浅析电气线路火灾及预防措施

肖胜强

摘要：随着经济的发展，高层建筑及复杂功能的工业厂房越来越多。

用电量不断的增长，电气火灾目前有上升趋势，同时电气引起的火灾造成了巨大的经济损失。重视安全用电，特别是消除电气线路火灾隐患，对保证经济的健康发展、安全和人民生活有重要的意义。为了防止电气线路造成火灾，这里对其产生火灾的原因进行分析及总结，并提出预防措施。

关键词：短路及保护；接地故障及保护；过负荷及保护；接触不良引言火灾的发生需要具备三个条件是氧气、可燃源和热源。电气线路附近的纸张、棉布、油类、木材等材料都是可燃物质，而电气线路不正常的高温和电弧，电火花则构成热源，我们习惯上将电气线路的火灾原因概括为短路，接地故障，接触不良，过负荷。下面将分别论述如下。

1.短路造成的火灾及保护措施所谓短路是指电气线路中不同电位的两点通过较小的阻抗连接。短路将产生很大的短路电流，通过线芯时将产生高温。

短路处产生电弧，电火花都能引燃附近的可燃物质，导致火灾。

为了防止短路，线路上在设计时都设有熔断器作为保护。但即使设有保护，短路引起的火灾仍不时的发生。这是为什么呢，是因为在现行规范中为了防止短路的发生要进行了线路的热稳定，即

式中S-------线芯截面（mm2）I-------已经达到允许达到最高持续工作温度的线路内，持续作用时的短路电流T-------短路电流持续的、有效时间K-------与线芯和绝缘材料有关的计算系数。

而我们平时在设计线路时经常采用RTO型熔断器。取系统的短路容量350MVA，变压器容量为1000KVA，通过计算可知如果发生短路，即使熔体熔断仍可能发生火灾。新型产品的值为75，可保证长距离的线路热稳定，但不能保证短距离线路的热稳定。在线路设计中靠近大容量变压器的较小截面的导线应注意热稳定校验，对于不能满足热稳定要求的导线应放大导线截面。经过分析短路点阻抗小，短路电流大的金属性短路。另外一种短路是阻抗大，短路电流小的电弧短路在发生电弧短路时，由于电弧本身的大阻抗限制了短路电流，使得保护电器不能及时动作。电弧的局部温度能达几千度，完全可能引燃有机物起火，比金属性短路更加危险。

为了避免电气线路短路发生火灾的具体保护措施为：1）供电线路应远离热源或采取隔离措施。

2）正确选用保护电器设备的容量，尤其是确定整定电流值不可太大。

3）供电线路的应符合安装要求，线路的截面应满足机械强度的要求。

4）应根据不同的环境条件，选用适合类型的电缆。

2.接地故障引起火灾

接地故障为相线与电气装置的外露导电部分（包括电气设备金属外壳、敷线管槽及构架等）、外部导电部分（包括金属的水、暖、煤气、空调管道和建筑的金属结构等）以及大地之间的短路，如图1所示。这种故障与相线和中性线间的单相短路故障不同，与相线之间产生的相间短路也不同。

接地故障与一般短路相比，当产生火灾时具有更大的危险性和复杂性。一般短路起火主要是短路电流作用在线路上的高温引起火灾，而接地故障则有以下三个原因引起火灾，且危险性更大，其防范工作也十分复杂。

（1）由接地故障电流引起火灾一般短路的电流通路为线路的金属导线，短路电流大，短路点金属常被熔焊而可忽略其阻抗，这种短路容易被过电流保护电器（熔断器、低压断路器）迅速切断而不致起火。但接地故障的电流通路内有设备外壳、敷线管槽以及接地回路的多个连接端子等，TT系统（接地系统）还以大地为通路。大地的接地电阻大，PE、PEN线（接地线）连接端子的电阻由于种种原因其阻值也常常较大，所以接地故障电流比一般短路电流小，常不能使过电流保护电器及时切断故障，且故障点多不熔焊而出现电弧、电火花。0.5A电流的电弧、电火花的局部高温即可烤燃可燃物质起火。例如2005年6月广东省汕头市华南宾馆火灾，起因即是电气线路在进线地沟内贴近排烟管道，长年受烤，绝缘水平下降，导致接地故障燃弧起火。起火前一段时间内灯光闪烁，说明故障未被切断，电弧延续了一段时间，再待电路切断，火已成势了。另外过去不重视TN系统中PE、PEN线在故障条件下的热稳定，设计人员在电气设计中往往不够重视而选用过小的截面，当TN系统中较大的接地故障电流通过时，易导致线路高温起火。

（2）由PE、PEN线端子连接不紧密引起火灾设备接地的PE线平时承载负荷电流，只在发生接地故障时才通过故障电流。如果因受振动、腐蚀等原因，导致连接松动、接触电阻增大等现象，平时是重视。一旦发生接地故障，接地故障电流需通过PE线流向电源开关时，PE线的接触电阻限制了故障电流，使保护电器不能及时动作，连接端子处因接触电阻大而产生的高温或电弧、电火花却能导致火灾的发生。

