CN106526377A - 一种故障电弧生成系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种故障电弧生成系统，该系统包括自锁控制装置、变压装置和调压装置，调压装置的供电端与电源连接，调压装置的输出端依次通过变压装置、自锁控制装置与待碳化电缆试品连接。当需要生成故障电弧时，利用调压装置逐渐调大待碳化电缆试品的供电电压，直至待碳化电缆试品的绝缘皮被击穿，生成故障电弧。由此可知，本发明模拟出的故障电弧是在待碳化电缆试品的绝缘皮被击穿时生成，由于待碳化电缆试品选自实际电路中的电缆，因此，本发明能够真实的反应实际电路中的故障电弧，从而提高了对电弧故障分断器性能测试的准确性。

Description

一种故障电弧生成系统

技术领域

本发明涉及故障模拟技术领域，更具体的说，涉及一种故障电弧生成系统。

背景技术

据有关资料统计，因电气原因引发的火灾是各类火灾的主要火灾之一，而电气火灾主要是由故障电弧引发的。因此如何预防由故障电弧引发的火灾显得尤为重要。

现有方法是在电路中安装AFCI(Arc-Fault Circuit-Interrupter，电弧故障分断器)，当电路中产生故障电弧时，AFCI通过识别电弧故障特征信号，在电弧故障发展成为火灾或电路出现短路之前断开电路，实现对线路的断路保护。为保证AFCI的工作可靠性，在AFCI出厂前，通常需要对其性能进行测试。目前在对AFCI进行性能测试时，采用金属与碳棒对故障电弧进行模拟，而现实电路中不可能出现金属与碳棒的组合，因此，由金属与碳棒模拟出的电弧无法反映实际中的故障电弧，进行导致对AFCI的性能测试误差较大。

发明内容

有鉴于此，本发明公开了一种故障电弧生成系统，以实现模拟出的电弧能够真实反映实际中的故障电弧，从而提高对电弧故障分断器性能测试的准确性。

一种故障电弧生成系统，包括：自锁控制装置、变压装置和调压装置；

所述自锁控制装置的一端与所述变压装置的输出端连接，所述自锁控制装置的另一端与待碳化电缆试品连接；

所述调压装置的供电端分别与第一线电压、第二线电压连接，所述调压装置的输出端与所述变压装置的输入端连接，所述调压装置用于在所述自锁控制装置导通后，从初始电压开始，逐渐调大所述待碳化电缆试品的供电电压，直至所述供电电压将所述待碳化电缆试品的绝缘皮击穿，生成故障电弧。

优选的，所述自锁控制装置包括：第一开关和第一交流接触器，所述第一开关和所述第一交流接触器的线圈串联连接在所述第一线电压和所述第二线电压之间，所述第一交流接触器的常开触点串联连接在所述变压器装置和所述待碳化电缆试品之间。

优选的，所述第一交流接触器的常开触点包括第一常开触点和第二常开触点；所述待碳化电缆试品包括：第一待碳化电缆试品和第二待碳化电缆试品，所述第一待碳化电缆试品和所示第二待碳化电缆试品之间的距离满足预设距离；

所述第一常开触点串联连接在所述变压器装置和所述第一待碳化电缆试品之间，所述第二常开触点串联连接在所述变压器装置和所述第二待碳化电缆试品之间。

优选的，所述系统还包括：带电提示装置；

所述自锁控制装置还包括：第二交流接触器、第三交流接触器、第二开关和第三开关；

所述第二交流接触器的线圈的一端通过依次串联连接的所述第一交流接触器的第一常闭触点和所述第二开关与所述第一线电压连接，所述第二交流接触器的线圈的另一端与所述第二线电压连接，所述第二交流接触器的常闭触点串联连接在所述第一开关和所述第一交流接触器的线圈之间，所述第二交流接触器的第三常开触点的一端与所述第一线电压连接，所述第三常开触点的另一端与所述第一常开触点和所述第一待碳化电缆试品的公共端连接，所述第二交流接触器的第四常开触点的一端与所述第二线电压连接，所述第四常开触点的另一端通过所述带电提示装置与所述第二常开触点和所述第二待碳化电缆试品的公共端连接，所述第二交流接触器用于在所述第一待碳化电缆试品的绝缘皮和所述第二待碳化电缆试品的绝缘皮被击穿，且所述第一开关和所述第三开关均打开，所述第二开关闭合时得电；

