本发明涉及电力电缆，特别涉及一种利用内部串联电弧引燃高压电缆的模拟装置及方法。
背景技术：
1、城市高压电力电缆通常集中敷设与电缆隧道、电缆沟、排管等通道中，而通道存在距离长、空间狭小、地形复杂、相互纵横交错、潮湿、电缆种类多、检修不便等问题。电力电缆由于过负荷和绝缘老化等原因，易造成本体温度升高，加之周围环境温度高，严重情况下易发生绝缘击穿，产生电弧。电缆处于狭小空间内，一旦失火，火势会沿着电缆线路迅速蔓延，进一步将周围的电缆绝缘烧毁，扩大火灾范围。并且通道空间中经常存在可燃性气体，若达到一定浓度，遇火花时可能引起爆炸，造成停电或严重人身伤害事故。
2、在电缆起火原因中，电弧是最主要的原因，根据电弧相对于电缆位置，可将电弧分为内部电弧和外部电弧，其中内部电弧又根据电路结构不同分为串联电弧和并联电弧。串联电弧的产生原因主要是接头部位等薄弱环境出现不可靠连接，或者电缆线芯遭外力破坏而断线；并联电弧则是由于电缆绝缘失效后线芯对地或线芯之间放电所产生。随着电力系统规模的不断扩大，距离增长，故障点电弧不容易消失，在接地电弧熄灭并重燃的多次重复性过程中，经常会伴随着压力突增、短时温度快速升高、弧光和声响效应，弧柱中的高温、游离的带电气体粒子可使弧柱中心的温度达到5000～15000℃，极易引燃隧道中的可燃物引发电缆隧道火灾。而且由于电弧的自限流特性，电弧电流远小于短路电流，故电弧故障通常能够持续很长时间，这加剧了电缆起火的风险。因此，对电弧导致电缆的起火特性进行分析研究，对于相应的火灾防治具有重要意义。
3、目前在对电弧引燃电缆的研究中，主要通过模拟电弧引燃电缆的方式进行特性研究。然而，目前在对高压电力电缆进行电弧引燃的模拟方案中，主要停留在电缆断线情况下的空气电弧的模拟，未对电缆内部的燃弧过程进行模拟，进而也就无法对电缆内部串联电弧的燃弧过程进行研究和揭示，导致模拟得到的电弧引燃电缆的特性准确性较差，进而也就无法对应给出有效的火灾防治建议、采取有效的应对措施。
技术实现思路
1、有鉴于此，针对以上不足，有必要提出一种利用内部串联电弧引燃高压电缆的模拟装置及方法，以对电缆内部串联电弧的引燃过程进行模拟，从而提高模拟得到的电弧引燃电缆特性结果的准确性。
2、第一方面，本发明提供了一种利用内部串联电弧引燃高压电缆的模拟装置，包括：电弧发生组件和高压产生组件；
3、所述电弧发生组件包括第一高压电缆和第二高压电缆，第一高压电缆的一端构成电弧发生组件的第一端，第一高压电缆的另一端与第二高压电缆的一端正对，且线芯之间留有间隙，该间隙处套设有高压电缆的电缆外护套，第二高压电缆的另一端构成电弧发生组件的第二端；
4、所述高压产生组件包括调压电路模块和谐振回路模块，所述调压电路模块的输出端与谐振回路模块的输入端连接，所述电弧发生组件的两端与所述谐振回路模块连接，所述调压电路模块用于调节输入所述谐振回路模块的电压，所述谐振回路用于在所述电弧发生组件的间隙产生高压，以维持电缆内部电弧燃弧并引燃电缆。
5、优选的，所述调压电路模块包括调压器和变压器，所述调压器的输入端用于接入市电，输出端与变压器的输入侧连接，变压器的输出侧与所述谐振回路模块连接。
6、优选的，所述谐振回路模块包括第一电阻、第二电阻、电抗器组和电容器组；所述变压器输出侧的第一端与所述第一电阻的一端连接，该第一电阻的另一端与所述电抗器组的一端连接，该电抗器组的另一端与变压器输出侧的第二端同时连接于接地端；所述第二电阻与所述第一电阻并联，且第二电阻的第一端与所述第一电阻的第一端连接，第二电阻的第二端与所述电容器组的一端连接，该电容器组的另一端与所述电弧发生组件的第一端连接，该电弧发生组件的第二端与所述接地端连接。
