低压电气事故引发火灾的浅析.docx
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低压电气事故引发火灾的浅析
低压电气事故引发火灾的浅析
“3.4”华丰火灾事故导致6人死亡，与施工单位未按电气规范正确使用电气设备有关，现对近年来低压电气事故引发火灾做几点浅析，仅供大家在企业安全检查参考。
1、前言
随着工业的迅速发展,电气设备应用在各个领域，因电气线路、设备故障或违章使用引起的火灾居高不下,严重危害国家财产和人民生命安全,已引起社会各界的广泛关注。
由于电气火灾突发性、隐蔽性,特别是某些电气工程因非正规安装,布线方式混乱,容易引发电气故障,也容易引起火灾。
非电气原因引起的火灾在发生和蔓延过程中,电气设施处于火焰高温作用,破坏电气绝缘,带电线路相继发生短路等诱发电气故障。
用电不当引发的火灾所造成的危害也十分严重，尤其以低压电气火灾为主，但对电气火灾的研究以及在实践中的防范措施却相对薄弱，针对电气火灾的严重状况和当前存在的问题，系统掌握电气火灾发生的原因、减少火灾事故发生，保障人民生命及财产安全尤其重要。
电源侧的接地称为系统接地，负载侧的接地称为保护接地。
国际电工委员会（IEC）标准规定的低压配电系统接地有IT系统、TT系统、TN系统三种方式。
（1）IT系统
电源端带电部分对地绝缘或经高阻抗接地，用电设备金属外壳直接接地。
IT系统示意图见下图：
IT系统适用于环境条件不良、易发生相线接地或火灾爆炸的场所，如化工厂、纺织厂等，也可用于农村地区。
但不能装断零保护装置，因正常工作时中性线电位不固定，也不应设置零线重复接地。
（2）TT系统
TT系统的示意图见下图。
该系统电源中性点直接接地，用电设备金属外壳用保护接地线接至与电源端接地点无关的接地级，简称保护接地或接地制。
当配电系统中有较大量单相220V用电设备，而线路敷设环境易造成相线接地或零线断裂，从而引起零电位升高时，电气设备外壳不宜接零而采用TT系统。
TT系统适用于城镇、农村居住区、工业企业和分散的民用建筑等场所。
当负荷端和线路首端均装有漏电开关，且干线末端装有断零保护时，则可成为功能完善的系统。
（3）TN系统
TN系统的电源端中性点直接接地，用电设备金属外壳用保护零线与该中心点连接，这种方式简称保护接零或接零制。
TN系统又分以下三种形式：
TN－C系统。
在该系统中，工作零线和保护零线共用（简称PEN），此系统习惯称为三相四线制系统。
示意图如下：
TN－S系统。
在该系统中，工作零线N和保护零线PE从电源端中性点开始完全分开，此系统习惯称为三相五线制系统。
示意图如下：
TN－C－S系统。
在该系统中，工作零线同保护零线是部分共用的，此系统即为局部三相五线制系统。
示意图如下：
2.2检查中需注意的问题
a:
TN－C系统适用于设有单相220V，携带式、移动式用电设备，而单相220V固定式用电设备也较少，但不必接零的工业企业。
TN－S系统适用于工业企业，高层建筑及大型民用建筑。
TN－C—S系统适用于工业企业。
当负荷端装有漏电开头干线末端装有断零保护时，也可用于新建住宅小区。
b:
TN－C、TN—Ｓ、TN－C－S系统在正常运行时，零线电位有时可达50V以上；TN－C系统外壳电位等于工作零线电位，TN－S系统外壳电位为零，TN－C－S系统外壳电位不为零，等于工作零干线电位。
c:
当电气设备相线碰壳时，TN系统的短路电流较大，如果人体偶然触及带电部分时危险性大。
