接续线夹导线系统微动磨损实验装置及方法

技术领域

本发明涉及电力试验设备技术领域，具体涉及一种接续线夹导线系统微动磨损实验装置及方法。

背景技术

电力系统中，主线与支线多采用接续线夹的方式进行固定安装，接续线夹实现对上述导线固定连接时，线夹与导线之间存在张力、电阻产生的热量以及外界产生的振动产生的各种干扰因素，上述各种干扰因素对于线夹与导线发生的微动磨损产生影响，这也是电力系统中需要注重的问题。现有技术中还没有针对模拟接续线夹与导线在实际安装状态下微风振动诱发微动磨损的试验设备，无法给接续线夹与导线的微动损伤提供真实可靠的理论参考数据。

发明内容

本发明的目的是：提供一种接续线夹导线系统微动磨损实验装置及方法，能够模拟线夹与主线及支线实际的工况下的微动磨损，建立线夹微动磨损特性与不同影响因素之间的表征关系，揭示微动磨损对线夹-导线系统电接触性能的影响规律。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种接续线夹导线系统微动磨损实验装置，包括实验台架，所述实验台架上设置有悬挂固定单元，所述悬挂固定单元用于实施对主线及支线的固定，所述实验台架上还设置有加载单元，所述加载单元用于实施对主线及支线施加拉力及向主线及支线提供电流载荷，所述实验台架上还设置有激励单元，所述激励单元用于实施对支线及线夹施加激振力，所述实验台架上还设置有数据采集单元，所述数据采集单元用于采集主线、支线及线夹模拟工况下的实验数据。

本发明还存在以下特征：

所述实验台架上还设置有张拉单元，所述张拉单元用于施加张力以将主线张紧。

所述数据采集单元包括拉力传感器、加速度传感器、热成像仪、微欧姆计与数据采集分析系统，所述拉力传感器用于采集主线的张力数据，所述加速度传感器用于标定线夹振动的频率与幅值，所述热成像仪用于监测主线、支线及线夹的温升数据，所述微欧姆计用于测量主线、支线及线夹的接触电阻数据，所述数据采集分析系统用于采集分析实验数据。

所述悬挂固定单元包括设置在实验台架上的耐张线夹，所述主线一端与耐张线夹固定连接，所述张拉单元与主线的另一端连接。

所述张拉单元包括滑动设置在实验台架上的张拉油缸，所述张拉油缸的活塞杆与耐张线夹连接。

所述拉力传感器设置在张拉油缸与主线一端的连接处，所述加速度传感器安装在线夹上，所述支线上设置有振动电机，所述支线上还垂吊有加载砝码。

接续线夹导线系统微动磨损实验装置及方法，所述接续线夹导线系统微动磨损实验装置及方法包括以下步骤：

第一步，正交实验方案设计，可根据实验需要将影响因素按照等差水平进行设计，得到正交表，依据正交表设计试验；

第二步，试样选取，选取待测型号的接续金具3只，选取相适应规格的导线截断为所需尺寸并于对应位置剥除绝缘层，实验前清除线夹及导线表面的杂质保持夹持区域洁净，防止粉尘颗粒影响实验结果；

第三步、环境温度调节，开启实验室空调，将室温控制在10℃—35℃内；

第四步、接续线夹及导线系统风致振动诱发微动磨损实验；

第五步、实验数据分析及线夹性能评价，通过实验过程中测得的数据可获得线夹-导线系统接触电阻的变化趋势以及温升变化，为线夹性能的评价提供参考，可通过改变试验参数和正交实验，得到各参数对线夹与导线系统电接触性能的影响规律；

第六步、实验结束后，可通过相关仪器对线夹试样进行分析测试，获得较为完备的线夹的磨损特性和磨损机理，包括线夹的磨损量，线夹的表面形貌特征、氧化、腐蚀程度及成分分析，以及磨损颗粒形貌和成分的分析测量，结合各因素下接触电阻的演变规律最终得出解决微动磨损引起的电接触问题的科学方法。

所述第四步中包括如下实验步骤：

试样安装：将主线张紧并用夹线装置夹紧，夹线装置可采用相应型号的耐张线夹，主线夹紧后通过拉力传感器将夹线装置与张拉油缸连接，于上位机设定导线张力大小，上位机发出命令通过控制器驱动油泵电机进行补液，通过张拉油缸将主线拉紧。拉力传感器标定拉力大小并将拉力数据反馈至上位机，张紧力设定后，张紧装置可以保持系统处于恒力拉紧状态，当油缸达到额定拉力时，油泵电机断电；当系统压力低于设定值时，油泵电机自动起动，实现补液功能。主线安装完毕后将支线与主线用待测接续线夹连接，支线为弯曲悬垂状态，使用扭矩扳手将接续线夹上的螺栓拧紧至实验所需扭矩；