7、优选的，所述高压产生组件还包括保护电阻，该保护电阻串联与变压器输出侧的第一端与第一电阻之间。
8、优选的，所述高压产生组件还包括第一电压测量设备、第二电压测量设备、第一电流测量设备和第二电流测量设备；所述第一电压测量设备并联于第一电阻和电抗器组所构成整体的两端，所述第二电压测量设备并联于所述电弧发生组件的两端，所述第一电流测量设备串联于所述谐振回路模块的主回路中，所述第二电流测量设备串联于所述谐振回路中电弧发生组件所在的支路中，以用于对电弧发生组件的电弧伏安特性进行分析。
9、优选的，该模拟装置还包括燃烧损失检测组件，该燃烧质量损失检测组件包括防火隔板、结构相同的第一固定架和第二固定架、收集盘、以及第一电子秤和第二电子秤；所述第一电子秤和所述第二电子秤均设置于所述防火隔板上，所述第一固定架设置于所述第一电子秤上，第二固定架设置于所述第二电子秤上，所述电弧发生组件的第一高压电缆和第二高压电缆的两侧分别搭接在第一固定架和第二固定架的上端，所述收集盘设置于所述防火隔板上，且收集盘的中心位置正对上方电弧发生组件的间隙位置。
10、优选的，该模拟装置还包括视频监测设备，用于对电弧发生组件的引燃过程和烧蚀情况进行实时监测。
11、优选的，该模拟装置还包括红外热像设备，用于实时监测电弧发生组件的温度分布情况。
12、第二方面，本发明提供了一种利用内部串联电弧引燃高压电缆的模拟方法，该方法基于如第一方面所述的利用内部串联电弧引燃高压电缆的模拟装置实施，该方法包括如下步骤：
13、步骤101：制备高压产生组件和电弧发生组件，并将电弧发生组件接入到高压发生组件的谐振回路中；
14、步骤102：制备燃烧损失检测组件，并将电弧发生组件安装在所述燃烧损失检测组件上；
15、步骤103：安装视频监测设备和红外热像设备；
16、步骤104：将高压产生组件接入市电，以使电弧发生组件的第一高压电缆和第二高压电缆之间的间隙持续产生串联电弧，并引燃电缆；
17、步骤105：在电弧发生组件产生串联电弧及引燃电缆的过程中，利用收集盘收集电缆燃烧过程中产生的熔融滴落物，以及利用电子秤记录电缆燃烧过程中的质量损失情况，以用于研究电缆燃烧的质量损失率；同时，
18、步骤106：在电弧发生组件产生串联电弧及引燃电缆的过程中，利用视频监测设备拍摄电缆的引燃过程和电缆烧蚀情况，以及利用红外热像设备实时测量电缆的温度分布情况；同时，
19、步骤107：在电弧发生组件产生串联电弧及引燃电缆的过程中，利用第二电压测量设备和第二电流测量设备的检测的值，绘制电弧伏安特性曲线，以用于对电缆引燃及燃烧过程的电弧伏安特性进行分析。
20、优选的，所述步骤101中，制备电弧发生组件具体包括：
21、选取预设长度的高压电缆试样；
22、将高压电缆试样中间位置预设宽度范围内的电缆外保护套和铜屏蔽层进行环剥；
23、从高压电缆试样从中间剪断为第一高压电缆和第二高压电缆；
24、预留第一高压电缆线芯和第二高压电缆线芯之间的间隙，并利用剥去的电缆外保护套套设于第一高压电缆和第二高压电缆之间的间隙位置，形成电弧发生组件。
