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中國地質大學長城學院畢業(yè)設計開題報告 學生姓名 商殿尊 學號 05208332 專業(yè)班級 08機制03班 指導教師 楊義勇 職稱 講師 單 位 中國地質大學 課題性質 設計R 論文□ 課題來源 科研□ 教學□ 生產□ 其它R 畢業(yè)設計題目 湖南地區(qū)高壓電線除冰機器人機構設計 一、研究的目的、意義 目的：隨著我國經濟的高速發(fā)展，超高壓大容量輸電線路越建越多，線路走廊穿越的地理環(huán)境更加復雜，如經過大面積的水庫、湖泊和崇山峻嶺，給線路維護帶來很多困難．而且在嚴冬及初春季節(jié)，我國云貴高原、川陜一帶及兩湖地區(qū)常出現(xiàn)霧凇和雨凇現(xiàn)象，造成架空輸電線路覆冰，使線路舞動、閃絡、燒傷，甚至斷線倒桿，使電網結構遭到破壞，安全運行受到嚴重威脅．在緊急情況下，尋道員用帶電操作桿或其它類似的絕緣棒只能為很少的一部分覆冰線路除冰，人工除冰有很高的危險性。 意義：在國外，一些國家的地理與氣候情況與我國相似，甚至一些國家的情況更加惡劣，為了保證電力系統(tǒng)的可靠性，提高高壓輸電線除冰的效率，減少損失，維護工人的安全，開發(fā)一種可以替代或部分替代工人進行除冰作業(yè)的新型設備一直是國內外相關研究的熱點．因此，研制安全有效的除冰機械以代替人進行導線除冰具有較好的應用前景和實用意義。 二﹑現(xiàn)狀： 在國外，一些國家的地理與氣候情況與我國相似，甚至一些國家的情況更加惡劣，為了保證電力系統(tǒng)的可靠性，提高高壓輸電線除冰的效率，減少損失，維護工人的安全，開發(fā)一種可以替代或部分替代工人進行除冰作業(yè)的新型設備一直是國內外相關研究的熱點．因此，研制安全有效的除冰機械以代替人進行導線除冰具有較好的應用前景和實用意義。 全球氣候正經歷以變暖為主要特征的變化，氣候變暖導致“厄爾尼諾”和“拉尼娜”等極端天氣氣候事件的頻率與強度明顯增加，輸電線路所處地質條件復雜，容易遭受冰災等極端天氣的影響，目前國內外對已多次發(fā)生的輸電線路冰災事故進行了相關的研究。2008年年初襲擊湖南的持續(xù)低溫、雨雪、冰凍天氣過程來I臨之前，湖南溫度偏高、空氣干燥。湖南東、南、西部三面環(huán)山，向中部、北部過渡為丘陵和平地，冷空氣襲擊湖南后，湖南降溫迅速，冷暖空氣交匯形成的鋒面逆溫強度大，加上湖南北低南高的地勢使逆溫層得以加強，地勢陡增處南下冷空氣因推進受阻而徘徊駐留，隨著暖濕氣流不斷補充，易形成長時間降雨、冰凍，形成持續(xù)的雨凇。由于降溫迅速，湘西高海拔山區(qū)和緯度較高的湘北地區(qū)地表氣溫低，但降水主要集中在湘南、湘中、湘東，且停留時間較長，導致湘南、湘中、湘東冰凍災害強于湘北和湘西高海拔山區(qū)。湖南電網冰凍災害是在大尺度天氣形勢控制下形成的，拉尼娜現(xiàn)象起到推波助浪的作用，冰凍災害受損范圍與程度具有較強的微地形影響特征。長時間的低溫(0~﹣5℃)、降水過程為覆冰提供了適宜條件。 2008年初，受冷暖空氣共同影響，湖南從01-11／02-07，共出現(xiàn)4次明顯的雨雪天氣過程，這次持續(xù)時間長的凍雨和冰凍天氣給湖南電網帶來了災難性的影響。湖南省電力公司500 kV線路33條有14條線路倒塔182基，變形75基，導線斷線或受損159處， 高壓線路倒桿6萬4千多基，發(fā)生斷線超過5萬處；低壓線路倒桿斷桿33萬多基，斷線近37萬處，在整個冰凍期間，發(fā)生了多次電網解裂和衡陽、郴州等地區(qū)大面積停電事故，使湖南電網受了有史以來最嚴峻的威脅，直接經濟損失數(shù)10億元。 現(xiàn)場調查了2008年湖南冰災期間≥220 kV輸電線路的受損情況，發(fā)現(xiàn)倒塔線路覆冰厚度主要集中在20～60 mm，同時微地形和微氣象造成覆冰加重和覆冰的不均勻性，檔距、塔形等對線路倒塔也存在影響。分析倒桿斷線的形式認為覆冰太厚超過設計值，垂直荷載壓垮和不平衡張力拉垮是造成線路倒塔的原因。 2005年湖南冰災后對覆冰倒塌的桿塔以及選擇性選取的一些重要桿塔進行了改造，7條500 kV線路新增和改造桿塔共142基，220 kV共9條線路增加和改造鐵塔32基，通過對局部區(qū)域桿塔更換塔型(將自立塔改為加強型轉角耐張塔)、采用提高一級覆冰設計厚度(將15mm覆冰設計改為20mm)等措施提高桿塔的抗冰強度，通過新增桿塔縮小設計檔距、縮短耐張段的距離，減少單基鐵塔所受的重力荷載等技術措施進行改造，2008年這些改造的500 kV桿塔未發(fā)生倒塌現(xiàn)象，220 kV有2基因僅對主材加厚，在此次冰災中發(fā)生扭曲受損，在同一區(qū)域有3基未改的桿塔發(fā)生了倒塌。