Ο βασικός σκοπός της καταστροφικής δοκιμής βραχυκυκλώματος σφιγκτήρα καλωδίου
Σκοπός αυτής της δοκιμής είναι να "προληφτικά εντοπίσει τους κινδύνους και να εξασφαλιστεί η ασφάλεια του δικτύου". Εξυπηρετεί τέσσερις βασικούς σκοπούς:
1. Επαληθεύστε την συμμόρφωση με τα πρότυπα ασφαλείας και την είσοδο στα προϊόντα που εισέρχονται στην αγορά.
Η βιομηχανία ηλεκτρικής ενέργειας διαθέτει σαφή πρότυπα ασφαλείας για σφιγκτήρες καλωδίων. Για παράδειγμα, το GB/T 23408-2009, "Συστήματα αγωγών για καλώδια 1 kV και κάτω", απαιτεί ότι οι σφιγκτήρες αντιστέκονται στις ηλεκτρομαγνητικές δυνάμεις κάτω από συγκεκριμένα ρεύματα βραχυκυκλώματος χωρίς να διατηρούν θανατηφόρες βλάβες (όπως θραύση ή σοβαρή παραμόρφωση). Αυτή η δοκιμή προσομοιώνει ακραία σενάρια βραχυκυκλώματος για την άμεση επαλήθευση της συμμόρφωσης με τα πρότυπα αυτά. Εάν ένα δείγμα παρουσιάζει θραύση, αποτυχία μόνωσης ή άλλα ζητήματα κατά τη διάρκεια της δοκιμής, θεωρείται ανεπιφύλακτη και απαγορεύεται να εισέλθει στην αγορά, εμποδίζοντας έτσι τα ατυχήματα του δικτύου που προκαλούνται από ζητήματα ποιότητας προϊόντων στην πηγή.
2. Αναλύστε τον μηχανισμό αποτυχίας του σφιγκτήρα κάτω από σφάλματα βραχυκυκλώματος και βελτιστοποιήστε το σχεδιασμό του προϊόντος.
Ολόκληρη η διαδικασία "παραμόρφωσης-διάσπασης-αποθεμάτων" που συλλαμβάνεται κατά τη διάρκεια των πειραμάτων μπορεί να βοηθήσει το προσωπικό της Ε & Α να εντοπίσει τις αδυναμίες του σφιγκτήρα. Για παράδειγμα, εάν τα επαναλαμβανόμενα πειράματα αποκαλύψουν ότι τα μπουλόνια σε ένα διάλειμμα σφιγκτήρα κράματος αλουμινίου σε ένα ρεύμα βραχυκυκλώματος 20ka, αυτό μπορεί να οφείλεται σε ανεπαρκή αντοχή σε μπουλόνια. Εάν ένας πλαστικός σφιγκτήρας λιώνει σε υψηλές θερμοκρασίες, πρέπει να βελτιωθεί η αντίσταση υψηλής θερμοκρασίας του υλικού. Με την ανάλυση του μηχανισμού αποτυχίας, η ομάδα Ε & Α μπορεί να βελτιστοποιήσει ανάλογα το σχεδιασμό, όπως η αντικατάσταση των βιδών υψηλής αντοχής, η προσθήκη επιβραδυντικών φλόγας για τη βελτίωση της αντοχής της θερμότητας του πλαστικού ή τη ρύθμιση της δομής του σφιγκτήρα για τη μείωση της συγκέντρωσης του στρες, βελτιώνοντας έτσι την αντίσταση βραχυκυκλώματος του προϊόντος.
3. Παρέχετε υποστήριξη δεδομένων για τα σχέδια ανταπόκρισης σφαλμάτων συστήματος και ελαχιστοποιήστε τον αντίκτυπο των ατυχημάτων.
