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防爆电缆终端的开发与试验
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防爆电缆终端的 开发与试验

December 10, 2015 • Cable Accessories / 电缆附件, 最近文章汇总

自高压电缆问世以来, 自 承式充油终端一直在 使用, 而且因其优异的 长期性能继续成为大多数电网 运营商的首选。近来, 在上述应 用中复合护套日益替代了瓷护 套, 并开始代表着这些部件的最 先进水平。   最新一代充油终端的基本设计包 括空心复合护套和安装在电缆绝 缘上的硅橡胶应力锥。剩下的体 积通常由硅油化合物填充, 是可 供选用的绝缘介质中最环保的 其中之一。这种设计的主要优 点是不仅适用于任何安装的运 行环境和机械要求, 而且可以在 宽泛的电缆尺寸和型号范围内 自如使用。   虽然这些终端类型通常很可靠很安全, 但孤立的电气击穿事件 是无法完全避免的。最糟糕的故 障模式来自于内部电弧产生的高 温导致快速汽化和绝缘介质的热 膨胀。由于突发的内部过压, 终 端很容易爆炸, 散射碎片, 给附 近的电网设备带来连带损害的威 胁, 同时也威胁着公众的安全。   鉴于此, 电缆附件制造商一直设 法通过将此类事件产生的后果 最小化, 降低这些风险。其结果 是开发了性价比高并且可靠的防 爆终端, 安装应用在敏感场所。 本文由瑞士 Brugg Kabel公司 Pietro Corsaro, Oldrich Sekula 和 Diego Cisilino 撰写, 报道了 开发防暴终端的相关设计和试验, 也介绍了公司开发的受专利保护 的解决方案的基本功能和工作原 理, 以及型式试验的研究结果。 防爆电缆终端的开发与试验-03 防爆电缆终端 防爆电缆终端的 开发与试验                                      032 防爆电缆终端的开发与试验-02 防爆电缆终端 防爆电缆终端的 开发与试验                                      02 防爆电缆终端的开发与试验-01 防爆电缆终端 防爆电缆终端的 开发与试验                                      01 Pic-1: 压力释放装置在终端顶部和底部的位置。   户外终端的内部电弧 终端内部产生电弧期间, 等离子体 形式的放电通道导致绝缘介质从 液体快速转变到蒸气。其结果是 气相压力突然增加, 产生了冲击波, 对整个结构产生应力。如果这些动 态应力超过了终端任何一个部件的 最大机械强度 (即空心绝缘护套, 顶 部和底部法兰或者将其固定在支撑 结构上的螺栓), 就可能发生机械故 障。碎片便可能以很高的速度弹射 到装置周围。   解决这一问题有两种可能的选择。 第一种选择是设计一种能够承受 内部电击穿期间产生的高压力的 终端。然而这种解决方案需要昂贵 的过度设计, 将大大限制其经济性 和应用领域。   一种更实际的选择是在电弧的早期 阶段, 通过控制性地释放内部增加 的压力解决问题。这将限制住最大 过压和任何碎片发射出。然而要取 得这样的结果, 终端必须配备能够 在内部电弧燃烧仅几毫秒的时间内 进行操作的嵌入式压力释放装置。   压力释放装置的设计   在第二种选择方案的研发阶段, 主要 挑战是设计一个可靠的压力释放装 置。例如, 限制条件之一是装置必须 能够在电弧燃烧后仅2毫秒内释放 被加压的液体, 同时也需要提供正 常操作压力下长时间安全运行所需 要的机械强度。还必须找到一种最 佳途径, 将这种压力释放装置整合 进现有设计中的复合护套终端中。 最终, 通过将装置同时安放在终端 的顶部 (即整合进电晕屏蔽层中) 和 底部 (即整合进底板中) 解决问题。 防爆电缆终端的开发与试验-pic2 防爆电缆终端 防爆电缆终端的 开发与试验                                      pic2 防爆电缆终端的开发与试验-pic2-2 防爆电缆终端 防爆电缆终端的 开发与试验                                      pic2 2 图2:电晕屏蔽层压力释放装置的工作原理 尽管形状不同, 两种装置均设计为 通过爆破盘动作, 但是有不同的动 态过程。为了将投入到不同设计理 念的试验工作减到最少, 只在最终 产品开发的过程中进行试验工作, 设计阶段主要依赖有限元分析。   为了同时起到电晕屏蔽层的作用, 位 于终端顶部的压力装置采用了有8 个凹槽的帽型形状, 这些凹槽在预 定的机械应力下破裂, 使装置能像 郁金香一样打开 (见图2)。   终端底层的压力释放装置被整合进 终端的基本设计中, 通过固定在底 板上的销支撑, 如图3所示。如果达 到了预定的压力水平, 爆破盘以轴线 方向朝终端的底部排开。

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