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電氣火災(zāi)與線纜過載分析

文檔作者：唐科張玉蘭傅劍鋒文檔來源： 1．四川省城鄉(xiāng)規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院 2．機(jī)械工業(yè)第三設(shè)計(jì)研究院		點(diǎn) 擊數(shù)：	更新時(shí)間： 2021年11月20日
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第31卷第5期
2008年1O月
四J1I電力技術(shù)
Sichuan Electric Power Technology
Vo1．31，No．5
Oct．，2008
電氣火災(zāi)與線纜過載分析
唐科 ，張玉蘭 ，傅劍鋒
(1．四川省城鄉(xiāng)規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院，四川成都610081 2．機(jī)械工業(yè)第三設(shè)計(jì)研究院，重慶市400039)
摘要：線路過載作為電氣火災(zāi)的一個(gè)主要原因之一，已引起工程和學(xué)術(shù)界的廣泛關(guān)注。從國家相關(guān)手冊、設(shè)計(jì)中負(fù)
荷估算及實(shí)際運(yùn)行中電流情況等三個(gè)方面分析了線纜過載的原因。
關(guān)鍵詞：電氣火災(zāi)；線纜過載；諧波
Abstract：As one of the major cause of the electrical fire，overload has aroused public widespread concern．This paper analysis
the reasons of the cable overload from three aspects of the reasons．
Key word：electrical fire；overload；harmonic．
中圖分類號(hào)：TM246 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B 文章編號(hào)：1003—6954(2008)05—0093—02
中國電氣火災(zāi)與年俱增，已接近火災(zāi)總數(shù)的
30％，居火災(zāi)的首位。電氣火災(zāi)中又以線路短路火災(zāi)
居多，約占電氣火災(zāi)的40％ ，因此防電氣火災(zāi)的重點(diǎn)
是防短路起火。造成短路事故的原因有很多，而線路
因過載導(dǎo)致絕緣劣化以致失效而引起短路是較為主
要的一條。下面主要從線纜截面選擇的角度，分析線
纜過載導(dǎo)致電氣火災(zāi)的隱患。
1 線路過載是電氣短路的起因之一
中國電氣火災(zāi)案例中常將線路的過載和短路并
列為電氣火災(zāi)的起因，這是一個(gè)理論上的謬誤。國際
電工標(biāo)準(zhǔn)IEC364—4—43將短路的后果認(rèn)定為導(dǎo)體
連接處的熱效應(yīng)和機(jī)械效應(yīng)引起的危險(xiǎn)，而將過載的
后果認(rèn)定為對(duì)絕緣、接頭端子或周圍物體造成損害
而非危險(xiǎn)，過載不會(huì)直接起火，它只是引起短路起火
的原因之一。
導(dǎo)線若持續(xù)靠近熱源，絕緣下降會(huì)導(dǎo)致短路起火，
同樣地，導(dǎo)線如果持續(xù)過載也能使絕緣劣化導(dǎo)致短路起
火。前者因外部熱源引起，后者因過載產(chǎn)生線纜無法承
受的熱量損壞絕緣層導(dǎo)致短路起火，雖一為外因一為內(nèi)
因，其實(shí)質(zhì)是一樣的，究其根本原因都是短路引起火災(zāi)。
2 線纜過載原因分析
在建筑電氣工程設(shè)計(jì)中，選取導(dǎo)線和電纜截面的
方法主要有：按允許發(fā)熱條件選取導(dǎo)線截面；按容許
電壓損耗選取導(dǎo)線截面；按經(jīng)濟(jì)電流密度選取導(dǎo)線截
面；按機(jī)械強(qiáng)度選取導(dǎo)線截面等，但允許發(fā)熱條件作
為其根本，無論采用何種方法選取導(dǎo)線截面，都應(yīng)按
允許發(fā)熱條件進(jìn)行校驗(yàn)。
金屬導(dǎo)線或電纜中流通電流時(shí)，由于導(dǎo)體電阻的存
在，電流使導(dǎo)體產(chǎn)生熱效應(yīng)，使導(dǎo)體溫度升高，同時(shí)向?qū)?
