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电缆碳化路径是电气火灾的一类重要致因。电缆绝缘材料经故障电弧烧蚀后形成碳化路径搭接在电缆之间或电缆与大地之间构成导电回路，极易导致短路和电气火灾，严重威胁电力系统的安全稳定运行。探究电缆碳化路径的机理是业界关注的重要问题。该文依托课题组研发的实验平台的工况条件对故障电弧引起电缆绝缘材料碳化过程进行实验与仿真研究。通过热重试验，初步构建了绝缘材料的热解动力学模型。通过神经网络将热解动力学参数衍伸到电弧的高升温速率条件，为建立电缆碳化路径仿真提供反应机理和参数的基础。在此基础上，提出一种电路-电弧-热解耦合模拟方法，建立了交流故障电弧作用下电缆碳化路径的三维数值模型，计算了电弧的热、流耦合作用下电缆的碳化发展过程，探讨了热解动力学参数及热解产气流速对故障电弧及电缆碳化的影响。结果可为研究电缆电弧故障的机理奠定理论基础。