[发明专利]一种用于大功率电气火灾实验的主电路

说明书

本发明公开了一种用于大功率电气火灾实验的主电路，由进线汇流电路、电源切换电路、负载切换电路、出线配电电路依次连接而成。进线汇流电路由两路进线分支和一路出线分支组成，实现进线汇流功能，以及过流、缺相等保护；电源切换电路可实现三相交流、三进单出可程式(或变频)、三进单出直流电源的选择和切换；负载切换电路实现实验负载的加载、卸载，以及串联、并联连接的功能；出线配电电路实现对样品制取装置的出线配电，以及提供过流保护的功能。本发明主电路的功率大、工况多样、测控精确、控制操作安全方便，可应用在大型电气火灾实验系统上。

技术领域

本发明涉及电气火灾实验系统的技术领域，尤其是一种用于大功率电气火灾实验的主电路。

背景技术

火灾在各种灾种中发生频率最高，具有很强的破坏性，造成的社会影响也最大。2015中国消防年鉴显示，2014年全国接报火灾39.5万起，死亡人数1815人，直接经济损失达47亿元，其电气火灾占30％，是重特大火灾的主要类别。2009-2015年到广东省某物证鉴定所接受委托的物证鉴定案件从63起增长到225起，这说明一方面电气火灾物证鉴定技术在火灾调查中的有硬性需求，另一方面也说明电气火灾形势越来越复杂，需要相关物证鉴定技术的支持。

电气短路火灾主要是由各种因素引发短路，导体在短路电流与电弧的电热作用下引发的火灾。研究表明，电弧等离子体的主要参数，例如电子温度、离子温度、电子密度、离子密度等，对熔痕形成的热力、动力过程有重要影响。短路点附近的金属导体在断开电路前存在局部高温熔化和喷溅现象。这个过程的高温作用会引起附近可燃物燃烧，之后融化的金属凝固结晶形成熔痕。因此，短路熔痕的形成过程受到多种物理场的耦合作用，例如应力场、温度场、流场、电磁场、浓度场等。

在电气火灾物证鉴定工作中，导线熔痕的性质判断占了很大的比重。使用一定的技术手段判定熔痕样品的性质，即熔痕样品是属于一次短路(火前短路)还是二次短路(火后短路)熔痕，而一次短路熔痕所在位置往往是引发火灾的起火点。

为了研究熔痕的性质，给物证鉴定提供技术支持，需要搭建实验系统或装置，精确控制实验条件制取熔痕进行特征分析。目前电气火灾实验系统与装置的成果主要包括演示体验、样品制取装置或箱体，用于电气火灾的短路、过载、接触不良、电弧故障、电缆燃烧等方面的模拟。

演示体验装置或箱体主要有电气火灾短路、过载等情景再现模拟装置与箱体，主要用于教学、科普性质的演示体验。这一类装置或箱体的特征是结构相对简单，电学参数、环境参数等控制不精确，仅起到演示体验作用，一般不用于熔痕样品制取分析。

样品制取装置主要有：1)“直流电源用电线路电气火灾危险性装置”，用于直流电路路的熔痕样品制取，为直流电路的火灾物证的提取、鉴定和判断技术提供支持；2)“短路模拟装置或箱体”，主要用于模拟一次、二次短路在交流、直流条件下的短路熔痕样品制取；3)“故障电弧模拟装置”，用于故障电弧作用下的熔痕制取与电弧特性研究；4)“电缆燃烧模拟装置”，用于电缆燃烧时的气体释放等参数的实验模拟分析。目前上述四种类型的装置与箱体，主要侧重于初步实现环境参数的控制，而对电学参数、接触方式等影响熔痕特征的参数控制缺乏精确度，也没有构建成大功率、工况多样、测控精确、控制操作安全方便的集成化大型电气火灾实验系统。

火灾物证鉴定的准确性来自精确控制参数的实验数据，而制取熔痕样品并分析其特征，必将提高电气火灾调查技术以及促进熔痕物证鉴定理论的发展。在各种不同的实验条件下，最大限度地模拟火场的电学、环境参数，获取精确控制参数的实验数据进行分析，需要研制一个大功率、工况多样、测控精确、能模拟火场环境、操作安全方便的大型电气火灾实验系统。

针对目前的技术现状，以及对大型电气火灾实验系统的电路进行研究的基础上，本发明提供了一种用于大功率电气火灾实验的主电路，可应用在大型电气火灾实验系统上进行电学参数的调节与控制。

发明内容