10 kV高压开关柜内部短路电弧冲击过程仿真及安全设计

目前10kV开关柜由于内部短路电弧引起的爆炸事故仍时有发生,其内部短路电弧冲击过程的仿真计算方法复杂度和准确度难以兼顾,安全设计缺少理论和方法指导.该文基于温度场、流体场和位移场耦合的有限元计算方法,利用热源等效和分舱建模方式,对开关柜内部电弧冲击过程进行仿真计算,兼顾了准确性和灵活性.以电缆室为例,通过仿真计算得到内...     

220 kV高压电缆接头保护装置端头部位的折线形设计与测试

针对现有的高压电缆接头防爆装置在端头部位普遍存在的应力集中问题,提出通过优化折线偏折角度和法兰尺寸的方法,均衡保护装置端头部位应力分布.利用温度场、流场和位移场耦合的有限元计算方法,对不同结构下220 kV金属型高压电缆接头防爆壳体端头部位内壁承受的应力进行计算,得到内部端头处的压力分布.通过仿真分析,结合保护装置实用性和经济性进行综合考虑,最终选取220 kV金属型高压电缆接头防爆装置端头部位折线偏折角度α为60°;在端头和壳体连接处增加法兰,确定其最优结构为法兰的高度为50 mm,厚度为20 mm,最终使保护装置内壁应力畸变系数降低至1.48.通过折线形端头的220 kV高压电缆接头防爆装置的爆破应力测试,验证设计方法的可靠性.通过对比折线型端头结构和弧度型端头结构,认为在相同的技术条件下,折线型端头结构具有更好的经济效益.为防爆装置设计提供可靠的理论计算方法.     

并联间隙在10kV配电变压器防雷中的应用方法

针对配变及其高压侧避雷器损坏的问题,文中提出在配变高压侧前若干基杆塔加装不同放电电压值的并联间隙,以调节线路和设备绝缘水平的差异,保护配变设备.首先建立10 kV配电线路过电压仿真模型,分别以直击杆塔不造成相间放电、感应雷下三相均不放电和感应雷下不造成相间放电时3种典型情况下的最大过电压侵入波为电源,分析了不同并联间隙...     

220 kV高压电缆接头保护装置端头部位的折线形设计与测试

针对现有的高压电缆接头防爆装置在端头部位普遍存在的应力集中问题,提出通过优化折线偏折角度和法兰尺寸的方法,均衡保护装置端头部位应力分布.利用温度场、流场和位移场耦合的有限元计算方法,对不同结构下220 kV金属型高压电缆接头防爆壳体端头部位内壁承受的应力进行计算,得到内部端头处的压力分布.通过仿真分析,结合保护装置实用性和经济性进行综合考虑,最终选取220 kV金属型高压电缆接头防爆装置端头部位折线偏折角度α为60°;在端头和壳体连接处增加法兰,确定其最优结构为法兰的高度为50 mm,厚度为20 mm,最终使保护装置内壁应力畸变系数降低至1.48.通过折线形端头的220 kV高压电缆接头防爆装置的爆破应力测试,验证设计方法的可靠性.通过对比折线型端头结构和弧度型端头结构,认为在相同的技术条件下,折线型端头结构具有更好的经济效益.为防爆装置设计提供可靠的理论计算方法.     

弹簧收缩泄能方式的220 kV电缆接头保护装置的防爆设计和测试

玻璃钢无法满足220 kV电缆接头短路爆炸的防爆要求，而铝镁合金防爆装置的直接开孔泄能方法不能防水防潮，无法控制爆炸时喷溅物溅出。文中提出了220 k V电缆接头铝镁合金保护装置的弹簧收缩泄能方式，即在泄能孔加上盖板，由弹簧拉紧，接头短路爆炸时弹簧动作、泄能。通过分析弹簧收缩泄能方式的原理，给出了其设计方法和关键部位的设计原则。利用温度场、流场和位移场耦合的有限元计算方法，确定了泄能孔开口半径最宜为80 mm；得到了弹簧的弹性系数为7.56×10⁴N∕m。以最大应力值小于5系铝镁合金材料的断裂应力为判据，确定了防爆装置的最佳匹配壁厚为8 mm。通过等效电弧能量的110 g 8701炸药的爆破试验证明了设计的可靠性。弹簧收缩泄能方式的保护装置具有防水防潮性能，可进一步降低短路爆炸时喷溅物造成的二次伤害，为输电电缆接头保护装置的防爆设计提供了理论依据和方法指导。     

220 kV金属型高压电缆接头保护装置的泄能孔和壁厚设计北大核心CSCD

针对目前常见的双泄能孔式220 kV金属型高压电缆接头保护装置缺少优化设计方法的问题,文中利用温度场、流场和位移场耦合的有限元计算方法,基于3层迭代算法,提出了优化泄能孔开口尺寸和装置壁厚的设计原则和方法。对不同开口尺寸下220 kV金属型高压电缆接头保护装置内壁的气压分布进行计算,得到了泄能孔开口尺寸r=80 mm,达到最优的泄能效果。进一步以泄能孔设计参数为基础,对装置内壁应力分布进行仿真计算,以保护装置材料可承受的极限应力值作为依据,最终确定保护装置的最佳匹配壁厚d=6 mm,并通过50 kA/200 ms大电流燃弧试验证明了设计的可靠性。经过优化后的保护装置整体材料用量比原有装置减小40%,且进一步降低了加装保护装置后电缆接头的温升效应。文中提出的设计方法和关键参数可为高压电缆接头保护装置的优化设计提供方法指导,提高其技术经济效益。