一种基于热辐射和电弧引燃的过电流导线火灾模拟装置

本技术涉及火灾模拟，特别涉及一种基于热辐射和电弧引燃的过电流导线火灾模拟装置。

背景技术：

1、当电气线路中电线、电缆发生燃烧时，形成的火焰可能引燃周围可燃物以及扩大火灾范围。溯其根源，电线、电缆的金属被聚合物绝缘层和护套所包裹，如果被外部热源和内部金属芯的焦耳热加热，可以释放可燃性热解气体来支持燃烧。

2、随着社会电气化的不断发展，越来越多的电气设备连接至电气线路中，如果用电器具不规范、电线直径过小、过流保护装置失效，都可能导致过负荷、短路、漏电等故障的发生，其最终表现形式为过电流故障的发生，即电线中流经的电流值大于其安全电流值。

3、过电流故障导致电线起火的原理主要为：通电电线中过电流值较大时(i≥3.5ie)，ie为安全电流值，金属芯在焦耳热作用下不断升温至熔点附近，通电的液态金属可能与周围的空气击穿，继而断裂产生极高温度的电弧，引燃绝缘层热解释放的可燃性气体，形成火灾；通电电线中过电流值较小时(i＜3.5ie)，金属芯产生的热量不足以使其熔化，而这部分热量通过热传导作用于绝缘层，使其热解释放可燃性气体，如果此时附近的电路、电气设备接触不良，产生高温电弧，则可能引燃漂浮在电线表面上的可燃性气体，形成明火燃烧；通电电线中过电流值较小时(i＜3.5ie)，而此时环境中已经形成火灾，火焰的高温可能通过热辐射作用引燃绝缘层周围的可燃性气体，扩大火灾的规模。

4、过电流值大小以及起火方式的不同，都可能对电气火灾产生不同的影响，为了预防和控制电气火灾的发生、阻止火灾规模的扩大、重建电气火灾发生发展过程，为电气线路优化提供指导和帮助，有必要对不同过电流值、不同起火方式的电线火灾行为进行研究。

5、现有技术对电线过电流故障起火燃烧行为的研究主要集中于大电流值条件下的过电流故障，设备仅可模拟单一条件下的起火燃烧，无法对外部热辐射以及电弧引燃方式的电线火灾进行模拟研究，现有设备主要有以下缺点不足：

6、(1)对过电流故障导线的起火研究仅停留在大电流值条件下，金属芯熔断拉弧引燃绝缘热解释放的可燃性气体，相较于大电流值的过电流故障，小电流值的过电流故障的起火方式更为隐蔽和复杂。

7、(2)仅能获取过电流电线起火后火焰蔓延行为，无法对过电流故障发生时电线的温度进行实时采集，金属芯升温与绝缘层热解放热的耦合热作用机制对于过电流起火及火蔓延行为都可能产生复杂的影响。

8、因此，针对现有设备的以上缺点，设计一种能够客观、真实地展现热辐射和电弧引燃过电流导线全过程的火灾模拟装置是非常有必要的。

技术实现思路

1、本实用新型的目的是提供一种基于热辐射和电弧引燃的过电流导线火灾模拟装置，用以解决现有火灾模拟装置只能在大电流值条件下模拟单一条件下起火燃烧的问题。

2、为实现上述目的，本实用新型提供了如下方案：

3、一种基于热辐射和电弧引燃的过电流导线火灾模拟装置，包括：电气控制系统、热辐射引燃装置和电弧引燃装置；所述电气控制系统包括：电弧点火启停按钮、辐射热线圈温度控制器、辐射热源功率调节按钮和过电流导线电源接口；

4、所述过电流导线电源接口与样品导线连接，用于向所述样品导线通入预设过电流值；

5、所述辐射热线圈温度控制器与所述热辐射引燃装置连接，用于设置所述热辐射引燃装置的引燃温度阈值以及调节所述热辐射引燃装置的引燃温度；

6、所述辐射热源功率调节按钮与所述辐射热线圈温度控制器连接，用于通过控制所述辐射热线圈温度控制器的输出电压，进而调节所述热辐射引燃装置的引燃温度达到所述引燃温度阈值，所述热辐射引燃装置使所述样品导线起火；

