一种开关柜内部短路爆炸外壳动态响应模拟试验装置及方法制造方法及图纸

一种开关柜内部短路爆炸外壳动态响应模拟试验装置及方法，包括封闭容器、信号采集系统。所述封闭容器用于模拟开关柜金属柜体，封闭容器包括一个试品外壳，用于模拟开关柜柜体外壳，所述封闭容器安装有固定电极、试验电极，在固定电极两端施加高压大电流，从而在试验电极之间产生短路电弧，模拟实际开关柜中的短路燃弧爆炸现象；所述封闭容器设置有信号采集系统，所述信号采集系统包括：第一温度传感器、第二温度传感器、应变传感器、高速摄像机、压力传感器，分别测量试品外壳的内表面温升、外表面温升、应变、位移和速度、封闭容器内部的压力变化。本发明专利技术能模拟开关柜内部短路燃弧爆炸现象，试验现象易于观测；且便于移动和操作，安全性好，能节省大量物力和人力。

A simulation test device and method for dynamic response of explosion shell with short circuit inside switch cabinet

【技术实现步骤摘要】
一种开关柜内部短路爆炸外壳动态响应模拟试验装置及方法
本专利技术涉及开关柜内部短路爆炸试验领域，具体涉及一种开关柜内部短路爆炸外壳动态响应模拟试验装置及方法。
技术介绍
随着开关柜向小型化、智能化发展，其集成程度越来越高、预留绝缘裕度较小，由于异物（小动物、污秽）、湿热、绝缘老化、过电压以及误操作等不利因素的影响，易造成柜体内部间隙短路，电弧短时间内释放巨大能量，引起隔室内部气体温度升高、压力骤增，将产生热-力冲击效应作用于外壳表面，可能会造成金属外壳变形、熔化，进而形成故障电弧-短路爆炸事故。因此，开关柜内部短路爆炸事故一直为电力系统无法忽视的安全隐患。虽然国内外学者对开关柜内部短路爆炸问题开展了大量研究，提出了热-力效应数值模拟方法，分析了不同燃弧条件下压力升、温升等量的变化规律，但关于短路爆炸热-力效应作用下外壳的动态响应特性研究较少。目前，对热-力效应综合作用下外壳的动态特性以型式试验为主，但型式试验只能对外壳的机械强度进行定性校核，无法对外壳的动态响应特性进行定量研究。因此，有必要搭建开关柜内部短路爆炸外壳动态响应模拟试验装置，深入研究短路爆炸热-力冲击耦合作用下外壳的动态响应特性，揭示短路爆炸对柜体结构损伤的内在机制，为开关柜的安全防护设计提供理论支撑。
技术实现思路
本专利技术提供一种开关柜内部短路爆炸外壳动态响应模拟试验装置及方法，能模拟开关柜内部短路燃弧爆炸现象，试验现象易于观测；且便于移动和操作，安全性好，能节省大量物力和人力。本专利技术采取的技术方案为：>一种开关柜内部短路爆炸外壳动态响应模拟试验装置，包括封闭容器、信号采集系统。所述封闭容器用于模拟开关柜金属柜体，封闭容器包括一个试品外壳，用于模拟开关柜柜体外壳，所述封闭容器安装有固定电极、试验电极，在固定电极两端施加高压大电流，从而在试验电极之间产生短路电弧，模拟实际开关柜中的短路燃弧爆炸现象；所述封闭容器设置有信号采集系统，所述信号采集系统包括：第一温度传感器、第二温度传感器、应变传感器、高速摄像机、压力传感器；第一温度传感器，用于测量试品外壳的内表面温升；第二温度传感器，用于测量试品外壳的外表面温升；应变传感器，用于测量试品外壳的应变；高速摄像机位于封闭容器一侧，用于测量试品外壳的位移和速度；压力传感器与封闭容器相连，用于测量封闭容器内部的压力变化。所述封闭容器用于模拟开关柜金属柜体，包括面板S1、面板S2、面板S3、面板S4、面板S5、面板S6，其中：面板S1、面板S2、面板S3、面板S5、面板S6连接成一个带开口的容器，面板S4为试品外壳。第一温度传感器位于面板S4内侧表面，第二温度传感器位于面板S4外侧表面，应变传感器位于面板S4外侧表面，压力传感器与面板S2相连。所述面板S4通过高强度螺栓、密封垫与所述带开口的容器的开口部分相连，构成所述封闭容器。所述面板S4材料为覆铝锌板，面板S1、面板S2、面板S3、面板S5、面板S6为高强度钢板，通过焊接的方式紧密相连。所述面板S3加装有圆形高强度玻璃观察窗S7，用于对封闭容器内部短路燃弧现象进行观测。所述面板S5装设有泄压盖S，泄压盖S通过螺栓固定于面板S5表面，用于模拟实际开关柜的泄压盖。所述固定电极、试验电极通过螺纹连接，并与封闭容器配合相连。所述固定电极位于面板S1和面板S2中部，并穿过绝缘套管与容器紧密相连，从而实现固定电极与金属封闭容器之间的绝缘。