25、由上述技术方案可知，本发明实施例提供的利用内部串联电弧引燃高压电缆的模拟装置及方法中，该装置包括了电弧发生组件和高压产生组件，其中电弧发生组件由第一高压电缆和第二高压电缆构成，第一高压电缆和第二高压电缆的线芯之间有间隙，而高压产生组件可以在调压电路模块输出电流较小的情况下，通过谐振回路模块在回路中产生远大于其额定电流的支路电流，通过将电弧发生组件接在该谐振支路中，能够使电弧发生组件中电缆内部的线芯间隙之间持续产生串联电弧，并引燃电缆，即模拟出了电缆内部串联电弧的引燃过程。因此，由于本方案能够模拟出电缆内部串联电弧的引燃过程，从而基于模拟得到的电弧引燃特性的研究结果更加准确，进而也就能够更加准确的特性研究结果给出更有效的火灾防治建议，以及采取更有效的火灾应对措施。
1.一种利用内部串联电弧引燃高压电缆的模拟装置，其特征在于，包括：电弧发生组件和高压产生组件；
2.根据权利要求1所述的利用内部串联电弧引燃高压电缆的模拟装置，其特征在于，所述调压电路模块包括调压器和变压器，所述调压器的输入端用于接入市电，输出端与变压器的输入侧连接，变压器的输出侧与所述谐振回路模块连接。
3.根据权利要求2所述的利用内部串联电弧引燃高压电缆的模拟装置，其特征在于，所述谐振回路模块包括第一电阻、第二电阻、电抗器组和电容器组；所述变压器输出侧的第一端与所述第一电阻的一端连接，该第一电阻的另一端与所述电抗器组的一端连接，该电抗器组的另一端与变压器输出侧的第二端同时连接于接地端；所述第二电阻与所述第一电阻并联，且第二电阻的第一端与所述第一电阻的第一端连接，第二电阻的第二端与所述电容器组的一端连接，该电容器组的另一端与所述电弧发生组件的第一端连接，该电弧发生组件的第二端与所述接地端连接。
4.根据权利要求3所述的利用内部串联电弧引燃高压电缆的模拟装置，其特征在于，所述高压产生组件还包括保护电阻，该保护电阻串联与变压器输出侧的第一端与第一电阻之间。
5.根据权利要求4所述的利用内部串联电弧引燃高压电缆的模拟装置，其特征在于，所述高压产生组件还包括第一电压测量设备、第二电压测量设备、第一电流测量设备和第二电流测量设备；所述第一电压测量设备并联于第一电阻和电抗器组所构成整体的两端，所述第二电压测量设备并联于所述电弧发生组件的两端，所述第一电流测量设备串联于所述谐振回路模块的主回路中，所述第二电流测量设备串联于所述谐振回路中电弧发生组件所在的支路中，以用于对电弧发生组件的电弧伏安特性进行分析。
6.根据权利要求1所述的利用内部串联电弧引燃高压电缆的模拟装置，其特征在于，该模拟装置还包括燃烧损失检测组件，该燃烧质量损失检测组件包括防火隔板、第一固定架、第二固定架、收集盘、以及结构相同的第一电子秤和第二电子秤；所述第一电子秤和所述第二电子秤均设置于所述防火隔板上，所述第一固定架设置于所述第一电子秤上，第二固定架设置于所述第二电子秤上，所述电弧发生组件的第一高压电缆和第二高压电缆的两侧分别搭接在第一固定架和第二固定架的上端，所述收集盘设置于所述防火隔板上，且收集盘的中心位置正对上方电弧发生组件的间隙位置。
7.根据权利要求6所述的利用内部串联电弧引燃高压电缆的模拟装置，其特征在于，该模拟装置还包括视频监测设备，用于对电弧发生组件的引燃过程和烧蚀情况进行实时监测。
8.根据权利要求6所述的利用内部串联电弧引燃高压电缆的模拟装置，其特征在于，该模拟装置还包括红外热像设备，用于实时监测电弧发生组件的温度分布情况。
9.一种利用内部串联电弧引燃高压电缆的模拟方法，其特征在于，该方法基于如权利要求1-8所述的利用内部串联电弧引燃高压电缆的模拟装置实施，该方法包括如下步骤：
10.根据权利要求9所述的利用内部串联电弧引燃高压电缆的模拟方法，其特征在于，所述步骤101中，制备电弧发生组件具体包括：
