现代输电工程试验技术.ppt

现代输电工程实验技术,任课教师：王新颖,2023/3/5,一、课程介绍的内容1.输电工程试验的准备、试验加载技术及仪器、设备 使用范围与要求；2.静、动载试验的测试技术的基本知识和基本原理；3.架空输电线路绝缘子试验、杆塔及基础试验、导地线的测试、金具试验的方法和相对应的标准和要求。,课程学习的内容与要求,2023/3/5,现代输电工程实验技术,2,第一章 概论第二章 试验准备 第三章 试验加载技术 第四章 静载试验的测试技术第五章 绝缘子试验 第六章 杆塔及基础试验 第七章 导地线的测试 第八章 金具试验,课程学习的内容与要求,考核方式：平时成绩（实验30%、考勤10%）+考试成绩60%=总成绩,2023/3/5,现代输电工程实验技术,3,二、课程学习的目的1.系统掌握输电工程实验的分类、试验方法；2.系统掌握输电工程实验的试验程序原则、有关试验文件的编写要求：3.掌握或了解试验仪器、设备的使用范围和技术要求。,课程学习的内容与要求,2023/3/5,现代输电工程实验技术,4,是输电工程专业的一门专业课。,第一章 概论,输电线路：,在一定的经济条件制约下，要求送电线路在规定的使用期限内和规定的使用条件下能够安全有效地承受外部和内部形成的机械和电气作用，以满足功能及使用上的要求。,由金属（或非金属）材料构成的不同类型的负载构件（如杆塔、导地线、绝缘子、金具）相互连接的组合体。,2023/3/5,现代输电工程实验技术,5,输电线路在整个设计使用年限内应适应各种可能的风险：,第一章 概论,施工阶段各种安装荷载;正常使用阶段：各种外界作用，特别是自然灾害和人为误操作;老化阶段:各种损伤积累和正常抗力的丧失等。,2023/3/5,现代输电工程实验技术,6,为了对线路进行合理设计，工程技术人员必须掌握线路在上述各种作用下的实际应力和变形状态，了解线路各种构件实际所具有的机械强度、电气性能和安全储备以及刚度、抗裂性能等。为此，输电线路试验是研究和发展线路新材料、新工艺、新体系以及探索线路计算分析、设计理论的重要手段。,第一章 概论,2023/3/5,现代输电工程实验技术,7,输电线路试验的任务：1、对线路上各种构件受作用后的性能进行观测和对量测参数进行分析；2、对线路上各种构件工作性能作出评价；3、对线路上各种构件的承载能力做出正确估计；4、为验证和发展输电线路的计算理论提供可靠的技术依据。,一、输电线路试验的任务,2023/3/5,现代输电工程实验技术,8,第一章：概述,1、输电线路试验的概念：在输电线路的试验对象（局部或整体、实物或模型）上，使用仪器设备和工具以各种实验技术为手段在荷载（机械的、电气的）和其他因素（温度和变形）作用下，通过量测与构件工作性能有关的各种参数（变形、挠度、应变、振幅、频率），来反映构件的工作性能、承载能力和相应的安全度，为线路的安全使用和设计理论的建立提供重要的依据。,2023/3/5,现代输电工程实验技术,9,一、输电线路试验的任务,第一章：概述,2023/3/5,现代输电工程实验技术,10,一、输电线路试验的任务,第一章：概述,1、生产鉴定性试验（又称鉴定性试验或检验性试验）2、科学研究性试验,2023/3/5,现代输电工程实验技术,11,二、输电线路试验的目的,第一章：概述,1、生产鉴定性试验目的：直接服务于生产对象：真实结构特点：非探索性、有比较成熟的计算理论、针对实际结构或构件,2023/3/5,现代输电工程实验技术,12,二、输电线路试验的目的,第一章：概述,1、生产鉴定性试验解决的问题：对线路设计和施工进行鉴定判断改建、扩建和加固线路的实际承载能力为线路工程事故鉴定提供技术依据对已建线路进行可靠性检验推断和估计线路的剩余寿命鉴定组件产品的质量,2023/3/5,现代输电工程实验技术,13,二、输电线路试验的目的,第一章：概述,2023/3/5,现代输电工程实验技术,14,二、输电线路试验的目的,第一章：概述,2023/3/5,现代输电工程实验技术,15,二、输电线路试验的目的,第一章：概述,2023/3/5,现代输电工程实验技术,16,二、输电线路试验的目的,第一章：概述,2、科学研究性试验特点：具有研究、探索、开发的性质，针对试件而不一定是具体结构。