Όταν εμφανίζεται σφάλμα βραχυκυκλώματος στο δίκτυο ηλεκτρικής ενέργειας, οι λειτουργίες και το προσωπικό συντήρησης πρέπει να καθορίσουν γρήγορα το πεδίο εφαρμογής του σφάλματος και να αναπτύξουν ένα σχέδιο επισκευής. Η πειραματικά προερχόμενη σχέση μεταξύ του ρεύματος βραχυκυκλώματος και της βλάβης του σφιγκτήρα μπορεί να χρησιμεύσει ως αναφορά για τον σχεδιασμό απόκρισης σφάλματος. Για παράδειγμα, εάν τα πειράματα δείχνουν ότι ένα σφιγκτήρα καλωδίου 10KV σπάει σε ένα ρεύμα βραχυκυκλώματος 30ka για 1s, τότε όταν ένα παρόμοιο σφάλμα βραχυκυκλώματος εμφανίζεται στο ηλεκτρικό δίκτυο, οι λειτουργίες και το προσωπικό συντήρησης μπορούν να δώσουν προτεραιότητα σε ζημιές σε σφιγκτήρες αυτής της προδιαγραφής, συντομεύοντας το χρόνο θέσης σφάλματος και ελαχιστοποιώντας τη διάρκεια της εξουσίας.
4. Συγκρίνοντας την απόδοση των σφιγκτήρων διαφορετικών υλικών και προδιαγραφών για την καθοδήγηση της επιλογής του έργου
Σε πραγματικά έργα, η επιλογή καλωδίων σφιγκτήρα πρέπει να εξετάζει παράγοντες όπως το επίπεδο τάσης, το περιβάλλον εγκατάστασης (π.χ. γενικά έξοδα ή τα θαμμένα) και ο κίνδυνος ρεύματος βραχυκυκλώματος. Τα πειράματα μπορούν να συγκρίνουν τους σφιγκτήρες από διαφορετικά υλικά (χυτοσίδηρο έναντι κράματος αλουμινίου) και με διαφορετικές προδιαγραφές (κατάλληλα για καλώδια 120mm² έναντι 185mm²). Για παράδειγμα, τα πειράματα έχουν διαπιστώσει ότι οι σφιγκτήρες κράματος αλουμινίου έχουν 15% υψηλότερη υπολειμματική αντοχή από τους σφιγκτήρες από χυτοσίδηρο σε ένα ρεύμα βραχυκυκλώματος 20ka και είναι ελαφρύτερα. Ως εκ τούτου, σε εναέριες γραμμές (οι οποίες είναι ευαίσθητες στο βάρος) και έχουν υψηλότερο κίνδυνο βραχυκυκλώματος, οι σφιγκτήρες κράματος αλουμινίου συνιστώνται ως προτεραιότητα, παρέχοντας μια επιστημονική βάση για την επιλογή έργου.
Τυπικά συμπεράσματα από καταστρεπτικές δοκιμές βραχυκυκλώματος σφιγκτήρων καλωδίων
Με βάση τα εκτεταμένα πειραματικά δεδομένα, ο κλάδος έχει αναπτύξει μια σειρά καθοδήγησης τυπικών συμπερασμάτων που επηρεάζουν άμεσα το σχεδιασμό προϊόντων, την επιλογή της μηχανικής και τις στρατηγικές O & M:
1. Το υλικό είναι ένας βασικός παράγοντας που επηρεάζει την αντίσταση βραχυκυκλώματος των σφιγκτήρων καλωδίων, με μεταλλικούς σφιγκτήρες να υπερβαίνουν γενικά τους μη μεταλλικούς σφιγκτήρες.
Τα πειράματα έχουν δείξει ότι κάτω από τις ίδιες παραμέτρους βραχυκυκλώματος (π.χ. 20ka, 1s):
Μεταλλικοί σφιγκτήρες (χυτοσίδηρο, κράμα αλουμινίου): Μπορεί να αντέξει μεγαλύτερες ηλεκτρομαγνητικές δυνάμεις και υψηλές θερμοκρασίες, παρουσιάζοντας μόνο μικρή παραμόρφωση στις περισσότερες περιπτώσεις, με υπολειμματική αντοχή να φτάνει το 80% -90% της αρχικής αντοχής. Οι σφιγκτήρες κράματος αλουμινίου, λόγω της χαμηλής πυκνότητας και της καλής πλαστικότητάς τους, παρουσιάζουν ανώτερη αντοχή παραμόρφωσης σε σφιγκτήρες από χυτοσίδηρο (που είναι επιρρεπείς σε εύθραυστες ρωγμές).
2. Οι ακατάλληλες τεχνικές εγκατάστασης μπορούν να μειώσουν σημαντικά την αντίσταση βραχυκυκλώματος του σφιγκτήρα και η ροπή σύσφιξης των μπουλονιών είναι κρίσιμη.
