[發(fā)明專利]高壓電纜接頭短路電弧產生的爆炸波能測量和估算方法

有效

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• 申請日: 2020-05-22
• 公開（公告）號: CN111624447B
• 公開（公告）日: 2022-07-29
• 發(fā)明（設計）人: 楊鑫;董盼;唐國棟;陳靜雯
• 申請（專利權）人: 長沙理工大學
• 主分類號: G01R31/12
• 分類號: G01R31/12;G06F30/23
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發(fā)明公開了一種高壓電纜接頭短路電弧爆炸波能的測量和估算方法，該方法包括：在高壓電纜接頭外部加裝帶泄能孔的防爆保護裝置，進行人工短路引弧試驗，測量從保護裝置泄能孔溢出的爆炸波能；對爆炸過程進行仿真計算，以爆炸波能測試得到的壓力沖擊波測試結果為依據，得到短路電弧產生總的爆炸波能。本發(fā)明在試驗測量數(shù)據的基礎上，結合有限元仿真計算，得到高電壓、大電流條件下短路電弧引起爆炸波能的能量大小，為高壓電纜接頭保護裝置的設計提供可靠依據。

技術領域

本發(fā)明涉及高壓電纜接頭防爆領域，尤其涉及一種高壓電纜接頭短路電弧產生的爆炸波能測量和估算方法。

背景技術

隨著國民經濟的高速增長，人們對供電可靠性的要求也越來越高，高壓電纜供電以其較高的可靠性優(yōu)勢，被越來越多地應用在輸電領域。但是由于高壓電纜接頭結構復雜，需現(xiàn)場安裝且安裝工藝水平參差不齊，高壓電纜接頭成為高壓電力電纜運行的薄弱環(huán)節(jié)。當高壓電纜接頭出現(xiàn)故障時，將會導致電纜接頭發(fā)生燒毀、爆炸事故。為降低高壓電纜接頭短路電弧造成的破壞程度，一般做法是在接頭部位加裝保護裝置，以起到防爆、防火的作用，而防爆裝置的設計首先要得到高壓電纜接頭短路電弧的爆炸波能量大小。

高壓電纜接頭內部故障電弧對外界產生破壞效應的主要因素有高溫(氣體加熱)、電弧通道膨脹產生的爆炸波和固體材料炸裂產生的噴濺物，氣體加熱產生的高溫由于作用時間較短，對外界影響較小；固體噴濺物大部分可由高壓電纜接頭保護裝置過濾掉。因而對外界影響較大的因素即是電弧通道膨脹產生的爆炸波。同時，短路電弧產生的爆炸波也是檢驗保護裝置防爆性能的依據。

針對高壓電纜接頭短路能量測量，由于電壓、電流值較高，作用時間短且波形變化復雜，直接測量短路回路的電壓、電流波形進而計算短路能量的方法并不可取，且總的電弧能量中僅有一小部分形成爆炸波能，通過電測法無法得到爆炸波能的大小。目前對爆炸沖擊波的測量主要是通過測量距爆炸源一定距離的沖擊波超壓的方法進行。然而，對于高壓電纜接頭內部發(fā)生電弧爆炸產生的爆炸波的能級沒有測量先例，且當高壓電纜接頭發(fā)生短路故障時，由于短路電弧瞬間會造成大量固體飛濺物，對沖擊波超壓測量儀器造成破壞，故無法直接通過壓力傳感器測量其電弧的爆炸波能。

發(fā)明內容

本發(fā)明提供一種高壓電纜接頭短路電弧產生的爆炸波能測量和估算方法，用以解決高壓電纜接頭短路電弧產生的爆炸波能因能級高、時間短、變化復雜，且爆炸產生大量固體噴濺物而導致的測量技術問題。

為解決上述技術問題，本發(fā)明提出的技術方案為：

由于高壓電纜接頭短路電弧產生的爆炸波能因能級高、時間短、變化復雜，因而，不宜采用電測法，本發(fā)明采用沖擊波超壓的方法測量。另一方面，因接頭短路電弧引起的爆炸伴隨有固體噴濺物，無法直接使用超聲波探頭，需要在高壓電纜接頭加裝帶泄能孔的防爆保護裝置。然而，加裝了防爆保護裝置之后，該裝置又會吸收一部分短路電弧的爆炸波能。因而，本專利提出的測量方法分2部分。

高壓電纜接頭短路電弧產生的爆炸波能測量和估算方法，包括以下步驟：

1、從高壓電纜接頭的防爆保護裝置泄能孔溢出的爆炸波能測量(試驗測量)：

(1)試驗電源：選擇規(guī)程規(guī)定的12kV/50kA沖擊大電流發(fā)生器進行試驗，沖擊大電流持續(xù)時間不少于繼電保護裝置的動作時間，以模擬現(xiàn)場中的高壓電纜接頭短路故障。

(2)試驗前準備工作：

1)接線方法：試驗電源的高壓端接電纜線芯，接頭銅殼引出段接地。在高壓電纜接頭內部進行人工短路引弧處理，即在接頭中間線芯壓接管與銅殼之間用一根銅線短接。試驗接線方法示意圖參見圖1。

2)被試品：試驗前需要對高壓電纜接頭加裝帶泄能孔的防爆保護裝置。