在TN-C系统中PEN线平时通过三相不平衡电流，但在机械、纺织等一些主要为三相平衡负荷的企业内，因三相不平衡电流小，PEN线端子连接不紧密的隐患不易发现，当大故障电流通过时同样也可导致火灾。

（3）由故障电压引起火灾常有这些电气事故：设备金属外壳或N线对地电压为几十伏；手携设备本身没有损坏，但使用者却受电击致死；电源已切断，但进行维修时，外壳或N线带电压打火导致火灾或爆炸。

这类来历不明的电压所引起的事故，其根源大多是另外一处的接地故障。发生接地故障后四处传导的故障电压是危险的起火源，通过对地的电火花和电弧而导致火灾。击穿10mm空气隙需30kV电压，不同电位导体一经接触拉起电弧后，同样间隙维持电弧的电压只需20V，此时2A电流的电弧局部温度可超过2000℃。

为了防止接地故障引起火灾的改善办法是：1）设计人员在电气设计中要严格按照规范要求对零线截面的选择，以避免由于零线选用过小的截面，而引起的火灾。

2）在施工验收后，运行一段时间后，对整个的线路进行检查，特别是接线端子进行检查，查看是否有松动的地方．以防止由于接头松动而引起的火灾。

3）在电气设计时，采用总等电位联接的办法，使所有外来的突发电压很快的排泄掉，以防瞬间的高压对人员和设备的损失。

3.过负荷导致火灾线路内通过实际电流超过其其安全载流量时，称为该线路过负荷。即使过负荷不马上引起火灾，但是它经常损坏线路绝缘，间接引起火灾。

为了避免电气线路过负荷发生火灾的具体措施为：在设计和使用时，应该严格按规范进行设计并设置为保护线路而切断过负荷配电线路。但也不能完全按照此做法，例如在给消防泵供电的配电线路，宁可线路过负荷也要保证消防用电而不能间断。还有普通的干电池供电的配电线路，由于容量小，工作时间短，不可能使线路过热，所以也不须考虑过负荷保护装置。

4.接触不良导致电气火灾线芯与线芯之间，线芯与设备之间，插头与插座之间等两个导体之间的接触如果存在氧化层，形成的接触电阻过大，则通过工作电流时的局部地区温度过高，而温度过高又使氧化层增厚，这样正反馈引起的热量足以熔化线路绝缘，造成短路电气火灾。如果接触处连接不紧密而存在空隙，则电流通过时伴随火花发生，局部地区温度很高足以能够直接引起火灾。

而在线路连接不良而引起电气火灾中，铝线接头最为常见，原因主要是由于铝表面极易氧化，在施工接头时氧化屋尽管刮净，但在几秒钟之内又能迅速形成新的氧化层，而产生高中电阻，大电流通过时会产生高温，引燃可燃性物质，此高电阻增加了回路阻抗，减小了短路电流，妨碍了过电流保护电器的快速动作增加了起火的危险。

为了防止接触不良引起火灾的改善办法是：1）在设计方案上采取措施，在电气设计时尽量减小不必要的开关层次，在此开关电器的接头，其接触不良也同样会产生高温，电火花。

2）认真贯彻执行国家规范及设计标准，特别注意三相负荷的平衡，N及PE的正确选用。

3）设计时选择的断路器的额定电流与线路的计算电流，导体的最大允许电流，保护的整定值相匹配。

4）采用智能的火灾报警系统，及时掌握火情，把事故消灭在初始阶段。

在施工方案上采取措施：1）在必须先将线路连接处表面清除干净，不应存在氧化层或杂技尘土，连接处应紧密可靠，导电良好，不能松动，在连接铝线时清除后应立即连接，大截面铝线应用压接、等到连接方法。

2）在铜导线和铝线之间连接应采用铜铝过接头。

防电气火灾的蔓延的封堵措施1）当电气线路通过墙、地板、天花板、屋顶等建筑物结构件时，其穿过的孔洞应按这些结构件等同的耐火等级予以封堵。

2）敷设电气线路的套管、槽盒、空气绝缘封闭母线槽等穿过结构件时在其内部也应进行封堵。

3）上述电气线路的管道、槽盒等，如果其内部空间截面积不大于710mm2，一般不需作内部封闭，因进入管槽空气量不足以维持线路绝缘的持续燃烧。

参考文献：[1]中国电力企业联合会主编<<电气装置安装工程电缆线路施工及验收规范>>中华人民共和国建设部，2006：[2]中国电力企业联合会主编<<电气装置工程接地装置施工及验收规范>>中华人民共和国建设部，2006：[3]浙江省建设厅主编<<建筑电气工程施工质量验收规范>>中华人民共和国建设部，2002：