一种冲击爆炸检测方法、装置及电缆接头与流程

    专利2025-08-03  19


    本发明涉及电力系统领域,更具体的,涉及一种冲击爆炸检测方法、装置及电缆接头。


    背景技术:

    1、电力电缆是输电线路中电能传输的重要设备,通常以隧道、排管、排架方式铺设,由于粗暴安装、长途运输以及长期载荷等因素,致使高压电缆接头电场畸变、绝缘性能劣化,最终发生高压电缆芯线与外屏蔽层/接地的工频电弧放电乃至爆炸或火灾。

    2、为了防止高压电缆短路故障引发爆炸造成的火灾影响以及其它次生事故,诸多研究机构和企业开始研究和设计具有防爆外壳的带有防爆外壳的高压电缆中间接头,防爆外壳的耐冲击强度通常采用一定当量的炸药进行防爆性能试验。随着计算机模拟技术的发展,带有防爆外壳的高压电缆中间接头在工频电流电弧作用下的防爆特性可以通过仿真计算获得,只是这方面的研究文献公开不多。重要的是,无论是炸药爆炸试验,还是计算机模拟计算,均没有综合考虑到高压电缆实际运行的电磁环境,致使现有无法为带有防爆外壳的高压电缆中间接头的防爆结构设计提供确切的爆炸冲击力数据和设计方案的可行性验证。

    3、针对上述问题,亟需一种冲击爆炸检测方法、装置及电缆接头。


    技术实现思路

    1、为解决现有技术中存在的不足,本发明提供一种冲击爆炸检测方法、装置及电缆接头,实现电缆接头的击穿时间和击穿临界条件、防爆外壳的爆炸力的测量,方法改造电缆接头的外侧面,确保压电传感器的监测能力。

    2、本发明采用如下的技术方案。

    3、本发明第一方面,涉及一种冲击爆炸检测方法,方法包括以下步骤:将冲击模拟电源、工频电源同时接入电缆接头的两侧以分别模拟雷电冲击和电力设备操作冲击,并在电缆接头外部装配防爆外壳;利用电压、电流传感器反馈电缆接头的工作状态,并基于工作状态调整冲击模拟电源的输出参数;基于工作状态判断电缆接头的击穿时间和击穿临界条件,以及通过压电传感器监测防爆外壳的爆炸冲击力。

    4、优选的,冲击模拟电源为可控信号强度、可调时间参数的脉冲电压源;工频电源为可控信号强度的工频电流源。

    5、优选的,将冲击模拟电源、工频电源同时接入所述电缆接头的两侧,还包括:电缆接头的两侧分别构成注入端和回流端,注入端和回流端的一侧位于防爆外壳内;注入端和回流端的另一侧分别固定有金属连接板,且冲击模拟电源、工频电源和电压传感器,通过金属连接板并联在电缆接头的两侧。

    6、优选的,电缆接头和压电传感器安装于爆炸检测试验平台上;并且,电缆接头上设置有冲击爆炸力检测端,且冲击爆炸力检测端通过传递杆穿过防爆外壳与压电传感器接触式连接。

    7、优选的,利用电压、电流传感器反馈电缆接头的工作状态,并基于工作状态调整冲击模拟电源的输出参数,还包括:通过第一可调高压充电单元dc1、第二可调高压充电单元dc2分别向所述储能电容c11、储能电容c2充电;测量储能电容c11、储能电容c2的电压,并在所述储能电容c11、储能电容c2达到预设电压时候,分别通过放电脉冲控制放电开关g11、放电开关g2的通断状态,以实现冲击模拟电压、工频电流的输出。

    8、优选的,预设第一可调高压充电单元dc1的电压台级;在初始台级上,实现冲击模拟电压、工频电流的输出,并采集所述电压、电流传感器反馈的所述电缆接头的工作状态;若工作状态为所述电缆接头正常导通,则提高电压台级,并在提高的电压台级上,继续输出冲击模拟电压、工频电流,采集工作状态,直到工作状态为电缆接头发生击穿;待电缆接头发生击穿时,记录临界电压值。

    9、本发明第二方面,涉及一种利用本发明第一方面中方法的一种冲击爆炸检测装置,装置包括冲击模拟电源,工频电源,装配防爆外壳的电缆接头,电压、电流传感器,压电传感器,计算机控制与数据采集分析处理单元;其中,冲击模拟电源、工频电源,用于接入电缆接头的两侧以模拟存在冲击电压的故障线路;电压、电流传感器,用于反馈电缆接头的工作状态;压电传感器,用于监测防爆外壳的爆炸冲击力;计算机控制与数据采集分析处理单元,用于接收电压、电流传感器的反馈,并基于反馈的工作状态调整冲击模拟电源的输出参数,基于工作状态判断电缆接头的击穿时间和击穿临界条件,以及获取爆炸冲击力、爆炸极限参数。

