[發明專利]一種高壓電纜接頭防爆裝置泄能孔的開口方式設計方法

在審

• 申請號: 201810721640.X
• 申請日: 2018-07-04
• 公開（公告）號: CN108631256A
• 公開（公告）日: 2018-10-09
• 發明（設計）人: 楊鑫;梁振;劉真
• 申請（專利權）人: 長沙理工大學
• 主分類號: H02G15/10
• 分類號: H02G15/10
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明提出了一種高壓電纜接頭防爆裝置泄能孔的開口方式設計方法，在泄能孔開口部位加裝密封部件以及彈簧壓緊裝置，不但具有防水、防潮性能，還能保證當電纜接頭發生爆炸時開口部位能夠可靠打開。根據高壓電纜接頭防爆保護裝置現場運行實際運行保護需要，以高壓電纜接頭發生電弧擊穿放電故障、甚至爆炸事故時，防爆保護裝置能夠正常泄流為前提，確定彈簧材料、個數、分布位置和彈性系數，并提出了對泄能孔加入彈簧壓緊裝置后，高壓電纜接頭防爆裝置的壁厚設計方法。本發明提出一種高壓電纜接頭防爆裝置泄能孔的開口方式設計方案能夠有效當電纜接頭發生爆炸時開口部位能夠可靠打開，同時保證高壓電纜接頭在日常使用時達到防水密封效果。

技術領域

電力系統與設備---高壓電纜接頭防爆設計

背景技術

電力電纜中間接頭是絕緣薄弱環節，易發生絕緣擊穿，引發電力電纜中間接頭爆炸事故。爆炸事故極易引發電纜火災，造成人員和設備的損傷。為了降低電纜接頭爆炸引起的二次事故，必須采用高壓電力電纜中間接頭防爆裝置。

當保護裝置為密封環境時，由于電弧放電產生的大量能量無法釋放，對保護裝置的結構穩定性提出了巨大考驗，因此，需要對高壓電纜接頭防爆裝置設計的關鍵在于設置合適的能量釋放方式以及時釋放電弧瞬間產生的能量。通常，高壓電力電纜接頭防爆裝置均采用了泄能孔以有效吸附爆炸產生的巨大沖擊力、降低爆炸釋放的大量熱量溫度、同時起到減震作用等要求。然而，目前針對泄能孔的設計大都憑借生產廠家的經驗設計，缺少理論支撐和計算方法，在實際應用中存在較大的偏差，無法達到最優化設計，也無法起到良好的防潮密封作用。為解決這一問題，本發明提出一種新型高壓電纜接頭防爆裝置泄能孔的開口方式設計方法，保證電纜接頭爆炸時開口部位能夠可靠打開，同時在電纜正常運行時具有防水、防潮性能。并提出了以彈簧拉伸泄能方式下，防爆裝置的壁厚設計方法。

發明內容

根據現有高壓電纜接頭防爆裝置泄能孔的開口方式設計存在的缺陷，本發明提出一種新的高壓電纜接頭防爆裝置泄能孔的開口方式設計方案，這種泄能孔開口部位整體由限高螺栓、壓緊彈簧裝置、上蓋板和開口法蘭等幾個部分共同構成，彈簧壓緊裝置和限高螺栓分別均勻分布在出氣口四周，起到固定上蓋板和出氣口的作用。這種高壓電纜接頭防爆裝置泄能孔的開口方式在壓緊狀態下的主視圖如圖1所示，產生最大位移狀態下的主視圖如圖2所示。為清晰顯示密封螺栓和壓緊彈簧裝置的具體位置，泄能孔的俯視圖如圖3所示，彈簧壓縮保護裝置整體側視圖如圖4所示。該裝置的工作原理為：正常使用狀態下，壓緊彈簧裝置處于壓縮狀態，能夠有效壓緊上蓋板，保證出氣口的防水性和密封性。在高壓電纜接頭發生電弧擊穿放電故障、甚至爆炸事故時，產生的巨大沖擊力由出氣口沖至上蓋板處，使上蓋板發生位移，彈簧發生形變，爆炸產生的巨大沖擊力和電弧瞬間產生的能量得到釋放。

(1)彈簧材料選擇

彈簧材料對彈簧性能通常具有決定性的作用。彈簧材料的分類可以分為金屬材料和非金屬材料兩大類，其中壓縮彈簧通常采用金屬材料。目前，彈簧常用的金屬材料都是油淬火回火鋼絲，硅錳彈簧鋼絲居多，采用GB5218標準，交貨狀態分為冷拉(L)、退火(T)、正火(Zh)、高溫回火(Gh)和銀亮(Zy)等5種。不同的材料工藝、不同的國家標準、不同的鋼種對應的化學成分均不相同，不同企業對彈簧鋼的標準執行也相當嚴格。另外，壓縮彈簧鋼絲必須控制好化學成分、力學性能、脫碳、表面質量等指標，嚴格控制原材料用鋼的非金屬夾雜物等，保證理論剪切應力與實際的一致。所以應當優先考慮行業推行的標準規定，經過綜合考慮，最終確定彈簧的材料、截面形狀和尺寸。

(2)彈簧彈性系數確定方法

由于彈簧在發生彈性形變時，彈力的大小F跟彈簧伸長(或壓縮)的長度x成正比，因此可以根據選定的彈簧的彈性系數，計算對應的彈簧拉力。在正常情況下彈簧處于壓緊狀態，能夠對上壓板起到較好的拉緊作用，有效密封泄能孔。在高壓電纜接頭發生電弧擊穿放電故障、甚至爆炸事故時，由于密封空間內電弧釋放的能量無法得到釋放，泄能孔內部氣壓隨時間迅速上升，當內部氣壓對泄能孔彈簧的作用力大于彈簧自身的壓縮力時，密封蓋被彈開，泄能孔開始泄能。