所述第三交流接触器的线圈、所述第一交流接触器的第二常闭触点和所述第三开关依次串联连接在所述第二线电压和所述第一线电压之间，所述第三交流接触器的常闭触点串联连接在所述第一交流接触器的线圈和所述第二交流接触器的常闭触点之间，所述第三交流接触器的第五常开触点的一端与所述第三常开触点和所述第一待碳化电缆试品的公共端连接，所述第五常开触点的另一端用于通过被测试电弧故障分断器与所述第一线电压连接，所述第三交流接触器的第六常开触点的一端与所述带电提示装置和所述第二待碳化电缆试品的公共端连接，所述第六常开触点的另一端用于通过测试负载与所述第二线电压连接，所述第三交流接触器用于在所述带电提示装置输出提示信息后，在打开所述第二开关、闭合所述第三开关时得电。

优选的，所述带电提示装置包括：指示灯。

优选的，所述带电提示装置包括：蜂鸣器。

优选的，还包括：碳化保护装置，所述碳化保护装置用于设置在所述待碳化电缆试品的四周，在所述待碳化电缆试品产生故障电弧时，限制所述故障电弧的火花四溅距离。

优选的，所述变压装置包括：升压变压器。

从上述的技术方案可知，本发明公开了一种故障电弧生成系统，该系统包括自锁控制装置、变压装置和调压装置，调压装置的供电端与电源连接，调压装置的输出端依次通过变压装置、自锁控制装置与待碳化电缆试品连接。当需要生成故障电弧时，利用调压装置逐渐调大待碳化电缆试品的供电电压，直至待碳化电缆试品的绝缘皮被击穿，生成故障电弧。由此可知，本发明模拟出的故障电弧是在待碳化电缆试品的绝缘皮被击穿时生成，由于待碳化电缆试品选自实际电路中的电缆，因此，本发明能够真实的反应实际电路中的故障电弧，从而提高了对电弧故障分断器性能测试的准确性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据公开的附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例公开的一种故障电弧生成系统的结构示意图；

图2为本发明实施例公开的一种故障电弧生成系统的控制电路图；

图3为本发明实施例公开的一种AFCI测试电路的电路图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明实施例公开了一种故障电弧生成系统，以实现模拟出的电弧能够真实反映实际中的故障电弧，从而提高对电弧故障分断器性能测试的准确性。

参见图1，本发明实施例公开的一种故障电弧生成系统的结构示意图，该系统包括：自锁控制装置11、变压装置12和调压装置13；

其中，自锁控制装置11的一端与变压装置12的输出端连接，自锁控制装置11的另一端与待碳化电缆试品10连接。

需要说明的是，变压装置12是一种升压装置，用于将输入的低电压升压为高电压并输出，如升压变压器。

调压装置13的供电端分别与第一线电压(如火线)、第二线电压(如零线)连接，调压装置13的输出端用于与变压装置12的输入端连接，调压装置13用于在自锁控制装置11导通后，从初始电压开始，逐渐调大待碳化电缆试品10的供电电压，直至待碳化电缆试品10的绝缘皮击穿，生成故障电弧。

具体的，调压装置13包括调压器，调压器通常连接在电源和负载之间，配上相应的触发控制电路板，就可调节加在负载上的电压。本实施例中，调压装置13用于调节加在待碳化电缆试品10上的电压，调压装置13每次的电压调节幅度可以依据实际需要而定，如5V/次。

在利用故障电弧生成系统生成故障电弧时，首先将调压装置13的电压调节至初始电压(初始电压优选为0V)，然后导通自锁控制装置11，使电源、调压装置13、变压装置12、自锁控制装置11和待碳化电缆试品10之间的电路导通，通过调节调压装置13，逐渐增大待碳化电缆试品10的供电电压，直至待碳化电缆试品10的绝缘皮击穿，生成故障电弧，停止调压装置13调压。

其中，待碳化电缆试品10选自实际电路中的电缆。

综上可知，本发明公开的故障电弧生成系统，当需要生成故障电弧时，利用调压装置13逐渐调大待碳化电缆试品10的供电电压，直至待碳化电缆试品10的绝缘皮被击穿，生成故障电弧。由此可知，本发明模拟出的故障电弧是在待碳化电缆试品10的绝缘皮被击穿时生成，由于待碳化电缆试品10选自实际中电路中的电缆，因此，本发明能够真实的反应实际电路中的故障电弧，从而提高了对电弧故障分断器性能测试的准确性。