    10、本发明第三方面,涉及一种电缆接头,包括导体铜4、应力锥1、高压屏蔽5和外护套9,电缆接头的外护套9内、应力锥1和高压屏蔽5外侧由内之外依次设置sir7和灌封胶8;sir7以梯形方式设置,且梯形下底面覆盖于应力锥1和高压屏蔽5上,灌封胶8以均匀厚度设置在sir和外护套9之间;灌封胶8和外护套9延伸至应力锥1远离高压屏蔽5一侧的预设距离上。

    11、优选的,外护套9延伸至应力锥1远离高压屏蔽5一侧的预设距离上,还包括:在电缆接头横切面上,由内至外依次包括导体铜4、导体屏蔽3、xlpe2、绝缘屏蔽13、缓冲层12、灌封胶8、铜壳10和外护套9。

    12、缓冲层12从应力锥1远离高压屏蔽5一侧起始,布置到灌封胶8的截止位置以外;灌封胶8的截止位置以外,缓冲层12与外护套9之间还布置有氧化铝护11。

    13、本发明的有益效果在于,与现有技术相比,本发明中的一种冲击爆炸检测方法、装置及电缆接头,实现电缆接头的击穿时间和击穿临界条件、防爆外壳的爆炸力的测量,方法改造电缆接头的外侧面,确保压电传感器的监测能力。

    14、本发明的有益效果还包括:

    15、1、本发明依据带有防爆外壳的高压电缆中间接头的实际运行环境设计试验方案,充分考虑了带有防爆外壳的高压电缆中间接头承受工频过电流、过电压或直流过电压的情况,考虑高压电缆中间接头承受大气自然环境的雷电过电压、雷电冲击电压的场景,考察了输电线路中开关设备(诸如断路器等)频繁接通和断开而产生操作过电压。模拟方案中综合了上述场景,确保爆炸测试与实际的高压电缆中间接头的爆炸引发原因与条件的一致性。

    16、2、本发明冲击模拟电源的冲击电压时间参数能覆盖雷电冲击电压波和电力设备操作冲击电压波的波前时间和持续时间,确保试验能够获得带有防爆外壳的高压电缆中间接头在雷电冲击和可调的冲击电压和工频电流下的联合电压。

    17、3、精确模拟获得带有防爆外壳的高压电缆中间接头绝缘外壳所承受的冲击力和注入的工频电流幅值之间的内在关系,填补了本领域的技术空白。

    18、4、方法还原了爆炸发生的全过程,首先模拟击穿电弧,其次在击穿电弧基础上提供了充分的工频电流,从而精确模拟出爆炸前电缆接头的故障全过程,确保了爆炸原因可追溯,爆炸前各个时间段下对电缆接头的冲击力、击穿电弧的破坏力进行了充分阶段,实验数据能够适用于各种电缆接头、防爆壳的设计、检测和改进,试验实用度高,结果置信度高。

    19、5、为了确保压电传感器监测数据的有效性和可靠性,方法设计了能够与连接杆压接并有效传导冲击力的电缆接头外侧面结构,不仅提高了测量结构有效性,而且提高了电缆接头的击穿临界条件的相关参数和爆炸临界冲击力的相关参数,有效提升了电缆接头的安全属性。



    技术特征:

    1.一种冲击爆炸检测方法,其特征在于,所述方法包括以下步骤:

    2.根据权利要求1所述的一种用于电缆接头的冲击爆炸检测方法,其特征在于:

    3.根据权利要求1所述的一种用于电缆接头的冲击爆炸检测方法,其特征在于:

    4.根据权利要求1所述的一种用于电缆接头的冲击爆炸检测方法,其特征在于:

    5.根据权利要求1所述的一种用于电缆接头的冲击爆炸检测方法,其特征在于:

    6.根据权利要求5所述的一种用于电缆接头的冲击爆炸检测方法,其特征在于:

    7.一种利用权利要求1-12任一项权利要求所述方法的一种冲击爆炸检测装置,其特征在于:

    8.一种电缆接头,包括导体铜(4)、应力锥(1)、高压屏蔽(5)和外护套(9),其特征在于:

    9.根据权利要求1所述的一种电缆接头,其特征在于:

    10.根据权利要求9所述的一种电缆接头,其特征在于:


    技术总结
    一种冲击爆炸检测方法、装置及电缆接头,其特征在于,方法包括以下步骤:将冲击模拟电源、工频电源同时接入所述电缆接头的两侧以分别模拟雷电冲击和电力设备操作冲击,并在所述电缆接头外部装配防爆外壳;利用电压、电流传感器反馈所述电缆接头的工作状态,并基于所述工作状态调整所述冲击模拟电源的输出参数;基于所述工作状态判断所述电缆接头的击穿时间和击穿临界条件,以及通过压电传感器监测所述防爆外壳的爆炸冲击力。方法改造电缆接头的外侧面,确保压电传感器的监测能力。

    技术研发人员:袁燕岭,高岭,李耐心,赵一明,张静波,尹维波,胡琦,郑小宇,赵学,靳义波,穆勇,苑建涛,刘博志,孙晋茹,钟力生
    受保护的技术使用者:国网冀北电力有限公司唐山供电公司
    技术研发日:
    技术公布日:2024/4/29
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