TN－C系统，当相间短路保护装置灵敏度不够时，由于设备外壳接工作零线N，而设备对地不绝缘，正常工作时，漏电开关通过剩余电流无法工作，所以不能装漏电开关，只能采用零序过流保护；TN－S系统，由于设备外壳接保护零线PE，正常工作时，漏电开关无剩余电流，所以在相间短路保护装置灵敏度不够时，可装设漏电开关来保护单相碰壳短路；TN－C－S系统，PE、N共用干线段不能采用漏电保护，PE、N分开的线段可用漏电保护，用电设备可用漏电保护。
d：
当线路相线接地时，TN－C系统接地短路电流较小，通常不足以使线路相间短路保护及零序保护装置动作，从而使变压器零位及全部接零设备外壳长期带电，接地点电阻愈小愈危险。
变电所接地装置应采用环形均压圈。
干线首端不能装设漏电保护，无法切除线路相线接地故障是TN－C系统的一大缺点；TN－S系统，除具有与TN－C系统相同的特点外，可在各级线路首端装设漏电保护开关来切除故障线路；TN－C－S系统，除与TN－C系统有相同的特点外，部分线路可装设漏电保护。
e:
当工作零线断开时，TN－C系统断零点后由于三相负荷不对称，零位偏移，220V单相设备可能烧毁，且用电设备外壳接零，使外壳带电，危及人身安全。
单相回路中零线断裂，全部220V电压将加到设备外壳上。
由于断零而引起设备外壳电位升高，漏电保护均不起作用；TN－S系统三相回路零干线断开会烧毁设备，但外壳不带电，人身无危险。
单相回路中零线断开，对人身和设备安全均无危害；TN－C－S系统PEN线断开，人身有危险，N线断开时人身无危险，但工作零干线断开均能造成设备的烧毁。
f:
关于重复接地问题，TN－C系统应将零线重复接地，无论在线路相线接地、零线断开或相线碰壳等故障情况下，还是各相负荷严重不对称的正常运行条件下，均能降低零线和电气设备外壳电位，但并不能消除触电的危险；TN－C系统的工作零碎线不宜重复接地，但必要时保护零线可以重复接地。
因为工作零线重复接地对保护人身安全作用不大，对断零后保护安全作用也不明显。
工作零线接地后，干线首端便不能采用漏电保护。
保护零线重复接地，可降低碰壳短路时外壳的电位；TN－C－S系统中的PEN线应重复接地，N线不宜重复接地。
g:
在TN系统中，装设断零保护装置，其作用是：
TN－C与TN－C－S系统中可起多重保护作用，能防止因零线断开而使用电设备外壳带电，并烧毁单相220V用电设备；能防止因线路相线接地而引起用电设备外壳长期带电；能防止正常运行时，由于负荷不对称和三次谐波的存在以及零线选择不合理，引起零线压降过大和变压器零位偏移，而使零线和接零设备外壳产生高电位；当用电设备相线碰壳，而短路保护灵敏度不够时，能起后备保护作用，防止大片用电设备外壳长期带电。
对于TN－S系统，能防止因工作零线断开而烧毁单相220V用电设备；当线路相线接地，而引起用电设备带电时，能起后备保护作用；能防止正常运行时工作零线电位过高。
h:
在上述IT系统、TT系统、TN系统中，应推荐使用TN－S系统，继续使用TN－C－S系统，停止推广使用TN－C系统。
低压配电系统电气短路火灾不仅是引起电力系统严重故障的重要原因，而且也是引发电气火灾的主要原因之一。
因短路故障引发的电气火灾几乎达到了电气火灾总数的60％以上。
低压配电系统中的短路保护装置常由于选型和设置不当，而起不到应有的作用。
因而加强低压配电系统管理，防止短路故障的发生，分析掌握短路的原因，合理选择和设置短路保护装置，加强短路保护成为当前预防电气火灾的重点。
电气线路中的裸导线或绝缘导线的绝缘体破损后，火线与中性线、或火线与地线接触叫短路。