7、所述电弧点火启停按钮与所述电弧引燃装置连接，用于控制所述电弧引燃装置产生或熄灭电弧。

8、可选地，还包括电线支架；所述电线支架包括固定旋钮和弹簧装置；所述固定旋钮包括第一固定旋钮和第二固定旋钮；

9、所述样品导线的一端与所述第一固定旋钮连接，所述样品导线的另一端依次穿过所述热辐射引燃装置和所述第二固定旋钮与所述弹簧装置连接；

10、所述固定旋钮用于固定所述样品导线并使所述样品导线处于水平位置；所述弹簧装置用于将所述样品导线拉直。

11、可选地，所述电线支架还包括移动导轨；

12、所述电弧引燃装置的底部可滑动地设置在所述移动导轨上，所述热辐射引燃装置的一端固定在所述电弧引燃装置的顶部。

13、可选地，所述移动导轨的移动范围为0至35cm。

14、可选地，所述辐射热线圈温度控制器包括变压调节器和温度传感器；

15、所述变压调节器与所述辐射热源功率调节按钮连接，所述辐射热源功率调节按钮通过调节所述变压调节器的输出电压，进而调节所述热辐射引燃装置的引燃温度；

16、所述温度传感器与所述热辐射引燃装置连接，所述温度传感器用于检测所述热辐射引燃装置的实时引燃温度，并通过所述辐射热线圈温度控制器显示所述实时引燃温度。

17、可选地，所述热辐射引燃装置为金属线圈。

18、可选地，所述电弧引燃装置通过电线连接至所述电气控制系统，电线断开位置为所述电弧引燃装置的打火处。

19、根据本实用新型提供的具体实施例，本实用新型公开了以下技术效果：

20、本实用新型提供了一种基于热辐射和电弧引燃的过电流导线火灾模拟装置，包括电气控制系统、热辐射引燃装置和电弧引燃装置；电气控制系统中的过电流导线电源接口能够向样品导线通入预设过电流值，过电流值能够调节，不仅能将过电流值设置成大电流值也能设置成小电流值；本实用新型能够单独使用热辐射引燃装置提供以热辐射为起火原因的火灾模拟研究，也能够同时使用热辐射引燃装置和电弧引燃装置提供以热辐射和电弧为共同起火原因的火灾模拟研究。

技术特征：

1.一种基于热辐射和电弧引燃的过电流导线火灾模拟装置，其特征在于，火灾模拟装置包括：电气控制系统、热辐射引燃装置和电弧引燃装置；所述电气控制系统包括：电弧点火启停按钮、辐射热线圈温度控制器、辐射热源功率调节按钮和过电流导线电源接口；

2.根据权利要求1所述的基于热辐射和电弧引燃的过电流导线火灾模拟装置，其特征在于，所述火灾模拟装置还包括电线支架；所述电线支架包括固定旋钮和弹簧装置；所述固定旋钮包括第一固定旋钮和第二固定旋钮；

3.根据权利要求2所述的基于热辐射和电弧引燃的过电流导线火灾模拟装置，其特征在于，所述电线支架还包括移动导轨；

4.根据权利要求3所述的基于热辐射和电弧引燃的过电流导线火灾模拟装置，其特征在于，所述移动导轨的移动范围为0至35cm。

5.根据权利要求1所述的基于热辐射和电弧引燃的过电流导线火灾模拟装置，其特征在于，所述辐射热线圈温度控制器包括变压调节器和温度传感器；

6.根据权利要求1所述的基于热辐射和电弧引燃的过电流导线火灾模拟装置，其特征在于，所述热辐射引燃装置为金属线圈。

7.根据权利要求1所述的基于热辐射和电弧引燃的过电流导线火灾模拟装置，其特征在于，所述电弧引燃装置通过电线连接至所述电气控制系统，电线断开位置为所述电弧引燃装置的打火处。

技术总结本技术公开了一种基于热辐射和电弧引燃的过电流导线火灾模拟装置，涉及火灾模拟技术领域，包括电气控制系统、热辐射引燃装置和电弧引燃装置；电气控制系统包括电弧点火启停按钮、辐射热线圈温度控制器、辐射热源功率调节按钮和过电流导线电源接口。过电流导线电源接口向样品导线通入预设过电流值；辐射热线圈温度控制器设置热辐射引燃装置的引燃温度阈值以及调节热辐射引燃装置的引燃温度；电弧点火启停按钮控制电弧引燃装置产生或熄灭电弧。本技术能够调节过电流值；能够单独使用热辐射引燃装置提供以热辐射为起火原因的火灾模拟研究，也能够同时使用热辐射引燃装置和电弧引燃装置提供以热辐射和电弧为共同起火原因的火灾模拟研究。技术研发人员：李阳,林庆文,许洁,华菲,周文受保护的技术使用者：中国人民警察大学（公安部国际执法合作学院、中国维和警察培训中心）技术研发日：20230814技术公布日：2024/5/8