[发明专利]一种单电源多电极电弧点火装置及方法

说明书

一种单电源多电极电弧点火装置及方法，点火装置包括直流电压源、空气开关、LC振荡电路、高压包、多电极点火组；多电极点火组包括2n条并联连接在正极接入端口与负极接入端口之间的电弧点火支路；每条电弧点火支路包括无功器件、羊角电极；其中，羊角电极的正极接入多电极点火组的正极接入端口，羊角电极的负极先串联连接无功器件、再接入多电极点火组的负极接入端口。本发明提出的点火装置和方法，仅使用单个电源实现多电极同时产生不会周期性熄灭、持续稳定的电弧来满足实验需求，并且每个电极的功率相同，通过扩展电极实现点火装置功率的提升，从而有效解决电缆燃烧试验中电弧引燃法所需的多电极点火装置缺乏的问题。

技术领域

本发明涉及交流电弧试验装置技术领域，更具体地，涉及一种单电源多电极电弧点火装置及方法。

背景技术

随着电力工业的发展，电缆在发电、输电、变电、配电、用电的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，也会因线路故障导致出现过载、短路、漏电等问题，甚至引起火灾。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、特别重大火灾的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高达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，并且由故障电弧引起的电缆火灾在所有电缆火灾中占相当大的比重。

模拟电缆燃烧是预测电缆火灾危险性的基础，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。对电缆燃烧火源模拟的传统方法主要为外部明火引燃，包括燃气喷灯法、辐射加热法、电加热法以及燃油点火法。然而，采用这些外部明火引燃方法进行的火灾模拟或电缆燃烧试验，与由故障电弧引燃方法截然不同，难以满足对电缆故障电弧火灾行为的深入定量分析。

现有技术中，相对于外部明火引燃法，电弧引燃法产生的电弧火源能够较真实的模拟电缆故障电弧造成的电缆火灾。而且，电弧温度很高，中心部分维持温度可达5000℃以上，并且，电弧功率能够通过电源精确可控，只要有电源就可一直使用，因此可持续使用性好；电弧发生装置仅需要金属电极，可移动性也好；同时，燃烧过程不会引入其它化学杂质，方便定量进行燃烧特性的测试和分析，从而对了解故障电弧下的电缆火灾行为具有重要的指导意义。

与故障电弧产生机理相似，电弧引燃法中的电弧产生原理为在两金属电极间施加高电压，两电极最近处的空气首先被击穿，形成大量的正负等离子体，即产生电弧放电。在电弧空气对流加上电磁场力的驱使下，使电弧向上升直到顶端。随着电弧被拉长，电弧通过的电阻加大、对空气的散热也增强，当电流送给电弧的能量等于弧道向周围空气散出的热量时，电弧就会维持稳定。

但是，电弧通常较细小，直径为mm量级，因此导致火源十分集中、面积很小，这会使得电缆以及电缆周围环境散热迅速，难以点燃电缆。针对电弧火源集中、面积小的问题，可使用多个电弧发生装置或者设计多点电弧发生器，从而产生较大面积的电弧。