解决的问题：验证线路设计计算的各种假设；为制定或修订设计规程提供依据；为发展和推广新材料、新工艺、新结构提供理论与实际经验；,2023/3/5,现代输电工程实验技术,17,二、输电线路试验的目的,第一章：概述,根据试验目的：生产鉴定性试验、科学研究性试验。根据带电性质：机械性能试验、电气性能试验根据试验对象：原型试验、模型试验根据荷载分类：静力荷载试验、动力荷载试验根据试验场地：试验室试验、现场试验,2023/3/5,现代输电工程实验技术,18,三、输电线路试验的分类,第一章：概述,1、简述输电线路试验的任务。2、按试验目的的不同，结构试验可分为哪两类？3、简述生产性试验的目的。4、简述科研性试验的目的。5、试对比真型试验与模型试验。6、简述静力试验与动力试验的不同。7、阐述短期试验与长期试验的区分。8、说明试验室试验与现场试验的不同。,思考题：,2023/3/5,现代输电工程实验技术,19,原型试验：线路试验中大多数是原型试验，因为线路的特殊性，像其他结构试验那样做整体线路试验很困难，试验对象一般是线路组件。模型试验：由于受试验条件和试验场地等因素的限制，一些较大型的结构不能实现原型试验，可在规范允许的条件下，按照一定比例缩小而进行试验。也可叫做缩尺试验。,2023/3/5,现代输电工程实验技术,20,原型试验与模型试验,第一章：概述,定义：用物理力学方法，测定研究线路各组件在静荷载作用下的反应，分析、判定线路的工作状态和受力情况。分类：短期荷载 试 验、长期荷载试验优点：技术和设备都相对比较简单，较容易实现。,静力荷载试验,2023/3/5,现代输电工程实验技术,21,定义：如风荷载或其他动力荷载作用于杆塔结构上，以测出结构的动力特性，如振动变形及荷载特性，从而判断出杆塔结构在动力荷载下受冲击和振动影响的试验。,动力荷载试验,2023/3/5,现代输电工程实验技术,22,特点：试验室具有良好的工作条件，要具有精密和灵敏的仪器和设备进行试验，试验结果具有较高的准确度。试验室试验的对象可以是真型，也可以采用小尺寸的模型，并可以将输电工程组件一直试验到破坏。,试验室试验,2023/3/5,现代输电工程实验技术,23,特点：与试验室试验相比，由于客观环境条件的影响，现场试验不宜使用高精度的仪器设备进行观测，进行试验的方法也可能比较简单，所以试验精度和准确度较差。场试验多数用于解决具体实际问题，所以试验是在生产和施工现场进行。,现场试验,2023/3/5,现代输电工程实验技术,24,第二章 试验的基本知识,2023/3/5,第一节 输电工程试验的一般程序第二节 结构试验设计的基本原则第三节 测试技术基本原则第四节 试验大纲及其他文件,第二章 试验的基本知识,2023/3/5,现代输电工程实验技术,26,输电工程试验分为：试验设计试验准备试验实施试验分析,第一节 输电工程试验的一般程序,2023/3/5,现代输电工程实验技术,27,第二章：试验的基本知识,一、输电工程试验设计主要内容：对所要进行的试验工作进行全面的设计与规划，从而使设计的计划与试验大纲对整个试验起到统领全局和具体指导的作用。,第一节 输电工程试验的一般程序,2023/3/5,现代输电工程实验技术,28,第二章：试验的基本知识,一、输电工程试验设计输电工程试验总体设计的要求：明确试验目的，充分了解本项试验的性质，是研究性还是生产鉴定性的。进行调查研究，收集相关资料，包括在该方面已有的理论假定、试验及其试验方法、试验结果和存在的问题等；在以上工作的基础上确定试验的规模。,第一节 输电工程试验的一般程序,2023/3/5,现代输电工程实验技术,29,第二章：试验的基本知识,一、输电工程试验设计科研型试验的 要求：首先应根据研究课题了解其在国内外的发展状况和前景，并通过收集和查阅有关的文献资料，确定试验研究的目的和任务；确定试验的规模和性质，并在此基础上决定试件设计的主要组合参数，根据试验设备的性能确定试件的外形和尺寸,第一节 输电工程试验的一般程序,2023/3/5,现代输电工程实验技术,30,第二章：试验的基本知识,一、输电工程试验设计科研型试验的 要求：进行试件设计与制作；确定加载方法，设计加载系统；选定测量项目及测量方法；进行设备和仪表的率定；作好材料性能试验或其他辅助试件的试验；,第一节 输电工程试验的一般程序,2023/3/5,现代输电工程实验技术,31,第二章：试验的基本知识,一、输电工程试验设计科研型试验的 要求：制定试验安全防护措施；提出试验进度计划和试验技术人员分工；工程材料需用计划、经费开支预算、试验设备、仪表及附件的清单。