10 kV高压开关柜内部短路电弧冲击过程仿真及安全设计
High Voltage Engineering（2022）
Abstract
目前10kV开关柜由于内部短路电弧引起的爆炸事故仍时有发生,其内部短路电弧冲击过程的仿真计算方法复杂度和准确度难以兼顾,安全设计缺少理论和方法指导.该文基于温度场、流体场和位移场耦合的有限元计算方法,利用热源等效和分舱建模方式,对开关柜内部电弧冲击过程进行仿真计算,兼顾了准确性和灵活性.以电缆室为例,通过仿真计算得到内部短路电弧爆炸波能冲击下泄压板的动作时刻t=10.5 ms,以该时刻下柜体最大应力畸变点是否超过柜体材料的极限应力值作为柜体安全设计和校核依据.对该时刻下电缆室内壁应力分布进行仿真计算,结合提出的安全设计方法,得到优质钢板柜体壁厚2mm的安全设计建议;针对内部短路电弧冲击过程中防护较为薄弱的后柜门,给出至少需要安装20个高强度M10螺栓的安全建议.通过相关测试结果,证明了该文设计方法的可靠性,可为10 kV开关柜的安全设计提供理论基础和方法指导.
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