电气火灾的主要原因及防范对策 Main causes for electric fire and the precautions against fire 柯颖智 (福建中旅集团 350003) [提 要] 本文分析了 引 起电气火灾的主要原因, 并提出了 相应的防范对策。 [关键词] 电气火灾; 原因; 防范对策 Abstract: Main causes for electric fire are found out and the precautions against fire are presented. Keywords: electric fire; causes; precautions 1 前言 随着社会经济的发展及人民生活水平的不断提高, 我国人均用电量急剧增长, 但电气火灾也随之剧增, 给国家经济和人民生命财产造成巨大损失。 据报道, 我国电气火灾发生率占全部火灾的 30%左右, 占各种火灾原因的首位。 发生电气火灾的原因复杂多样, 本文探讨一些主要的原因及其防范对策。 2 电气火灾的主要原因 2.1 短路引起的电气火灾 电气短路可分为相间短路和单相接地短路。 相间短路一般能够产生较大的短路电流, 该短路电流使过流保护装置动作, 及时切断电源, 较少发生电弧性短路, 因此较少发生电气火灾。 单相接地短路可分为金属性短路和电弧性短路。 金属性短路起火的危险并不大。 主要因为短路电流大, 过流保护装置在短路电流的作用下短时间内切断电源。 而电弧性短路由于故障点接触不良, 未被熔融而迸发出电弧或电火花。由于发生电弧性短路的故障点阻抗较大, 它的短路电流并不大, 断路器难以动作(保险丝一般不会被熔断), 从而使电弧持续存在。 据测, 仅略大于 0.5A 的电流产生的电弧温度即可高达 2000℃--3000℃, 足以引燃任何可燃物, 而且电弧的维持电压低至 20V 时仍可使电弧连续稳定存在, 难以熄灭。 这种短路电弧常成为电气火灾的点火源。 因此, 接地电弧性短路占电气火灾原因的一半以上。 2.2 线路高次谐波成为新的重要的电气火灾隐患 低压电网中产生谐波的主要原因是由于非线性负载所致。 这些谐波电流进入公用电网可引起电源电压畸变、 波形失真、 损耗增加, 并可使电气线路(特别是中性线 N) 过载发热, 加速绝缘老化而存在火灾隐患。 中性线过载发热的原因是: 在三相平衡负载中 3 次谐波(9 次、 15 次谐波等) 在各相中的分量是彼此同相的, 在中性线内不是互相抵消而是相互叠加的, (其他正序、 负序谐波分量在中性线中可相互抵消, ) 叠加后的中性线电流可能超过相线电流, 甚至达到近 2 倍的中性线电流, 造成中性线过热而埋下电气火灾隐患。 如果三相负载不平衡, 中性线再叠加上不平衡电流后发热将更为严重。在我国一些地方, 中性线截面仍按习惯做法,只取相线截面的 1/2 甚至 1/3。 如果三相负载不平衡比较严重并且存在较大的谐波电流, 那么, 在不平衡电流及谐波电流的作用下, 可能使中性线损坏甚至烧断, 引起电气设备的绝缘受损, 易使单相设备烧坏, 甚至发生火灾。 2.3 旧建筑的老化电气线路引起的火灾 旧建筑大量使用铝芯电线、 电缆, 电气线路设计过于节约, 线路容量偏低, 线路老化严重, 引发相当多的火灾事故,是发生电气火灾的非常重要原因。 我国从 1999 年起国家强制性标准 《住宅设计规范》就明确要求住宅内应使用铜导线。 2.4 经小电阻接地的 10KV 电网的电气火灾隐患 在电网改造中, 10KV电网线路大量采用高压电缆供电,而且线路一般都较长, 使线路的电容电流不断增大, 因此,城市 10KV 供电网越来越多地将过去的中性点不接地系统(或经消弧线圈接地) 改为经小电阻(大电流) 接地系统,这虽然有许多优点, 但同时也存在着隐患。 原不接地系统接地故障电流为正常相的容性电流, 接地故障电压仅约百伏左右。 改接小电阻接地系统后, 一般接地小电阻选择较小, 流过接地点的电流为几百安, 接地故障暂态过电压可达数百伏甚至 1—2KV。 如果在 10/0.4KV 变电所内发生 10KV 接地故障, 且变压器低压侧的中性点与变压器外壳、 10KV 高压配电柜共同使用一个接地体时, 该故障电压会沿着 PEN 线或 PE 线传到采用保护接零的用户, 低压用电设备外壳可能产生接触电压危及人身安全, 低压设备的绝缘, 特别是老旧设备的绝缘将承受不了如此高的过电压, 极易被击穿短路而导致起火危险, 这也是电气技术发展而带来的负面影响之一。 