Πολλαπλά συγκριτικά πειράματα έχουν διαπιστώσει ότι ακόμη και τα δειγμάτων σφιγκτήρα που μπορούν να υποβαθμίσουν σημαντικά την αντοχή τους βραχυκύκλωμα εάν η ροπή σύσφιξης του μπουλονιού κατά τη διάρκεια της εγκατάστασης δεν πληροί τις απαιτήσεις (είτε πολύ χαλαρές είτε πολύ σφιχτά):
Τα μπουλόνια που είναι πολύ χαλαρά αυξάνουν τη σχετική μετατόπιση μεταξύ του καλωδίου και του σφιγκτήρα κατά τη διάρκεια ενός βραχυκυκλώματος, ενδεχομένως οδηγώντας σε επαφή με τη διάβρωση και ακόμη και την αποσύνδεση του καλωδίου. Σε πειράματα, σφιγκτήρες με σφίξιμο ροπή 30% κάτω από το πρότυπο εμφάνισαν ποσοστό αποδέσμευσης 40% μετά από βραχυκύκλωμα.
3. Οι επιδράσεις της κορυφής και της διάρκειας του βραχυκυκλώματος και της διάρκειας στη βλάβη του σφιγκτήρα είναι "μη γραμμικά πρόσθετα".
Τα πειραματικά δεδομένα δείχνουν ότι η έκταση της βλάβης του σφιγκτήρα δεν είναι απλώς ανάλογη με το ρεύμα ή τη διάρκεια βραχυκυκλώματος, αλλά παρουσιάζει μάλλον ένα "αποτέλεσμα κατωφλίου":
Όταν το ρεύμα βραχυκυκλώματος είναι κάτω από την "κρίσιμη τιμή" (π.χ. 20ka για μεταλλικούς σφιγκτήρες και 10ka για μη μεταλλικούς σφιγκτήρες), ακόμη και με μια διάρκεια που εκτείνεται σε 2s, ο σφιγκτήρας παρουσιάζει μόνο ελαφρά παραμόρφωση, με υπολειμματική απώλεια απόδοσης ≤10%.
4. Όσο μεγαλύτερη είναι η περιοχή επαφής μεταξύ του σφιγκτήρα και του καλωδίου, τόσο μεγαλύτερη είναι η αντίσταση στην κατάλυση βραχυκυκλώματος.
Τα πειράματα έχουν διαπιστώσει ότι η περιοχή επαφής μεταξύ του σφιγκτήρα και του καλωδίου είναι μια "αδύναμη ζώνη υψηλής θερμοκρασίας" κατά τη διάρκεια ενός βραχυκυκλώματος: όσο μικρότερη είναι η περιοχή επαφής, τόσο μεγαλύτερη είναι η πυκνότητα ρεύματος, τόσο πιο συγκεντρωμένη η θερμότητα Joule και τόσο πιο ευαίσθητη στην κατάλυση.
Για παράδειγμα:
Ένας σφιγκτήρας με επιφάνεια επαφής 50cm² παρουσίασε μέγιστη θερμοκρασία 180 ° C κατά τη διάρκεια ενός βραχυκυκλώματος χωρίς αφαίρεση.
Ένας σφιγκτήρας με περιοχή επαφής μόνο 20cm² παρουσίασε μέγιστη θερμοκρασία 320 ° C, παρουσιάζοντας σημαντική αφαίρεση στην περιοχή επαφής και καταστρέφοντας το στρώμα μόνωσης.
Οι καταστροφικές δοκιμές βραχυκυκλώματος καλωδίων είναι μια κρίσιμη μέθοδος δοκιμής για τη βιομηχανία ενέργειας για να εξασφαλιστεί η ασφάλεια του εξοπλισμού και να βελτιστοποιήσει τις εφαρμογές μηχανικής. Με την προσομοίωση των σεναρίων βραχυκυκλώματος σε πραγματικό κόσμο, αυτές οι δοκιμές όχι μόνο επαληθεύουν τη συμμόρφωση με τα πρότυπα ασφαλείας, αλλά παρέχουν επίσης σε βάθος ανάλυση των μηχανισμών αποτυχίας, καθοδηγώντας το σχεδιασμό προϊόντων και την επιλογή μηχανικών. Τα πειραματικά αποτελέσματα υποδεικνύουν ότι οι μεταλλικοί σφιγκτήρες (ιδιαίτερα τα κράματα αλουμινίου) είναι πιο κατάλληλα για σενάρια μεσαίου και υψηλής τάσης, υψηλού κινδύνου.