优选的，自锁控制装置11包括：交流接触器。交流接触器是自动控制系统中应用较为普遍的一种低压控制电器，由动主触头、静主触头，灭弧罩，动、静铁芯，辅助触头和支架外壳等组成。当交流接触器的线圈得电后，交流接触器的动铁芯在电磁力作用下吸合，直接或通过杠杆传动使动触头与静触头接触，接通电路；当交流接触器的线圈失电后，动铁芯在复位弹簧作用下自动返回(俗称释放)，动触头与静触头分开，断开电路。

在一实施例，如图2所示，自锁控制装置11包括：第一开关SB1和第一交流接触器KM1；

第一开关SB1和第一交流接触器KM1的线圈串联连接在第一线电压(即火线L)和第二线电压(即零线N)之间，第一交流接触器KM1的常开触点串联连接在变压器装置12和所待碳化电缆试品10之间。

具体的，当利用故障电弧生成系统生成故障电弧时，首先将调压装置13的电压调节至初始电压(初始电压优选为0V)，闭合第一开关SB1，火线L、第一开关SB1、第一交流接触器KM1的线圈和零线N之间的电路导通，第一交流接触器KM1的线圈得电，第一交流接触器KM1的常开触点吸合，电源、调压装置13、变压装置12和待碳化电缆试品10之间的电路导通，将调压装置13按照预设电压调节幅度(如5V)调节电压，电源输出的电压经调压装置13调压、变压装置12升压后输出至待碳化电缆试品10，继续调节调压装置13，增大待碳化电缆试品10的电源电压，直至待碳化电缆试品10的绝缘皮击穿，生成故障电弧，停止调压装置13调压。

优选的，第一交流接触器KM1的常开触点和待碳化电缆试品10可通过接线板XT连接。

为进一步优化上述实施例，本发明还公开了利用本发明公开的故障电弧生成系统对AFCI的进行性能测试的AFCI测试电路。

当对AFCI进行性能测试时，如图3所示，测试电路中的第一交流接触器KM1的常开触点包括：第一常开触点和第二常开触点；第一交流接触器KM1的常闭触点包括：第一常闭触点和第二常闭触点；待碳化电缆试品10包括：第一待碳化电缆试品101和第二待碳化电缆试品102，第一待碳化电缆试品101和第二待碳化电缆试品102之间的距离满足预设距离，所述第一常开触点串联连接在变压器装置12和第一待碳化电缆试品101之间，所述第二常开触点串联连接在变压器装置12和第二待碳化电缆试品102之间。

具体的，第一待碳化电缆试品101和第二待碳化电缆试品102之间预设距离指的是：当第一待碳化电缆试品101的绝缘皮和第二待碳化电缆试品102绝缘皮均被击穿时，能够保证第一待碳化电缆试品101内的金属线与第二待碳化电缆试品102内的金属线接触的距离，如预设距离为0m。

相比图2所示的故障电弧生成系统，图3所示的AFCI测试电路在图2所示实施例的基础上，还包括：带电提示装置14；自锁控制装置11还包括：第二交流接触器KM2、第三交流接触器KM3、第二开关SB2和第三开关SB3；

需要说明的是，上述实施例中的第一线电压在本实施例中为火线L，第二线电压在本实施例中为零线N。

具体的，第二交流接触器KM2的线圈的一端通过依次串联连接的第一交流接触器KM1的第一常闭触点和第二开关SB2与火线L连接，第二交流接触器KM2的线圈的另一端与零线N连接，第二交流接触器KM2的常闭触点串联连接在第一开关SB1和第一交流接触器KM1的线圈之间，第二交流接触器KM2的第三常开触点的一端与火线L连接，所述第三常开触点的另一端与所述第一常开触点和第一待碳化电缆试品101的公共端连接，第二交流接触器KM2的第四常开触点的一端与零线N连接，所述第四常开触点的另一端通过带电提示装置14与所述第二常开触点和第二待碳化电缆试品102的公共端连接。

第二交流接触器KM2用于在第一待碳化电缆试品101的绝缘皮和第二待碳化电缆试品102的绝缘皮被击穿，且第一开关SB1和第三开关SB3均打开，第二开关SB2闭合时得电。

