火焰通道局部电导率实时监测装置制造方法及图纸

一种火焰通道局部电导率实时监测装置，包括：火焰发生平台；多个金属网格探头，平行设置在火焰发生平台上方不同高度处且间距可调，每个金属网格探头均包括两个正对且竖直放置的金属网格电极，其中一个金属网格电极与直流电源高压端相连，另一个金属网格电极经泄漏电流测量装置与所述直流电源低压端相连；以及处理单元，根据所述两个金属网格电极之间的间距、金属网格电极面积、泄漏电流信号、直流电源电压获得火焰局部电导率。本装置根据不同位置金属网格探头测量的泄漏电流信号计算可以获得火焰通道典型位置局部平均电导率，能够实现火焰通道局部平均电导率实时监测。

Real time monitoring device for local conductivity of flame passage

The utility model relates to a real-time monitoring device for local conductivity of a flame channel, which comprises a flame generating platform, a plurality of metal grid probes, which are arranged in parallel at different heights above the flame generating platform and have adjustable spacing, each metal grid probe comprises two metal grid electrodes which are placed in the opposite and vertical direction, one of which is connected with the high-voltage end of a DC power supply, and the other metal grid The grid electrode is connected with the low-voltage end of the DC power supply through the leakage current measuring device; and the processing unit obtains the local conductivity of the flame according to the space between the two metal grid electrodes, the area of the metal grid electrode, the leakage current signal and the DC power supply voltage. According to the leakage current signal measured by the metal grid probe at different positions, the device can obtain the local average conductivity of the typical position of the flame passage and realize the real-time monitoring of the local average conductivity of the flame passage.

