[發(fā)明專利]一種測試輸電線覆冰與輸電線界面切向結(jié)合強度的裝置和方法

在審

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• 申請日: 2017-04-27
• 公開（公告）號: CN106970021A
• 公開（公告）日: 2017-07-21
• 發(fā)明（設計）人: 謝東升;宋巍;王瑋;孫滔;張鑫
• 申請（專利權(quán)）人: 國網(wǎng)山西省電力公司經(jīng)濟技術研究院
• 主分類號: G01N19/04
• 分類號: G01N19/04
• 代理公司: 北京世譽鑫誠專利代理事務所(普通合伙)11368
• 代理人: 劉玲玲

技術領域

本發(fā)明涉及一種測試裝置和方法，具體涉及一種測試輸電線覆冰與輸電線界面切向結(jié)合強度的裝置和方法。

背景技術

我國幅員遼闊，山川縱橫，氣象多變，每年從冬季到初春，南北冷暖氣流交匯，遇到極端環(huán)境氣候極易在架空導線上形成覆冰事故。當覆冰重量導致導線或者桿塔的工作應力超過其設計值，將會造成斷線和倒塔的嚴重后果。

目前，架空輸電線路除冰技術有熱力融冰、機械除冰和自然被動除冰等主要除冰方法。其中，機械除冰由于能耗小，價格低廉等特點而倍受關注，然而各種機械除冰方法難以適應于不同的覆冰結(jié)構(gòu)，要使除冰方法具有針對性，必須知道覆冰和導線之間的結(jié)合強度。覆冰與架空導線表面之間切向結(jié)合強度的大小是冰的一個重要物理性質(zhì)，它決定破冰能量的大小，根據(jù)覆冰和導線之間的不同結(jié)合強度從而選擇不同的機械除冰方法。因此，研究冰與導線之間的結(jié)合強度是非常必要的。

到目前為止，國內(nèi)外有關覆冰與導線結(jié)合強度的研究主要集中在剪切結(jié)合強度方面。例如：

ASTM D3528-96(2002)，提出了雙搭接測試切應力的方案，用于測試冰與基體之間的剪切結(jié)合強度；

美國海軍實驗室使用圓筒內(nèi)覆冰后將圓柱狀覆冰拔出來測試冰與桶之間的剪切結(jié)合強度；

中國專利文獻CN1321881A及CN101482489B，提出了測試基體和涂層或覆冰的法向結(jié)合強度的方法，但這兩種方法和裝置過于復雜，且只能測試表面為平面的結(jié)構(gòu)，屬于間接測量手段。考慮到輸電線表面一般為多股絞線形式，覆冰與輸電線界面結(jié)構(gòu)較為復雜，以上提供的測量裝置都屬于簡化的間接測量方式，不能真實反映不同規(guī)格的輸電線與覆冰間的真實結(jié)合強度，且測試方法復雜，不便工程應用，使得其用途和使用范圍有較強的局限性。

發(fā)明內(nèi)容

為解決現(xiàn)有技術的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種結(jié)構(gòu)簡單、成本低廉、便于工程應用的測試輸電線覆冰與輸電線界面切向結(jié)合強度的裝置和方法。

為了實現(xiàn)上述目標，本發(fā)明采用如下的技術方案：

一種測試輸電線覆冰與輸電線界面切向結(jié)合強度的裝置，其特征在于，包括：覆冰拉伸模具、定位器和末端堵塞，其中，

前述覆冰拉伸模具由夾持段和收納段組成，前述夾持段呈桿狀，用于與試驗機固定，前述收納段為空心圓筒，底部敞口，用于收納覆冰輸電線試樣；

前述定位器呈圓柱狀，軸線處形成有上穿線孔，上穿線孔的直徑等于輸電線的直徑，定位器設置于覆冰拉伸模具的空心圓筒的頂部，用于固定輸電線使輸電線與覆冰拉伸模具共軸線；

前述末端堵塞也呈圓柱狀，軸線處形成有下穿線孔，下穿線孔的直徑等于輸電線的直徑，末端堵塞設置于覆冰拉伸模具的底部敞口處，并通過螺栓進行固定，用于從下方拖住覆冰輸電線試樣。

前述的測試輸電線覆冰與輸電線界面切向結(jié)合強度的裝置，其特征在于，前述覆冰拉伸模具采用鋼制成。

前述的測試輸電線覆冰與輸電線界面切向結(jié)合強度的裝置，其特征在于，前述覆冰拉伸模具的夾持段的長徑比不小于5，收納段的內(nèi)徑不小于10cm、壁厚不小于10mm。

前述的測試輸電線覆冰與輸電線界面切向結(jié)合強度的裝置，其特征在于，前述定位器采用尼龍、塑料或輕質(zhì)泡沫制成。

前述的測試輸電線覆冰與輸電線界面切向結(jié)合強度的裝置，其特征在于，前述定位器的厚度為10mm。

前述的測試輸電線覆冰與輸電線界面切向結(jié)合強度的裝置，其特征在于，前述末端堵塞采用鋼制成。

前述的測試輸電線覆冰與輸電線界面切向結(jié)合強度的裝置，其特征在于，前述末端堵塞的厚度為10mm。

一種測試輸電線覆冰與輸電線界面切向結(jié)合強度的方法，其特征在于，利用前述裝置完成測試，具體包括以下步驟：

Step1：根據(jù)輸電線的直徑D選擇合適的定位器和末端堵塞，測量輸電線上的覆冰的長度L；

Step2：將覆冰輸電線試樣、定位器和末端堵塞裝配到覆冰拉伸模具上；

Step3：以覆冰拉伸模具的夾持段為上夾持端，以裸露在覆冰拉伸模具之外的輸電線為下夾持端，將整個測量裝置安裝到萬能材料試驗機上，并進行拉伸實驗，直至覆冰與輸電線完全脫開，加載結(jié)束；

Step4：假設覆冰與輸電線界面各點處切應力τ均勻分布，根據(jù)下列公式得到切應力—位移曲線τ(s)：

其中，F(xiàn)(s)為萬能材料試驗機測試的力—位移曲線；

Step5：根據(jù)切應力—位移曲線τ(s)，確定結(jié)合強度τ_b。

本發(fā)明的有益之處在于：