相線與電氣裝置的外露導電部分(包括電氣設備金屬外殼、敷線管槽及構架等)、外部導電部分(包括金屬的水、暖、煤氣、空調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(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通常采用TT接地(接地系統)在發生相線與電流通路內的設備外殼、敷線管槽短路時短路電流Id都通過兩個接地電阻RA和RB返回電源,假設RA為10Ω,RB為4Ω,則接地短路電流約為Id=U0/(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,只在發生接地故障時才通過故障電流。如果因受振動、腐蝕等原因導致連接松動、接觸電阻增大等現象,平時是不易覺察的。一旦發生接地故障,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生的高溫或電弧、電火花卻能導致火災的發生。

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,其根源大多是另外一處的接地故障。發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2000℃。

1.310kV網絡小電阻接地系統引發的接地故障火災

隨著城鎮用電負荷劇增,電網中大量采用10kV供電線路。由于電容電流的增大,不得不將10kV網絡由過去的不接地系統改為經小電阻接地系統,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,它被稱為暫態過電壓。這一過電壓經變電所共用的接地系統沿低壓線傳導到用戶的電氣設備上。低壓設備的絕緣,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網絡電源經電阻接地,當10kV變電所10kV側發生短路時,短路電流Id路徑如箭頭所示,它在變電所接地電阻RB上產生的電壓降UF=Id·RB若取Id為600A現取RB為4Ω則UF=2400此暫態過電壓持續時間約為0.5~1S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系統用戶使其設備絕緣承受暫態過電壓US=UF+U0其值為2180V~2620V,即220V+1200V=2620V,如此高的暫態過電壓足以擊穿用戶設備的絕緣層引發火災。

2接地故障火災的防范措施

2.1在建筑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增加一零序電流互感器和一脫扣器當發生接地故障時接地短路電流經大地或PE線而不經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的接地短路電氣火災。

國際電工標準IEC364-4-482和IEC364-5-53對這一防電氣火災措施早有規定。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。國內已有生產廠家生產這種斷路器。作進一步的推廣應用還需要有強制性的技術規范作為設施、施工依據。

2.2選用適當的導線和敷設方式

PE(PEN)線的截面應滿足故障時熱穩定和動穩定要求,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定的絕緣水平外,對于電氣火災危險較大的高層建筑內,應考慮:設備無油化,因為含油電氣設備過熱或電弧故障時,設備內的絕緣油在高溫或電弧作用下,迅速產生熱分解,析出氫、甲烷、乙烯等可燃氣體,使設備外殼內壓力驟增,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;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生。

2.4設置總等電位聯結

為防止外部故障電壓進入建筑物內引起的事故,IEC標準和一些發達國家電氣標準都規定建筑電氣裝置內必須設置總等電位聯結,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的水、暖、氣等金屬管道以及金屬建筑結構都與它聯結(如圖5所示)。當外部故障電壓沿任何管線進入建筑物內時,這些金屬部分的電位同時升高而不出現電位差,自然無從發生火災、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,所以總等電位聯結對TN系統尤為重要。

需要說明,電弧、電火花不能立即引起火災,而爆炸則可發生在電火花產生的一瞬間,它不能用切斷電路的辦法來防止,而只能用等電位聯結使電火花無從產生來防止。因此IEC標準規定,在爆炸危險場所內為避免產生危險的電火花,在任何情況下都必須實施等電位聯結。

2.5對中壓配電變電所經小電阻接地系統采取可靠的技術措施

具體措施是將中壓配電變電所的設備外殼保護接地和低壓中性點的接地分開設置(如圖6所示),使危險的暫態過電壓無法由此傳導到低壓用戶去,也可大大減小變電所接地電阻值和10kV供電系統的接地短路電流值,使暫態過電壓不致達到危險值。

篇2:低壓系統接地故障火災預防措施（3）

防接地故障火災漏電保護器的使用如圖1所示。總進線配電箱的漏電保護器動作值為300mA,并帶若干毫秒的延時,以便與插座回路瞬動的30mA漏電保護器實現選擇性配合,避免不必要的整個建筑物停電。一般住宅配電多采用此方法。對于大型建筑物,因其正常用電量大,電氣線路和設備的泄漏電流也大,這時可按圖2增加一級防火漏電保護器,其動作電流設定不宜大于1A,延時設定不宜大于1s,且最好采用分離的電流互感器與漏電繼電器組成漏電保護器。

圖1一般住宅的安裝漏電保護器示意圖

圖2大型建筑物安裝漏電保護器示意圖

3結束語

綜上所述,建筑物低壓配電系統電氣線路和設備的接地故障火災發生幾率大,接地故障比較隱蔽,危害性也大。所以,應采取有效的電氣預防措施和防火措施,應重視防接地故障火災漏電保護器的安裝使用并在國家電氣標準中作出具體規定。

篇3:低壓系統接地故障火災預防措施（2）

2建筑物接地故障火災的預防措施

2.1保持電氣線路和電氣設備的規定絕緣水平

保持線路與設備的規定絕緣水平和防止機械損傷造成電氣絕緣破壞,可防止電接插件絕緣表面漏電爬弧和電氣線路對地絕緣水平下降,大大減少接地故障火災的發生幾率。

2.2建筑物內電氣裝置實施總等電位聯接

總等電位聯接是將建筑物內自接地極引來的接地干線、進線配電箱和PE總母線排、公用設施金屬管道、建筑物金屬結構(包括防雷接地裝置)等,匯接到進線配電箱旁總接地母排的接地端子板并互相簡單聯結。

總等電位的聯接一般要求如下:

(1)TN系統應盡量利用自然接地體(如建筑基礎鋼筋等),在建筑物進戶處將電源中性線重復接地。

(2)TN-C系統進入用戶配電箱后,PEN線應分開設置PE端子板和PEN端子板,PE線和PEN線互相分開,且一旦分開后不允許再聯結在一起。

(3)TN-S系統中PE線應與接地母排的總接地端子板聯接。

(4)TT系統無PE線,其中電氣裝置通常單獨接地構成局部等電位,絕不允許與PEN線再連接。

電氣裝置作總電位聯結后,可防止TN系統電源線路中的PE和PEN線傳導引入故障電壓導致電擊事故,同時也消除電位差、電弧、電火花的發生,杜絕了接地故障引起的電氣火災危害和人身電擊事故。

2.3保證PE/PEN線連結良好

提高和保證電氣裝置內PE/PEN線的連結質量及連接端子的連結可靠,絕不允許有絲毫松動。

2.4在電源總進線處設置防火的漏電保護器

在IEC標準中明確規定,在建筑物電源總進線處,必須裝設漏電保護器,一方面是對整個建筑物起到防火作用,同時也是為防止人身電擊危害而設置的第二道防線。我國建筑防火設計規范和電氣規范中,對這一電氣防火要求未作具體規定。漏電保護的動作電流的毫安計,動作時間以毫秒計,能可靠切斷電弧性接地故障電流。