一种阀厅封堵新型结构及抗爆校核方法技术

本发明专利技术公开了一种阀厅封堵新型结构及抗爆校核方法，涉及直流输电领域，所述结构用于加强换流变与阀厅之间的防火墙的防火防爆能力，其包括第一封堵和第二封堵，换流变侧的换流变套管穿过所述第一封堵伸出到阀厅侧，所述换流变套管与所述第一封堵的接触面设置有所述第二封堵；所述第一封堵包括从换流变侧到阀厅侧依次连接的缓冲吸能层、防爆钢板层和防火层，所述第二封堵包括用于套设在所述换流变套管上的陶瓷化硅橡胶防水密封套筒以及填充在所述换流变套管与所述第一封堵的接触面之间的硅酸铝纤维针刺毯。所述方法用于结构的抗爆校核，本发明专利技术的结构在爆炸力的冲击下封堵结构变形量小，爆炸冲击载荷条件下仍能保护内部。

【技术实现步骤摘要】
一种阀厅封堵新型结构及抗爆校核方法
本专利技术涉及直流输电领域，具体涉及一种阀厅封堵新型结构及抗爆校核方法。
技术介绍
换流变均采用与阀厅毗邻的布置方式，在换流变与阀厅之间设置防火墙，换流变阀侧套管通过开设在防火墙上的洞口插入阀厅内。换流变压器安装就位后，需要对该洞口进行封堵，以满足阀厅运行要求。换流变主动火灾成因一般是换流变内部故障温升造成，特别是电弧发热，温度可达到上千度，绝缘油被裂解成可燃气体，绝缘油的温升和裂解出来的可燃气体在换流变油箱本体内部形成较大的应力，造成换流变充油外壳破裂，绝缘油外泄燃烧。充油外壳破裂会造成物理爆炸；绝缘油裂解出的可燃气体也会随绝缘油一起外泄，当空气中可燃气体浓度达到爆炸浓度时，便会发生化学燃爆。目前，原有单层防火板结构未专门设置防爆炸力的结构，实际火灾案例中也已表明，目前单层防火板结构无法低抗这些爆炸冲击力。这些爆炸通常与换流变火灾同时产生，因此单层防火板结构有可能在火灾发生时便在爆炸力的破坏下损坏而失去防火能力。故需要设计一种新型的防火防爆新型封堵结构以及检验其抗爆的校核方法。
技术实现思路
针对现有技术中的不足，本专利技术目的之一是提供一种阀厅封堵新型结构，该结构断裂强度高，在爆炸力的冲击下封堵结构变形量小，爆炸冲击载荷条件下仍能保护内部，同时，本专利技术另一目的则是提供一种抗爆校核方法。为实现上述目的，本专利技术的技术方案如下：一种阀厅封堵新型结构，用于加强换流变与阀厅之间的防火墙的防火防爆能力，阀厅封堵新型结构包括第一封堵和第二封堵，换流变侧的换流变套管穿过所述第一封堵伸出到阀厅侧，所述换流变套管与所述第一封堵的接触面设置有所述第二封堵；所述第一封堵包括从换流变侧到阀厅侧依次连接的缓冲吸能层、防爆钢板层和防火层，所述缓冲吸能层为含空包结构的缓冲吸能低磁导金属板；所述防爆钢板层为不锈钢防爆板；所述防火层包括龙骨架和多层硅酸铝板，所述龙骨架将多层所述不锈钢面层防爆板固定成一矩形体，该矩形体的右端面通过所述龙骨架与所述防火墙固定连接，该矩形体的外端面通过所述龙骨架与所述不锈钢防爆板固定连接，矩形体的右端面与外端面相邻；所述第二封堵包括用于套设在所述换流变套管上的陶瓷化硅橡胶防水密封套筒以及填充在所述换流变套管与所述第一封堵的接触面之间的硅酸铝纤维针刺毯。如上所述的阀厅封堵新型结构，进一步的，还包括分别设置在所述第一封堵前后端面的包边结构，所述包边结构用于将第一封堵与防火墙之间的连接部分与外界隔离防护，所述包边结构包括硅酸铝板以及依次包覆在所述硅酸铝的多层防火结构，所述多层防火结构包括硅酸铝针刺毯、防火防水胶、无磁化不锈钢和防火涂料，其中，所述硅酸铝针刺毯用于包覆在所述硅酸铝上，所述防火防水胶覆盖于所述硅酸铝针刺毯上并固化形成保护层，所述无磁化不锈钢对固化后形成的保护层进行包边，所述防火涂料用于喷涂在所述无磁化不锈钢的与外界接触的表侧。如上所述的阀厅封堵新型结构，进一步的，还包括有钢板，所述钢板与所述包边结构之间焊接固定且所述钢板通过弹性连接件固定在所述防火墙上。如上所述的阀厅封堵新型结构，进一步的，所述龙骨架采用H型镀锌钢，硅酸铝板、不锈钢防爆板、缓冲吸能低磁导板之间均采用双面卡口连接且各连接缝隙采用压型钢板专用密封胶密封。