铝导线违规连接点过热故障及痕迹分析

通过模拟不同种连接方式,研究铝导线连接点过热故障现象及痕迹特征。测得连接点温度和熔断时间,利用高速摄像机记录熔断过程,并对所得痕迹试样的宏观形貌、金相组织进行观察比较。得出勾接方式连接时,导线断开瞬间产生明显电弧,断开温度低、速度快,熔痕晶粒为细小的胞状晶和柱状晶;缠绕和铰接方式连接时,导线断开瞬间很少产生明显电弧,会有尖状熔痕,绕结、粘接、熔结痕迹,熔痕晶粒为粗大的等轴晶或柱状晶。研究结论为此类电气火灾调查提供依据。     

ZR-BV单芯铜线过电流熔断痕迹形成过程

模拟聚氯乙烯绝缘阻燃（ZR-BV）单芯铜线在不同电流值时的过电流故障，借助高速摄像、视频截帧等技术，研究导线的发热过程及熔断痕迹形成过程。研究表明：导线发生过电流故障时，I≤3.5Ie，过电流导线仅出现线芯发热，绝缘热解破坏；I≥4Ie，过电流导线会发生熔断，引起绝缘层的燃烧。燃烧发生时，I<4.5Ie，导线绝缘层的燃烧仅能从熔断点蔓延至其两侧一定位置处；I≥4.5Ie，导线绝缘层的燃烧会从导线熔断点处向两侧持续蔓延，直至导线端部。导线的绝缘燃烧是结疤熔痕形成的必要条件,枝晶偏析组织是该熔痕的典型组织。在发生较大电流过电流故障时，导线会出现明火燃烧的现象。     

SEM和EDS分析铜导线短路熔痕晶粒特征

通过定性模拟实验,制备交流220 V电路中铜导线一次短路熔痕和二次短路熔痕,应用SEM和EDS等方法研究铜导线一次短路熔痕与二次短路熔痕外表面晶粒的微观形貌特征以及化学元素变化规律。结果表明,短路方式是铜导线短路熔痕晶粒形貌特征的决定因素。铜导线一次短路熔痕晶粒呈现胞状晶形貌特征,二次短路熔痕晶粒呈现柱状晶形貌特征,熔痕凝固及火灾过程中形成的氧化膜不会影响熔痕晶粒形貌特征。     

铝合金导线过电流发热过程及痕迹特征

模拟AA8030型导线过电流故障,研究导线通过不同倍率额定电流时的发热过程,借助高速影像分析导线发生整体燃烧的原因,分类统计断点痕迹的数量、位置和典型特征。研究表明:当I≥3Ie时,导线出现断路,产生断路电弧,形成电弧熔断痕迹;I≥4Ie时,还会产生导线锯齿状折断痕迹,火场中可通过综合分析这两种痕迹,认定该型导线发生了较大电流的过电流故障;当I≥5Ie时,导线断路电弧引燃预混热分解气体层,形成整根导线的燃烧,这使得导线火灾危险性更大。     

塑料灯座火灾痕迹分析研究

应用红外光谱仪(FTIR)和扫描电子显微镜(SEM/EDS)分析测定火灾现场吊灯残骸塑料灯座碳元素的含量变化,确定其不同部位燃烧残骸炭化程度,讨论分析火灾痕迹蔓延过程。通过对导线熔痕外观和金相组织分析讨论分析,运用火灾蔓延痕迹的形成机理确定灯座火灾起火原因。从痕迹的形貌判断火灾是从灯头内部向外燃烧的。傅里叶变换衰减全反射红外光谱法和SEM-EDS两种分析方法的检测结果与外观检测时的推测相符。金相分析鉴定灯头内导线的熔痕为一次短路熔痕。认为火灾由内部电气故障引起。     

火场中不同断裂方式铜导线断面的SEM分析

利用火灾痕迹物证综合实验台,模拟火场条件,制备电气线路火灾事故中较为常见的铜导线折断、剪断、拉断、砸断、过负荷熔断、短路熔断的痕迹样品。通过扫描电子显微镜观察和记录其断面的微观形貌特征,分析不同类型断面的成因,为各种电气线路铜导线断裂原因鉴定提供参考和依据。     