短路点产生强烈的火花和电弧，使绝缘层迅速燃烧，引燃附近的可燃物，造成火灾。
（1）安装、接线疏忽引起相间短路。
断路器进线接线端子的连接螺钉钮短成未达到国家标准规定值、连接松弛（特别是有振动的场所），使接触电阻增大，时间过长便爆出火花，进而引起相间短路。
因为电流短路发生在断路器前面，不流过断路器，故断路器无法保护；而有些短路电流值又未达到上一级保护断路器的动作整定值，上一级断路器不动作（如仅为上一级断路器额定电流的7倍，属于延时范围，动作时间为7s左右），即在上一级断路器跳闸之前导线已被烧毁，导致电气火灾；
（2）裸电线安装太低，金属物不慎碰在电线上；线路上有金属物件或小动物跌落，发生电线之间的跨接；
（3）安装断路器的场所严重潮湿，断路器虽未合闸，但其上的刀开关因疏忽被合上，则在断路器电源端的相间（如连接为裸铜排）因布满水汽，引起相间击穿而短路，致使配电箱被烧，楼房建筑物起火；
（4）架空线路电线间距太小、档距过大、电线松弛，有可能发生两线相碰；架空电线与建筑物、树木距离太近，使电线与建筑物或树木接触；电线机械强度不够，导致电线断落接触大地，或断落在另一根电线上；
（5）安装、修理人员接错线路，或带电作业时造成人为碰线，引起相间短路。
短路对导体、电气设备、电能用户及整个电力系统都会产生严重的后果。
形成火灾危险的主要是短路电流的热效应。
低压配电系统短路时，短路电流一般超过正常工作电流的十几倍甚至几十倍，可达到上万安培，由于时间短，生产的热量使导线和电气设备温度急剧上升，进一步造成绝缘损坏，引燃绝缘层和周围可燃物。
严重时，导体本身会被熔化，熔滴亦会引燃可燃物，酿成火灾事故。
热效应是短路导致火灾的直接原因，因而必须加强短路保护，将短路事故的影响降低到最小限度，减少或避免形成火灾事故。
电气线路中允许连续通过而不致于使电线过热的电流量，称为安全载流量或安全电流。
如导线流过的电流超过安全电流值，就叫导线过载。
电线过载，一般在不考虑电压降的情况下，以温升为标准。
一般导线的最高允许工作温度为65度。
当过载时，导线的温度超过这个温度值，会使绝缘加速老化，甚至损坏，引起短路火灾事故。
过负荷是指电气设备或导线的电流量超过其额定电流。
当导线过载时，加快了导线绝缘层老化变质。
严重过负荷会使导线的温度不断升高，甚至引起绝缘层燃烧，引燃导线附近的可燃物，造成火灾。
一般导线的最高允许工作温度为65。
，过载时导线的温度超过这个温度值，会使绝缘加速老化，甚至损坏，引起火灾事故。
发生过载的主要原因有：
（1）导线截面积选择不当，实际负载超过了导线的安全载流量；
（2）在线路中接入了过多或功率过大的电气设备，超过了配电线路的负载能力；
（3）由于设计时选择的断路器（熔断器）额定电流比线路的允许持续载流量、配电保护整定值大很多，当发生过载时，断路器在规定的时间内不动作，线路就长期处于过载状态，对绝缘、接线端子和周围物体形成损害；
（4）线路实际载流量超过设计载流量，其断路器频繁跳闸，无法用电。
如强行使用（如用铜丝代替熔丝或拆除断路器），就会因过载引起火灾；
（5）三相负载不平衡
线路一般是由金属导体、绝缘层和保护层组成的。
绝缘层和保护层多以含碳、氢为主的高分子有机材料组成，有热不稳定性，通电发热时将发生化学反应使材料受损。
当线路连续通过的电流不超过其安全载流量时，线路温度不超过其最高允许的工作温度，材料老化受损十分缓慢，一般可以工作30年，但是当通过的电流超过其安全载流量时，就产生线路过负荷，温度也超过其规定的温度，当过负荷不大或者时间较短时，并不直接发生火灾，但是绝缘层迅速老化，埋下了火灾的隐患。