一种开关柜内部短路爆炸外壳动态响应模拟试验方法，将两个试验电极之间的间隙利用焊锡丝短接，在固定电极两端施加大电流，当两个试验电极之间的焊锡丝被熔断后，在间隙之间产生短路电弧，模拟实际开关柜中的短路燃弧爆炸现象；通过信号采集系统测量试品外壳的温升、应变、位移、速度等特征量；分析内部短路爆炸作用下，外壳的动态响应特性。本专利技术一种开关柜内部短路爆炸外壳动态响应模拟试验装置及方法，技术效果如下：1）、本专利技术试验装置能模拟开关柜内部短路燃弧爆炸现象，试验现象易于观测，且便于移动和操作，安全性好，能节省大量物力和人力；2）、开关柜试品外壳与容器通过高强度螺栓固定，方便拆卸和更换，极大地提升试验效率，节省试验材料；3）、本专利技术试验装置可对外壳的动态响应和失效模式进行定量分析，弥补开关柜短路爆炸型式试验的不足；4）、本专利技术试验装置实现多参量实时监测，可开展不同短路电流、燃弧间距和燃弧位置下的短路爆炸试验，从而对不同短路情况下外壳动态响应特性进行对比分析。附图说明图1为本专利技术模拟试验装置整体结构示意图。图2为本专利技术模拟试验装置主视结构示意图。具体实施方式如图1、图2所示，一种开关柜内部短路爆炸外壳动态响应模拟试验装置，包括封闭容器、信号采集系统。所述封闭容器为正方体结构，用于模拟开关柜金属柜体，封闭容器包括一个试品外壳，用于模拟开关柜柜体外壳，所述封闭容器安装有固定电极4、试验电极5，在固定电极4两端施加高压大电流，从而在试验电极5之间产生短路电弧6，模拟实际开关柜中的短路燃弧爆炸现象；所述封闭容器设置有信号采集系统，所述信号采集系统包括：第一温度传感器7、第二温度传感器8、应变传感器9、高速摄像机10、压力传感器11；第一温度传感器7，用于测量试品外壳的内表面温升；第二温度传感器8，用于测量试品外壳的外表面温升；应变传感器9，用于测量试品外壳的应变；高速摄像机10位于封闭容器一侧，用于测量试品外壳的位移和速度；压力传感器11与封闭容器相连，用于测量封闭容器内部的压力变化。所述封闭容器用于模拟开关柜金属柜体，包括面板S1、面板S2、面板S3、面板S4、面板S5、面板S6，其中：面板S1、面板S2、面板S3、面板S5、面板S6连接成一个带开口的容器，面板S4为试品外壳。第一温度传感器7位于面板S4内侧表面，第二温度传感器8位于面板S4外侧表面，应变传感器9位于面板S4外侧表面，压力传感器11与面板S2相连。所述面板S4通过高强度螺栓1、密封垫2与所述带开口的容器的开口部分相连，构成所述封闭容器。试验结束后可更换，便于重复试验。所述面板S4材料为覆铝锌板，面板S1、面板S2、面板S3、面板S5、面板S6为高强度钢板，通过焊接的方式紧密相连，并保证试验过程中不发生形变和漏气。所述面板S3加装有圆形高强度玻璃观察窗S7，用于对封闭容器内部短路燃弧现象进行观测。所述面板S5装设有正方形的泄压盖S，泄压盖S通过螺栓固定于面板S5表面，用于模拟实际开关柜的泄压盖，防止内部压力过大破坏容器。所述固定电极4、试验电极5通过螺纹连接，并与封闭容器配合相连。固定电极4、试验电极5二者通过螺纹配合相连，便于更换试验电极5，且可通过调节螺纹旋入深度来改变电极之间的间距。所述固定电极4位于面板S1和面板S2中部，并穿过绝缘套管3与容器紧密相连，从而实现固定电极4与金属封本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种开关柜内部短路爆炸外壳动态响应模拟试验装置，包括封闭容器、信号采集系统；其特征在于：所述封闭容器用于模拟开关柜金属柜体，封闭容器包括一个试品外壳，用于模拟开关柜柜体外壳，所述封闭容器安装有固定电极（4）、试验电极（5），在固定电极（4）两端施加高压大电流，从而在试验电极（5）之间产生短路电弧（6），模拟实际开关柜中的短路燃弧爆炸现象；/n所述封闭容器设置有信号采集系统，所述信号采集系统包括：第一温度传感器（7）、第二温度传感器（8）、应变传感器（9）、高速摄像机（10）、压力传感器（11）；/n第一温度传感器（7），用于测量试品外壳的内表面温升；/n第二温度传感器（8），用于测量试品外壳的外表面温升；/n应变传感器（9），用于测量试品外壳的应变；/n高速摄像机（10）位于封闭容器一侧，用于测量试品外壳的位移和速度；/n压力传感器（11）与封闭容器相连，用于测量封闭容器内部的压力变化。/n

