[发明专利]高压电缆接头短路电弧产生的爆炸波能测量和估算方法

说明书

本发明公开了一种高压电缆接头短路电弧爆炸波能的测量和估算方法，该方法包括：在高压电缆接头外部加装带泄能孔的防爆保护装置，进行人工短路引弧试验，测量从保护装置泄能孔溢出的爆炸波能；对爆炸过程进行仿真计算，以爆炸波能测试得到的压力冲击波测试结果为依据，得到短路电弧产生总的爆炸波能。本发明在试验测量数据的基础上，结合有限元仿真计算，得到高电压、大电流条件下短路电弧引起爆炸波能的能量大小，为高压电缆接头保护装置的设计提供可靠依据。

技术领域

本发明涉及高压电缆接头防爆领域，尤其涉及一种高压电缆接头短路电弧产生的爆炸波能测量和估算方法。

背景技术

随着国民经济的高速增长，人们对供电可靠性的要求也越来越高，高压电缆供电以其较高的可靠性优势，被越来越多地应用在输电领域。但是由于高压电缆接头结构复杂，需现场安装且安装工艺水平参差不齐，高压电缆接头成为高压电力电缆运行的薄弱环节。当高压电缆接头出现故障时，将会导致电缆接头发生烧毁、爆炸事故。为降低高压电缆接头短路电弧造成的破坏程度，一般做法是在接头部位加装保护装置，以起到防爆、防火的作用，而防爆装置的设计首先要得到高压电缆接头短路电弧的爆炸波能量大小。

高压电缆接头内部故障电弧对外界产生破坏效应的主要因素有高温(气体加热)、电弧通道膨胀产生的爆炸波和固体材料炸裂产生的喷溅物，气体加热产生的高温由于作用时间较短，对外界影响较小；固体喷溅物大部分可由高压电缆接头保护装置过滤掉。因而对外界影响较大的因素即是电弧通道膨胀产生的爆炸波。同时，短路电弧产生的爆炸波也是检验保护装置防爆性能的依据。

针对高压电缆接头短路能量测量，由于电压、电流值较高，作用时间短且波形变化复杂，直接测量短路回路的电压、电流波形进而计算短路能量的方法并不可取，且总的电弧能量中仅有一小部分形成爆炸波能，通过电测法无法得到爆炸波能的大小。目前对爆炸冲击波的测量主要是通过测量距爆炸源一定距离的冲击波超压的方法进行。然而，对于高压电缆接头内部发生电弧爆炸产生的爆炸波的能级没有测量先例，且当高压电缆接头发生短路故障时，由于短路电弧瞬间会造成大量固体飞溅物，对冲击波超压测量仪器造成破坏，故无法直接通过压力传感器测量其电弧的爆炸波能。

发明内容

本发明提供一种高压电缆接头短路电弧产生的爆炸波能测量和估算方法，用以解决高压电缆接头短路电弧产生的爆炸波能因能级高、时间短、变化复杂，且爆炸产生大量固体喷溅物而导致的测量技术问题。

为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为：

由于高压电缆接头短路电弧产生的爆炸波能因能级高、时间短、变化复杂，因而，不宜采用电测法，本发明采用冲击波超压的方法测量。另一方面，因接头短路电弧引起的爆炸伴随有固体喷溅物，无法直接使用超声波探头，需要在高压电缆接头加装带泄能孔的防爆保护装置。然而，加装了防爆保护装置之后，该装置又会吸收一部分短路电弧的爆炸波能。因而，本专利提出的测量方法分2部分。

高压电缆接头短路电弧产生的爆炸波能测量和估算方法，包括以下步骤：

1、从高压电缆接头的防爆保护装置泄能孔溢出的爆炸波能测量(试验测量)：

(1)试验电源：选择规程规定的12kV/50kA冲击大电流发生器进行试验，冲击大电流持续时间不少于继电保护装置的动作时间，以模拟现场中的高压电缆接头短路故障。

(2)试验前准备工作：

1)接线方法：试验电源的高压端接电缆线芯，接头铜壳引出段接地。在高压电缆接头内部进行人工短路引弧处理，即在接头中间线芯压接管与铜壳之间用一根铜线短接。试验接线方法示意图参见图1。

2)被试品：试验前需要对高压电缆接头加装带泄能孔的防爆保护装置。