当线路严重过负荷时，产生异常高温，可是绝缘层破坏并且燃烧，可能引燃线路附近的可燃物着火。
导体连接时，在接触面上形成的电阻称为接触电阻。
接头处理良好，则接触电阻小；连接不牢或其他原因，使接头接触不良，则会导致局部接触电阻过大，产生高温，使金属变色甚至熔化，引起绝缘材料中可燃物燃烧。
线路接通电源之后，电流通过电线、接头和设备就会发热，这是正常现象。
接头做得好，接触电阻不大，连接点的发热量就小，可以保持正常温度。
如果接头接得不好，接触电阻就会增大，同时产生的热量也就多。
在一定电流下，电阻越大，发热量就越多，因此有较大接触电阻的线段就会强烈发热，使温度急剧升高引起导线绝缘层燃烧并引燃附近电线上的粉尘、纤维等物质，造成火灾。
如棉纺厂的电动机振动时，就有可能使接头松动，产生接触电阻过大，因局部温度升高引燃棉尘或飞絮发生火灾。
当线路接触不良时，接触电阻过大，在接触时就会产生过热的高温，由于连接处的金属受高温作用和氧化反应的影响，接触电阻将随温度升高而逐渐增大，从而形成恶性循环，使得温度不断升高，或者由于接触处的绝缘材料收到高温高热的影响，其化学反应加剧，使得材料发生热分解并且产生挥发物，形成孔状，是的空气中的氧进去，进一步发生化学反应，使得温度累计上升。
同时，这两种因素还可能相互作用，最终使得温度达到绝缘材料的自燃温度，使得线路燃烧，严重时，还可以使得接触处的金属溶化，从而使线路着火。
实践证明，许多线路火灾的事故都是由于接触不良，绝缘材料在局部高温的作用下发生自燃，或者导致热击穿短路，产生电弧将其引燃。
漏电是指导线绝缘或其支架材料的绝缘能力不佳，以致导线与导线、导线与大地间，有微量的电流通过，称为漏电。
所谓走电、跑电就是一种严重的漏电现象。
漏电火灾，是在电器系统发生漏电故障的情况下，漏电的电流从漏电点起到接地点流入大地途中，在电阻较高的部位发生热作用引燃周围可燃物而造成的火灾。
漏电一般发生在线路、用电设备及开关设备等处，实际中线路的机会比较多，并且也容易造成火灾。
线路漏电又可分为相间漏电和对地漏电两种，一般漏电指后一种。
我国的低压供电方式是三相四线制，即变压器二次线圈按星形接法接线，中性点工作接地，配出线为三根相线，一根零线，这样，每根相线对地都有220V的电压，不管线路离开变压器多远，只要它发生接地故障，并且变压器二次保险没有熔断，电流就会由变压器的输出端子，经过线路、漏电点、大地、变压器的接地线，回到变压器的中性点。
导线与导线之间的漏电，经常发生在成束布置的导线中，尤其是在导线中有接头，不同导线接头位置没有错开，或错开距离太小，在潮气侵蚀、绝缘破坏的情况下，则会在不同相线导线间发生漏电。
久而久之，漏电电流逐渐增大，漏电点发热，使导线包敷物发生燃烧，酿成火灾，有的由于漏电电流的热效应，使绝缘破坏，发展成为相间短路。
漏电电流的热作用形成，也就是漏电引起火灾的机理，主要有电阻发热和击穿电弧这两种。
漏电路径中的电阻发热按其发生的部位，可分为导体整体过热和接触点过热两种。
一是导体整体过热。
这是由于导体截面过小所致，这种情况一般发生在漏电路径中的铁丝上。
实验表明，9安电流即可使直径为0.7毫米的裸细铁丝红热，如在铁丝上覆盖纸张则只需7安电流即使纸阴燃。
如果是粗铁丝或钢筋、角铁、铁管等只能有温升而不致于红热。
二是接触点过热。
主要是指因接触电阻过大而产生的电阻性发热，不包括接触点松动所致产生的电弧。
电气系统中正常的电接点，其接触电阻约在千分之几欧以下，在正常电流下不会造成过热。