一种抗爆校核方法，用于如上所述的阀厅封堵新型结构的抗爆校核，所述方法包括设计校核和样板试验，综合考虑设计校核和样板试验的结果评估结构的抗爆性能：所述设计校核包括：建立爆炸冲击下的防爆板弯曲变形量极限值以及许用应力强度极限值的数学模型，代入样本的各项实际测量参数到所述数学模型中进行验证，评估防爆板弯曲变形量和许用应力强度是否超过极限值；所述样本试验包括：试验样本与预处理：制作规定尺寸的阀厅封堵新型结构样本，并将样本分为至少三组，其中第一组在第一温度下冷处理设定持续时间，第二组在第二温度下热处理设定持续时间，第三组不做处理，其中，第一温度低于第二温度，冷处理和热处理的设定持续时间相同；搭建试验平台：将爆破装置的爆破口紧贴于样本的一侧面，将碰撞记录器置于样本的相对另一侧面的一定距离，其中，该距离根据爆炸冲击下的防爆板弯曲变形量极限值设定，爆破装置的爆破口朝向样本直径逐渐增大，冲击波记录器设置于爆破口的外侧面；试验过程与防爆性能评价：三组样本分别进行如下试验，第一次起爆：T0时刻对冲击波波形记录仪复位，T0+2S炸药电子遥控点火，待爆炸的余震消失后，进行以下检查：检查碰撞记录器是否有玻璃柱断裂或破损，当碰撞记录器有玻璃柱断裂或破损，则更换破损的玻璃柱；第二次起爆：检查第一次起爆效果后，T1时刻对冲击波波形记录仪复位，T1+2S炸药电子遥控点火，待爆炸的余震消失后，进行以下检查：检查碰撞记录器是否有玻璃柱断裂或破损，当碰撞记录器有玻璃柱断裂或破损，则更换破损的玻璃柱；拆下样本，并检查样本正面、背面是否开裂或变形，若开裂则记录开裂长度，若变形，则测量变形点的面积和深度；用X光探伤仪，检查样本是否有内部裂纹，并记录裂纹长度；用X光探伤仪，检查样本的空包结构是否破裂，并记录破裂个数；评估：根据检查结果，设定试验通过标准并评估样本的抗爆性能。如上所述的抗爆校核方法，进一步的，爆炸冲击下防爆板弯曲变形导致防火结构失效计算方法如下：非线性瞬态力学的控制方程如式(1)：其中[M]为结构总体质量矩阵；[C]为结构总体阻尼矩阵；[K]为结构总体刚度矩阵；{F}为外载荷矢量矩阵；为结构节点加速度；为结构节点速度；{u}为结构节点位移矢量；(t)为载荷的作用时间；定义时间积分步，在两个临近的时间点增量Δt＝tn-tn-1，采用隐式方法Newmark和HHT来求解瞬态问题，Newmark法使用有限差分法，在一个时间间隔内有：对于下一时刻的位移un+1，则tn+1时刻的控制方程为将式(2)、(3)代入式(4)中得式(7)中α、δ为计算参量，联立(4)、(5)、(6)得其中求解方法无条件稳定条件需满足：Newmark参数如下，其中γ为阻尼衰减系数；但是数值阻尼的计算方法，会对计算造成干扰；为在高频下数值阻尼不降低求解精度，在低频下不产生过多的数值阻尼；在完全瞬态分析中，引入HHT时间积分法，αm、αf为质量、频率计算参量；α、δ、αm、αf应满足下列约束条件；如上所述的抗爆校核方法，进一步的，防爆板的许用应力计算方法为：vε为应变能量密度，σi为应力，εi为应变；三向应力状态下的应变能密度为:根据广义胡可定律，其中E为弹性模量，μ为泊松比：将式(14)代入式(13)得：设三个棱边相等的正立方单元体的三个主应力不想等，分别为σ1、σ2、σ3，对应的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种阀厅封堵新型结构，用于加强换流变与阀厅之间的防火墙的防火防爆能力，其特征在于，阀厅封堵新型结构包括第一封堵和第二封堵，换流变侧的换流变套管穿过所述第一封堵伸出到阀厅侧，所述换流变套管与所述第一封堵的接触面设置有所述第二封堵；/n所述第一封堵包括从换流变侧到阀厅侧依次连接的缓冲吸能层、防爆钢板层和防火层，/n所述缓冲吸能层为含空包结构的缓冲吸能低磁导金属板；/n所述防爆钢板层为不锈钢防爆板；/n所述防火层包括龙骨架和多层硅酸铝板，所述龙骨架将多层所述不锈钢面层防爆板固定成一矩形体，该矩形体的右端面通过所述龙骨架与所述防火墙固定连接，该矩形体的外端面通过所述龙骨架与所述不锈钢防爆板固定连接，矩形体的右端面与外端面相邻；/n所述第二封堵包括用于套设在所述换流变套管上的陶瓷化硅橡胶防水密封套筒以及填充在所述换流变套管与所述第一封堵的接触面之间的硅酸铝纤维针刺毯。/n

