[发明专利]一种沙尘天气模拟实验系统

说明书

本发明公开了一种沙尘天气模拟实验系统，属于沙尘天气模拟实验技术领域。包括支撑框架，风沙发生装置，风速调节装置，沙尘荷电发生装置和空气离子滤除装置；风沙发生装置包括风道，变频电机，扇叶和螺旋喂料器；风速调节装置包括用于测量风道内风速的风速传感器，PID调节器和变频器；沙尘荷电发生装置包括多个正极环形电极和多个负极环形电极，各正极环形电机与可调高压电源正极连接，各负极环形电极与可调高压电源的负极连接；空气离子滤除装置包括正极板电极和负极板电极，正极板电极与可调高压电源的正极连接，负极板电极与可调高压电源的负极连接。它能够准确定量模拟风沙天气关键参数，具有模拟参数可调，模拟场景准确等特点。

技术领域

本发明涉及沙尘天气模拟实验技术领域。

背景技术

我国有大量的输变电工程途经沙漠地区，国内外都曾报道过因输变电工程造成的停电事故。沙尘暴中沙尘颗粒之间以及沙尘颗粒与地床面之间的摩擦使沙粒带上了电荷。过境沙尘造成了空气的介电常数增大、电阻率减小、形成强烈的风沙电场，这些都将可能影响输电线路外绝缘的放电特性，进而影响到电力系统的安全可靠运行。因此，需要开展模拟风沙天气下的外绝缘电气特性的研究。此时，风沙天气关键参数的准确定量模拟便显得尤为关键。目前现有的模拟风沙天气的试验系统分为户外场模拟系统和风洞模拟系统两种。但现有的风沙模拟实验系统均无法定量模拟沙尘带电量这一决定外绝缘电气特性的关键参数，且存在沙尘扩散面积小、扩散不均匀、模拟风速较低等多种问题。因此非常需要设计一种能够准确定量模拟风沙天气关键参数的实验系统。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种沙尘天气模拟实验系统，它能够准确定量模拟风沙天气关键参数，具有模拟参数可调，模拟场景准确等特点。

为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：

一种沙尘天气模拟实验系统，包括支撑框架，风沙发生装置，风速调节装置，沙尘荷电发生装置和空气离子滤除装置；

支撑框架，用于支撑固定风沙发生装置；

风沙发生装置包括风道，变频电机，扇叶和螺旋喂料器，风道的后端口为进风口，风道的前端口为出风口；扇叶设置在靠近后端口的风道内，变频电机驱动扇叶旋转，将空气由进风口吸入由出风口排出产生风力，螺旋喂料器用于将沙粒定量送入扇叶前端的风道内；

风速调节装置包括用于测量风道内风速的风速传感器，PID调节器和变频器，风速传感器的测量信号输出端与PID调节器的测量信号输入端连接，PID调节器的调节信号输出端与变频器的控制信号输入端连接，变频器的变频电压输出端与变频电机的电源输入端连接；

沙尘荷电发生装置包括多个正极环形电极和多个负极环形电极，各正极环形电极和各负极环形电极结构相同，包括环形导电体和由环形导电体支撑固定的导电网，各正极环形电极与可调高压电源的正极连接，各负极环形电极与可调高压电源的负极连接，各正极环形电极与各负极环形电极在使其轴心线处于同一条直线的位置上交替间隔排列并通过绝缘材质固定连接在一起，以形成强度可调的荷电空间电场，从而产生空间电晕，沙尘荷电发生装置位于风道的出风口的前端，以使出风口射出的气流经过荷电空间电场，产生空气离子，气流中的沙粒与空气离子碰撞进而带上电荷；

空气离子滤除装置包括正极板电极和负极板电极，正极板电极与可调高压电源的正极连接，负极板电极与可调高压电源的负极连接，正极板电极和负极板电极平行对称设置，从而在两个电极之间形成空气离子滤除电场，空气离子滤除装置位于沙尘荷电发生装置的前端，以使由沙尘荷电发生装置喷出的附有电荷的气流和沙粒经过空气离子滤除电场，从而使空气正负离子在空气离子滤除电场的作用下偏移至相应极板电极后被中和滤除，带有电荷的沙粒因惯性力的作用快速通过空气离子滤除电场，形成带有电荷的风沙电场。

本发明进一步改进在于：

靠近出风口的风道内设有导流叶片，用于使风道的风沙气流由出风口喷出后强制增大扩散面积。