而漏电路径中的接触点，由于锈层、污染等因素的存在，从一开始就有较大的接触电阻，当漏电流也较大时，接触点就会产生较多的热量，如果接触处散热条件较差，温度就会升高，温度升高反过来又加速了接触点的氧化，使接触电阻进一步升高，这种恶性循环结果，达到红热的程度，引燃附近可燃物起火。
绝缘导线因使用时间较长，陈旧老化，绝缘强度减弱而漏电；导线受潮、高温、腐蚀而降低绝缘强度被击穿漏电；在安装或检修过程中，不慎损伤导线绝缘层；或用电设备的对地绝缘损坏等。
具体有以下几种情况：
（1）架空导线的漏电。
高压裸导线从支持瓷瓶上脱落到横担上，就可发生漏电。
低压裸导线从瓷瓶上落到木横担上，只有在潮湿的条件下，才能发生漏电，这两种情况的漏电，一般是烧毁木横担和木电杆。
（2）低压线进户处。
低压进户线在进户处附近安装不良，使导线接触建筑物的导电构件。
（3）成束的各种电气线路的配线和电气设备内部的配线，尤其是导线的接头处理不好，容易发生漏电。
（4）露天或者其他地方容易受潮的配电盘、电源开关、插座等。
（5）露天用电设备，如打谷机、扬场机等。
（6）用钉子固定电线，钉子接触芯线，或者固定木线槽槽盖的铁钉穿过电线绝缘皮，钉子与芯线接触，若墙面潮湿则容易漏电，烧焦电线绝缘层或者木线槽。
（7）临时布线，或者用户将移动式电器的电源线随意搭在铁件上。
（8）各种电器内部绝缘物的老化、损坏。
（9）电焊机焊把随便扔在地上或焊件上。
如果发生了漏电，一般在漏电电流经过的下列地点发热成灾：
铁丝网抹灰墙、铁皮与铁皮接缝处、金属板与金属管的接合处、导电体与潮湿的木构件接触处等。
（1）保护零线或保护地线的接线端子处连接不实，引起火灾。
相线与零线接线端子连接不实，设备工作不正常，可以及时发现处理，而保护零线或地线的接线端子连接不实，电阻过大，设备照常工作，但故障点不易发现。
一旦发生漏电，由于故障点接头太松或腐蚀等，出现高阻，造成局部过热，连接端子处产生高温或电弧，能够引燃周围可燃物质，或者烧坏电器插座、开关等，引燃木质底座，这是较为常见的漏电起火形式。
1997年7月，淮北市某饭店配电盘火灾即是一例，失火前，饭店已打烊，负荷处于低谷，火灾发生时，照明用电仍然正常。
经查，配电箱内总空气开关严重炭化，保护零线接线柱有金属凹形熔痕，与漏电情况相符。
（2）漏电电压引起火灾漏电持续发生后，由于电流不能流散，而寻找阻抗小的另一回路通地，会沿保护接零线（接地线）传导使所有与之相连的电气装置的金属外壳带有对地电压，这时就可能向邻近低电位的水暖管、煤气管等金属构件飞弧成为起火源，仅20V的维持电压就可使电弧连续发生，同样能引燃周围可燃物。
如果是向煤气管飞弧，就可能击穿管壁，造成煤气泄漏引起火灾。
需要说明的是，由于电压的传导，漏电点与起火点不一定一致。
电气线路或设备绝缘损伤后，在一定的环境下，对靠近物质（穿线金属管、电气装置金属外壳、潮湿木材等）会发生漏电，就象水管漏水使局部物质受潮或水渍一样，漏电可使局部物质带电，会给人们造成严重的或致命的触电或产生火花、电弧、过热高温等而造成火灾。
目前，在低压配电系统中多采用接零保护（接地保护）及过流保护装置（熔断器等）来防止严重的漏电短路的情况发生。
以上提出的电气火灾技术分析,只起到现场专业检查抛砖引玉的作用,希望同行能够提出宝贵意见,互相学习和探讨,不断要求企业按规范使用电气设备，减少电气火灾的发生。
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