高压电缆接头金属防爆装置及端头部参数确定方法及系统制造方法及图纸

本发明专利技术公开一种高压电缆接头金属防爆装置及端头部参数确定方法及系统。本发明专利技术提供的高压电缆接头金属防爆装置包括：中间壳体、折线形端头部、壳体法兰和端头法兰。中间壳体位于两个所述折线形端头部之间，中间壳体与每一折线形端头部之间依次设置有壳体法兰和所述端头法兰，壳体法兰和端头法兰对接使中间壳体和折线形端头部密封连接，防爆装置的加工工艺简单，实施成本低。本发明专利技术还提供了端头部参数的确定方法及系统，通过优化折线部的弯曲角度，折线端头部和中间壳体连接处的法兰厚度和宽度，能够达到均衡内部应力分布的目的，提高装置的防爆性能。

METHOD AND SYSTEM FOR DETERMINING METAL EXPLOSION PROTECTIVE EQUIPMENT AND END PARAMETERS OF HIGH VOLTAGE CABLE JOINTS

【技术实现步骤摘要】
高压电缆接头金属防爆装置及端头部参数确定方法及系统
本专利技术涉及电力系统与设备领域，特别是涉及一种高压电缆接头金属防爆装置及端头部参数确定方法及系统。
技术介绍
电力电缆长期运行在高电压、大电流下，有可能因过载、绝缘老化以及接头故障等原因导致电缆附件绝缘诸多薄弱环节和缺陷的存在，若这些部位在高电压下出现高场强，极易引发局部放电的发生。局部放电会使绝缘介质被分解，并产生具有导电性的碳粒痕迹。当发生绝缘电弧击穿时，电缆导体瞬间对地短路将在绝缘击穿通道内释放巨大能量，最终导致电缆接头的绝缘介质烧毁、爆炸事故发生。当爆炸发生产生的巨大能量迅速释放，产生的冲击波或爆炸碎片对周围人及建筑装置存在巨大安全隐患。因而，需要在高压电缆接头处加装防爆装置以避免电缆接头爆炸而引起的二次伤害。目前，市场上已开发一系列的金属型电缆接头防爆装置，以降低此爆炸事故带来的危害。由于金属型防爆装置端头处需要收缩以匹配电缆接头，因此在防爆装置端头部位存在内部压力不均衡的问题。当电缆接头发生爆炸时，巨大的电弧能量冲击防爆装置内壁，对内部产生的冲击力的分布将在端头部位产生畸变，造成端头部位某些点位承受的冲击应力远大于其他部位，使得端头部位更容易被炸裂。因而，需要对防爆装置端头部位形状进行合理的设计，以均衡爆炸时装置内部的冲击应力。已有专利技术对金属型高压电缆接头防爆装置的端头部位结构进行优化，采用了一定的弯曲弧度以均衡内部气体压力分布。但是，针对端头部位的弧度设计在实际加工过程中的加工难度大，前期设计及制造成本较高，可行性较低。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种高压电缆接头金属防爆装置及端头部参数确定方法及系统，防爆装置的加工工艺简单，实施成本低，能够达到均衡内部应力分布的目的，从而提高装置的防爆性能。为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：一种高压电缆接头金属防爆装置，所述防爆装置包括：中间壳体、折线形端头部、壳体法兰和端头法兰；其中，所述中间壳体位于两个所述折线形端头部之间，所述中间壳体与每一所述折线形端头部之间依次设置有所述壳体法兰和所述端头法兰，所述壳体法兰和所述端头法兰对接使所述中间壳体和所述折线形端头部密封连接。可选的，所述防爆装置还包括连接螺栓，所述壳体法兰和所述端头法兰通过所述连接螺栓对接。一种高压电缆接头金属防爆装置端头部参数的确定方法，所述方法用于所述的防爆装置，所述方法包括：利用电场、温度场、流场和位移场耦合的有限元计算方法，基于三层迭代算法得到不同时刻、不同端部结构的金属防爆腔体内部承受的应力值；计算不同弯曲角度和不同法兰尺寸下防爆装置内壁承受的应力，得出折线形端头部和中间壳体各连接点的最大应力值，所述法兰尺寸包括壳体法兰厚度、壳体法兰宽度、端头法兰厚度和端头法兰宽度；根据不同弯曲角度和不同法兰尺寸下各连接点的最大应力值确定防爆装置内壁承受应力分布最均衡的折线形端头部的弯曲角度和法兰尺寸。可选的，确定防爆装置内壁承受应力分布最均衡的折线形端头部的弯曲角度的具体方法包括：计算相同电弧能量下不同弯曲角度的折线形端头部在第一连接点处的最大应力值，获得弯曲角度与第一连接点处的最大应力值的关系图，所述第一连接点为所述折线形端头部的折线部与电缆穿设部的连接点；对弯曲角度与第一连接点处的最大应力值的关系图进行数据拟合，得到弯曲角度与第一连接点处的最大应力值的函数关系式；对所述函数关系式进行求导，将导数最小值对应的弯曲角度记为最优弯曲角度。可选的，确定防爆装置内壁承受应力分布最均衡的法兰尺寸的具体方法包括：仿真计算法兰厚度为15-20mm，法兰宽度为40-50mm时，第二连接点处的应力值和防爆装置内壁承受的平均应力值，所述第二连接点为所述折线形端头部的折线部与端头法兰的连接点；根据应力畸变系数最小值对应的法兰厚度和法兰宽度确定最优法兰尺寸，所述应力畸变系数为第二连接点处的应力值与防爆装置内壁承受的平均应力值的比值。可选的，最优法兰尺寸对应的第二连接点在模拟爆炸能量下的应力值小于折线形端头部的材料断裂应力，所述模拟爆炸能量为实际电缆接头发生爆炸时产生的能量。可选的，最优法兰尺寸对应的应力畸变系数小于2。一种高压电缆接头金属防爆装置端头部参数的确定系统，所述系统用于所述的防爆装置，所述系统包括：腔体应力计算模块，用于利用电场、温度场、流场和位移场耦合的有限元计算方法，基于三层迭代算法得到不同时刻、不同端部结构的金属防爆腔体内部承受的应力值；连接点最大应力计算模块，用于计算不同弯曲角度和不同法兰尺寸下防爆装置内壁承受的应力，得出折线形端头部和中间壳体各连接点的最大应力值，所述法兰尺寸包括壳体法兰厚度、壳体法兰宽度、端头法兰厚度和端头法兰宽度；参数确定模块，用于根据不同弯曲角度和不同法兰尺寸下各连接点的最大应力值确定防爆装置内壁承受应力分布最均衡的折线形端头部的弯曲角度和法兰尺寸。根据本专利技术提供的具体实施例，本专利技术公开了以下技术效果：本专利技术提供的高压电缆接头金属防爆装置包括：中间壳体、折线形端头部、壳体法兰和端头法兰。中间壳体位于两个所述折线形端头部之间，中间壳体与每一折线形端头部之间依次设置有壳体法兰和所述端头法兰，壳体法兰和端头法兰对接使中间壳体和折线形端头部密封连接，防爆装置的加工工艺简单，实施成本低。本专利技术还提供了端头部参数的确定方法及系统，通过优化折线部的弯曲角度，折线端头部和中间壳体连接处的法兰厚度和宽度，能够达到均衡内部应力分布的目的，提高装置的防爆性能。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术实施例1提供的一种高压电缆接头金属防爆装置的折线形端头部连接点的局部示意图；图2为本专利技术实施例2提供的一种高压电缆接头金属防爆装置端头部参数的确定方法的流程图；图3为本专利技术实施例3提供的一种高压电缆接头金属防爆装置端头部参数的确定系统的结构框图；图4为本专利技术提供的多物理场耦合的耦合作用关系图；图5为本专利技术提供的防爆装置应力最大值分布图；图6为本专利技术提供的应力分布对比图；图7为本专利技术提供的第一连接点处不同夹角的应力变化曲线图；图8为本专利技术提供的端头部位至壳体连接处的应力分布。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术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专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，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，都属于本专利技术保护的范围。本专利技术的目的是提供一种高压电缆接头金属防爆装置及端头部参数确定方法及系统，防爆装置的加工工艺简单，实施成本低，能够达到均衡内部应力分布的目的，从而提高装置的防爆性能。为使本专利技术的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本专利技术作进一步详细的说明。实施例1：图1为本专利技术实施例1提供的一种高压电缆接头金属防爆装置的折线形端头部连接点的局部示意图。如图1所示，高压电缆接头金属防爆装置包括：中间壳体1、折线形端头部2、壳体法兰3和端头法兰4。所述中间壳体为本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高压电缆接头金属防爆装置，其特征在于，所述防爆装置包括：中间壳体、折线形端头部、壳体法兰和端头法兰；其中，所述中间壳体位于两个所述折线形端头部之间，所述中间壳体与每一所述折线形端头部之间依次设置有所述壳体法兰和所述端头法兰，所述壳体法兰和所述端头法兰对接使所述中间壳体和所述折线形端头部密封连接。

