Základní účel destruktivního testu zkratu kabelové svorky
Účelem tohoto testu je "preventivně identifikovat rizika a zajistit bezpečnost sítě." Slouží čtyřem hlavním účelům:
1. Ověřte soulad produktu s bezpečnostními normami a zabraňte vstupu nestandardních produktů na trh.
Energetický průmysl má jasné bezpečnostní standardy pro kabelové svorky. Například GB/T 23408-2009, "Systémy vedení pro kabely 1 kV a méně", požaduje, aby svorky odolávaly elektromagnetickým silám při specifikovaných zkratových proudech, aniž by utrpěly smrtelné poškození (jako je zlomení nebo těžká deformace). Tento test simuluje extrémní zkratové scénáře pro přímé ověření souladu produktu s těmito normami. Pokud vzorek během testu vykazuje rozbití, selhání izolace nebo jiné problémy, je považován za nekvalifikovaný a má zakázáno vstoupit na trh, čímž se zabrání nehodám v síti způsobeným problémy s kvalitou produktu u zdroje.
2. Analyzujte mechanismus selhání svěrky při zkratových poruchách a optimalizujte návrh produktu.
Celý proces „deformace-poškození-selhání“ zachycený během experimentů může pomoci pracovníkům výzkumu a vývoje identifikovat slabá místa svorky. Pokud například opakované experimenty odhalí, že šrouby ve svorce z hliníkové slitiny prasknou při zkratovém proudu 20 kA, může to být způsobeno nedostatečnou pevností šroubu. Pokud se plastová svorka roztaví při vysokých teplotách, je třeba zlepšit odolnost materiálu vůči vysokým teplotám. Analýzou mechanismu selhání může tým výzkumu a vývoje odpovídajícím způsobem optimalizovat konstrukci, jako je výměna vysokopevnostních šroubů, přidání retardérů hoření pro zlepšení tepelné odolnosti plastu nebo úprava struktury svorky pro snížení koncentrace napětí, čímž se zlepší odolnost produktu proti zkratu.
3. Poskytujte datovou podporu pro plány reakce na poruchy energetického systému a minimalizujte dopad nehod.
Když dojde ke zkratové poruše v rozvodné síti, pracovníci provozu a údržby musí rychle určit rozsah poruchy a vypracovat plán oprav. Experimentálně odvozený vztah mezi zkratovým proudem a poškozením svorky může sloužit jako reference pro plánování reakce na poruchu. Pokud například experimenty ukážou, že se 10kV kabelová svorka přeruší při zkratovém proudu 30kA po dobu 1s, pak když dojde k podobné zkratové poruše v rozvodné síti, personál provozu a údržby může upřednostnit poškození svorek této specifikace, zkrátit dobu lokalizace poruchy a minimalizovat dobu výpadku proudu.
4. Porovnání výkonu svorek z různých materiálů a specifikací jako vodítko pro výběr projektu
Ve skutečných projektech musí výběr kabelové svorky vzít v úvahu faktory, jako je úroveň napětí, instalační prostředí (např. nad hlavou nebo v zemi) a riziko zkratového proudu. Experimenty mohou porovnávat svorky vyrobené z různých materiálů (litina vs. hliníková slitina) as různými specifikacemi (vhodné pro kabely 120 mm² vs. 185 mm²). Experimenty například zjistily, že svorky z hliníkové slitiny mají o 15 % vyšší zbytkovou pevnost než svorky litinové při zkratovém proudu 20 kA a jsou lehčí. Proto se u venkovních vedení (která jsou citlivá na hmotnost) a mají vyšší riziko zkratu, doporučují přednostně svorky z hliníkové slitiny, které poskytují vědecký základ pro výběr projektu.
Typické závěry z destruktivního testování kabelových svorek nakrátko
Na základě rozsáhlých experimentálních dat vyvinul průmysl řadu hlavních typických závěrů, které přímo ovlivňují design produktu, výběr inženýrů a strategie O&M:
1. Materiál je klíčovým faktorem ovlivňujícím zkratovou odolnost kabelových svorek, přičemž kovové svorky obecně předčí nekovové svorky.
Experimenty ukázaly, že při stejných parametrech zkratu (např. 20kA, 1s):
Kovové svorky (litina, hliníková slitina): odolávají větším elektromagnetickým silám a vysokým teplotám, ve většině případů vykazují pouze nepatrnou deformaci, přičemž zbytková pevnost dosahuje 80 % až 90 % původní pevnosti. Svorky z hliníkové slitiny díky své nízké hustotě a dobré plasticitě vykazují vynikající odolnost proti deformaci než svorky z litiny (které jsou náchylné ke křehkému praskání).
2. Nesprávné instalační techniky mohou výrazně snížit zkratovou odolnost svorky a utahovací moment šroubu je zásadní.
Několik srovnávacích experimentů zjistilo, že i kvalifikované vzorky svorek mohou výrazně snížit svou odolnost proti zkratu, pokud utahovací moment šroubu během instalace nesplňuje požadavky (buď příliš volný nebo příliš utažený):
Šrouby, které jsou příliš volné, zvyšují relativní posunutí mezi kabelem a svorkou během zkratu, což může vést ke korozi kontaktů a dokonce i rozpojení kabelu. V experimentech u svorek s utahovacím momentem 30 % pod normou došlo po zkratu k 40% rozpojení.
3. Účinky špičky zkratového proudu a trvání na poškození svorky jsou „nelineárně aditivní“.
Experimentální data ukazují, že rozsah poškození svorky není jednoduše úměrný zkratovému proudu nebo trvání, ale spíše vykazuje „prahový efekt“:
Když je zkratový proud pod „kritickou hodnotou“ (např. 20 kA pro kovové svorky a 10 kA pro nekovové svorky), i při trvání prodlouženém na 2 s, svorka vykazuje pouze nepatrnou deformaci se zbytkovou ztrátou výkonu ≤ 10 %.
4. Čím větší je kontaktní plocha mezi svorkou a kabelem, tím větší je odolnost proti ablaci zkratu.
Experimenty zjistily, že kontaktní plocha mezi svorkou a kabelem je „vysokoteplotní slabá zóna“ během zkratu: čím menší je kontaktní plocha, tím větší je proudová hustota, tím koncentrovanější je Jouleovo teplo a tím je náchylnější k ablaci.
Například:
Svorka s kontaktní plochou 50 cm² zaznamenala maximální teplotu 180 °C během zkratu bez ablace;
Svorka s kontaktní plochou pouze 20 cm² zažila maximální teplotu 320 °C, což vedlo k výrazné ablaci na kontaktní ploše a k poškození izolační vrstvy.
Destruktivní testování kabelových svorek nakrátko je kritickou testovací metodou pro energetický průmysl pro zajištění bezpečnosti zařízení a optimalizaci technických aplikací. Díky simulaci scénářů zkratu v reálném světě tyto testy nejen ověřují shodu produktu s bezpečnostními standardy, ale také poskytují hloubkovou analýzu mechanismů selhání, vedou k návrhu produktu a technickému výběru. Experimentální výsledky ukazují, že kovové svorky (zejména hliníkové slitiny) jsou vhodnější pro středně a vysokonapěťové, vysoce rizikové scénáře.
Košík s dotazem (
Skenování k návštěvě
