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中國(guó)地質(zhì)大學(xué)長(zhǎng)城學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)開(kāi)題報(bào)告
學(xué)生姓名
商殿尊
學(xué)號(hào)
05208332
專業(yè)班級(jí)
08機(jī)制03班
指導(dǎo)教師
楊義勇
職稱
講師
單 位
中國(guó)地質(zhì)大學(xué)
課題性質(zhì)
設(shè)計(jì)R 論文□
課題來(lái)源
科研□ 教學(xué)□ 生產(chǎn)□ 其它R
畢業(yè)設(shè)計(jì)題目
湖南地區(qū)高壓電線除冰機(jī)器人機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)
一、研究的目的、意義
目的：隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)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(fù)雜，如經(jīng)過(guò)大面積的水庫(kù)、湖泊和崇山峻嶺，給線路維護(hù)帶來(lái)很多困難．而且在嚴(yán)冬及初春季節(jié)，我國(guó)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(dòng)、閃絡(luò)、燒傷，甚至斷線倒桿，使電網(wǎng)結(jié)構(gòu)遭到破壞，安全運(yùn)行受到嚴(yán)重威脅．在緊急情況下，尋道員用帶電操作桿或其它類(lèi)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(xiǎn)性。
意義：在國(guó)外，一些國(guó)家的地理與氣候情況與我國(guó)相似，甚至一些國(guó)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(hù)工人的安全，開(kāi)發(fā)一種可以替代或部分替代工人進(jìn)行除冰作業(yè)的新型設(shè)備一直是國(guó)內(nèi)外相關(guān)研究的熱點(diǎn)．因此，研制安全有效的除冰機(jī)械以代替人進(jìn)行導(dǎo)線除冰具有較好的應(yīng)用前景和實(shí)用意義。
二﹑現(xiàn)狀：
在國(guó)外，一些國(guó)家的地理與氣候情況與我國(guó)相似，甚至一些國(guó)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(hù)工人的安全，開(kāi)發(fā)一種可以替代或部分替代工人進(jìn)行除冰作業(yè)的新型設(shè)備一直是國(guó)內(nèi)外相關(guān)研究的熱點(diǎn)．因此，研制安全有效的除冰機(jī)械以代替人進(jìn)行導(dǎo)線除冰具有較好的應(yīng)用前景和實(shí)用意義。
全球氣候正經(jīng)歷以變暖為主要特征的變化，氣候變暖導(dǎo)致“厄爾尼諾”和“拉尼娜”等極端天氣氣候事件的頻率與強(qiáng)度明顯增加，輸電線路所處地質(zhì)條件復(fù)雜，容易遭受冰災(zāi)等極端天氣的影響，目前國(guó)內(nèi)外對(duì)已多次發(fā)生的輸電線路冰災(zāi)事故進(jìn)行了相關(guān)的研究。2008年年初襲擊湖南的持續(xù)低溫、雨雪、冰凍天氣過(guò)程來(lái)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(guò)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(qiáng)度大，加上湖南北低南高的地勢(shì)使逆溫層得以加強(qiáng)，地勢(shì)陡增處南下冷空氣因推進(jìn)受阻而徘徊駐留，隨著暖濕氣流不斷補(bǔ)充，易形成長(zhǎng)時(shí)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(shí)間較長(zhǎng)，導(dǎo)致湘南、湘中、湘東冰凍災(zāi)害強(qiáng)于湘北和湘西高海拔山區(qū)。湖南電網(wǎng)冰凍災(zāi)害是在大尺度天氣形勢(shì)控制下形成的，拉尼娜現(xiàn)象起到推波助浪的作用，冰凍災(zāi)害受損范圍與程度具有較強(qiáng)的微地形影響特征。長(zhǎng)時(shí)間的低溫(0~﹣5℃)、降水過(guò)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(guò)程，這次持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)的凍雨和冰凍天氣給湖南電網(wǎng)帶來(lái)了災(zāi)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(dǎo)線斷線或受損159處，
高壓線路倒桿6萬(wàn)4千多基，發(fā)生斷線超過(guò)5萬(wàn)處；低壓線路倒桿斷桿33萬(wàn)多基，斷線近37萬(wàn)處，在整個(gè)冰凍期間，發(fā)生了多次電網(wǎng)解裂和衡陽(yáng)、郴州等地區(qū)大面積停電事故，使湖南電網(wǎng)受了有史以來(lái)最嚴(yán)峻的威脅，直接經(jīng)濟(jì)損失數(shù)10億元。
現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查了2008年湖南冰災(zāi)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(shí)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(duì)線路倒塔也存在影響。分析倒桿斷線的形式認(rèn)為覆冰太厚超過(guò)設(shè)計(jì)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(zāi)后對(duì)覆冰倒塌的桿塔以及選擇性選取的一些重要桿塔進(jìn)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(guò)對(duì)局部區(qū)域桿塔更換塔型(將自立塔改為加強(qiáng)型轉(zhuǎn)角耐張塔)、采用提高一級(jí)覆冰設(shè)計(jì)厚度(將15mm覆冰設(shè)計(jì)改為20mm)等措施提高桿塔的抗冰強(qiáng)度，通過(guò)新增桿塔縮小設(shè)計(jì)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(shù)措施進(jìn)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(duì)主材加厚，在此次冰災(zāi)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(duì)桿塔抗冰強(qiáng)度適當(dāng)加強(qiáng)，是防止覆冰倒塌的最好措施之一。
為應(yīng)對(duì)冰凍災(zāi)害的影響，應(yīng)進(jìn)一步完善重大災(zāi)害的應(yīng)急預(yù)案；按照差異化原則，易覆冰區(qū)段線路按20mm及以上覆冰設(shè)計(jì)，建設(shè)電網(wǎng)最小骨干網(wǎng)架；加快覆冰機(jī)理、融冰技術(shù)和冰情監(jiān)測(cè)的研究和應(yīng)用，覆冰期間提高重要線路的需送容量防止導(dǎo)線結(jié)冰，深入開(kāi)展微地形、微氣象的監(jiān)測(cè)和冰區(qū)分布圖的繪制工作。
3、 設(shè)計(jì)內(nèi)容：
對(duì)除冰機(jī)器人的巡線機(jī)構(gòu)，控制系統(tǒng)，以及對(duì)除冰機(jī)器人的各個(gè)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)及繪圖。
四、進(jìn)度安排
1. 查閱資料，完成開(kāi)題報(bào)告； 2011.12.10—2011.12.20
2. 結(jié)合課題進(jìn)行外文資料閱讀，完成英文翻譯； 2011.12.21—2011.12.31
3. 學(xué)習(xí)、了解相關(guān)的知識(shí)，完成文獻(xiàn)綜述； 2012.1.1—2012.1.20
4．設(shè)計(jì)并繪制設(shè)計(jì)的整體圖； 2012.1.21—2012.2.1
5. 設(shè)計(jì)并繪制控制系統(tǒng)的電路圖； 2012.2.2—2012.3.20
6．對(duì)設(shè)計(jì)內(nèi)容進(jìn)行修改； 2012.3.21—2012.4.20
7．整理資料，編寫(xiě)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)；準(zhǔn)備答辯。 2012.4.21—2012.5.5
五、參考文獻(xiàn)
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指導(dǎo)教師意見(jiàn)：
指導(dǎo)教師簽名：
年 月 日
教研室意見(jiàn)：
審查結(jié)果： 同 意□ 不 同 意□
教研室主任簽名：
年 月 日