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审稿意见

温湿度对交流串联故障电弧特性和能量释放影响的实验研究

邓青, 李滢松, 叶艳超, 张世荣, 蒋慧灵, 李方伟, 郭佳豪, 肖小龙

2026, 66 (2) : 223-232. https://doi.org/10.16511/j.cnki.qhdxxb.2025.21.045

送审稿

专家1

本文研究了环境温度和湿度对交流串联故障电弧电气特性(电流、电压、能量)的影响。研究方向具有明确的工程应用背景和学术价值,特别是在故障电弧检测装置(AFDD)的开发和优化方面。作者搭建了一套可控环境下的故障电弧实验平台,进行了系统的实验,并采用小波去噪、RMS计算、Pearson相关性分析等方法对数据进行了处理。研究工作扎实,获得了一些有意义的结论。然而,论文在实验方法的严谨性、结果讨论的深度以及论证的完整性方面还存在一些问题,需要进行修改和完善。建议如下:

主要问题:
1. 全文未提及每个工况点(例如,5℃, 45%RH)进行了多少次重复实验。图6至图9中的数据点似乎是单次测量的结果。考虑到电弧的产生和燃弧过程(特别是文中提到的人工手动拉弧)具有很强的随机性,单次实验结果可能无法有效反映规律。作者应明确说明每个工况的重复实验次数,并在图表中使用均值和标准差(或误差棒)来展示数据,以体现结果的统计意义和离散程度?
2. 文中提到“通过人工方式缓慢移动铜电极”来产生电弧。这种方式难以保证每次实验的电极分离速度和最终间距完全一致,这会直接影响电弧的电压和稳定性,可能是导致电压数据(尤其是在湿度影响部分)波动较大的主要原因。作者应在文中承认这一实验方法的局限性,并讨论其对实验结果可能造成的影响。
3. 作者在计算RMS值时,应首先分析无电弧(即正常导通)状态下的基线电流、电压RMS值。当前的计算是否已扣除或考虑了这部分背景噪声?如果没有,所得的RMS值是“电弧+系统”的总和,会影响结论的准确性。建议作者补充说明是如何处理基线信号的,以确保分析的特征量能准确归因于电弧本身。
4. 故障电弧信号,特别是其高频暂态部分(如重燃尖峰),是其重要特征。小波去噪在滤除噪声的同时,确有可能平滑掉这些关键特征。作者应提供更充分的理由来支持其小波基(Symlet4)和分解层数(3层)的选择,并最好能提供一个典型波形的局部放大图(去噪前vs去噪后),以证明其方法在有效去噪的同时,保留了关键的电弧物理特征。
5. 论文对实验现象背后的物理机制解释较为浅显。例如,为什么温度升高,电流RMS会呈现强正相关,而电压RMS呈负相关?这可能与空气密度、气体电离能、电极材料电阻率随温度的变化等因素有关。同样,湿度对电弧冷却、等离子体复合过程的影响也应有更深入的讨论。建议作者结合等离子体物理、传热学等相关理论,对观察到的实验现象给出更深入的物理机理分析。
6. 对于相关性本就较弱、数据点离散的数据(如湿度影响部分),采用高阶多项式拟含(如四次拟合)容易出现“过拟合”,曲线本身可能没有实际的物理意义。建议作者在讨论这些部分时,应更加谨慎,可以指出其非线性趋势,但不必过分强调拟合曲线的精确性,重点应放在对数据分布和弱相关性的讨论上。

其他建议或问题:
1. 部分句子(如“本研究在温度试验中最短燃弧时间为0.4924 s”)的出现位置比较突兀,影响了文章的逻辑流畅性。应将其调整到“1.4.2”节的方法说明部分,或在“2.2”节开头进行更平滑的承接。
2. 将“为了定量评估……之间的线性关系”这类表述修改得更简洁,如“为定量评估……之间的相关性”
3. 应在“1.2 试验设备”中结合图2(b)明确说明电弧发生器是水平放置的,并在“1.3.1 试验工况设置”中明确“线路长度为2m”具体指代哪一部分电路,以提高实验描述的准确性。
4. 摘要中提到研究“热传导过程”,但正文中主要分析的是电弧的电气特性(电压、电流)和总能量,对热量如何从电弧传导出去的过程着墨不多。建议将摘要和标题中的“热传导过程”表述调整得更贴合正文内容,或在正文中补充相关讨论。

总结:
该论文具有很好的研究价值,但目前的稿件在论证严谨性和讨论深度上尚有不足。建议作者根据以上意见对稿件进行重大修改。

专家2

本文围绕“环境温湿度对交流串联故障电弧特性及其热传导过程的影响”展开了系统的实验研究。文章选题具有较强的理论和工程实践意义,实验设计较为完善,分析方法清晰严谨,能从电压、电流、能量等多维指标分析温湿度的影响机制,具有一定的创新性和参考价值。建议论文在以下几个方面进行完善:
1. 摘要中对实验设计与核心发现描述不够明确。建议突出具体方法(如试验平台组成、变量范围等)与主要结论(如电流RMS随温度上升的趋势、电压RMS与湿度的波动关系),增强摘要的逻辑完整性。
2. 题目中“Heat Transfer Process”容易引起误解为传统传热学,建议修改下,以便能更准确地表达电弧等离子体的热演化特性。
3. 表1和表2中部分字母存在含义不明确的问题。如“RH-R-50”中“R”代表的具体含义未定义,湿度影响试验中编号排序(如编号5与编号4顺序颠倒)也应进行规范。建议统一说明编号命名规则,避免读者误解。
4. 未进行试验的准确性说明,可考虑增加试验组数,或进行试验和仿真模拟验证研究。
5. 图6-图9中多项式拟合的曲线阶数未统一说明,建议在图注或正文中说明拟合多项式阶数。同时建议补充“拟合阶数选择基于最小残差或拟合优度”的说明。
6. 建议增加实验局限性相关说明,如指出本研究仅在阻性负载下进行,并且增加对感性/容性负载相关的讨论。
7. 目前研究中主要针对的是温度与湿度变量为单因素分析,建议讨论是否有计划开展温湿度耦合试验。

专家3

针对温湿度条件下交流串联故障电弧特性及其热传导过程的研究具有较强的实际意义,值得研究。本论文构建了多参数可控的实验平台,分析了温湿度对电弧电气行为及能量释放的影响机制,具有重要的工程实践价值和理论指导意义。论文逻辑结构清晰,数据处理方法科学,结论具有一定创新性,对电气火灾早期预警具有参考价值。但论文仍存在一些问题:
(1) 文章未充分说明温度与湿度工况选择的理论依据。例如为何选择温度范围为5–30 ℃、湿度为20%–80% RH,是否参考了特定地区或典型环境条件?请补充数据来源或应用背景支持,以增强试验工况设计的合理性。
(2) 能量计算采用瞬时功率积分,但未区分正负能量或考虑功率反向波动问题。建议说明是否考虑负功率部分的处理。
(3) 能量计算未涉及热损失部分是否计入的问题。电弧能量计算是否考虑对流、辐射等非电功转换路径?
(4) 电流与电压的最短燃弧区间设置为0.4924 s,建议增加选择该区间设置的原因说明。
(5) 湿度工况下异常值解释不足。图8中湿度为50%时电压RMS异常升高至103.3 V,远超其他工况,建议分析该极值原因,并考虑是否为系统性误差或个别试验异常。
(6) 另外全文还存在一些语言表达不规范的地方,请全文检查和完善。

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