实验荷载设置：支线悬垂部分连接有砝码，可通过增加和减少砝码的质量对支线施加不同程度的拉力，将支线末端与线夹另一侧的主线末端接入电流发生器，通过电流发生器产生交变电流为实验提供各等级电流荷载；

磨损频率、循环次数及振动幅值设置：激振系统采用振动电机为线夹-导线系统提供激振力，振动电机通过夹具固定连接于支线或主线，靠近接续线夹-导线系统激励其发生振动，振动电机可更换，转速、激振力可调，通过调节振动电机的转速、激振力调节接续线夹-导线系统的振动幅值及磨损频率以满足实验要求，振动频率及幅值由加速度传感器标定，加速度传感器安装于接续线夹上，依据电机转速及实验所需循环次数设置相应的实验时间；

接触电阻数值的获取：接触电阻是衡量电接触元器件电接触性能的重要参数指标，接续线夹-导线系统接触电阻通过微欧姆计测得，测得的接触电阻数据上传至上位机经分析处理得到线夹导线系统实验过程中接触电阻的变化曲线，微欧姆计采用开尔文四线检测法测量，以获得更精确的接触电阻数值，测点与被测金具端部的距离为25mm,测量电阻应在15℃—30℃之间的稳定环境温度下进行，测量的电阻为直流电阻，电流引入点距电气接续金具的距离应大于导线直径的50倍，并应与导线的全部股线有效接续，所使用微欧姆计的仪表误差不大于0.5µΩ；

线夹-导线系统温度分布的获取：采用热成像仪获取接续线夹-导线系统的温度分布，监测并记录实验过程中的温升变化并将温度数据上传至上位机，上位机设置有高温报警阈值，当线夹导线系统的温度超过报警阈值时，高温报警灯发出警报，防止发生危险；

设置好以上参数，检查各实验装置连接可靠，开始实验，该实验装置可同时进行三组不同实验参数的实验，提高实验效率；

实验运行至指定循环周次后停止载荷加载，关闭实验仪器，拆除实验设备，获取试验试样供后续分析观察。

与已有技术相比，本发明的有益效果体现在：该实验装置模拟线夹与导线实际工况下的微动磨损，通过悬挂固定单元实施对主线及支线的固定，通过加载单元实施对支线施加拉力及向主线及支线提供电流载荷，通过激励单元实施对支线及线夹施加激振力，通过数据采集单元用于采集主线、支线及线夹模拟工况下的实验数据，进而可获得主线、支线及线夹实际工况下的状态数据，因此该实验装置能够模拟线夹与主线实际的工况下的微动磨损，得到微动磨损对线夹-导线系统电接触性能的影响规律，获取不同影响因素下的磨损试样供后续分析观察，为线夹性能的评价提供参考。

附图说明

图1和图2是接续线夹导线系统微动磨损实验装置的两种视角结构示意图；

图3是接续线夹导线系统微动磨损实验装置的原理示意图；

图4和图5是接续线夹导线系统微动磨损实验方法中数据采集分析模块的原理框图。

具体实施方式

结合图1至图5，对本发明的接续线夹导线系统微动磨损实验装置作进一步地说明：

一种接续线夹导线系统微动磨损实验装置，包括实验台架100，所述实验台架100上设置有悬挂固定单元，所述悬挂固定单元用于实施对主线a及支线b的固定，所述实验台架100上还设置有加载单元，所述加载单元用于实施对支线b施加拉力及向主线a及支线b提供电流载荷，所述实验台架100上还设置有激励单元，所述激励单元用于实施对支线b及线夹c施加激振力，所述实验台架100上还设置有数据采集单元，所述数据采集单元用于采集主线a、支线b及线夹c模拟工况下的实验数据。

该实验装置模拟线夹与导线实际工况下的状态时，通过悬挂固定单元实施对主线a及支线b的固定，通过加载单元实施对支线b施加拉力及向主线a及支线b提供电流载荷，通过激励单元实施对支线及线夹施加激振力，通过数据采集单元用于采集主线a及支线b及线夹c模拟工况下的实验数据，进而可获得主线a及支线b及线夹c实际工况下的状态数据，因此该实验装置能够模拟线夹c与主线a实际的工况，检测导线与线夹c的实际安装状态。

具体地，所述实验台架100上还设置有张拉单元，所述张拉单元用于施加张力以将主线a张紧。

更为具体地，所述数据采集单元包括拉力传感器200、加速度传感器300、热成像仪400、微欧姆计500与数据采集分析系统，所述拉力传感器200用于采集主线a的张力数据，所述加速度传感器300用于标定线夹c振动的频率与幅值，所述热成像仪400用于监测主线a、支线b及线夹c的温升数据，所述微欧姆计500用于测量主线a、支线b及线夹c的接触电阻数据，所述数据采集分析系统用于采集分析实验数据。