【技术实现步骤摘要】
火焰通道局部电导率实时监测装置
本专利技术属于电气绝缘测试
，特别涉及一种火焰通道局部电导率实时监测装置。
技术介绍
架空输电线路以空气作为绝缘介质，发生山火时，山火产生的高温、灰烬、大量带电粒子等会大幅度降低绝缘性能，致使架空输电线路间隙发生击穿，从而导致输电线线路发生跳闸事故，对输电线路安全稳定运行造成的威胁也日益加剧。山火在燃烧过程中会生成大量的电子和离子，另外植被燃烧过程还生成大量的灰烬、炭黑等，炭黑的电离势很低，在火焰区很容易发生热游离。卷入火焰反应区中的还有大量的碱金属盐，在火焰的高温条件下会发生明显的热游离，因而植被火焰条件下间隙的电导率比空气条件下要高得多。因此，对火焰电导率进行准确而持续的测量对于山火条件下输电线路间隙击穿机理研究具有重要意义。现有技术中，对于模拟植被火焰电导率的测量主要存在以下几点不足：1)对于火焰体电导率测量采用整体测量方法。植被在燃烧时整个火焰通道不同位置火焰温度、颗粒物及电子和离子等差异较大，不同位置火焰电导率相差较大，采用整体火焰电导率测量无法准确反映火焰体实际电导率分布。2)对于火焰电导率测量采用在稳定燃烧阶段内选取间隔时间点进行测量，但植被火焰燃烧是一个持续的过程，火焰电导率也存在连续变化，选取间隔时间点测量无法准确表征火焰电导率的变化及发展趋势。综上，有必要提出一种能够对植被火焰局部电导率进行实时监测的装置。
技术实现思路
本专利技术提供一种火焰通道局部电导率实时监测装置，利用该装置对植被燃烧火焰通道不同位置处的局部平均电导率进行实时监测，获得植被火焰典型位置局部平均电导率分布特性及其随时间变化特征。根据本专利技术实施例的一方面，提供一种火焰通道局部电导率实时监测装置，包括：火焰发生平台；多个金属网格探头，平行设置在火焰发生平台上方不同高度处且间距可调，每个金属网格探头均包括两个正对且竖直放置的金属网格电极，其中一个金属网格电极与直流电源高压端相连，另一个金属网格电极经泄漏电流测量装置与所述直流电源低压端相连；以及处理单元，根据所述两个金属网格电极之间的间距、金属网格电极面积、泄漏电流信号、直流电源电压获得火焰局部电导率。在上述的火焰通道局部电导率实时监测装置，所述两个金属网格探头通过绝缘陶瓷杆安装在位于火焰发生平台侧方的支架上。在上述的火焰通道局部电导率实时监测装置，火焰局部电导率δ(单位为S/m)为：其中，I为泄漏电流监测值，单位为A；L为对立金属网格之间的距离，单位m；U为直流电源电压，单位为V；A为金属网格电极面积，单位为m2。本专利技术的工作原理是：植被在火焰发生平台燃烧产生火焰，金属网格探头布置于火焰通道不同位置，直流电流给金属网格电极提供稳定的直流电压，获得金属网格探头间隙泄漏电流，通过泄漏电流测量装置将泄漏电流信号经由采集卡采集并传送至PC端的处理单元，结合电源电压、金属网格探头尺寸等对泄漏电流信号处理获得间隙局部平均电导率。本专利技术的有益效果是：1)该装置操作简单，使用方便；2)该装置可方便开展植被火焰通道典型位置局部平均电导率测量，获得整个植被燃烧过程中火焰通道典型位置局部平均电导率分布特性及变化趋势。附图说明下面结合附图和具体实施方式对本专利技术作进一步详细说明。图1示出了根据本专利技术一个实施例的火焰通道局部电导率实时监测装置的结构示意图。图2示出了根据本专利技术一个实施例的杉木垛火焰不同高度处火焰局部平均电导率随时间变化图。具体实施方式图1示出了根据本专利技术一个实施例的火焰通道局部电导率实时监测装置的结构示意图。如图1，一种火焰通道局部电导率实时监测装置，包括火焰发生平台、直流电源、金属网格探头、耐高温绝缘陶瓷杆、支架、泄漏电流测量装置。直流电源用于提供稳定直流电压，本实施例中，电压可由直流恒定电压源提供。多个金属网格探头平行设置在火焰发生平台上方不同高度处且间距可调。每个金属网格探头均包括两个正对且竖直放置的金属网格电极，金属网格电极尺寸可为0.05×0.05m2。其中一个金属网格电极与直流电源高压端相连，另一个金属网格电极经泄漏电流测量装置与所述直流电源低压端相连。耐高温绝缘陶瓷杆长度可为30cm，用于支撑和固定金属网格探头。支架高度为1m，耐高温陶瓷杆穿过支架滑槽，可用螺丝进行固定。泄漏电流测量装置包括采样电阻、三级保护电路和屏蔽盒；采用电阻为精密无感电阻，阻值为3.8Ω，用于对泄漏电流进行实时取样；屏蔽盒为CATV屏蔽盒，用于对泄漏电流采样电阻及保护电路进行屏蔽外界干扰。泄漏电流测量装置采集的泄漏电流信号经数据采集卡传至PC端，数据采集卡位为NI-6210采集卡，采样方式为连续采样，采样率为1000Hz/s。PC端的处理单元根据所述两个金属网格电极之间的间距、金属网格电极面积、泄漏电流信号、直流电源电压获得火焰局部电导率。火焰通道局部电导率测量方法如下：1)将21×21×10cm3植被垛放置在50×50cm2火焰发生平台(铁板)中央，金属网格探头经耐高温陶瓷杆固定于支架上；调整支架位置使金属网格探头位于植被垛中心正上方；调节耐高温陶瓷杆使得两个金属网格探头高度分别为20cm和40cm；2)将金属网格探头的两块金属网格电极的间距调整到3cm，如图1，将其中一个金属网格电极与直流电源高压端相连，另一个金属网格电极经泄漏电流测量装置与所述直流电源低压端相连；3)泄漏电流采集装置经NI数据采集卡连接到PC端；4)引燃植被，待植被火焰燃烧稳定，开启直流电源，同时打开数据采集卡及PC端LabVIEW信号监测系统；5)LabVIEW信号监测系统获取泄漏电流信号，PC端根据泄漏电流监测值、两块金属网格电极之间的距离、金属网格电极面积以及直流电源电压计算得到火焰中局部电导率，对整个燃烧过程中火焰局部电导率实时监测；电导率δ(单位为S/m)的计算公式为：其中，I为泄漏电流监测值，单位为A；L为对立金属网格之间的距离，单位m；U为直流电源电压，单位为V；A为金属网格电极面积，单位为m2。图2示出了根据本专利技术一个实施例的杉木垛火焰不同高度处火焰局部平均电导率随时间变化图。可以看到，相比于空气间隙，植被燃烧产生的火焰使得间隙电导率大大增加，因此植被火焰条件下间隙的绝缘强度远小于空气间隙。同时可以看到，火焰间隙电导率不断变化，主要是植被燃烧时火焰存在抖动，火焰高度不断变化的原因。在火焰燃烧剧烈时会产生灰烬颗粒，引发空气间隙局部放电使得电导率波形出现毛刺现象，有产生的颗粒灰烬靠近电极时，电导率瞬间增大。如图2，在植被相对稳定燃烧时，间隙电导率处于相对稳定阶段，且电导率较大，随着火焰的抖动以及高度的变化，间隙电导率也出现不断变化。从图中对比可以看出，不同高度处火焰电导率整体变化趋势相同，但位于上部间隙电导率受火焰抖动影响更大，变化更加剧烈。在稳定燃烧时，20cm处火焰局部电导率约为30μs/cm，而40cm处火焰局部电导本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种火焰通道局部电导率实时监测装置，其特征在于，包括：/n火焰发生平台；/n多个金属网格探头，平行设置在火焰发生平台上方不同高度处且间距可调，每个金属网格探头均包括两个正对且竖直放置的金属网格电极，其中一个金属网格电极与直流电源高压端相连，另一个金属网格电极经泄漏电流测量装置与所述直流电源低压端相连；以及处理单元，根据所述两个金属网格电极之间的间距、金属网格电极面积、泄漏电流信号、直流电源电压获得火焰局部电导率。/n

【技术特征摘要】
1.一种火焰通道局部电导率实时监测装置，其特征在于，包括：
火焰发生平台；
多个金属网格探头，平行设置在火焰发生平台上方不同高度处且间距可调，每个金属网格探头均包括两个正对且竖直放置的金属网格电极，其中一个金属网格电极与直流电源高压端相连，另一个金属网格电极经泄漏电流测量装置与所述直流电源低压端相连；以及处理单元，根据所述两个金属网格电极之间的间距、金属网格电极面积、泄漏电流信号、直流电源电压获得火焰局部电导率。

【专利技术属性】
技术研发人员：黄道春，卢威，刘相群，
申请(专利权)人：武汉大学，
类型：发明
国别省市：湖北;42