A kábelbilincs rövidzárlati roncsolási vizsgálatának fő célja
Ennek a tesztnek az a célja, hogy „megelőzően azonosítsa a kockázatokat és biztosítsa a hálózat biztonságát”. Négy alapvető célt szolgál:
1. Ellenőrizze, hogy a termék megfelel-e a biztonsági előírásoknak, és akadályozza meg a nem megfelelő termékek piacra kerülését.
Az energiaipar egyértelmű biztonsági szabványokkal rendelkezik a kábelbilincsekre vonatkozóan. Például a GB/T 23408-2009, „Csővezetékrendszerek 1 kV-os és az alatti kábelekhez” szabvány előírja, hogy a bilincsek ellenálljanak az elektromágneses erőknek meghatározott rövidzárlati áramok alatt anélkül, hogy halálos károsodást okoznának (például törés vagy súlyos deformáció). Ez a teszt szélsőséges rövidzárlati forgatókönyveket szimulál, hogy közvetlenül ellenőrizze, hogy a termék megfelel-e ezeknek a szabványoknak. Ha egy minta a vizsgálat során törést, szigetelési hibát vagy egyéb problémákat mutat, minősíthetetlennek minősül, és tilos a piacra kerülni, így megelőzhető a termékminőségi problémák okozta hálózati balesetek a forrásnál.
2. Elemezze a bilincs meghibásodási mechanizmusát rövidzárlati hibák esetén, és optimalizálja a terméktervezést.
A kísérletek során rögzített teljes "deformáció-sérülés-meghibásodás" folyamat segíthet a K+F személyzetnek azonosítani a bilincs gyengeségeit. Például, ha az ismételt kísérletek azt mutatják, hogy az alumíniumötvözet bilincsben lévő csavarok 20 kA rövidzárlati áramnál eltörnek, ennek oka lehet a csavarok elégtelen erőssége. Ha egy műanyag bilincs magas hőmérsékleten megolvad, javítani kell az anyag magas hőmérséklettel szembeni ellenállását. A meghibásodási mechanizmus elemzésével a K+F csapat ennek megfelelően optimalizálhatja a tervezést, például nagy szilárdságú csavarok cseréjével, égésgátló anyagok hozzáadásával a műanyag hőállóságának javítása érdekében, vagy a bilincs szerkezetének beállításával a feszültségkoncentráció csökkentése érdekében, ezáltal javítva a termék rövidzárlati ellenállását.
3. Adattámogatás biztosítása az elektromos rendszer hibaelhárítási terveihez, és minimalizálja a balesetek hatását.
Ha az elektromos hálózatban rövidzárlati hiba lép fel, az üzemeltető és karbantartó személyzetnek gyorsan meg kell határoznia a hiba hatókörét, és javítási tervet kell kidolgoznia. A rövidzárlati áram és a bilincs károsodása közötti kísérletileg levezetett kapcsolat referenciaként szolgálhat a hibaelhárítás tervezésénél. Például, ha a kísérletek azt mutatják, hogy egy 10 kV-os kábelbilincs 30 kA-es rövidzárlati áramnál 1 másodpercig megszakad, akkor ha hasonló rövidzárlati hiba lép fel az elektromos hálózatban, a kezelő és karbantartó személyzet előnyben részesítheti az adott specifikációjú bilincsek károsodását, lerövidítve a hiba felderítési idejét és minimalizálva az áramkimaradás időtartamát.
4. Különböző anyagok és specifikációk bilincseinek teljesítményének összehasonlítása a projekt kiválasztásához
A tényleges projektekben a kábelbilincs kiválasztásánál olyan tényezőket kell figyelembe venni, mint a feszültségszint, a telepítési környezet (pl. a felső vagy a földbe fektetett) és a rövidzárlati áram kockázata. A kísérletek összehasonlíthatják a különböző anyagokból (öntöttvas vs. alumínium ötvözet) és különböző specifikációkkal (120 mm²-es és 185 mm²-es kábelekhez megfelelő) bilincseket. Például a kísérletek azt találták, hogy az alumíniumötvözet bilincsek 20 kA-es rövidzárlati áram mellett 15%-kal nagyobb maradékszilárdsággal rendelkeznek, mint az öntöttvas bilincsek, és könnyebbek. Ezért a felsővezetékekben (amelyek súlyérzékenyek) és nagyobb a rövidzárlati kockázatuk, az alumíniumötvözet bilincsek elsőbbséget élveznek, tudományos alapot biztosítva a projekt kiválasztásához.
