一种基于界面电弧燃烧的电缆中间接头防爆盒防爆性能检测方法及装置

摘要

本发明公开了一种基于界面电弧燃烧的电缆中间接头防爆盒防爆性能检测方法，包括以下步骤：S1：实验中间接头的制作；S2：安装中间接头并将电极与高压电源连接；S3：施加电压引爆中间接头；S4：检查结果；本发明还提供一种基于界面电弧燃烧的电缆中间接头防爆盒防爆性能检测装置，包括防爆盒和实验中间接头，所述实验中间接头两端均设有电极，两组所述电极一侧均连接有导线，两组所述导线另一端均穿过防爆盒且连接有高压电源，本发明采用沿面放电引发爆炸，原理与实际爆炸相近，能最大程度模拟实际电缆中间接头爆炸对防爆盒的冲击作用；定量的控制电缆中间接头爆炸能量；能够得到出防爆盒能承受的电缆中间接头放电电弧电流大小。

说明书

技术领域

本发明属于电网电缆技术领域，具体为一种基于界面电弧燃烧的电缆中间接头防爆盒防爆性能检测方法，同时，本发明还涉及一种基于界面电弧燃烧的电缆中间接头防爆盒防爆性能检测装置。

背景技术

随着电网电缆化普及程度日益增高，电缆起火爆炸事故占电气事故比例越发提升。由于单个电缆的长度限制，一条线路通常需要一个或多个电缆中间接头，这些中间接头是最易发生事故的薄弱环节，容易发生起火爆炸事故。电缆接头爆炸起火事故很容易影响周围电缆，造成二次事故、扩大事故影响，并且电缆接头事故发展缓慢、无明显特征，监测上比较困难。

在接头上安装防火防爆盒能将接头与外界环境隔离，当接头发生故障时防爆盒壳体能承受爆炸产生的冲击力并使火焰迅速熄灭，有效防止电缆事故的扩大。防爆盒的防火防爆性能决定了防爆盒阻止电缆接头事故扩大的有效性，防火性能主要取决于材料的阻燃性能，而防爆性能的检测目前有三种主流方法：炸药法、相间/相对地短路试验电流法和重物下落法。

炸药法是通过现场爆炸试验检验防爆盒的防爆能力。爆炸试验采用规定量的TNT药块作为爆炸源，将药块置入中间接头中组装在两段模拟电缆导体中间并引爆，技术人员观察爆炸后的样品情况来判断样品防爆性能是否符合要求。炸药法具有方法便捷、能定量设置爆炸能量、结果接近实际的优点，但炸药法需要具有资质的专业机构进行试验，选择空间较小，试验安排开展受试验机构限制。

相间/相对地短路试验电流法是通过人工制作电缆相对地短路缺陷和相间短路缺陷，将缺陷电缆接头置入防爆盒后向其施加电流，相间短路试验电流有效值应大于等于20kA，相对地短路试验电流的有效值应大于等于15kA，要求试验中壳体应无损伤、着火现象。该方法的模拟手段与电缆中间接头实际爆炸时的运行状态完全不符，不具有有效性。

重物下落法是采用从一定高度垂直落下的重物的冲击检测防爆盒的抗冲击能力。重物下落法操作便捷并且能定量冲击能量，但该方法下防爆盒受力与防爆盒爆炸时实际受力相差较大，只能检测单点的防爆性能。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于界面电弧燃烧的电缆中间接头防爆盒防爆性能检测方法及装置，通过使电缆中间接头模拟实验体发生沿面放电引起爆炸，来检测防爆盒的防爆性能。该方法最大程度的模拟了实际电缆中间接头放电引发爆炸对防爆盒的冲击，并且该方法能够定量的控制电缆中间接头击穿爆炸时的电弧电流和爆炸能量小，以解决上述背景技术中提出现有技术中的问题。