因此對桿塔抗冰強度適當加強，是防止覆冰倒塌的最好措施之一。 為應對冰凍災害的影響，應進一步完善重大災害的應急預案；按照差異化原則，易覆冰區(qū)段線路按20mm及以上覆冰設計，建設電網最小骨干網架；加快覆冰機理、融冰技術和冰情監(jiān)測的研究和應用，覆冰期間提高重要線路的需送容量防止導線結冰，深入開展微地形、微氣象的監(jiān)測和冰區(qū)分布圖的繪制工作。 3、 設計內容： 對除冰機器人的巡線機構，控制系統(tǒng)，以及對除冰機器人的各個機構的設計及繪圖。 四、進度安排 1. 查閱資料，完成開題報告； 2011.12.10—2011.12.20 2. 結合課題進行外文資料閱讀，完成英文翻譯； 2011.12.21—2011.12.31 3. 學習、了解相關的知識，完成文獻綜述； 2012.1.1—2012.1.20 4．設計并繪制設計的整體圖； 2012.1.21—2012.2.1 5. 設計并繪制控制系統(tǒng)的電路圖； 2012.2.2—2012.3.20 6．對設計內容進行修改； 2012.3.21—2012.4.20 7．整理資料，編寫設計說明書；準備答辯。 2012.4.21—2012.5.5 五、參考文獻 ［1］張屹，邵威，高虹亮，羅成. 高壓輸電線路除冰機器人的機構設計[J].三學大學學報，2008.12，Vol.30 No.6：P69-72. ［2］高虹亮，孟遂民，羅成，馬小強.架空輸電線路除冰機器人的結構設計[J].電力建設，2009.3，Vol.30 No.3：P93-96. ［3］甘辰予，陳勁生.LEGO 智能除冰機器人的設計[J].大眾科技，2009.10，No.10. ［4］蔣正龍，陸佳政，雷紅才，黃福勇. 湖南2008年冰災引起的倒塔原因分析[J].高電壓技術，2008.11，Vol.34 No.11：P2468-2474. [5] 吳功平，肖曉暉，肖華，戴錦春，鮑務均，胡杰. 架空高壓輸電線路巡線機器人樣機研制[J].電力系統(tǒng)自動化，2006.7.10，Vol.30 No.13：P90-107. [6] 張運楚，梁自澤，譚民. 架空電力線路巡線機器人的研究綜述[J].機器人，2004.9，Vol.26 No.5:P467-473. [7] 許源 劉人瑋 李軍. 湖南電網防凍融冰體系改革之探討[J].2003,Vol.23 No.5:P24-27. [8] 李紅旗，陳志高，于欽剛，李翔，陳懿夫. 輸電線路機械除冰技術研究[J].自然災害對電力設施的影響與應對研討會2008.5,Vol.23 No.5:P24-27 [9] 李寧，周羽生，鄺江華，彭琢. 輸電線路除冰技術的研究[J]. 防災科技學院學報,2008.9, V01．10 No．3:P33-37. ［10］Serge Jourden. De—leer Installation at Lrvis Substation on Hydro Qurbec’s High Voltage System[J].SOUTHERN POWER SYSTEM TECHNOLOGY，20099，Vol.3 No.1：P1-6. ［11］濮良貴，紀名剛. 機械設計[M]. 北京:高等教育出版社，2002. [12] 張紅先，李波，方針. 2008年湖南電網冰災中技術措施的應用效果分析[J]. 湖南電力,2008,Vol.3 No.3:P10-16 ［13］周良德，朱泗芳. 現(xiàn)代工程圖學[M]. 湖南科學技術出版社，2002. ［14］濮良貴 ,紀明剛. 機械設計[M]. 北京：高等教育出版社，2006. [15] 杜蘊瑩，邢軍，王澄，葉勇，嚴行健. 南方覆冰災害造成輸電線路倒塔原因及策略的研究[J]. 江蘇電機工程，2008.11,Vol.27 No.6:P14-17. [16] 李慶峰，苑崢，吳穹，高劍，宿志一，周文俊. 全國輸電線路覆冰情況調研及事故分析[J]. 電網技術，2008.5,Vol.32 No.9:P33-36. [17] 陸佳政。張紅先，李波，方針. 2008年湖南電網冰災中技術措施的應用效果分析[J]. 湖南電力，2008,Vol.28 No.3:P10-16. [18] 何清，阮羚. 輸電線路除(融)冰新技術分析及實施可行性研究[J]. 湖北電力2008.4, Vol.32 No.2:P42-44. [19] 馬一民,白雪松. 淺談輸電線路除冰方法，[R].報告地:北京，報告會主辦單位：國網北京電力建設研究院，2008.5. [20] 許樹楷，趙杰. 電網冰災案例及抗冰融冰技術綜述[J]. 南方電網技2008.4, Vol.2 No.2:P1-6. 指導教師意見： 指導教師簽名： 年 月 日 教研室意見： 審查結果： 同 意□ 不 同 意□ 教研室主任簽名： 年 月 日