所述悬挂固定单元包括设置在实验台架100上的耐张线夹110，所述主线a一端与耐张线夹110固定连接，所述张拉单元与主线a的另一端连接。

在实施对主线a的拉紧时所述张拉单元包括滑动设置在实验台架100上的张拉油缸140，所述张拉油缸140的活塞杆与耐张线夹110连接。

所述拉力传感器200设置在张拉油缸140的活塞杆与主线a一端的连接处，所述加速度传感器300安装在线夹c上，所述支线b上设置有振动电机600，所述支线b上还垂吊有加载砝码700。

接续线夹导线系统微动磨损实验装置及方法，所述接续线夹导线系统微动磨损实验装置及方法包括以下步骤：

第一步，正交实验方案设计，可根据实验需要将影响因素按照等差水平进行设计，得到正交表，依据正交表设计试验；

第二步，试样选取，选取待测型号的接续金具3只，选取相适应规格的导线截断为所需尺寸并于对应位置剥除绝缘层，实验前清除线夹及导线表面的杂质保持夹持区域洁净，防止粉尘颗粒影响实验结果；

第三步、环境温度调节，开启实验室空调，将室温控制在10℃—35℃内；

第四步、接续线夹及导线系统风致振动诱发微动磨损实验；

第五步、实验数据分析及线夹性能评价，通过实验过程中测得的数据可获得线夹-导线系统接触电阻的变化趋势以及温升变化，为线夹性能的评价提供参考，可通过改变试验参数和正交实验，得到各参数对线夹与导线系统电接触性能的影响规律；

第六步、实验结束后，可通过相关仪器对线夹试样进行分析测试，获得较为完备的线夹的磨损特性和磨损机理，包括线夹的磨损量，线夹的表面形貌特征、氧化、腐蚀程度及成分分析，以及磨损颗粒形貌和成分的分析测量，结合各因素下接触电阻的演变规律最终得出解决微动磨损引起的电接触问题的科学方法。

所述第四步中包括如下实验步骤：

试样安装：将主线张紧并用夹线装置夹紧，夹线装置可采用相应型号的耐张线夹，主线夹紧后通过拉力传感器将夹线装置与张拉油缸140连接，于上位机设定导线张力大小，上位机发出命令通过控制器驱动油泵电机进行补液，通过张拉油缸140将主线拉紧。拉力传感器标定拉力大小并将拉力数据反馈至上位机，张紧力设定后，张紧装置可以保持系统处于恒力拉紧状态，当油缸达到额定拉力时，油泵电机断电；当系统压力低于设定值时，油泵电机自动起动，实现补液功能。主线安装完毕后将支线与主线用待测接续线夹连接，支线为弯曲悬垂状态并通过砝码加载以模拟支线实际工作的复杂情况，并可通过适度加载以开展线夹的加速磨损实验，使用扭矩扳手将接续线夹上的螺栓拧紧至实验所需扭矩；

实验荷载设置：支线悬垂部分连接有砝码，可通过增加和减少砝码的质量对支线施加不同程度的拉力，将支线末端与线夹另一侧的主线末端接入电流发生器，通过电流发生器产生交变电流为实验提供各等级电流荷载；

磨损频率、循环次数及振动幅值设置：激振系统采用振动电机为线夹-导线系统提供激振力，振动电机通过夹具固定连接于支线或主线，靠近接续线夹-导线系统激励其发生振动，振动电机可更换，转速、激振力可调，通过调节振动电机的转速、激振力调节接续线夹-导线系统的振动幅值及磨损频率以满足实验要求，振动频率及幅值由加速度传感器标定，加速度传感器安装于接续线夹上，依据电机转速及实验所需循环次数设置相应的实验时间；

接触电阻数值的获取：接触电阻是衡量电接触元器件电接触性能的重要参数指标，接续线夹-导线系统接触电阻通过微欧姆计测得，测得的接触电阻数据上传至上位机经分析处理得到线夹导线系统实验过程中接触电阻的变化曲线，微欧姆计采用开尔文四线检测法测量，以获得更精确的接触电阻数值，测点与被测金具端部的距离为25mm,测量电阻应在15℃—30℃之间的稳定环境温度下进行，测量的电阻为直流电阻，电流引入点距电气接续金具的距离应大于导线直径的50倍，并应与导线的全部股线有效接续，所使用微欧姆计的仪表误差不大于0.5µΩ；

线夹-导线系统温度分布的获取：采用热成像仪获取接续线夹-导线系统的温度分布，监测并记录实验过程中的温升变化并将温度数据上传至上位机，上位机设置有高温报警阈值，当线夹导线系统的温度超过报警阈值时，高温报警灯发出警报，防止发生危险；

设置好以上参数，检查各实验装置连接可靠，开始实验，该实验装置可同时进行三组不同实验参数的实验，提高实验效率；

实验运行至指定循环周次后停止载荷加载，关闭实验仪器，拆除实验设备，获取试验试样供后续分析观察。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。