接地故障引發(fā)火災原因分析及預防措施

1、接地故障引發(fā)火災原因分析及預防措施姓名：XXX部門：XXX日期：XXX接地故障引發(fā)火災原因分析及預防措施相線與電氣裝置的外露導電部分（包括電氣設備金屬外殼、敷線管梢及構架等）、外部導電部分（包括金屬的水、暖、煤氣、空調(diào)管道和建筑的金屬結構等）以及大地之間的短路稱之為接地短路。國際標準IEC364中將接地短路稱為接地故障（Earthfaut）,以區(qū)別于一般短路。一般短路點因高溫而熔融，短路電流大，線路能產(chǎn)生高溫，人們以為這種短路火災危險性大，其實不然，因為保險絲能被短時的大電流熔斷而切斷電源電流，反而不易引發(fā)火災。而接地故障的火災危險性大的主要是因為它的短路電流比較小，其小電流不足以使過流保護器

2、（熔斷器、斷路器）及時動作切斷電源，也不能使短路點熔焊，往往引起打火或拉弧，其局部高溫卻足以引燃近旁可燃物而成災。因而，接地故障與一般短路相比，當產(chǎn)生火災時具有更大的危險性和復雜性。1接地故障電流引起火災的原因如圖2所示的低壓公用電網(wǎng)通常采用TT接地（接地系統(tǒng)）在發(fā)生相線與電流通路內(nèi)的設備外殼、敷線管梢短路時短路電流Id都通過兩個接地電阻RA和RB返回電源，假設RA為10Q,RB為4Q,則接地短路電流約為Id=UO/（RA+RB）=220/（10+4）=15.7A。小電流不足以使過流保護器（熔斷器、斷路器）及時動作切斷電源，也不能使短路點熔焊，往往引起打火或拉弧，其局部高溫卻足以引燃近旁可燃物

3、而成災。1. 1由PE、PEN線端子連接不緊密引起火災設備接地的PE線平時不通過負荷電流，只在發(fā)生接地故障時才通過故障電流。如果因受振動、腐蝕等原因?qū)е逻B接松動、接觸電阻增大等現(xiàn)象，平時是不易覺察的。一旦發(fā)生接地故障，接地故障電流需通過PE線返回電源時，PE線的大接觸電阻限制了故障電流，使保護電器不能及時動作，連接端子處因接觸電阻大而產(chǎn)生的高溫或電弧、電火花卻能導致火災的發(fā)生。1 .2由故障電壓引起火災常有這樣的電氣事故：設備金屬外殼或N線對地電壓為幾十伏；手攜設備本身沒有損壞，但使用者卻受電擊致死；電源已切斷，但進行維修時，外殼或N線帶電壓打火導致火災或爆炸。這類來歷不明的電壓所引起的事故，

4、其根源大多是另外一處的接地故障。發(fā)生接地故障后四處傳導的故障電壓是危險的起火源，通過對地的電火花和電弧而導致火災。擊穿10mm空氣隙需30kV電壓，不同電位導體一經(jīng)接觸拉起電弧后，同樣間隙維持電弧的電壓只需20V,此時2A電流的電弧局部溫度可超過2000C。2 .310kV網(wǎng)絡小電阻接地系統(tǒng)引發(fā)的接地故障火災隨著城鎮(zhèn)用電負荷劇增，電網(wǎng)中大量采用10kV供電線路。由于電容電流的增大，不得不將10kV網(wǎng)絡由過去的不接地系統(tǒng)改為經(jīng)小電阻接地系統(tǒng)，這一改變使變電所的接地故障電壓由過去的百伏左右劇增到二、三千伏，它被稱為暫態(tài)過電壓。這一過電壓經(jīng)變電所共用的接地系統(tǒng)沿低壓線傳導到用戶的電氣設備上。低壓設備