Tipikus következtetések a kábelbilincsek rövidzárlati roncsolásos vizsgálatából
Kiterjedt kísérleti adatok alapján az iparág egy sor irányadó tipikus következtetést dolgozott ki, amelyek közvetlenül befolyásolják a terméktervezést, a mérnöki kiválasztást és az O&M stratégiákat:
1. Az anyag kulcsfontosságú tényező, amely befolyásolja a kábelbilincsek rövidzárlati ellenállását, a fémbilincsek általában jobban teljesítenek, mint a nem fémes bilincsek.
A kísérletek kimutatták, hogy ugyanazon zárlati paraméterek mellett (pl. 20kA, 1s):
Fémbilincsek (öntöttvas, alumíniumötvözet): ellenállnak a nagyobb elektromágneses erőknek és a magas hőmérsékletnek, a legtöbb esetben csak kismértékű deformációt mutatnak, a maradék szilárdság eléri az eredeti szilárdság 80-90%-át. Az alumíniumötvözet bilincsek alacsony sűrűségüknek és jó plaszticitásuknak köszönhetően kiváló deformációs ellenállást mutatnak, mint az öntöttvas bilincsek (amelyek hajlamosak a rideg repedésre).
2. A nem megfelelő szerelési technikák jelentősen csökkenthetik a bilincs rövidzárlati ellenállását, és a csavarok meghúzási nyomatéka döntő fontosságú.
Több összehasonlító kísérlet is azt találta, hogy még a minősített bilincsminták is jelentősen ronthatják rövidzárlati ellenállásukat, ha a csavar beszerelési meghúzási nyomatéka nem felel meg a követelményeknek (akár túl laza, akár túl szoros):
A túl laza csavarok rövidzárlat esetén növelik a kábel és a bilincs közötti relatív elmozdulást, ami kontaktkorrózióhoz és akár a kábel kioldásához is vezethet. A kísérletekben a szabványnál 30%-kal alacsonyabb meghúzási nyomatékú bilincsek 40%-os kioldódási arányt tapasztaltak rövidzárlat után.
3. A rövidzárlati áramcsúcs és időtartam hatása a bilincs károsodására "nemlineárisan additív".
A kísérleti adatok azt mutatják, hogy a bilincs sérülésének mértéke nem egyszerűen arányos a rövidzárlati árammal vagy időtartammal, hanem inkább "küszöbhatást" mutat:
Ha a rövidzárlati áram a "kritikus érték" alatt van (pl. 20 kA fém bilincseknél és 10 kA nem fém bilincseknél), még 2 s-ig meghosszabbított időtartam esetén is, a bilincs csak csekély deformációt mutat, ≤10% maradék teljesítményveszteséggel.
4. Minél nagyobb az érintkezési felület a bilincs és a kábel között, annál nagyobb az ellenállás a rövidzárlat megszüntetésével szemben.
Kísérletek során kiderült, hogy a bilincs és a kábel érintkezési területe "magas hőmérsékletű gyenge zóna" rövidzárlat során: minél kisebb az érintkezési terület, annál nagyobb az áramsűrűség, annál koncentráltabb a Joule-hő, és annál érzékenyebb az ablációra.
Például:
Az 50 cm² érintkezési felületű bilincs maximális hőmérséklete 180 °C volt abláció nélküli rövidzárlat során;
A mindössze 20 cm²-es érintkezési felületű bilincs maximális hőmérséklete 320 °C volt, ami jelentős ablációt mutatott az érintkezési területen és károsította a szigetelőréteget.
A kábelbilincs rövidzárlati roncsolásos vizsgálata kritikus vizsgálati módszer az energiaipar számára a berendezések biztonságának biztosítása és a mérnöki alkalmazások optimalizálása érdekében. A valós rövidzárlati forgatókönyvek szimulálásával ezek a tesztek nem csak azt ellenőrzik, hogy a termék megfelel-e a biztonsági szabványoknak, hanem a meghibásodási mechanizmusok mélyreható elemzését is szolgálja, irányítva a terméktervezést és a mérnöki kiválasztást. A kísérleti eredmények azt mutatják, hogy a fémbilincsek (különösen az alumíniumötvözetek) alkalmasabbak közép- és nagyfeszültségű, nagy kockázatú forgatókönyvekre.
Érdeklődés (
Vizsgálja meg a látogatást
