中国地质大学长城学院毕业设计开题报告学生姓名商殿尊学号05208332专业班级08机制03班指导教师杨义勇职称讲师单 位中国地质大学课题性质设计R 论文课题来源科研 教学 生产 其它R毕业设计题目湖南地区高压电线除冰机器人机构设计一、研究的目的、意义目的：随着我国经济的高速发展，超高压大容量输电线路越建越多，线路走廊穿越的地理环境更加复杂，如经过大面积的水库、湖泊和崇山峻岭，给线路维护带来很多困难而且在严冬及初春季节，我国云贵高原、川陕一带及两湖地区常出现雾凇和雨凇现象，造成架空输电线路覆冰，使线路舞动、闪络、烧伤，甚至断线倒杆，使电网结构遭到破坏，安全运行受到严重威胁在紧急情况下，寻道员用带电操作杆或其它类似的绝缘棒只能为很少的一部分覆冰线路除冰，人工除冰有很高的危险性。意义：在国外，一些国家的地理与气候情况与我国相似，甚至一些国家的情况更加恶劣，为了保证电力系统的可靠性，提高高压输电线除冰的效率，减少损失，维护工人的安全，开发一种可以替代或部分替代工人进行除冰作业的新型设备一直是国内外相关研究的热点因此，研制安全有效的除冰机械以代替人进行导线除冰具有较好的应用前景和实用意义。二现状：在国外，一些国家的地理与气候情况与我国相似，甚至一些国家的情况更加恶劣，为了保证电力系统的可靠性，提高高压输电线除冰的效率，减少损失，维护工人的安全，开发一种可以替代或部分替代工人进行除冰作业的新型设备一直是国内外相关研究的热点因此，研制安全有效的除冰机械以代替人进行导线除冰具有较好的应用前景和实用意义。全球气候正经历以变暖为主要特征的变化，气候变暖导致“厄尔尼诺”和“拉尼娜”等极端天气气候事件的频率与强度明显增加，输电线路所处地质条件复杂，容易遭受冰灾等极端天气的影响，目前国内外对已多次发生的输电线路冰灾事故进行了相关的研究。2008年年初袭击湖南的持续低温、雨雪、冰冻天气过程来I临之前，湖南温度偏高、空气干燥。湖南东、南、西部三面环山，向中部、北部过渡为丘陵和平地，冷空气袭击湖南后，湖南降温迅速，冷暖空气交汇形成的锋面逆温强度大，加上湖南北低南高的地势使逆温层得以加强，地势陡增处南下冷空气因推进受阻而徘徊驻留，随着暖湿气流不断补充，易形成长时间降雨、冰冻，形成持续的雨凇。由于降温迅速，湘西高海拔山区和纬度较高的湘北地区地表气温低，但降水主要集中在湘南、湘中、湘东，且停留时间较长，导致湘南、湘中、湘东冰冻灾害强于湘北和湘西高海拔山区。湖南电网冰冻灾害是在大尺度天气形势控制下形成的，拉尼娜现象起到推波助浪的作用，冰冻灾害受损范围与程度具有较强的微地形影响特征。长时间的低温(05)、降水过程为覆冰提供了适宜条件。2008年初，受冷暖空气共同影响，湖南从01-1102-07，共出现4次明显的雨雪天气过程，这次持续时间长的冻雨和冰冻天气给湖南电网带来了灾难性的影响。湖南省电力公司500 kV线路33条有14条线路倒塔182基，变形75基，导线断线或受损159处， 高压线路倒杆6万4千多基，发生断线超过5万处；低压线路倒杆断杆33万多基，断线近37万处，在整个冰冻期间，发生了多次电网解裂和衡阳、郴州等地区大面积停电事故，使湖南电网受了有史以来最严峻的威胁，直接经济损失数10亿元。现场调查了2008年湖南冰灾期间220 kV输电线路的受损情况，发现倒塔线路覆冰厚度主要集中在2060 mm，同时微地形和微气象造成覆冰加重和覆冰的不均匀性，档距、塔形等对线路倒塔也存在影响。分析倒杆断线的形式认为覆冰太厚超过设计值，垂直荷载压垮和不平衡张力拉垮是造成线路倒塔的原因。2005年湖南冰灾后对覆冰倒塌的杆塔以及选择性选取的一些重要杆塔进行了改造，7条500 kV线路新增和改造杆塔共142基，220 kV共9条线路增加和改造铁塔32基，通过对局部区域杆塔更换塔型(将自立塔改为加强型转角耐张塔)、采用提高一级覆冰设计厚度(将15mm覆冰设计改为20mm)等措施提高杆塔的抗冰强度，通过新增杆塔缩小设计档距、缩短耐张段的距离，减少单基铁塔所受的重力荷载等技术措施进行改造，2008年这些改造的500 kV杆塔未发生倒塌现象，220 kV有2基因仅对主材加厚，在此次冰灾中发生扭曲受损，在同一区域有3基未改的杆塔发生了倒塌。因此对杆塔抗冰强度适当加强，是防止覆冰倒塌的最好措施之一。