5、的絕緣，特別是老舊設備的絕緣承受不了如此高的過電壓，很容易被擊穿短路而導致起火危險。如圖4所示10kV網(wǎng)絡電源經(jīng)電阻接地，當10kV變電所10kV側發(fā)生短路時，短路電流Id路徑如箭頭所示，它在變電所接地電阻RB上產(chǎn)生的電壓降UF=Id-RB若取Id為600A現(xiàn)取RB為4Q則UF=2400此暫態(tài)過電壓持續(xù)時間約為0.51S直至10kV開關跳閘它沿圖中虛線所示與變壓器低壓繞阻電壓向量相加傳導至TT系統(tǒng)用戶使其設備絕緣承受暫態(tài)過電壓US=UF+UO其值為2180V2620V,即220V+1200V=2620V,如此高的暫態(tài)過電壓足以擊穿用戶設備的絕緣層引發(fā)火災。2接地故障火災的防范措施2. 1在建筑

6、物電源進線處裝設帶漏電保護功能的斷路器帶漏電保護功能的斷路器就是在一般斷路器內(nèi)增加一零序電流互感器和一脫扣器當發(fā)生接地故障時接地短路電流經(jīng)大地或PE線而不經(jīng)零序電源互感器返回電源使互感器檢出漏電電流由脫扣器使斷路器動作切斷電源從而防止了火災的發(fā)生。它除具有原有的防短路、過載功能外，還增加了防電器接地短路火災的功能，即使接地電弧小至幾十、幾百毫安，也能及時動作，有效地消除了最常見多發(fā)的接地短路電氣火災。國際電工標準IEC3644482和IEC364553對這一防電氣火災措施早有規(guī)定。為了防電氣火災，國際的供電公司對電源進線不裝設這種能防接地短路斷路器的用戶是不予接電的。國內(nèi)已有生產(chǎn)廠家生產(chǎn)這種斷

7、路器。作進一步的推廣應用還需要有強制性的技術規(guī)范作為設施、施工依據(jù)。2.2選用適當?shù)膶Ь€和敷設方式PE(PEN)線的截面應滿足故障時熱穩(wěn)定和動穩(wěn)定要求，并與線路的保護要求相適應。敷設的線路應避免遭受機械損傷。各種導線的連接端子和接頭均應緊密可靠，導電良好。2.3正確選用電氣設備除了電氣設備應具有規(guī)定的絕緣水平外，對于電氣火災危險較大的高層建筑內(nèi)，應考慮：設備無油化，因為含油電氣設備過熱或電弧故障時，設備內(nèi)的絕緣油在高溫或電弧作用下，迅速產(chǎn)生熱分解，析出氫、甲烷、乙烯等可燃氣體，使設備外殼內(nèi)壓力驟增，造成外殼爆炸而噴油；有時析出的可燃氣體與空氣混合形成爆炸混合物，在電弧或火花作用下，引起燃燒爆炸

8、；含油電氣設備爆裂后，高溫油流動引起火災擴大。因此在高層建筑中最好采用無油的電氣設備，如干式變壓器、真空開關等。選用飛弧距離小或能保證飛弧不致外出的設備，以防止短路和電弧的產(chǎn)生。2.4設置總等電位聯(lián)結為防止外部故障電壓進入建筑物內(nèi)引起的事故，IEC標準和一些發(fā)達國家電氣標準都規(guī)定建筑電氣裝置內(nèi)必須設置總等電位聯(lián)結，即在進線配電箱近旁安裝一接地母排、其上有若干接線端子，將配電箱的PE(PEN)母排、接地極引入線和建筑物內(nèi)的水、暖、氣等金屬管道以及金屬建筑結構都與它聯(lián)結(如圖5所示)。當外部故障電壓沿任何管線進入建筑物內(nèi)時，這些金屬部分的電位同時升高而不出現(xiàn)電位差，自然無從發(fā)生火災、爆炸、電擊等事故了。由同一變壓器供電的所有TN系統(tǒng)線路，故障電壓可沿互相連通的PE(PEN)線四處傳導蔓延，所以總等電位聯(lián)結對TN系統(tǒng)尤為重要。需要說明，電弧、電火花不能立即引起火災，而爆炸則可發(fā)生在電火花產(chǎn)生的一瞬間，它不能用切斷電路的辦法來防止，而只能用等電位第 5 頁 共 7 頁聯(lián)結使電火花無從產(chǎn)生來防止。因此IEC標準規(guī)定，在爆炸危險場所內(nèi)為避免產(chǎn)生危險的電火花，在任何情況下都必須實施等電位聯(lián)結。2.5對中壓配電變電所經(jīng)小電阻接地系統(tǒng)采取可靠的技術措施具體措施是將