2.5 设计考虑不周和施工质量差的火灾隐患 近年来, 由于夏季大量使用空调, 一些楼房的电气线路截面偏小, 设计容量偏低不堪重负, 频频跳闸, 更严重的是 电气线路长期过载, 导致绝缘下降, 成为一个难以处理的火灾隐患。除设计线路截面偏小以外, 我国至今没有制定电线、电缆载流量的国家标准, 如 IEC 标准 2.5mm2铜芯塑料线载流量为 26A, 而我国的一些资料取 30~32A, 比 IEC 标准高出 20%多。而设计又多未考虑多根导线穿管暗敷设时发热而导致的载流量降低, 这些因素使所选择的线路截面更显偏小, 也给今后使用留下隐患。 在工程的施工过程中, 电气线路安装不规范, 施工工艺不良, 导线连接不实, 接触不良,绝缘刮破等也是发生电气火灾的一个重要原因。 特别是中性线连接质量差, 如造成中性线断裂, 易损坏设备绝缘, 引起单相设备烧坏, 甚至火灾。 另外对于大功率灯具应做好隔热防火处理。 3 电气火灾的主要防范措施 3.1 积极推广应用带漏电保护功能的断路器 要防止电弧性接地短路, 应大力推广使用带漏电保护功能的断路器, 就一般建筑而言, 除线路末端装设 30mA 的漏电保护器(RCD) 外, 进线处应装设带漏电保护功能的三相断路器, 漏电动作电流可选 300mA 或 500mA, 带 0.15-0.3秒延时。 带漏电保护功能的断路器其延时功能可与第二级30mA 的 RCD 配合, 实现选择性保护, 而且 500mA 以下电弧能量尚不足以引燃起火, 这样可有效消除现时大量发生的电弧性接地短路引起的火灾危险。 3.2 防止高次谐波引起的火灾隐患 目前谐波对住宅用户的影响比公共建筑小的多, 现在只能采取增大线路截面, 特别是增大中性线截面的办法, 以减小回路阻抗, 这样减少高次谐波电流在回路阻抗上产生的谐波电压, 可相应减少线路的谐波含量。 对于公用建筑来说,防止谐波危害, 除了采取减少线路阻抗的措施外, 还可以装设有源(或无源) 谐波滤波器、 谐波抵消器来滤除或抵消谐波分量。 3.3 改造老旧线路, 消除电气火灾隐患 对于年代久远的老化线路应使用铜芯电线(电缆) 进行更新, 彻底消除火灾隐患。 铝接线端和铜端子连接时铝接线端应搪锡, 铜线和铝线连接应采用铜铝过渡接头。 新的建筑工程应该严格按照《住宅设计规范》 GB50096-1999 的要求进行设计, “电气线路应采用符合安全和防火要求的敷设方式配线, 导体应采用铜线, 每套住宅进户线截面不应小于10 mm2, 分支回路截面不应小于 2.5 mm2”。 3.4 经小电阻接地的 10KV 电网, 变电所应等电位连接或者接地网分开设置 为防止经小电阻接地的 10KV 供电网接地故障时过高的暂态过电压传导到低压用户的设备上, 可以将变电所的供电系统保护接地和低压系统的接地网分开设置, 并且二者应有一定的距离, 使上述暂态过电压无法由原来共用的接地网传导到低压用户去。 另外, 也可以大大减小变电所工作接地电阻值, 并调整 10KV 经小电阻接地系统的小电阻阻值, 以控制 10KV 供电系统的接地短路电流在一定范围内, 使上述暂态过电压不致达到危险值。 如果变电所设在高层建筑内,则变压器的保护接地和低压侧的工作接地可以通过等电位联接而共用一个接地体, 即把建筑物的基础钢筋、金属管道、电缆金属外皮等做等电位联接, 当变电所发生 10KV 接地故障时, 建筑物所有金属部分共同处于同一电位, 不致引起电击事故。 因此, 有等电位联接的高层建筑低压系统接地可与该变压器、 高压柜保护接地共用接地装置。 3.5 适当提高设计标准, 确保施工质量 随着经济发展, 今后会有更多的用电设备进入家庭和写字楼, 电气设计应以发展的眼光选择导线截面, 适应未来的需要。 同时还应充分考虑到导线载流量偏大问题, 严格控制线路的长度不超过允许范围, 杜绝隐患。 在施工中应严格按规范操作, 做好线路连接、 大功率灯具防火、 保护线路绝缘、防止中性线断裂等工作, 消除不必要的隐患。 另外, 我国国家标准的建筑防火设计规范、 电气施工验收规范等与 IEC相关标准有一定的差距, 一些电气火灾隐患的防范在这些规范中未作具体规定, 因此应提高国家标准及规范的电气安全水平, 并制定导线载流量的国家标准, 以利于防止电气火灾措施的落实。