为应对冰冻灾害的影响，应进一步完善重大灾害的应急预案；按照差异化原则，易覆冰区段线路按20mm及以上覆冰设计，建设电网最小骨干网架；加快覆冰机理、融冰技术和冰情监测的研究和应用，覆冰期间提高重要线路的需送容量防止导线结冰，深入开展微地形、微气象的监测和冰区分布图的绘制工作。三、 设计内容：对除冰机器人的巡线机构，控制系统，以及对除冰机器人的各个机构的设计及绘图。四、进度安排1. 查阅资料，完成开题报告； 2011.12.102011.12.20 2. 结合课题进行外文资料阅读，完成英文翻译； 2011.12.212011.12.31 3. 学习、了解相关的知识，完成文献综述； 2012.1.12012.1.20 4设计并绘制设计的整体图； 2012.1.212012.2.1 5. 设计并绘制控制系统的电路图； 2012.2.22012.3.20 6对设计内容进行修改； 2012.3.212012.4.20 7整理资料，编写设计说明书；准备答辩。 2012.4.212012.5.5五、参考文献1张屹，邵威，高虹亮，罗成. 高压输电线路除冰机器人的机构设计J.三学大学学报，2008.12，Vol.30 No.6：P69-72.2高虹亮，孟遂民，罗成，马小强.架空输电线路除冰机器人的结构设计J.电力建设，2009.3，Vol.30 No.3：P93-96.3甘辰予，陈劲生.LEGO 智能除冰机器人的设计J.大众科技，2009.10，No.10.4蒋正龙，陆佳政，雷红才，黄福勇. 湖南2008年冰灾引起的倒塔原因分析J.高电压技术，2008.11，Vol.34 No.11：P2468-2474.5 吴功平，肖晓晖，肖华，戴锦春，鲍务均，胡杰. 架空高压输电线路巡线机器人样机研制J.电力系统自动化，2006.7.10，Vol.30 No.13：P90-107.6 张运楚，梁自泽，谭民. 架空电力线路巡线机器人的研究综述J.机器人，2004.9，Vol.26 No.5:P467-473.7 许源 刘人玮 李军. 湖南电网防冻融冰体系改革之探讨J.2003,Vol.23 No.5:P24-27.8 李红旗，陈志高，于钦刚，李翔，陈懿夫. 输电线路机械除冰技术研究J.自然灾害对电力设施的影响与应对研讨会2008.5,Vol.23 No.5:P24-279 李宁，周羽生，邝江华，彭琢. 输电线路除冰技术的研究J. 防灾科技学院学报,2008.9, V0110 No3:P33-37.10Serge Jourden. Deleer Installation at Lrvis Substation on Hydro Qurbecs High Voltage SystemJ.SOUTHERN POWER SYSTEM TECHNOLOGY，20099，Vol.3 No.1：P1-6.11濮良贵，纪名刚. 机械设计M. 北京:高等教育出版社，2002. 12 张红先，李波，方针. 2008年湖南电网冰灾中技术措施的应用效果分析J. 湖南电力,2008,Vol.3 No.3:P10-1613周良德，朱泗芳. 现代工程图学M. 湖南科学技术出版社，2002.14濮良贵 ,纪明刚. 机械设计M. 北京：高等教育出版社，2006.15 杜蕴莹，邢军，王澄，叶勇，严行健. 南方覆冰灾害造成输电线路倒塔原因及策略的研究J. 江苏电机工程，2008.11,Vol.27 No.6:P14-17.16 李庆峰，苑峥，吴穹，高剑，宿志一，周文俊. 全国输电线路覆冰情况调研及事故分析J. 电网技术，2008.5,Vol.32 No.9:P33-36.17 陆佳政。张红先，李波，方针. 2008年湖南电网冰灾中技术措施的应用效果分析J. 湖南电力，2008,Vol.28 No.3:P10-16.18 何清，阮羚. 输电线路除(融)冰新技术分析及实施可行性研究J. 湖北电力2008.4, Vol.32 No.2:P42-44.19 马一民,白雪松. 浅谈输电线路除冰方法，R.报告地:北京，报告会主办单位：国网北京电力建设研究院，2008.5.20 许树楷，赵杰. 电网冰灾案例及抗冰融冰技术综述J. 南方电网技2008.4, Vol.2 No.2:P1-6.指导教师意见：指导教师签名：年 月 日教研室意见：审查结果： 同 意 不 同 意教研室主任签名：年 月 日