10kV高压开关柜防爆安全设计方法技术

本发明专利技术公开了一种10kV高压开关柜防爆安全设计方法，该方法包括：在实际开关柜现有的防爆设计(隔离舱室分别加泄压板)的基础上，针对其内部发生短路电弧引起的爆炸冲击过程，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了仿真计算，兼顾了准确性和灵活性。得到在分隔舱室泄压板动作时刻内，柜体关键及薄弱部位压力分布随时间的变化关系，分析柜体的抵受性能，并得出开关柜关键部位(柜体厚度、柜门螺栓数量)安全设计方法，为10kV高压开关柜的安全设计提供方法指导。本发明专利技术可在现有开关柜的防爆设计基础上，进一步提升开关柜的运行安全性。升开关柜的运行安全性。升开关柜的运行安全性。

【技术实现步骤摘要】
10kV高压开关柜防爆安全设计方法


[0001]本专利技术涉及10kV高压开关柜防爆领域，尤其涉及一种由内部短路电弧引起的防爆安全设计方法。

技术介绍

[0002]10kV开关柜以其操作方便、运行可靠等优点，迅速在电力系统中普及。然而，由于10kV开关柜的密封结构，内部短路电弧引起地爆炸、失火事故是影响其安全运行的主要问题。为降低10kV开关柜内部短路电弧造成的事故损失，GB 3906—2006和IEC 62271-2003中，均将10kV开关柜内部电弧燃弧试验列为强制性试验，检验开关柜的柜体承受内部电弧燃弧产生的爆炸冲击波的性能。生产厂家在10kV开关柜内部普遍采用分隔舱室，分别配有泄能装置，并在柜门处安装加强螺栓，以起到防爆效果。
[0003]然而，实际运行中，10kV开关柜发生爆炸失火的事故仍是有发生。据统计，仅手车柜型式的开关柜，全国每年因短路电弧烧毁就多达200多面。其中，电缆接头的电弧故障约占总事故的25％。可见，10kV开关柜内部电弧故障引发的爆炸事故仍是不可忽视的一大隐患。
[0004]针对开关设备内部短路电弧冲本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种10kV高压开关柜防爆安全设计方法，其特征在于，包括：在实际开关柜现有的防爆设计(隔离舱室分别加泄压板)的基础上，针对其内部发生短路电弧引起的爆炸冲击过程，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了仿真计算；得到在分隔舱室泄压板动作时刻，并计算柜体关键及薄弱部位压力分布随时间的变化关系；分析柜体的抵受性能，并得出开关柜关键部位(柜体厚度、柜门螺栓数量)安全设计方法。2.根据权利要求1所述的10kV高压开关柜防爆安全设计方法，其特征在于,仿真中以各隔舱室中短路电弧实际发生位置为参考，以圆形热源模型模拟短路电弧爆源，以试验实测的电弧能量数据作为爆源的等效能量。3.根据权利要求1所述的10kV高压开关柜防爆安全设计方法，其特征在于，仿真过程中的多物理场耦合方式选择为热力场-流体场-位移场3个物理场相互耦合，并设置了相应的耦合方程和边界条件。4.根据权利要求1所述的10kV高压开关柜防爆安全设计方法，其特征在于，仿真简化计算条件为：1)去掉对隔舱室气体流动影响较小的零部件，同时将这些零部件去掉后剩余的孔隙作封闭处理；2)为了更直观地体现高温高压气体对隔舱室柜体的冲击效果，对各隔舱室内部作空腔处理，以此来校验柜体的极限冲击抵受性能。3)在整个燃弧过程中，各隔舱室的表面作绝热处理，气体参数如密度、热容、粘度等都随着温度的变化而变化。4)根据试验过程可知，各隔舱室底部固定不动，故仿真时在各隔舱室底部施加固定约束。5.根据权利要求1所述的10kV高压开关柜防爆安全设计方法，其特征在于，舱室短路电弧爆炸波能冲击下的泄压板动作时刻t
max
计算方法为：1)计算舱室从发生短路电弧产生后，舱室上盖板尼龙铆钉处应力随时间变化函数关系，并绘制关系曲线图graph
x
。2)舱室上盖板的泄压板一般采用n1个尼龙铆钉固定。单个尼龙铆钉的断裂应力计算公式如下：式中：F1为尼龙铆钉的极限拉力,S1为尼龙铆钉应力作用面积。3)将式(9)得到的尼龙铆钉极限断裂应力作为依据，在图graph

【专利技术属性】
技术研发人员：杨鑫，董盼，雷佳成，
申请(专利权)人：长沙理工大学，
类型：发明
国别省市：