阻性負載下的低壓故障電弧特性

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摘要：隨著我國經濟的不斷發展和進步，生活水平也逐漸提高，隨著生活水平一起提高的還有用電量。由于現如今人民的用電需求逐漸增加，用電負荷一直在持續增加，而因為電弧故障引起的火災也越來越多，所以用電安全的問題成為了社會及居民都非常關注的問題。本文通過對串聯電弧進行檢測是實驗，通過采集不同功率的電流數據進行分析和整理，最后對低壓故障電弧特性在阻性負載下的變化率進行了判據。

關鍵詞：抵押故障電弧特性；阻性負載；分析

電弧故障其實大部分原因都是因為用電負荷，所以如果想從真正意義上杜絕用電事故，就必須要對故障電弧進行有效的控制，電弧故障斷路器能夠及時的檢測出線路中所有問題電路，在非常短的時間內對故障電路進行切斷，并且及時做出相應的對策，從而有效的防范火災的發生。

1實驗理論和設備

本次討論的電路為串聯電弧電路，并且每一個周期都會有一個瞬間電流值為0，具體串聯電弧圖如圖1所示。

1.1時域指標計算故障電弧其實就是由兩個電勢不同的導體不停的接近，最終會發聲、發熱和發光的空氣電離現象。而串聯故障的電弧指的則是原線路和故障電弧呈現串聯關系的電路存在。1.1.1零休時間由于串聯電弧的重燃性和熄滅性，所以串聯電弧每一個周期都會出現一段電流值為0的期間，這種情況被稱之為“零休”或者是“平肩部”。統計“平肩部”的方法有很多，其中最為快捷有效的方法就是：將抽樣的數據根據周期的方式進行分組劃分，將每組中的絕對值電流判斷成設定值下的零休電流，從而統計出每一個周期中零休的總時長，再除以周期總額就可以得出這個周期的電流零休具體時間。1.1.2上升速度故障電弧其實就是由兩個電勢不同的導體不停的接近，最終會發聲、發熱和發光的空氣電離現象。而串聯故障的電弧指的則是原線路和故障電弧呈現串聯關系的電路存在，將串聯電弧周期內的離散數據兩個相鄰值做差，取得的最大值表征電流數據就是該串聯電弧的電流上升速度。1.1.3電流平均值一般的串聯電弧電流信號都是離散數據，所以將每個周期的采樣點數設定為N，那么串聯電弧電流的平均值計算公式就應該是：1.2頻域指標計算1.2.1快速傅里葉變換通過對串聯電弧信號的采樣來進行傅里葉變換，并且還可以根據頻域信號指標來分析該信號的特性。其實在計算機中，采集的串聯電弧數據就是屬于離散狀態的，所以經常需要利用離散的傅里葉變換來進行求解，其實快速傅里葉變換是屬于DFT快速運算的一種方法，并且還有一個優點就是其能夠將運算時間縮短到兩個數量級。1.3實驗平臺搭建現在還沒有一種平臺搭建可以完全的將串聯電弧進行模型搭建，但是用軟件進行模擬串聯電弧的波形會存在一定程度上的誤差，所以要想最大程度上模擬真實平臺運行情況，那么就必須根據實際情況，最大程度上的減小誤差，從而實現對串聯電弧的多次采集，從而保證串聯電弧電流的分析和比較。

2實驗和結果分析

2.1實驗方法在實驗過程中，可以通過對電極的移動和距離來產生串聯故障電弧，再通過示波器將電流波形的數據采集出來，由于串聯電弧產生的電流存在非常大的隨機性，所以在實驗時也要考慮到線路電流的大小，要將電流分別在800W和4000W的功率下進行多次的實驗，從而通過這兩種功率狀態下進行電流波形的分析和整理。現在還沒有一種平臺搭建可以完全的將串聯電弧進行模型搭建，但是用軟件進行模擬串聯電弧的波形會存在一定程度上的誤差，所以要想最大程度上模擬真實平臺運行情況，那么就必須根據實際情況，最大程度上的減小誤差，從而實現對串聯電弧的多次采集，從而保證串聯電弧電流的分析和比較。2.2時域對比性故障電弧其實就是由兩個電勢不同的導體不停的接近，最終會發聲、發熱和發光的空氣電離現象。而串聯故障的電弧指的則是原線路和故障電弧呈現串聯關系的電路存在。如果想從實質性上分析低壓故障串聯電弧在阻性負載下的特征和數據，就必須要采集連續50個周期的數據，并且要按照上文提到的計算方法進行計算，并且由于電弧燃燒的隨機性特點，為了更好的顯示時域指標的波動性，還要經過連續50個周期的數據指標進行采樣，從而計算出來的最終數據來進行集中計算。2.3頻域分析在實驗過程中，要通過對電極的移動和電流數據來產生串聯故障電弧，再通過示波器將諧波因數的數據采集出來，由于串聯電弧產生的電流存在非常大的隨機性，所以在實驗時也要考慮到線路電流的大小，要將電流分別在800W和4000W的功率下進行多次的實驗，從而通過這兩種功率狀態下進行電流波形的分析和整理。通過10次的諧波因數數據，根據高次諧波的波形來分析得出2、4、6、8等偶數次波動較小，而3、5、7奇數的波動較大，具體情況如圖2所示。2.4統計結果分析通過上文可以得出，當線路的狀態相同時，兩種功率的電流指標波動頻率差距較小，而當時域指標出現在大電流的情況下，波動就會較為劇烈。發生串聯故障電弧之后的高次波動因數會發生范圍很大的波動，也就是說串聯故障電弧電流的頻域特征在受到線路負載時的影響較小。

3結束語

通過對時域和頻域的這兩個角度中對于純阻性負載串聯故障電弧電流進行了詳細的分析和統計，通過這筆檢測可以得出告辭諧波因數的含量是隨著串聯故障電弧因數而變化的，從而為了編寫更可靠、穩定的串聯故障電弧數據，必須要應用電弧檢測算法進行計算。

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作者：馮漢江 單位：武漢理工大學后勤保障處水電中心