[發明專利]一種沙塵天氣模擬實驗系統

在審

• 申請號: 201911145490.3
• 申請日: 2019-11-21
• 公開（公告）號: CN110763966A
• 公開（公告）日: 2020-02-07
• 發明（設計）人: 耿江海;黃志成;丁玉劍;劉云鵬;馬旭東;王生富;扎西曲達;姚修遠
• 申請（專利權）人: 華北電力大學(保定);中國電力科學研究院有限公司;國網青海省電力公司電力科學研究院;國網西藏電力有限公司電力科學研究院;國網青海省電力公司
• 主分類號: G01R31/12
• 分類號: G01R31/12
• 代理公司: 11350 北京科億知識產權代理事務所(普通合伙)
• 代理人: 李興林

本發明公開了一種沙塵天氣模擬實驗系統，屬于沙塵天氣模擬實驗技術領域。包括支撐框架，風沙發生裝置，風速調節裝置，沙塵荷電發生裝置和空氣離子濾除裝置；風沙發生裝置包括風道，變頻電機，扇葉和螺旋喂料器；風速調節裝置包括用于測量風道內風速的風速傳感器，PID調節器和變頻器；沙塵荷電發生裝置包括多個正極環形電極和多個負極環形電極，各正極環形電機與可調高壓電源正極連接，各負極環形電極與可調高壓電源的負極連接；空氣離子濾除裝置包括正極板電極和負極板電極，正極板電極與可調高壓電源的正極連接，負極板電極與可調高壓電源的負極連接。它能夠準確定量模擬風沙天氣關鍵參數，具有模擬參數可調，模擬場景準確等特點。

技術領域

本發明涉及沙塵天氣模擬實驗技術領域。

背景技術

我國有大量的輸變電工程途經沙漠地區，國內外都曾報道過因輸變電工程造成的停電事故。沙塵暴中沙塵顆粒之間以及沙塵顆粒與地床面之間的摩擦使沙粒帶上了電荷。過境沙塵造成了空氣的介電常數增大、電阻率減小、形成強烈的風沙電場，這些都將可能影響輸電線路外絕緣的放電特性，進而影響到電力系統的安全可靠運行。因此，需要開展模擬風沙天氣下的外絕緣電氣特性的研究。此時，風沙天氣關鍵參數的準確定量模擬便顯得尤為關鍵。目前現有的模擬風沙天氣的試驗系統分為戶外場模擬系統和風洞模擬系統兩種。但現有的風沙模擬實驗系統均無法定量模擬沙塵帶電量這一決定外絕緣電氣特性的關鍵參數，且存在沙塵擴散面積小、擴散不均勻、模擬風速較低等多種問題。因此非常需要設計一種能夠準確定量模擬風沙天氣關鍵參數的實驗系統。

發明內容

本發明要解決的技術問題是提供一種沙塵天氣模擬實驗系統，它能夠準確定量模擬風沙天氣關鍵參數，具有模擬參數可調，模擬場景準確等特點。

為解決上述技術問題，本發明所采取的技術方案是：

一種沙塵天氣模擬實驗系統，包括支撐框架，風沙發生裝置，風速調節裝置，沙塵荷電發生裝置和空氣離子濾除裝置；

支撐框架，用于支撐固定風沙發生裝置；

風沙發生裝置包括風道，變頻電機，扇葉和螺旋喂料器，風道的后端口為進風口，風道的前端口為出風口；扇葉設置在靠近后端口的風道內，變頻電機驅動扇葉旋轉，將空氣由進風口吸入由出風口排出產生風力，螺旋喂料器用于將沙粒定量送入扇葉前端的風道內；

風速調節裝置包括用于測量風道內風速的風速傳感器，PID調節器和變頻器，風速傳感器的測量信號輸出端與PID調節器的測量信號輸入端連接，PID調節器的調節信號輸出端與變頻器的控制信號輸入端連接，變頻器的變頻電壓輸出端與變頻電機的電源輸入端連接；

沙塵荷電發生裝置包括多個正極環形電極和多個負極環形電極，各正極環形電極和各負極環形電極結構相同，包括環形導電體和由環形導電體支撐固定的導電網，各正極環形電極與可調高壓電源的正極連接，各負極環形電極與可調高壓電源的負極連接，各正極環形電極與各負極環形電極在使其軸心線處于同一條直線的位置上交替間隔排列并通過絕緣材質固定連接在一起，以形成強度可調的荷電空間電場，從而產生空間電暈，沙塵荷電發生裝置位于風道的出風口的前端，以使出風口射出的氣流經過荷電空間電場，產生空氣離子，氣流中的沙粒與空氣離子碰撞進而帶上電荷；

空氣離子濾除裝置包括正極板電極和負極板電極，正極板電極與可調高壓電源的正極連接，負極板電極與可調高壓電源的負極連接，正極板電極和負極板電極平行對稱設置，從而在兩個電極之間形成空氣離子濾除電場，空氣離子濾除裝置位于沙塵荷電發生裝置的前端，以使由沙塵荷電發生裝置噴出的附有電荷的氣流和沙粒經過空氣離子濾除電場，從而使空氣正負離子在空氣離子濾除電場的作用下偏移至相應極板電極后被中和濾除，帶有電荷的沙粒因慣性力的作用快速通過空氣離子濾除電場，形成帶有電荷的風沙電場。

本發明進一步改進在于：

靠近出風口的風道內設有導流葉片，用于使風道的風沙氣流由出風口噴出后強制增大擴散面積。