,第一节 输电工程试验的一般程序,2023/3/5,现代输电工程实验技术,32,第二章：试验的基本知识,一、输电工程试验设计生产性试验设计的要求：收集、整理试验的相关资料对结构、组件进行实地考查，检查结构、组件的设计和施工质量状况；最后根据试验目的和要求制定试验计划；,第一节 输电工程试验的一般程序,2023/3/5,现代输电工程实验技术,33,第二章：试验的基本知识,针对某一已建成的具体结构、组件进行，一般不存在试件设计和制作问题,一、输电工程试验设计生产性试验设计的要求：对于受灾损伤的结构、组件还必须了解受灾的起因、过程与结构、组件的现状。对于实际调查的结果要加以整理(书面记录、草图、照片等)作为拟定试验方案，进行试验设计的依据。,第一节 输电工程试验的一般程序,2023/3/5,现代输电工程实验技术,34,第二章：试验的基本知识,二、试验准备试验准备的内容：将结构试验设计阶段确定的试件按要求制作、安装与就位将加载设备和测试仪表率定、安装就位，完成辅助试验工作；准备记录表格，算出各加载阶段结构各特征部位的内力及变形值。,第一节 输电工程试验的一般程序,2023/3/5,现代输电工程实验技术,35,第二章：试验的基本知识,二、试验准备结构试验准备的特点：1）试验准备工作十分繁琐，不仅涉及面广，而且工作量大，通常准备工作占全部试验工作量的1/2 2/3以上；2）试验准备阶段的工作质量直接影响到试验结果的准确程度，有时还关系到试验能否顺利进行完毕；,第一节 输电工程试验的一般程序,2023/3/5,现代输电工程实验技术,36,第二章：试验的基本知识,二、试验准备结构试验准备的特点：3）辅助试验完成后，要及时整理试验结果并作为试验的原始数据完整记录，对试验设计确定的加载制度控制指标进行必要的修正。4）试验准备工作，有时还与数据整理和资料分析有关，例如应变片的编号和仪表的率定记录等。,第一节 输电工程试验的一般程序,2023/3/5,现代输电工程实验技术,37,第二章：试验的基本知识,二、试验准备结构试验准备的特点：5）为了便于事后查对，试验组织者每天都应做好工作日记。,第一节 输电工程试验的一般程序,2023/3/5,现代输电工程实验技术,38,第二章：试验的基本知识,三、试验实施要求：按试验设计与试验准备阶段确定的加载制度进行正式加载试验。重要的测量数据应在试验过程中随时整理分析，并与事先计算的数值进行比较，发现有反常情况时应查明原因和故障，将问题弄清楚后才能继续加载。,第一节 输电工程试验的一般程序,2023/3/5,现代输电工程实验技术,39,第二章：试验的基本知识,三、试验实施要求：必须仔细观察结构、组件的变形情况例如：输电铁塔结构整体的、局部的变形情况和混凝土电杆的开裂和裂缝的出现、走向及宽度，破坏的特征等。试件破坏后要绘制破坏特性图，有条件的可拍照或录像，作为原始资料保存，以便今后研究分析时使用。,第一节 输电工程试验的一般程序,2023/3/5,现代输电工程实验技术,40,第二章：试验的基本知识,四、试验分析通过试验准备和加载试验阶段获得的大量数据和有关资料 将数据进行科学的整理、分析和计算，做到去粗取精，去伪存真。根据试验数据和资料编写总结报告。总结报告中应提出试验中发现的新问题及进一步的研究计划。,第一节 输电工程试验的一般程序,2023/3/5,现代输电工程实验技术,41,第二章：试验的基本知识,试验的定义：指给定系统的输入，并让系统在规定的环境条件下运行，考察系统输出，确定系统的模型和参数的全过程。确定输电工程试验设计的基本原则:真实模拟试验对象所处的环境和所受到的荷载消除次要因素影响将结构、组件反应视为随机变量降低试验成本和提高试验效率安全因素的影响,第二节 输电工程试验设计的基本原则,2023/3/5,现代输电工程实验技术,42,第二章：试验的基本知识,传感器技术传感器的定义：广义地说，传感器是一种转换器件，它能把物理量或化学量转换为可以观测、记录并加以利用的信号。输电工程试验就是在规定的试验环境下，通过各种传感器将结构、组件在不同受力阶段和不同电量阶段的反应转换为可以观测、记录的定量信息。力、位移、速度、加速度,第三节 测试技术基本原理,2023/3/5,现代输电工程实验技术,43,第二章：试验的基本知识,试验结果的测量测量的定义：为确定试验对象的反应量值而进行的过程。