基于新型故障电弧模型的电弧能量特性分析

建筑物低压配电系统中频繁发生的电气火灾现象主要由故障电弧引起。电气火灾发生的频率和严重程度与故障电弧释放能量的大小密切相关。为此,分析了故障电弧引起的电路特征变化,根据该特征建立了能描述发生故障时电弧电路动态变化特征的新型故障电弧时变电阻模型,利用该模型计算了不同负载情况下故障电弧的电压、电流。在此基础上,分析了不同负载条件下故障电弧能量特性,并讨论了故障电弧的能量与负载有功功率、功率因数的关系。研究结果表明,负载有功功率越大、功率因数越小,故障电弧释放的能量越大,越容易引发电气火灾,需要重点进行故障电弧检测与防治。     

电弧“黑盒”模型参数的准确确定方法

提出了在对电弧“黑盒”模型参数不作任何假定的情况下,准确确定其数值的方法,并以两种“黑盒”模型为例进行了说明.     

电弧故障断路器

作根据最新的资料介绍了一种新型的家用断路器－电弧故障断路器（ＡＦＣＩ）。ＡＦＣＩ技术的应用将在家庭火灾的保护中直到很重要的作用。     

低压故障电弧检测概述

综述了目前故障电弧检测的研究内容、成果及发展方向。指出低压配电柜和家庭供配电系统各自产生故障电弧时所表现的物理特征不同,使得各自的故障电弧检测方法有所差异。分别讨论了了基于电弧数学模型、电弧物理现象和电流电压波形的电弧检测方法。     

常见电气火灾原因分析及防范

从供用电的角度分析了常见电气火灾的原因,总结了防范电气火灾的措施,着重介绍了用RCD防范接地故障引起的火灾。     

故障电弧探测装置的研究及发展趋势

对故障电弧的产生原因进行了分析,列出了故障电弧探测装置的相关标准。分析了不同负载下电弧故障时电流和电压的特性,比较了几种常用检测故障电弧的应用算法,阐述了与电弧故障断路器的不同之处并按安装位置进行设计分类。最后对故障电弧探测装置的发展进行了分析。     

基于ATP-EMTP的电弧接地故障的建模及仿真

对配网频发的单相电弧接地故障,建立能够正确反映其特征的数学模型是十分必要的。运用弧隙能量平衡理论在ATP-EMTP上建立接地电弧模型,进一步研究了电弧模型中主要参数对电弧特性的影响规律,达到了反映电弧故障物理特性的目的;最后,将此模型应用于某10 k V配网间歇性电弧接地故障,其过电压倍数符合实际情况,验证了模型正确性。     

电弧黑盒模型的应用成就与存在问题

本文扼要介绍并评述了黑盒模型的应用成就及其广为应用的困难与局限性。     

弓网电弧温度场研究综述

从弓网电弧的电弧模型、电弧能量、电弧的辐射特性等角度,笔者综述了国内外弓网电弧和弓网电弧温度场的研究进展。介绍了电弧模型及其特性的研究现状,论述了弓网电弧能量对弓网系统的影响及其辐射特性,最后指出了弓网电弧温度场研究面临的诸多问题,如电弧处于多场耦合的复杂环境、建立新的电弧模型、流体计算难等。     

低压串联电弧故障特征与检测方法分析

提出了低压配电线路中的电弧故障是电气火灾主要诱因之一,针对电弧故障的发生发展过程进行了描述,对于电弧故障的类别及特征进行了分析,得出低压配电线路中的串联电弧故障易隐匿于线路中的特点,且难以对其进行检测。同时对低压配电线路中串联电弧故障的电压、电流波形进行了一般特性的分析,指出了串联电弧故障电压、电流波形的时域特征。最后总结分析了现有的电弧故障检测技术,得出结论是,以电压或电流波形特征为检测和判断对象的电弧故障检测方法最为可行。     

一种电弧引燃电缆的电气火源模拟方法

模拟故障电弧引燃电缆的火源对电缆火灾模拟试验和防火性能评估十分重要,现有的电气火源大多基于化学燃烧,较难反映故障电弧引燃特点,为了模拟故障电弧引燃电缆,本文开发了一种基于电弧的火源。首先,本文分析了110 kV电缆发生接地线被盗或两侧交叉互联线被盗等故障时金属铠装层上的感应电压,其可高达数千伏。其次,对比研究了工频交流电压和20 kHz交流电压条件下金属护套对地电弧和雅各布天梯电弧的击穿前电压与维持电压,发现两者电弧击穿与维持特性接近。进一步提出了基于雅各布天梯电弧引燃电缆的电气火源模拟方法,并实验验证了该火源能够使110 kV电缆引燃和火焰蔓延。所得结论为：高频雅各布天梯电弧能够模拟故障电弧特点并有效引燃110 kV电缆。     