【技术特征摘要】
1.一种开关柜内部短路爆炸外壳动态响应模拟试验装置，包括封闭容器、信号采集系统；其特征在于：所述封闭容器用于模拟开关柜金属柜体，封闭容器包括一个试品外壳，用于模拟开关柜柜体外壳，所述封闭容器安装有固定电极（4）、试验电极（5），在固定电极（4）两端施加高压大电流，从而在试验电极（5）之间产生短路电弧（6），模拟实际开关柜中的短路燃弧爆炸现象；
所述封闭容器设置有信号采集系统，所述信号采集系统包括：第一温度传感器（7）、第二温度传感器（8）、应变传感器（9）、高速摄像机（10）、压力传感器（11）；
第一温度传感器（7），用于测量试品外壳的内表面温升；
第二温度传感器（8），用于测量试品外壳的外表面温升；
应变传感器（9），用于测量试品外壳的应变；
高速摄像机（10）位于封闭容器一侧，用于测量试品外壳的位移和速度；
压力传感器（11）与封闭容器相连，用于测量封闭容器内部的压力变化。


2.根据权利要求1所述一种开关柜内部短路爆炸外壳动态响应模拟试验装置，其特征在于：所述封闭容器用于模拟开关柜金属柜体，包括面板S1、面板S2、面板S3、面板S4、面板S5、面板S6，其中：面板S1、面板S2、面板S3、面板S5、面板S6连接成一个带开口的容器，面板S4为试品外壳；
第一温度传感器（7）位于面板S4内侧表面，第二温度传感器（8）位于面板S4外侧表面，应变传感器（9）位于面板S4外侧表面，压力传感器（11）与面板S2相连。


3.根据权利要求2所述一种开关柜内部短路爆炸外壳动态响应模拟试验装置，其特征在于：所述面板S4通过高强度螺栓（1）、密封垫（2）与...

【专利技术属性】
技术研发人员：黎鹏，龙泉，黎子晋，方蓓贝，吴田，普子恒，
申请(专利权)人：三峡大学，
类型：发明
国别省市：湖北;42