测量最基本的方式：比较。即将被测的未知物理量和预定的标准量进行比较以确定物理量的量值。测量的方法：直接测量和间接测量,第三节 测试技术基本原理,2023/3/5,现代输电工程实验技术,44,第二章：试验的基本知识,直接测量：指无需经过函数关系的计算，直接通过测量仪器得到被测量值。间接测量：在直接测量的基础上，根据己知的函数关系，通过计算得到被测物理量的量值。,直接测量和间接测量,2023/3/5,现代输电工程实验技术,45,标定（率定）和校准标定（率定）的定义：将原始基准器件或比被标定仪器或测量系统精度高的各类传感器作用于测量系统，通过对测量系统的输入一输出关系分析，得到传感器或测量系统的精度的实验操作。标定（率定）是一项工作。例如：各类压力试验机的压力精度；各类传感器的精度（力、位 移等）；各类计量仪器等。,第三节 测试技术基本原理,2023/3/5,现代输电工程实验技术,46,第二章：试验的基本知识,一、试验大纲 试验组织计划的表达形式是试验大纲。试验大纲是进行整个试验工作的指导性文件。其内容的详略程度视不同的试验而定，一般应包括以下几个部分：(1)试验项目来源，即试验任务产生的原因、渠道和性质。(2)试验研究目的，即通过试验最后应得出的数据，如破坏荷载值、设计荷载值下的内力分布和荷载一变形曲线等。,第四节 试验大纲及其他文件,2023/3/5,现代输电工程实验技术,47,第二章：试验的基本知识,一、试验大纲(3)试件设计及制作要求：包括试件设计的依据及理论分析，试件数量及施（加）工图，对试件原材料、制作工艺、制作精度等 的要求。(4)辅助试验内容，包括辅助试验的目的，试件的种类、数量及尺寸，试件的制作要求，试验方法等。(5)试件的安装与就位，包括试件的支座装置，保证侧向稳定装置等。,第四节 试验大纲及其他文件,2023/3/5,现代输电工程实验技术,48,第二章：试验的基本知识,一、试验大纲(6)测量方法，包括测点布置、仪表的布置与编号、仪表的安装方法、量程等。(7)加载方法，包括荷载数量及种类、加载设备、加载装置、加载图式、加载程序。(8)试验过程的观察，包括试验过程中除仪表读数外在其他方面应做的记录。(9)安全措施，包括安全装置、脚手架、技术安全规定等。,第四节 试验大纲及其他文件,2023/3/5,现代输电工程实验技术,49,第二章：试验的基本知识,一、试验大纲(10)试验进度计划。(11)经费使用计划，即试验经费的预算计划。(12)附件，包括经费、器材及仪表设备清单等。,第四节 试验大纲及其他文件,2023/3/5,现代输电工程实验技术,50,第二章：试验的基本知识,二、试验其他文件除试验大纲外，每一项试验从开始到最终完成还应包括以下几个文件：(1)试件施（加）工图及制作要求说明书。(2)试件制作过程及原始数据记录，包括各部分实际尺寸(3)自制试验设备加工图纸及设计资料。(4)加载装置及仪器仪表编号布置图。(5)仪表读数记录表，即原始记录表格。,第四节 试验大纲及其他文件,2023/3/5,现代输电工程实验技术,51,第二章：试验的基本知识,二、试验其他文件(6)测量过程记录，包括照片及测绘图纸等。(7)试件材料及原材料性能的测定数值的记录。(8)试验数据的整理分析及试验结果总结包括整理分析所依据的计算公式，整理后的数据图表等(9)试验工作日志。(10)试验报告。,第四节 试验大纲及其他文件,2023/3/5,现代输电工程实验技术,52,第二章：试验的基本知识,试验报告有时可不单独编写，而作为整个研究报告中的一部分。试验报告的内容一般包括：1)试验目的；2)试验对象的简介和考察；3)试验方法及依据；4)试验过程及问题；5)试验成果处理与分析；6)技术结论；7)附录。,试验报告,2023/3/5,现代输电工程实验技术,53,二、试验其他文件检验性(或鉴定性)试验的技术报告，主要应包括：(1)检验或鉴定的原因和目的；(2)试验前或试验后，结构或组件存在的主要问题及结构或组件所处的工作状态；(3)采用的检验方案或鉴定整体结构的调查方案；(4)试验数据的整理和分析结果；(5)技术结论或建议：(6)试验计划、原始记录、有关的设计、施工和使用情况调查报告等附件。,第四节 试验大纲及其他文件,2023/3/5,现代输电工程实验技术,54,第二章：试验的基本知识,