火场中新型铜包铝导线熔痕的金相鉴别研究

选用合格多股的铜包铝导线和劣质的单股铜包铝导线制备一次、二次短路熔痕和火烧熔痕,以金相法为基础,采用常用的三种浸蚀剂研究该种导线熔痕的浸蚀方法,观察每种熔痕的金相组织晶粒和气孔特征。分析发现:HF浸蚀剂浸蚀效果最好,一次短路熔痕、二次短路熔痕和火烧熔痕的金相组织呈现出了有别于铜、铝导线熔痕的特征。区别于铜包铝导线二次短路熔痕,一次短路熔痕的金相组织最显著的特征是晶粒以细小的胞状晶、柱状晶为主,且组织中气孔数量相对较少。二次短路熔痕多数晶粒为粗大的胞状晶和柱状晶,存在大气孔,且分割晶界。与铜、铝导线火烧熔痕不同,铜包铝导线火烧熔痕的晶粒不以等轴晶为主。     

铜导线一次短路熔痕形貌火场稳定性研究

实验模拟火灾热环境,将铜导线一次短路熔痕在不同温度下加热不同时间后自然冷却,观察样品的宏观和微观形貌。结果表明:火灾现场的温度以及熔痕持续受热时间对铜导线一次短路熔痕的宏观形态有一定的影响,但是熔化区与非熔化区的界限比较明显;金相显微组织随着温度升高和加热时间的延长也具有不稳定性。     

不同燃烧环境下铝导线二次短路熔珠金相孔洞特征

进行布料、纸屑、木材三种不同燃烧环境下铝导线的二次短路模拟实验,得到不同的熔珠金相图谱,并利用Image-Pro Plus软件提取了熔痕孔洞的多个参数。分析不同燃烧物、时间、温度与孔洞特征参数和孔洞特征参数之间的相关性。实验结果表明:铝导线二次短路熔痕的孔洞特征与可燃物关系不大;熔断后加热温度的波动性越大,熔痕的孔洞面积比趋向于越小;孔洞特征随机性较大,其中单位面积孔洞数越多,熔痕面积越小,孔洞面积比越小,平均圆度越小,生成孔洞越不规则;孔洞数量越多,越趋向形成不规则小孔。     

热辐射对通电线缆短路故障及熔痕的影响

研究热辐射条件下导线发生炭化路径型短路与金属短接型短路后产生的熔痕特征,使用中国常见的家用电器电源线RVVB线（铜芯聚氯乙烯护套扁形电源线）,针对220 V交流电,对比了两种不同形式的短路发生的时间和位置,分析了其对产生熔痕的影响。试验发现,随着热辐射强度的增加,短路发生的时间缩短;导线的短路位置未表现出明显的分布规律,发生短路的部位随机性较强,短路点的位置与短路发生时间无直接相关性;炭化路径型短路的典型熔痕为箭镞状熔痕;金属短接型短路的典型熔痕为“工”字型熔痕。     

护套线过电流诱发短路故障起火过程及痕迹特征

为深入研究RVVB护套线发生过电流诱发短路故障的火灾危险性,搭建RVVB护套线过电流诱发短路故障电路实验平台,探究短路故障起火过程及痕迹特征,对过电流诱发短路故障初次短路发生时间、起火特征及痕迹特征进行研究.结果表明:当I≥45 A时,护套线会出现短路击穿现象,并引发明火燃烧;当I=66 A时,过电流诱发短路故障平均时...     

低压配电线路电弧性短路故障仿真分析

阐述进行低压配电线路故障电弧研究的背景及意义．分析线路上故障电弧的产生条件、分类及特征,选取适用于低压配电系统的电孤数学模型,建立低压配电线路单相电弧性短路故障数学模型．通过仿真实验分析线路上发生电弧性短路故障时断路器过电流保护的局限性．说明电弧故障断路器应用的必要性,并提出电弧故障断路器的应用前景。     

过电流导线引燃周围可燃物特性研究

摘 要：为研究过电流单芯聚氯乙烯铜导线对周围可燃物的引燃特性,选取截面积为2.5, 4 mm2的导线,以30 A为间隔分别通过90~180 A和90~300 A的过电流进行实验,测量导线温度变化,捕捉电弧产生过程图像并研究导线与棉布间距分别为0.5,1,2 cm工况下的引燃能力。实验结果表明,导线过载过程分为升温、燃弧和降温3个过程。燃弧过程中,电弧在导线熔断间隙处产生并逐渐向两侧增长直至熄灭,引起导线铜芯发生液化和气化,产生熔珠喷溅和流体火焰现象。高温电弧与熔珠喷溅具有引燃周围可燃物的能力。     

