电气线路关合控制系统研究

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1、电气线路关合控制系统研究第一章绪论1.1课题研究背景电气火灾在火灾总起数中所占比例基本上接近30%，而且呈逐年增加的趋势，而电气火灾占较大火灾比例明显高于总体比例，最高比例达到了45%。图1.1b)列出了2007-2010年间电气线路引起的火灾占火灾总起数的百分比，从图中可以明显看到，电气线路原因所占比例高达60%以上，电气线路故障是导致电气火灾最主要的起火原因。引起电气线路火灾的原因主要有过载、漏电、绝缘故障、短路、接触不良等[2]，其中短路故障是较为常见后果也较为严重的电气线路故障，2000-2008年间短路故障引

2、起的火灾占重特大火灾比例都超过了40%，2006年这一比例更高达67.8%[3]，如何预防短路故障是目前防范电气火灾的重点[4][5]。通过实验手段对电气火灾特征进行分析，研究火灾起火原因，是目前火灾预防、火灾检测、火灾认定等方面的主要手段与关注重点。通过大量实验研究，在电气火灾中形成的熔痕其先后时序不仅与火灾过程有关，还与短路、过电流等电气局部故障有紧密联系，分析火灾发生过程中电气设备、电气线路和残留物形成特征是有效的技术手段[6]。目前鉴定电气火灾起火原因的方法主要有宏观法、金相法、剩磁检测法、成分分析法等[7]。

3、宏观法是通过对起火现场遗留导线从宏观方面，利用肉眼或显微镜观察其外观特征，根据不同起火原因在导线上留下的痕迹差异来判断起火原因，但此种方法主要依赖鉴定人员的经验，准确性不强，很少单独使用，只作为初步判别起火原因的方法；金相法是目前应用较为广泛的方法，是通过火灾现场遗留金属在经历各种过程（例如高温、保温、冷却等），其金相组织呈现不同变化来分析熔痕特征，从而确定起火原因；剩磁检测法是通过检测导线周围铁磁性物质中具有的磁性大小来鉴别是否发生过大电流故障的一种方法；成分分析法是通过检测金属熔珠内部元素含量来判断熔珠特征来认定起

4、火原因[7]。1.2国内外相关技术发展及现状国外由于电气化程度普遍较高，电气火灾问题也日益严重，根据相关文献显示，美国从1989-2002年期间电气火灾所占的比例呈大幅度上升趋势，英国、德国和日本等国家也同样存在电气火灾频发的问题[8-11]。国外在电气火灾问题上的研究比较早，也较为广泛和深入，而且取得了一定系统性的成果，日本根据导线的熔痕特征提出了通过火烧熔痕来判断一次短路熔痕和二次短路熔痕的外观检验方法；美国则采用金相分析手段，通过观察微观结构，来确定电流通过导体发生高热或是火灾加热所形成的铜导线熔痕；原苏联专利提

5、出了应用X射线方法来研究火场中残留的导线结构，根据其熔痕呈现出的星芒表现，来认定导线熔痕是短路形成还是火烧形成[12]。国外的研究内容较为广泛，而且在电气火灾起因认定方面进行了深刻分析，对于我国进行相应电气火灾问题的研究具有理论基础和借鉴意义。当前国内对电气火灾起因以及预防措施等问题的研究较多，主要集中在对电气火灾进行了定性和归类、低压线路故障性电气火灾成因及防范的研究、电气火灾原因认定的研究等方面[13]。文献[14]通过实验方法分析了汽车上电气线路起火原因及危害，并介绍了相关鉴定技术。文献[15][16]通过金相分

6、析技术研究铜导线、铝导线的显微结构特征从而判断起火原因。文献[17]介绍了金相分析技术在短路熔痕方面的分析机理，通过对起火导线熔痕的宏观、微观特征判断一次短路和二次短路。具体实践方面，文献[18][19]都设计出了基于PLC的电气火灾实验装置，能够模拟复杂情况下的火灾发生，对于分析火灾成因及设计火灾模拟控制系统有一定借鉴意义。目前国内的电气线路火灾痕迹物证鉴定技术主要有宏观法、金相法、成份分析法、剩磁法等，并且形成了国家级的技术标准，但是国内还未形成较为完善的整体火灾研究与鉴定技术，文献[6]提出了同过将电气故障分析与

7、各种电气火灾鉴定方法相结合，突破了传统分析方法上相互独立、无法统一的弊端，形成综合火灾鉴定技术理论，这将是今后火灾鉴定理论与技术发展的新方向。第二章电气线路短路故障分析2.1短路故障短路是指或电气设备中不同电位的导电部分直接金属性连接或经过小阻抗连接在一起。大多数电气线路、用电设备发生短路故障，造成短路回路电流突然剧增，产生高温或电弧，引燃线路绝缘层或短路故障处可燃物所造成的火灾称之为短路火灾，短路火灾是目前电气线路中最易发生，而且造成线路电气火灾后果最为严重的线路故障[13]。电气线路中一旦发生短路故障，短路电流由于

8、没有负载的限流作用通常会很大，在短路点极易产生强烈的电火花和电弧，使金属导线达到熔点而熔化，融化的金属物还会喷溅到周围，引起导线绝缘外皮融化或导线附近易燃物的燃烧，从而导致火灾的发生[20]。金属性短路是短路故障点处导体接触点由于短路电流高温而熔焊，在接触点形成了很小的接触电阻，通过焊点形成了短路回路。金属性短路发生后产生的热量不