[发明专利]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

说明书

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。

技术领域

本发明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。

背景技术

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。

发明内容

本发明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。

本发明采取的技术方案为：

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。