Page 115 - 《爆炸与冲击》2026年第11期

第 46 卷 第 11 期 爆 炸 与 冲 击 Vol. 46, No. 11
2026 年 11 月 EXPLOSION AND SHOCK WAVES Nov., 2026

DOI：10.11883/bzycj-2026-0022

电流互感器泄压装置在燃爆载荷下的

动态响应与失效机理 *

王一鸣 ，罗 宁 ，魏宇成 ，张 虎 ，王路伽 4
1,2
1,2,3
1,2
1,2
（1. 中国矿业大学深地工程智能建造与健康运维全国重点实验室，江苏 徐州 221116；
2. 中国矿业大学力学与土木工程学院，江苏 徐州 221116；
3. 中国矿业大学能源学院，江苏 徐州 221116；
4. 中国矿业大学电气工程学院，江苏 徐州 221116）

摘要： 电流互感器作为电力系统核心关键设施，长期服役于多物理场耦合环境中，其内部绝缘结构易在局部强电
场作用下被击穿，引发油中电弧放电使绝缘油发生裂解并急剧膨胀，导致设备内部压力迅速升高，若压力无法及时释
放，易诱发燃爆事故，因此，泄压装置在燃爆工况下的及时响应能力直接决定电流互感器的运行安全性。本文针对
LVB-220 型电流互感器的膨胀器-爆破片泄压装置，系统开展燃爆冲击载荷下的动态力学行为及失效机理研究。基于
等效氢-空气预混气爆炸试验，重点分析压力波与火焰传播的时序特性、膨胀器波纹的变形规律及爆破片动态开启模
式；结合 ANSYS/LS-DYNA 显式动力学仿真，采用 Johnson-Cook 动态本构模型，对试验中难以直接观测的力学响应全过
程进行解析。研究结果表明，在燃爆初期，压力波先于火焰前锋抵达泄压口并触发爆破片开启；在高应变率作用下，爆
破片的实际开启压力（0.72 MPa）高于静态标定值（0.2 MPa）。膨胀器变形呈现两端大、中部小的特征，反映出以低阶弯
曲模态为主导的吸能机制；爆破片破裂过程中出现的非对称翻卷与应力波反射及高速泄流诱导的流固耦合作用密切
相关。数值仿真与试验结果在关键动力学响应方面具有良好的一致性。本文提出的试验-仿真协同研究方法，可为互
感器防爆结构的设计优化提供理论支撑与工程技术指导。
关键词： 电流互感器；燃爆载荷；泄压装置；动态响应；失效机理
中图分类号： O389 国标学科代码： 13035 文献标志码： A

Dynamic response and failure mechanism of current transformer pressure
relief devices under explosive load

1,2
1,2
1,2
WANG Yiming , LUO Ning 1,2,3 , WEI Yucheng , ZHANG Hu , WANG Lujia 4
（1. State Key Laboratory of Intelligent Construction and Health Operation and Maintenance of Deep Earth Engineering,
China University of Mining and Technology, Xuzhou 221116, Jiangsu, China;
2. School of Mechanics and Civil Engineering, China University of Mining and Technology, Xuzhou 221116, Jiangsu, China;
3. School of Energy, China University of Mining and Technology, Xuzhou 221116, Jiangsu, China;
4. School of Electrical Engineering, China University of Mining and Technology, Xuzhou 221116, Jiangsu, China）

Abstract: Current transformers are core components of power systems used for current measurement and relay protection.
During long-term service under coupled multiphysical-field conditions, the internal insulation structure is susceptible to
breakdown under locally intensified electric fields, triggering arc discharge in the insulating oil. The resulting oil cracking and
rapid gas expansion produce a sharp rise in internal pressure. If this pressure is not relieved promptly, the resulting pressure

* 收稿日期： 2026-01-14；修回日期： 2026-05-12
基金项目： 国家自然科学基金（12372373，12672516，12072363）；国家重点研发计划（2020YFA0711800）
第一作者： 王一鸣（2001－ ），男，硕士研究生，1821744518@qq.com
通信作者： 罗 宁（1980－ ），男，博士，教授，博士生导师，nluo@cumt.edu.cn

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