金属型高压防爆保护装置的泄能孔设计是实现其防爆功能的关键.本文提出了金属型高压电缆接头防爆保护装置泄能孔的设计原则和优化方法;通过热源等效和基于多物理场耦合的有限元计算方法,对保护装置内部发生短路电弧的爆炸时装置内部冲击过程进行仿真计算,并通过燃弧试验验证了仿真方法的准确性和可靠性.通过仿真计算出封闭设备泄压面积计算公式的关键参数,得到泄能孔开口尺寸的阈值;仿真了装置内部短路电弧爆炸时最大气压出现时刻以及该时刻下不同泄能孔尺寸所对应的保护装置内壁上的压强分布,得到保护装置内部最大压强与泄能孔开口尺寸的函数关系,进而得到保护装置的泄能孔最优开口尺寸.以35 kV电压等级为例,计算得到金属型保护装置的泄能孔尺寸为60 mm.该优化设计方法可为35 kV及以上电压等级的高压电缆接头保护装置的泄能孔设计和制造提供理论基础和设计方法.
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