图2所示，一种输电线路带电作业电位转移电弧电磁辐射特性模拟试验平台，包括电压发生系统、电位转移装置、测量系统，

所述电压发生系统，用于产生高电压，模拟输电线路的运行电压；

所述电位转移装置，用于在模拟导线13与转移电极29之间产生电弧，模拟电位转移电弧；

所述测量系统，用于测量试验过程中的相关物理量，并显示各测量信号的波形。

所述电压发生系统包括调压器11、工频试验变压器12、模拟导线13、均压球14，调压器11输入电压为工频220 V，调压器11输出端与工频试验变压器12的输入端相连，工频试验变压器12的输出端与模拟导线13串联；模拟导线13两端设置有均压球14，避免模拟导线13两端出现尖端放电。工频试验变压器12为升压变压器，将220 V工频电压升至所需高压，从而在模拟导线13上产生高电位，通过调整调压器11的输出电压，可产生不同大小的工频试验电压；模拟导线13的对地高度可根据需要进行调整。

所述电位转移装置位于电压发生系统一侧，并预留有的绝缘距离，防止模拟导线13对电位转移装置放电。电位转移装置包括步进电机21、遥控器22、减速器 23、联轴器24、滑座25、滚珠丝杠26、底座27、转移棒28、转移电极29。

所述减速器 23连接步进电机21，联轴器24上端连接步进电机21的输出轴，联轴器24下端连接滚珠丝杠26上端作为从动轴，使滚珠丝杠26与步进电机21共同旋转以传递扭矩，起到了传递动力、缓冲和提高轴系动态性能的作用。

滚珠丝杠26下端与底座27连接固定，滚珠丝杠26安装有滑座25，滑座25固定有转移棒28，转移棒28通过连接有转移电极29，步进电机21控制滚珠丝杠26转动，从而带动滑座25上下移动，滑座25能够带动转移棒28上下移动，用于改变转移电极29与模拟导线13之间的距离；通过遥控器22控制步进电机21的正反转，来实现滑座25的上下移动。

如图2所示，所述转移棒28侧面打孔，转移电极29端部加工相应尺寸螺纹，转移电极29通过螺纹配合与转移棒28相连，通过螺纹配合可以方便的更换转移电极29。当转移电极29与模拟导线13的距离较小时，在靠近或远离模拟导线13的过程中便会出现“拉弧”现象。

所述测量系统包括：双锥天线31、环形天线32、分压器33、同轴分流器34、传输光纤35、数据采集卡36、PC机 37；同轴分流器34串联于工频试验变压器12与模拟导线13之间，并靠近模拟导线13，用于测量电位转移电流；分压器33高压侧接于工频试验变压器12与模拟导线13之间，用于测量施加在模拟导线13的电压大小；双锥天线31、环形天线32位于试验平台一侧，分别用于测量电场辐射、磁场辐射；同轴分流器34、分压器33、双锥天线31、环形天线32均通过传输光纤35与数据采集卡36相连，数据采集卡36与PC机 37相连，从而显示各测量信号的波形。

一种输电线路带电作业电位转移电弧电磁辐射特性模拟试验方法，利用工频试验变压器12在模拟导线13上产生工频高电压后，利用电位转移装置控制转移电极29上、下移动，通过转移电极29向上移动靠近模拟导线13，模拟带电作业进等电位的过程；通过转移电极29向下移动远离模拟导线13，模拟带电作业出等电位的过程；在进、出等电位过程中，会在转移电极29与模拟导线13之间产生拉弧现象，从而可对电弧的电磁辐射特性进行测量。

实施例：

电压发生系统中，调压器11输入端为220 V工频电压，工频试验变压器12容量为100kVA，最大输出电压可达100 kV；模拟导线13为圆柱形，其长度和直径分别为1 m和3 cm，对地高度为1 m，两端装有直径为10 cm的均压球14，两者均由不锈钢材料制作而成。

电位转移装置中，步进电机21型号为60GP-60ZYT2450，空载转速为1380 rpm、额定电流6 A;减速器23公称减速比3.6；联轴器24轴孔直径为10-20 mm，公称转矩为10 N·m，额定许用转速为1500 rpm；滑座25为长方体结构，尺寸为20 cm×20 cm×10 cm，材料为铝合金；滚珠丝杠26长度为2 m、公称直径和导程分别为20 mm和10 mm；底座27尺寸为50 cm×50cm×5 cm，材料为铸铁；转移棒28为圆柱形，采用3240型环氧树脂制作而成，其半径和长度分别为2 cm和1 m，固定于滑座25表面；转移电极29与转移棒28的连接方式如图2所示，两者通过螺纹配合相连，转移电极29为圆柱形不锈钢平板电极，其直径和厚度分别为5 cm和1cm。

测量系统中，双锥天线31型号为ZN30505A-A，用于测量辐射信号中的电场分量；环形天线32型号为ZN30900C，用于测量辐射信号中的磁场分量；分压器33为阻容式分压器，变比为1000:1；同轴分流器34采用CSD01型分流器，其采样频率为50 MHz；传输光纤35为SYV-75-5同轴射频电缆，减少传输过程的电磁干扰；数据采集卡36型号为HS5-530，采样频率为500 MHz，所有采集的信号均输入PC 机37进行处理。

需要指出的是：本发明工频试验变压器12的容量和最高输出电压可根据需要调整。

另外模拟导线13的尺寸和对地高压可根据需要调整，只需满足绝缘要求即可。

另外转移电极29不限于平板圆柱形电极，其形状和尺寸均可自由调整。