电气火灾成因分析及其对策

电气火灾成因分析及其对策1前言近几年来，全国火灾事故数量呈上升趋势。从上世纪八十年代起，电气火灾便逐渐成为各类火灾中的“主角”。有关资料显示，到１９９９年，全国发生的电气火灾比１０年前翻了一番，高达１万次，占各类火灾事故的３０％以上。而到了２００２年，已占各类火灾事故的３５％以上。在农村火灾原因中，电气列第二位；在城市火灾原因中，电气则被排在了第一的位置。频频发生的电气火灾原因何在？2电气火灾的主要原因2.1接地电弧性短路——最危险且多发的电气火灾隐患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。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，接地电弧性短路是最危险且多发的电气火灾起因。2.2电气线路中的谐波电流——新出现的电气火灾隐患由于电气技术的发展，非线性负荷的电气设备日益增多，例如气体放电灯、电视机、计算机、微波炉、变频调速设备等。这类设备的负荷电流含有多次谐波电流，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。一些发达国家为此充分放大了中性线截面，甚至取为相线截面的两倍。而在我国一些地方，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。因此，电气线路的设计安装必须适应电气技术发展的新要求，不然旧患未除又添新忧，导致我国电气火灾的趋势将不是减少，而是增加。2.3旧建筑的老化电气线路——非常重要的电气火灾隐患旧建筑中大量使用铝芯电线、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。2.4１０ｋＶ网络小电阻接地系统——又一新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——也是一重要火灾隐患近年来，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电气火灾的主要对策措施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四线断路器，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，因此，如果我国能在楼房的电源进线上装设带漏电保护功能的断路器，就可有效地消除接地电弧产生的隐患，从而大幅度降低我国单相接地短路引发的火灾。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建筑物其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10mm2，分支回路截面不应小于2.5mm2”。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。