【技术特征摘要】
1.一种高压电缆接头金属防爆装置，其特征在于，所述防爆装置包括：中间壳体、折线形端头部、壳体法兰和端头法兰；其中，所述中间壳体位于两个所述折线形端头部之间，所述中间壳体与每一所述折线形端头部之间依次设置有所述壳体法兰和所述端头法兰，所述壳体法兰和所述端头法兰对接使所述中间壳体和所述折线形端头部密封连接。2.根据权利要求1所述的高压电缆接头金属防爆装置，其特征在于，所述防爆装置还包括连接螺栓，所述壳体法兰和所述端头法兰通过所述连接螺栓对接。3.一种高压电缆接头金属防爆装置端头部参数的确定方法，其特征在于，所述方法用于权利要求1-2任一项所述的防爆装置，所述方法包括：利用电场、温度场、流场和位移场耦合的有限元计算方法，基于三层迭代算法得到不同时刻、不同端部结构的金属防爆腔体内部承受的应力值；计算不同弯曲角度和不同法兰尺寸下防爆装置内壁承受的应力，得出折线形端头部和中间壳体各连接点的最大应力值，所述法兰尺寸包括壳体法兰厚度、壳体法兰宽度、端头法兰厚度和端头法兰宽度；根据不同弯曲角度和不同法兰尺寸下各连接点的最大应力值确定防爆装置内壁承受应力分布最均衡的折线形端头部的弯曲角度和法兰尺寸。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，确定防爆装置内壁承受应力分布最均衡的折线形端头部的弯曲角度的具体方法包括：计算相同电弧能量下不同弯曲角度的折线形端头部在第一连接点处的最大应力值，获得弯曲角度与第一连接点处的最大应力值的关系图，所述第一连接点为所述折线形端头部的折线部与电缆穿设部的连接点；对弯曲角度与第一连接点处的最大应力值的关系图进行数据拟合，得到弯曲角度与第一连接点处的最大...

【专利技术属性】
技术研发人员：钟其达，
申请(专利权)人：广东安诺新材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44