电流过载条件下低压配电柜火灾探测参数的表现特征

摘要

随着经济的高速发展，电气事业日益繁荣，电气故障引发的火灾也越来越多。据资料统计，近年来电气火灾发生起数占火灾总数已达到30％，并造成严重的财产损失与人员伤亡。低压配电柜承担着分配电源、控制电气设备的功能，当今用电量急剧增加，基础供配电系统无法满足需求，系统往往超负荷工作，导致电线绝缘材料老化加剧，甚至由于电流过载、短路、漏电等故障引发火灾。
　　 多年来，国内外学者对电气火灾的研究主要集中在电气故障的引燃机理、电气火灾危险性、电气故障保护、线缆的热解与阻燃等方面。通电条件下配电柜内的电气火灾研究较少，本文主要针对电流过载这一电气故障进行实验研究，为配电柜内电气火灾探测提供基础实验数据。
　　 在空气和氮气气氛下对聚氯乙烯电缆绝缘材料进行热重分析。等转化率方法被用于计算不同转化率下的活化能，多参数非线性回归方法被用于确定反应机理函数及相应的热解动力学参数。可靠的动力学参数和反应机理函数被用于预测聚氯乙烯电缆绝缘材料寿命。结果显示，聚氯乙烯电缆绝缘材料的寿命对温度非常敏感，同时也受到分解气氛等因素的影响。该结果可对电流过载情况下的电线老化提供参考依据。
　　 搭建低压配电柜电流过载实验平台，设计实验工况，主要考虑电流、电线数量、电线种类（线芯形式与截面面积）三大影响因素。由温度实验结果可知，温度随电流增大而增大，且增长速率越来越大；温度随电线根数增大而增大，但增长速率越来越小；单根电线实验电线种类中线芯形式对电线温度影响较大，而成束电线实验电线截面面积的影响较大。由烟气浓度结果可知，在单根电线实验中，电流大于3倍额定电流才有明显烟气产生，电流大小对烟气浓度影响较大；电线种类中截面面积对烟气浓度影响较大，截面面积越小，烟气浓度越大，且BV电线烟气浓度大于BVR电线。成束电线实验中，烟气浓度随电线根数增多明显增大；截面面积对烟气浓度的影响与单根电线相同。
　　 本文对低压配电柜内电气火灾进行实验研究，能够为日后通电条件下电气火灾研究提供技术参考，并为配电柜电气火灾探测提供基础实验数据。最后，对配电柜内电气火灾探测与灭火系统进行初步设计，为日后发展配电柜探测与灭火系统打下基础。