电弧性接地故障火灾的防范

在电气火灾中,电气短路火灾占一半以上,而电气短路火灾中又以电弧性接地故障火灾居多。该文列举了电弧性接地故障火灾实例后指出：带漏电保护功能的断路器能有效防范电弧性接地故障火灾。最后解答了电气同行对在电源进线外装用漏电保护功能的断路器时存在的疑虑。     

非有效接地电网单相电弧接地故障的建模及仿真

单相电弧接地故障是中压配电网中的主要故障形式,建立准确的接地电弧模型对于故障分析是十分必要的。文中比较了现有的几种电弧模型的优缺点,在基于弧隙能量平衡理论的动态电弧模型的基础上建立了接地电弧模型,在PSCAD平台上构建了10 kV配电网模型及接地电弧模型。通过与实际实验波形的比较,表明接地电弧模型能有效地反映接地电弧的性质。然后将此模型用于仿真2种不同的间歇性电弧接地故障,其过电压倍数符合实际情况,从而间接证明了接地电弧模型的正确性。     

新型串联电弧模型与特性分析

以电路理论为基础,对RLRh串联电路进行分析计算,提出一种以电弧电流为输出的新型电弧数学模型。此模型以电弧电阻为变量,将电弧电阻看成时间的周期函数,并对电弧电阻进行分区域处理,给出了各区域电弧电阻的变化规律与数学表达式。应用新模型进行计算,并将计算结果与Cassie电弧模型和Stokes电弧模型仿真结果进行对比,验证了新型电弧模型优于Cassie电弧模型和Stokes电弧模型,研究可为串联故障电弧的诊断提供可靠的理论依据。     

短空气间隙弧阻模型的研究

为了研究气体间隙的高频电弧特性,笔者设计了一种短空气间隙的放电试验回路。测量了间隙击穿时两端的电压及通过间隙的电流,经分析计算得到了短空气间隙击穿后电弧的变化规律以及燃弧阶段的弧阻最小值r_0。短空气间隙在击穿后的几十ns内弧阻从10~(12)Ω量级跌落至最小值r_0,持续几个μs后恢复。改变回路频率以获得不同频率下的弧阻最小值r_0以及燃弧持续时间t。当回路频率从4.8～13.5 MHz变化时,r_0从0.4Ω增大到5.0Ω,而燃弧时间t从4.0μs减小为0.9μs。将实验结果与各种电弧电阻模型计算值进行对比,在燃弧前期(0～1.1μs)Kushner电弧模型与实验结果较为吻合,但Kushner电弧模型的燃弧时间比实验值长。     

电动汽车充电站箱变电气安全物联监测系统设计与应用*

基于物联网技术架构提出了一种适用于电动汽车充电站箱变的电气安全物联监测系统设计方案。该系统由电气安全智能感知设备、通信网关、电气安全物联网监测平台等构成,可支持充电站箱变充电桩出线回路电流、电缆温度、剩余电流、故障电弧、短路电流等数据采集监测,并通过4G网络上送数据到电气安全物联网在线监测平台。根据此设计方案开发了电气安全智能感知设备、通信网关和系统软件。工程实践情况表明,系统可有效识别电动汽车充电站箱变低压线路电气火灾安全隐患,能为运维部门快速检修提供决策依据,避免火灾事故发生。     

电弧反射法电缆故障测距中的电弧建模与仿真

准确掌握电缆故障电弧电阻的动态特性对电弧反射法(ARM)电缆故障测距技术研究和设备研制至关重要。为此,在理论推导和大量实验的基础上分析了ARM故障测距时电缆故障电弧的特性,建立了可以模拟ARM方式下电缆故障的通用的Mayr电弧模型,对故障电弧电阻的变化规律进行仿真计算。实验结果表明,电弧电阻仿真计算的平均相对误差不大于12%,最大相对误差不大于29%,满足ARM测距仿真要求,说明了模型的正确性。     

考虑器壁侵蚀影响的空气电弧特性仿真研究

考虑电弧的物理参数、电磁及热和辐射现象,应用商用计算流体力学软件Phoen ics对其进行二次开发,建立了低压断路器中空气电弧等离子体的三维磁流体动力学(MHD)数学模型。分析了电弧初始位置对于电弧运动的影响。基于PA6-6产气材料和电弧相互作用的实验数据及混合电弧的传输及热动参数,研究了产气材料对于电弧特性的影响。结果表明,产气材料的存在使得电弧直径收缩,电弧电压升高。