【技术特征摘要】
1.一种阀厅封堵新型结构，用于加强换流变与阀厅之间的防火墙的防火防爆能力，其特征在于，阀厅封堵新型结构包括第一封堵和第二封堵，换流变侧的换流变套管穿过所述第一封堵伸出到阀厅侧，所述换流变套管与所述第一封堵的接触面设置有所述第二封堵；
所述第一封堵包括从换流变侧到阀厅侧依次连接的缓冲吸能层、防爆钢板层和防火层，
所述缓冲吸能层为含空包结构的缓冲吸能低磁导金属板；
所述防爆钢板层为不锈钢防爆板；
所述防火层包括龙骨架和多层硅酸铝板，所述龙骨架将多层所述不锈钢面层防爆板固定成一矩形体，该矩形体的右端面通过所述龙骨架与所述防火墙固定连接，该矩形体的外端面通过所述龙骨架与所述不锈钢防爆板固定连接，矩形体的右端面与外端面相邻；
所述第二封堵包括用于套设在所述换流变套管上的陶瓷化硅橡胶防水密封套筒以及填充在所述换流变套管与所述第一封堵的接触面之间的硅酸铝纤维针刺毯。


2.根据权利要求1所述的阀厅封堵新型结构，其特征在于，还包括分别设置在所述第一封堵前后端面的包边结构，所述包边结构用于将第一封堵与防火墙之间的连接部分与外界隔离防护，所述包边结构包括硅酸铝板以及依次包覆在所述硅酸铝的多层防火结构，所述多层防火结构包括硅酸铝针刺毯、防火防水胶、无磁化不锈钢和防火涂料，其中，所述硅酸铝针刺毯用于包覆在所述硅酸铝上，所述防火防水胶覆盖于所述硅酸铝针刺毯上并固化形成保护层，所述无磁化不锈钢对固化后形成的保护层进行包边，所述防火涂料用于喷涂在所述无磁化不锈钢的与外界接触的表侧。


3.根据权利要求2所述的阀厅封堵新型结构，其特征在于，还包括有钢板，所述钢板与所述包边结构之间焊接固定且所述钢板通过弹性连接件固定在所述防火墙上。


4.根据权利要求1-3任一所述的阀厅封堵新型结构，其特征在于，所述龙骨架采用H型镀锌钢，硅酸铝板、不锈钢防爆板、缓冲吸能低磁导板之间均采用双面卡口连接且各连接缝隙采用压型钢板专用密封胶密封。


5.一种抗爆校核方法，其特征在于，用于如权利要求1至4任一所述的阀厅封堵新型结构的抗爆校核，所述方法包括设计校核和样板试验，综合考虑设计校核和样板试验的结果评估结构的抗爆性能：
所述设计校核包括：建立爆炸冲击下的防爆板弯曲变形量极限值以及许用应力强度极限值的数学模型，代入样本的各项实际测量参数到所述数学模型中进行验证，评估防爆板弯曲变形量和许用应力强度是否超过极限值；
所述样本试验包括：
试验样本与预处理：制作规定尺寸的阀厅封堵新型结构样本，并将样本分为至少三组，其中第一组在第一温度下冷处理设定持续时间，第二组在第二温度下热处理设定持续时间，第三组不做处理，其中，第一温度低于第二温度，冷处理和热处理的设定持续时间相同；
搭建试验平台：将爆破装置的爆破口紧贴于样本的一侧面，将碰撞记录器置于样本的相对另一侧面的一定距离，其中，该距离根据爆炸冲击下的防爆板弯曲变形量极限值设定，爆破装置的爆破口朝向样本直径逐渐增大，冲击波记录器设置于爆破口的外侧面；
试验过程与防爆性能评价：三组样本分别进行如下试验，
第一次起爆：T0时刻对冲击波波形记录仪复位，T0+2S炸药电子遥控点火，待爆炸的余震消失后，进行以下检查：
检查碰撞记录器是否有玻璃柱断裂或破损，当碰撞记录器有玻璃柱断裂或破损，则更换破损的玻璃柱；
第二次起爆：检查第一次起爆效果后，T1时刻对冲击波波形记录仪复位，T1+2S炸药电子遥控点火，待爆炸的余震消失后，进行以下检查：
检查碰撞记录器是否有玻璃柱断裂或破损，当碰撞记录器有玻璃柱断裂或破损，则更换破损的玻璃柱；
拆下样本，并检查样本正面、背面是否开裂或变形，若开裂则记录开裂长度，若变形，则测量变形点的面积和深度；
用X光探伤仪，检查样本是否有内部裂纹，并记录裂纹长度；
用X光探伤仪，检查样本的空包结构是否破裂，并记录破裂个数；
评估：根据检查...

【专利技术属性】
技术研发人员：邓军，潘志城，邓集瀚，谢志成，梁晨，刘青松，张晋寅，周海滨，
申请(专利权)人：中国南方电网有限责任公司超高压输电公司检修试验中心，中国南方电网有限责任公司超高压输电公司大理局，
类型：发明
国别省市：广东;44