第三交流接触器KM3的线圈、第一交流接触器KM1的第二常闭触点和第三开关SB3依次串联连接在零线N和火线L之间，第三交流接触器KM3的常闭触点串联连接在第一交流接触器KM1的线圈和第二交流接触器KM2的常闭触点之间，第三交流接触器KM3的第五常开触点的一端与所述第三常开触点和第一待碳化电缆试品101的公共端连接，所述第五常开触点的另一端用于通过AFCI20与火线L连接，第三交流接触器KM3的第六常开触点的一端与带电提示装置14和第二待碳化电缆试品102的公共端连接，所述第六常开触点的另一端用于通过测试负载30与零线N连接。

第三交流接触器KM3用于在带电提示装置14输出提示信息后，在打开第二开关SB2、闭合第三开关SV3时得电。

利用图3所示的测试电路对AFCI20的测试过程具体阐述如下：

将调压装置13的电压调节至初始电压(初始电压优选为0V)，闭合第一开关SB1，第一交流接触器KM1的线圈得电，第一交流接触器KM1的第一常开触点和第二常开触点吸合，电源输出的电压通过调压装置12调压、变压装置12升压后为第一待碳化电缆试品101和第二待碳化电缆试品102供电。按照预设电压调节幅度调节调压装置13，直至第一待碳化电缆试品101的绝缘皮和第二待碳化电缆试品102的绝缘皮均被击穿，并在第一待碳化电缆试品101和第二待碳化电缆试品102之间生成故障电弧时打开第一开关SB1；

闭合第二开关SB2，第二交流接触器KM2的线圈得电，第二交流接触器KM2的第三常开触点和第四常开触点吸合，火电L、第三常开触点、第一待碳化电缆试品101、第二待碳化电缆试品102、带电提示装置14、第四常开触点和零线N间形成的碳化路径导通，带电提示装置14输出带电提示信息。

需要说明的是，带电提示装置14所在的碳化路径用于检测第一待碳化电缆试品101的绝缘皮和第二待碳化电缆试品102的绝缘皮是否被击穿(也即碳化是否完成)。具体的，当闭合第二开关SB2后，若第一待碳化电缆试品101的绝缘皮和第二待碳化电缆试品102的绝缘皮均被击穿，则第一待碳化电缆试品101内的金属线与第二待碳化电缆试品102内的金属线就会接触，从而使整个碳化路径导通，带电提示装置14会输出带电提示信息；反之，当闭合第二开关SB2后，若第一待碳化电缆试品101的绝缘皮和第二待碳化电缆试品102的绝缘皮没有完全被击穿，则第一待碳化电缆试品101内的金属线与第二待碳化电缆试品102内的金属线就不会接触，从而整个碳化路径仍处于未导通状态，带电提示装置14不会输出带电提示信息，在这种情况下，就需要打开第二开关SB2，再次闭合第一开关SB1，直至闭合第二开关SB2后，带电提示装置14输出带电提示信息。

当带电提示装置14输出带电提示信息后，打开第二开关SB2，闭合第三开关SB3，第三交流接触器KM3的线圈得电，第三交流接触器KM3的第五常开触点和第六常开触点吸合，电源输出的电压经AFCI20、碳化路径流入测试负载30，AFCI20检测到碳化路径中生成的故障电弧信号后动作，测试负载30的供电电源被切断，实现断路保护，从而完成对AFCI20的性能测试。

综上可知，本发明公开的AFCI测试电路，在对AFCI进行性能测试时，性能测试所需的故障电弧是待碳化电缆试品10的绝缘皮被击穿时生成的故障电弧，由于待碳化电缆试品10选自实际中电路中的电缆，因此，本发明能够真实的反应实际电路中的故障电弧，从而提高了对AFCI性能测试的准确性，并能够实现对AFCI性能的自动测试。

优选的，第一开关SB1、第二开关SB2和第三开关SB3的开关类型可以依据实际需要而定，如按钮开关、轻触开关。

优选的，带电提示装置14可以选用灯报警器，如指示灯，或是选用声音报警器，如蜂鸣器。

本领域技术人员可以理解的是，当所待碳化电缆试品10生成故障电弧时，电弧火花会四溅。因此，本发明为避免电弧火花四溅对检测人员带来的安全隐患，在上述实施例的基础上，故障电弧生成系统还可以包括：碳化保护装置；

