[发明专利]一种故障电弧引燃电缆的火源模拟装置

说明书

本发明涉及一种故障电弧引燃电缆的火源模拟装置，包括环境加热单元和电弧发生单元，电缆穿过加热装置，环境加热单元用于对电缆护套层进行轻度热解，同时维持电弧产生后电缆表面的温度；电弧发生单元用于输出高压交流电以产生大长度电弧；电极底座为电极结构提供支撑，且电极结构通过电极底座与电弧电源电连接，电极结构部分伸入加热装置内，加热装置能够沿加热底座进行升降以调节电缆与电极结构的相对距离。本发明通过环境加热单元的设置能够让电缆在表面护套层轻度热解的情况下容易被电弧点燃并蔓延，从而实现模拟外护套悬浮电压对地放电产生的故障电弧引燃电缆，有效避免电缆周围环境迅速散热，电缆仅能被局部点燃，火势难以蔓延的问题。

技术领域

本发明涉及电缆火灾安全技术领域，尤其涉及一种故障电弧引燃电缆的火源模拟装置。

背景技术

随着电力工业的发展，电缆在发电、输电、变电、配电、用电每一个环节都发挥着至关重要的作用，是社会生产和人民生活的重要基础设施之一。然而，电缆在发挥其正常工作效益的同时，也会出现因线路故障导致的过载、短路、漏电等问题引起火灾。近年来，因电缆火灾造成的大面积停电事故频发，造成了严重的不良社会影响。据我国消防部门统计发现，近年来电气火灾约占我国全部火灾的30%；在2006~2015年较大火灾、重大火灾、特别重大火灾电气火灾直接原因分布中，由于电气线路故障引起的火灾占比72%，一般城市火灾中亦有2/3以上是由电线电缆燃烧引起的。

在全国典型电缆火灾案例中，配网电缆起火概率大于主网电缆。这主要与配网电缆敷设密集、部分电缆为非阻燃材料、配网中性点经消弧线圈接地可带故障运行等密切相关。电缆起火是由内部因素和外部因素综合作用导致，其中故障电弧引燃是主要因素之一，故障电弧的产生：一是电缆本体绝缘击穿或接头爆炸引发火灾，主要原因有电缆绝缘受损、绝缘老化、本体及附件质量不合格、施工工艺不良等；二是电缆护套悬浮电压异常引发火灾，主要原因为接地系统失效、接地方式错误导致电缆护套对地持续放电。

模拟电缆燃烧是预测火灾危险性的基础，也是评估电缆燃烧特性最直接有效的手段，能够更有效的预防电缆火灾的发生。目前电缆燃烧的火源模拟方法（用实验的方法模拟电缆火灾的点火源）主要集中在以下4种：（1）依据国际标准（IEC 60332）和国家标准（GB/T12666、GB/T 18380），对电缆进行燃烧测试时，采用燃气喷灯模拟火源；（2）使用辐射装置（如辐射炉、锥形测量仪等）对电缆进行热辐射模拟火源；（3）利用电热丝缠绕电缆通电加热引燃电缆模拟火源；（4）用油盘装上燃油后，点燃燃油模拟火源。由此可见，当前电缆燃烧的火源模拟方法主要是模拟引燃物燃烧引燃电缆，但这些火源模拟与电气火情火源相差较大，无法真实反映电弧引燃特点，导致电缆火灾模拟试验分析的研究尚且不足。然而，在模拟电缆电弧故障火灾试验中，电弧火源的设计面临着以下两个挑战：（1）实际电缆电弧故障中的电弧长度较长，而实验室中产生大长度电弧则需要很高的电压，这就对电源提出了很高的要求。（2）电弧通常较细小，直径为mm量级，导致火源十分集中，面积很小，且多点电弧设计相对复杂，另外火源集中则会使得电缆以及电缆周围环境散热迅速，因此电缆仅能被局部点燃，火势难以蔓延。

因此，如何提供一种故障电弧引燃电缆的火源模拟装置，以真实模拟电缆火灾的情况是本领域技术人员目前需要解决的技术问题。鉴于上述问题，本设计人基于从事此类产品工程应用多年丰富的实务经验及专业知识，并配合学理的运用，积极加以研究创新，以期创设一种故障电弧引燃电缆的火源模拟装置，使其更具有实用性。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种故障电弧引燃电缆的火源模拟装置，以真实模拟电缆火灾的情况。

为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：一种故障电弧引燃电缆的火源模拟装置，包括：

环境加热单元，所述环境加热单元包括加热装置、支撑底座、k型热电偶和温控箱，电缆穿过所述加热装置，所述环境加热单元用于对电缆护套层进行轻度热解，同时维持电弧产生后电缆表面的温度；