[发明专利]电弧故障识别能力试验分析装置及其试验分析方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种电弧故障识别能力试验分析装置及其试验分析方法。

背景技术

近年来，电气火灾发生起数和直接损失一直占据各类火灾原因的首位，而电气火灾中大部分是由短路、漏电、接触不良等电弧性故障造成的。在低压供配电系统中，故障电弧的成因主要分为两类，一类是沿着绝缘体部分导电表面，另一类是产生于非常接近的两个电极之间。前者由于绝缘体长期受热或发生偶然性电火花，造成绝缘表面碳化而形成电弧通道；后者由于带电导体触碰接地管道，或是电缆的绝缘被尖锐的金属划破。电弧故障主要分为串联电弧故障，并联电弧故障和接地电弧故障三类。接地电弧故障因与并联电弧故障特性相似，也可以归为并联电弧故障。由于传统的保护电器，如断路器、熔断器，剩余电流保护器，都无法有效的检测电弧故障，尤其是故障电流较小的串联电弧故障，因此无法遏制电弧故障引发的火灾。

电弧故障断路器（AFCI），又名电弧故障检测装置（AFDD）是新型的防火灾保护电器，具备电弧故障检测能力，可以在火灾发生之前切断电路，防范于未“燃”。目前，美国的通用电气，德国的西门子，法国的施耐德等公司已经有AFCI产品。但是，现有的电弧AFCI都存在漏检和误检等问题。美国制定的标准UL1699《电弧故障断路器》是检验AFCI的电弧故障检测性能的强制性标准。UL1699标准共有26项试验，除了常规断路器试验以外，还有三项检测AFCI电弧故障识别能力的试验，即误脱扣试验、电弧故障检测试验和操作抑制试验。其中，误脱扣试验用于检测AFCI在线路正常工作时是否会异常脱扣，其余两项试验都是通过模拟实际故障电弧，来检验AFCI的电弧识别性能。模拟实际故障电弧的方法有三种，第一种是利用碳棒和铜棒尖端放电产生故障电弧，第二种是碳化路径试验方法，第三种是点接触电弧试验方法。在所有故障电弧模拟发生方法中，最接近实际电弧故障情况的方法是碳化路径试验方法。碳化路径试验方法是通过高压碳化等方式，在试验电缆的绝缘表面形成碳化通道，进而产生故障电弧。采用碳化路径试验对故障电弧断路器进行试验和测试，是必须要进行的试验，同时碳化路径试验现象及波形数据是研究故障电弧检测技术重要的数据来源，也是行之有效的检验故障电弧断路器保护特性的重要手段。虽然，我国已经制定了故障电弧断路器的碳化路径试验标准和试验方法，但是，由于碳化路径试验过程复杂，含高电压回路测试系统安全系数差，再者高压碳化形成的碳化通道不稳定、符合要求的波形成功率低、采集困难，试验电缆燃烧时会产生大量二恶英、氯化氢、苯环等有毒物质，污染环境。由于上述种种原因导致了故障电弧碳化路径试验困难，急需研制一种智能控制、节能环保、操作方便、使用安全的故障电弧碳化路径试验分析装置。

而误脱扣试验，测试项目多达18项，每完成一项测试，就要更换试验负载并重新接线，因此试验费时、费力。本发明设计了上位机开放式的数据库和波形分析模块，将试验过程中的典型波形存储下来，并设计了故障波形输出模块，将典型波形经输出模块的处理后，直接输出到接有故障电弧断路器的系统中，以方便的判据故障电弧断路器的故障识别能力。

参考文献

[1] 齐梓博，高伟.串联故障电弧引燃特性试验研究[A]；2012（沈阳）国际安全科学与技术学术研讨会论文集[C]；2012年.

[2] 赵长征、邸曼、高伟. 电气火灾防治与调查技术[M]. 沈阳：辽宁大学出版社，2012

[3] 邬洲雄，刘汉宁，刘庆瑞．故障电弧探测装置的研究及发展趋势[J]. 低压电器,2014,05:5-7.

[4] 刘金琰，季慧玉,黄武杰，等. 家用电弧故障保护电器发展综述[J]. 电器与能效管理技术,2014,11.

[5] 周积刚，刘金琰. 电弧故障断路器检测技术及相关标准[J]. 低压电器,2013,22:50-56.

[6] 罗雷，刘晖. 浅谈电弧故障断路器[J]. 低压电器,2009,14:33-35.

[7] C·雷斯特雷波，P·S·斯塔利，A·纳亚克,V·米卡尼，等. 用于进行电弧故障检测的系统和方法[P]. 美国：CN101573847，2009.

[8] ENGEL J C. Combination AFCIs: what they will and will not do[C] // Electrical Safety Workshop (ESW),2012 IEEE IAS, Daytona Beach, FL, Jan 31-Feb 3, 2012:1-18.