碳化保护装置15用于设置在待碳化电缆试品10的四周，在待碳化电缆试品10产生故障电弧时，限制所述故障电弧的火花四溅距离，碳化保护装置的安装位置具体可参见图2和图3中的标记15。

最后，还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (8)

1.一种故障电弧生成系统，其特征在于，包括：自锁控制装置、变压装置和调压装置；

所述自锁控制装置的一端与所述变压装置的输出端连接，所述自锁控制装置的另一端与待碳化电缆试品连接；

所述调压装置的供电端分别与第一线电压、第二线电压连接，所述调压装置的输出端与所述变压装置的输入端连接，所述调压装置用于在所述自锁控制装置导通后，从初始电压开始，逐渐调大所述待碳化电缆试品的供电电压，直至所述供电电压将所述待碳化电缆试品的绝缘皮击穿，生成故障电弧。

2.根据权利要求1所述的故障电弧生成系统，其特征在于，所述自锁控制装置包括：第一开关和第一交流接触器，所述第一开关和所述第一交流接触器的线圈串联连接在所述第一线电压和所述第二线电压之间，所述第一交流接触器的常开触点串联连接在所述变压器装置和所述待碳化电缆试品之间。

3.根据权利要求2所述的故障电弧生成系统，其特征在于，所述第一交流接触器的常开触点包括第一常开触点和第二常开触点；所述待碳化电缆试品包括：第一待碳化电缆试品和第二待碳化电缆试品，所述第一待碳化电缆试品和所示第二待碳化电缆试品之间的距离满足预设距离；

所述第一常开触点串联连接在所述变压器装置和所述第一待碳化电缆试品之间，所述第二常开触点串联连接在所述变压器装置和所述第二待碳化电缆试品之间。

4.根据权利要求3所述的故障电弧生成系统，其特征在于，所述系统还包括：带电提示装置；

所述自锁控制装置还包括：第二交流接触器、第三交流接触器、第二开关和第三开关；

所述第二交流接触器的线圈的一端通过依次串联连接的所述第一交流接触器的第一常闭触点和所述第二开关与所述第一线电压连接，所述第二交流接触器的线圈的另一端与所述第二线电压连接，所述第二交流接触器的常闭触点串联连接在所述第一开关和所述第一交流接触器的线圈之间，所述第二交流接触器的第三常开触点的一端与所述第一线电压连接，所述第三常开触点的另一端与所述第一常开触点和所述第一待碳化电缆试品的公共端连接，所述第二交流接触器的第四常开触点的一端与所述第二线电压连接，所述第四常开触点的另一端通过所述带电提示装置与所述第二常开触点和所述第二待碳化电缆试品的公共端连接，所述第二交流接触器用于在所述第一待碳化电缆试品的绝缘皮和所述第二待碳化电缆试品的绝缘皮被击穿，且所述第一开关和所述第三开关均打开，所述第二开关闭合时得电；

所述第三交流接触器的线圈、所述第一交流接触器的第二常闭触点和所述第三开关依次串联连接在所述第二线电压和所述第一线电压之间，所述第三交流接触器的常闭触点串联连接在所述第一交流接触器的线圈和所述第二交流接触器的常闭触点之间，所述第三交流接触器的第五常开触点的一端与所述第三常开触点和所述第一待碳化电缆试品的公共端连接，所述第五常开触点的另一端用于通过被测试电弧故障分断器与所述第一线电压连接，所述第三交流接触器的第六常开触点的一端与所述带电提示装置和所述第二待碳化电缆试品的公共端连接，所述第六常开触点的另一端用于通过测试负载与所述第二线电压连接，所述第三交流接触器用于在所述带电提示装置输出提示信息后，在打开所述第二开关、闭合所述第三开关时得电。

5.根据权利要求4所述的故障电弧生成系统，其特征在于，所述带电提示装置包括：指示灯。

6.根据权利要求4所述的故障电弧生成系统，其特征在于，所述带电提示装置包括：蜂鸣器。

7.根据权利要求1所述的故障电弧生成系统，其特征在于，还包括：碳化保护装置，所述碳化保护装置用于设置在所述待碳化电缆试品的四周，在所述待碳化电缆试品产生故障电弧时，限制所述故障电弧的火花四溅距离。

8.根据权利要求1所述的故障电弧生成系统，其特征在于，所述变压装置包括：升压变压器。