低压架空裸导线影响森林火灾特性机理研究

近年来国内输配电线路引发森林草原火灾风险越来越高。为探究低压架空裸导线引发火灾的特性和机理，本文搭建了380/220 V低压架空裸导线模拟实验平台，开展了树枝短接线路实验、两相线路相间接触短路实验，并对线路穿越林区与树木接近处经常出现短路熔痕的现象进行了实验和仿真分析。结果表明：正常树枝和雨水浸湿后的树枝短接线路，不会发生放电打火现象，也无温升和泄漏电流产生。两相线路相间接触短路，放电产生的喷溅熔珠掉落至地面温度较低，不足以引燃地面的可燃物。结合近年低压线路火灾原因调查结果分析，线路过流保护开关对低压线路引发的火灾有显著预防作用。线路穿越林区与树木接近处的短路熔痕，可能为大风大雨天气下树枝短接线路放电产生。所做研究可为低压线路火灾原因调查和防范提供技术参考。     

过电流铜包铝导线线芯发热及绝缘燃烧规律研究

为准确研究铜包铝导线在不同过电流值条件下的线芯发热及绝缘燃烧现象。以2.5 mm2 PVC 多股铜包铝导线为研究对象，分别模拟导线发生40、50、60、70、80 A 过电流故障，利用高速影像及视频分析技术研究过电流导线线芯发热、熔断、电弧引燃及绝缘燃烧随电流值的变化规律。结果表明：当过电流值小于40 A 时，导线仅线芯发热、绝缘热解发烟，不会出现线芯熔断现象；当过电流值大于50 A 时，导线的线芯发热加剧，熔断时间越来越短，由50 A 时的平均120.8 s 降为了80 A 时的19.8 s；当I=50 A 时，电弧引燃周围的热解气体，形成最大8.4 cm 范围内的燃烧，当I≥60 A 时，电弧引燃后的火焰会蔓延至导线左端和右端，但火焰的蔓延速率随着电流值的升高先加快再减慢，70 A 时最快，平均可达7.13 m/s。     

光伏直流串联电弧故障区域识别

摘 要：光伏直流系统中串联电弧无法被保护装置检测并切断,电弧将持续燃烧并产生高温,对光伏系统安全运行造成极大危害。针对此研究Cassie电弧模型,将电极间距变量引入该模型,分析电极间距与电弧稳定燃烧关系。搭建光伏串联电弧仿真模型,采集稳定燃烧时不同位置下的电流数据,通过分析电弧故障特性,确定电弧故障特征向量,搭建概率神经网络故障识别模型,引入BP神经网络作为对照,将串联电弧类别与区域对应,实现串联电弧故障区域识别。结果表明：改进型Cassie电弧模型能够表征不同电极间距下的动态过程与稳定燃烧状态;在相同数据下,概率神经网络模型识别率高于BP神经网络,能够准确定位串联电弧故障区域。     

铝合金导线机械破坏残缺部位发热规律研究

为量化铝合金导线局部残缺与电阻发热的关系,探究电阻发热对导线引燃能力的影响,模拟AA8176 型铝合金导线受到机械破坏造成的导线局部不同程度受损的情况,分别通入过电流,观察导线发烟发热现象,研究铝合金导线机械破坏残缺部位发热规律。研究发现：通入1.5 倍和2 倍过电流时,铝合金导线残缺位置温度与其线径和横截面积均呈负相关,可拟合出一次函数方程;铝合金导线残缺部位发烟和绝缘热解炭化平均时间短于原始导线和上层绝缘破坏导线,其火灾危险性增大。     

火灾中Cu-Sn 合金熔化过程及痕迹特征研究

电弧击穿铜板痕迹是认定接地短路故障引起火灾的关键痕迹之一,但实际现场中,常会发现与之类似的焊锡熔穿铜板的痕迹,干扰调查认定。针对这一问题,利用同步热分析仪对Cu-Sn 合金熔化的热力学过程进行分析,参照火灾实际发生场景,研究Cu-Sn 合金熔化痕迹形成规律及典型特征。结果表明：O2 有助于推进Cu-Sn 合金熔化反应;当铜板温度达到515 ℃时,熔化的Sn 将造成铜板熔穿,形成外观与电弧击穿痕迹类似的贯穿熔痕;随着温度升高,Cu-Sn 合金熔化处痕迹由金黄色向黑色转变,且贯穿熔痕越来越大。此研究结果对于准确识别接地短路故障,判断现场熔化铜质物品温度,具有一定的理论参考价值。