为实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

一种基于界面电弧燃烧的电缆中间接头防爆盒防爆性能检测方法，包括以下步骤：

S1：实验中间接头的制作，实验中间接头需要专门进行制作，可以分为黄铜管电极和导电橡胶电极两种方式：

1）黄铜管电极的实验中间接头，步骤如下：

a：取一段与防爆盒长度相若的交联聚乙烯电缆，模拟实际中间接头的电缆；

b：在电缆上套两个黄铜管作为电极，两个黄铜管相对电缆中截面对称，两管之间距离取预先设定的放电沿面长度L，并将黄铜管电极与导线相连接；

c：在黄铜管外面套上绝缘橡胶冷缩管；

d：在电缆和橡胶冷缩管外面缠上绝缘胶布，冷缩管和绝缘胶布模拟了实际电缆中间接头的多层结构；

2）导电橡胶电极的实验中间接头，步骤如下：

a：取一段与防爆盒长度相若的交联聚乙烯电缆，模拟实际中间接头的电缆；

b：在电缆上套上主体为绝缘橡胶制成、在两端有导电橡胶部分的橡胶冷缩管；

c：在电缆和橡胶冷缩管外面缠上绝缘胶布，冷缩管和绝缘胶布模拟了实际电缆中间接头的多层结构；

S2：安装试验中间接头，试验时将电极与高压电源连接，将实验中间接头放入样品防爆盒中，防爆盒上下两半用螺栓固定，导线引出防爆盒外与高压电源相连，安装完成后拍照记录防爆盒样品表面情况；

S3：施加电压引爆中间接头：启动高压电源，向实验中间接头施加高电压，引起实验中间接头沿面放电进而爆炸，爆炸后断开电源，试验时注意电源和操作人员要处于适当距离并用与防爆盒隔离，保证安全；

S4：检查结果：爆炸结束后，观察试验样品情况，拍照对照，判断是否满足防爆盒防爆性能要求；

S5：通过改变放电沿面长度L和高压电源输出可以调节放电电弧电流和爆炸的能量，重复上述步骤S2-S4进行不同的实验检测。

本发明还提供一种基于界面电弧燃烧的电缆中间接头防爆盒防爆性能检测装置，包括防爆盒和实验中间接头，所述实验中间接头位于防爆盒的内腔内固定，所述实验中间接头两端均设有电极，两组所述电极一侧均连接有导线，两组所述导线另一端均穿过防爆盒且连接有高压电源。

具体的，所述防爆盒包括上壳体和下壳体，且上壳体和下壳体之间采用螺栓结构固定。

本发明的技术效果和优点：本发明提出的一种基于界面电弧燃烧的电缆中间接头防爆盒防爆性能检测方法及装置，与现有技术相比，具有以下优点：

1、本发明采用沿面放电引发爆炸，原理与实际爆炸相近，能最大程度模拟实际电缆中间接头爆炸对防爆盒的冲击作用；

2、本方法能够定量的控制电缆中间接头爆炸能量；

3、本方法能够得到出防爆盒能承受的电缆中间接头放电电弧电流大小。

附图说明

图1为本发明的实验原理示意图；

图2为本发明的黄铜套筒作电极的实验中间接头结构示意图；

图3为本发明的导电橡胶作电极的实验中间接头结构示意图；

图4为本发明的实验装置示例图；

图5为本发明的实验装置立体模型图；

图6为本发明的防爆盒打开后实验装置立体模型图。

图中：1、防爆盒；2、实验中间接头；3、电极；4、导线；5、高压电源。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明提供了如图1-6所示的一种基于界面电弧燃烧的电缆中间接头防爆盒防爆性能检测方法，包括以下步骤：

S1：实验中间接头的制作，实验中间接头需要专门进行制作，可以分为黄铜管电极和导电橡胶电极两种方式：

1）黄铜管电极的实验中间接头，步骤如下：

a：取一段与防爆盒长度相若的交联聚乙烯电缆，模拟实际中间接头的电缆；

b：在电缆上套两个黄铜管作为电极，两个黄铜管相对电缆中截面对称，两管之间距离取预先设定的放电沿面长度L，并将黄铜管电极与导线相连接；

c：在黄铜管外面套上绝缘橡胶冷缩管；

d：在电缆和橡胶冷缩管外面缠上绝缘胶布，冷缩管和绝缘胶布模拟了实际电缆中间接头的多层结构；

2）导电橡胶电极的实验中间接头，步骤如下：

a：取一段与防爆盒长度相若的交联聚乙烯电缆，模拟实际中间接头的电缆；

b：在电缆上套上主体为绝缘橡胶制成、在两端有导电橡胶部分的橡胶冷缩管；

c：在电缆和橡胶冷缩管外面缠上绝缘胶布，冷缩管和绝缘胶布模拟了实际电缆中间接头的多层结构；

S2：安装试验中间接头，试验时将电极与高压电源连接，将实验中间接头放入样品防爆盒中，防爆盒上下两半用螺栓固定，导线引出防爆盒外与高压电源相连，安装完成后拍照记录防爆盒样品表面情况；

S3：施加电压引爆中间接头：启动高压电源，向实验中间接头施加高电压，引起实验中间接头沿面放电进而爆炸，爆炸后断开电源，试验时注意电源和操作人员要处于适当距离并用与防爆盒隔离，保证安全；

S4：检查结果：爆炸结束后，观察试验样品情况，拍照对照，判断是否满足防爆盒防爆性能要求；

S5：通过改变放电沿面长度L和高压电源输出可以调节放电电弧电流和爆炸的能量，重复上述步骤S2-S4进行不同的实验检测。

高压电源：高压电源的功能是向实验中间接头的两个电极供电，使其发生沿面放电。高压电源通过导线与实验中间接头的电极相连接，试验时将高压电源放置在安全距离并与样品防爆盒通过挡板隔离，避免可能的爆炸飞溅物对电源和操作人员造成伤害。高压电源需要能提供足以使试验中间接头发生沿面放电的电压电流。

本发明还提供一种基于界面电弧燃烧的电缆中间接头防爆盒防爆性能检测装置，包括防爆盒1和实验中间接头2，实验中间接头位于防爆盒1的内腔内固定，实验中间接头2两端均设有电极3，两组电极3一侧均连接有导线4，两组导线4另一端均穿过防爆盒1且连接有高压电源5。

具体的，防爆盒1包括上壳体和下壳体，且上壳体和下壳体之间采用螺栓结构固定。

工作原理：通过施加电压使电缆中间接头的绝缘橡胶上出现沿面放电进而发生爆炸，模拟实际电缆中间接头爆炸对防爆盒1产生的冲击作用。如图1所示，将特制的实验中间接头2放入防爆盒1中固定，外部高压电源5与实验中间接头2内的放电电极3相连，高压电源5放置在安全位置并使用挡板避免可能的飞溅物伤及电源和工作人员。

实验采用特制的实验中间接头2，在交联聚乙烯（XLPE）电缆中部套两个与高压电源相连的黄铜锥管作为电极3，两个黄铜电极之间的距离为试验设定值L，这个距离也是通电时放电沿面的长度；然后在电缆与黄铜电极外面套上绝缘橡胶冷缩管，如图2所示；最后在外面缠上绝缘胶布，以此来模拟实际电缆中间接头的多层结构。除了采用黄铜锥管作为电极3，还可以采用导电橡胶作为电极3，导电橡胶与绝缘橡胶一体制成，如图3所示。

试验时将电极3与高压电源5连接，将实验中间接头2放入样品防爆盒1中，然后向电极3通高电压。高压电会使两个电极3之间绝缘橡胶与XLPE电缆的界面上出现沿面放电，放电电弧击穿绝缘并大量放热，使得实验中间接头2出现爆炸。爆炸产生的碎屑和强气流会冲击防爆盒1，观察实验中防爆盒1的情况便能得知防爆盒1的防爆性能。通过改变放电沿面长度L和高压电源5输出可以调节放电电弧电流和爆炸的能量。

最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。