體周圍介質(zhì)散發(fā)熱量。導(dǎo)體或電纜的絕緣介質(zhì)，所允許
承受的最高溫度t ，必須大于載流導(dǎo)體表面的最高溫度
t ，即t。>￡ ，才能使絕緣介質(zhì)不燃燒，不加速老化。
2．1 手冊中允許持續(xù)載流量偏大
線纜的允許持續(xù)電流是指導(dǎo)線能長期經(jīng)受的電
流，在此電流的作用下，其最大溫升不超過允許溫升。
當(dāng)持續(xù)電流通過導(dǎo)體時(shí)，則在導(dǎo)體中產(chǎn)生功率損耗。
此損耗變成熱能，一部分為導(dǎo)體本身吸收，一部分則
由于與周圍環(huán)境的溫差散人空氣中。對(duì)單芯電纜而
言(以下論述均以單芯電纜為例)，在穩(wěn)定溫升時(shí)，導(dǎo)
體在持續(xù)電流的作用下，其滿足該溫升條件的最小截
面由下式確定：
式中：
t ——導(dǎo)線的穩(wěn)定溫度(oC)；
to——周圍環(huán)境的溫度(℃)；
d— — 導(dǎo)線的直徑(mm)；
g——導(dǎo)線的電導(dǎo)系數(shù)(kⅡl／／Q·mm )；
— — 散熱系數(shù)( ／cm ·℃)。
· 93·
第31卷第5期
2008年10月
四川電力技術(shù)
Sichuan Electric Power Technology
Vo1．31，No．5
Oct．，2008
在式(1)中，導(dǎo)體穩(wěn)定溫度t 與導(dǎo)體中持續(xù)電流
， 相關(guān)，所以，該式并沒有從本質(zhì)上反映出導(dǎo)線直徑與
， 的關(guān)系。但總的來說，在環(huán)境溫度一定的情況下，滿
足溫升條件的最小截面與導(dǎo)體中持續(xù)電流 正相關(guān)。
目前，中國等同采用國際電工標(biāo)準(zhǔn)(IEC標(biāo)準(zhǔn))的
載流量國家標(biāo)準(zhǔn)已通過審查，但尚未頒布。目前現(xiàn)行
資料、手冊中提供導(dǎo)線和電纜的載流量較IEC標(biāo)準(zhǔn)的
載流量為大，存在安全隱患。
2．2 負(fù)荷估算偏小
線路負(fù)荷估算偏小，是導(dǎo)致線路過載的一個(gè)重要
原因。以住宅用電為例，隨著人們生活水平的提高，大
量新型用電設(shè)備進(jìn)入家庭，并且住宅內(nèi)負(fù)荷的投入使
用具有較大的隨機(jī)性，因此，住宅用電負(fù)荷難以估算。
目前，中國住宅設(shè)計(jì)的現(xiàn)行規(guī)范《住宅設(shè)計(jì)規(guī)
范》GB50096要求：住宅設(shè)計(jì)應(yīng)以康居住宅為目標(biāo)，
體現(xiàn)超前性、示范性和指導(dǎo)性，參照原“建設(shè)部住宅
產(chǎn)業(yè)化促進(jìn)中心”編著的《商品住宅性能評(píng)定方法和
指標(biāo)體系》，根據(jù)住宅的適用性能、安全性能、耐久性
能、環(huán)境性能和經(jīng)濟(jì)性能，康居住宅由低至高依次分
為：1A(AA)、2A(AA)、3A(AAA)，其電氣設(shè)計(jì)相應(yīng)
分為：基本型(1A)、提高型(2A)、先進(jìn)型(3A)。而
目前中國相關(guān)住宅設(shè)計(jì)規(guī)范規(guī)定“康居住宅電氣設(shè)
計(jì)不應(yīng)低于基本型(1A)的要求”，因此，在住宅電氣
設(shè)計(jì)中，對(duì)住宅用電的增長就很少給予充分的估計(jì)而
留足夠的裕量。
2．3 諧波過載
在理想的電力系統(tǒng)中，電流和電壓都是純粹的正
弦波。隨著人們生活水平的提高，大量電子產(chǎn)品投入
到日常生活使用中，非線性負(fù)載的比例逐漸增大。因
此，低壓配電系統(tǒng)中負(fù)載性質(zhì)發(fā)生了深刻的變化。即
使在三相正弦激勵(lì)的作用下，三相相線電流也將發(fā)生
非正弦畸變，產(chǎn)生諧波電流。諧波能使線路電流增大
而過載，尤其是中性線過載危險(xiǎn)。這是因?yàn)樵谠O(shè)計(jì)過
程中，往往選取中性線截面一般比相線截面積更小，
但不小于一半(主要考慮三相不平衡)。
通過調(diào)查測量，在集中使用微型計(jì)算機(jī)、電視機(jī)
等電子設(shè)備的地方，三相四線制供電的負(fù)載即使平
衡，中性線電流仍然大。這種現(xiàn)象不符合一般“三相
負(fù)載平衡時(shí)，中性線電流趨于零”的電工常識(shí)。其實(shí)
中性線發(fā)熱不是因?yàn)榕既恍缘募夹g(shù)錯(cuò)誤，而是負(fù)載的
諧波電流引起的，主要由三次諧波引起。
目前，建筑物中產(chǎn)生三次諧波的設(shè)備主要有：節(jié)
能燈、熒光燈、計(jì)算機(jī)、變頻空調(diào)、微波爐、鎮(zhèn)流器、焊
接設(shè)備、UPS電源等。如節(jié)能熒光燈，燈管本身含有
電弧，其負(fù)阻特性產(chǎn)生諧波電流，其中主要是三次諧
波電流，含有率為12％至13％ ，與燈管配套的電子鎮(zhèn)
流器也產(chǎn)生諧波電流，目前國內(nèi)高檔電子鎮(zhèn)流器三次
諧波成分在10％ 以下，中檔產(chǎn)品三次諧波成分在
20％左右，低檔產(chǎn)品三次諧波成分可達(dá)60％至80％。
3 結(jié)束語
線路過載是電氣短路的起因之一，是發(fā)生電氣火
災(zāi)的原因之一。從設(shè)計(jì)的角度看，導(dǎo)致線路過載的原
因大致有以下幾條：電氣設(shè)計(jì)資料中線纜載流量數(shù)值
偏大；線路負(fù)荷估算偏?。恢C波使線路電流增大而過
載。為避免因線路過載導(dǎo)致短路起火，在設(shè)計(jì)過程
中，線纜載流量的取值應(yīng)適宜，以發(fā)展的眼光對(duì)線路
負(fù)荷進(jìn)行估算，并應(yīng)留有一定的裕量。另外，由于非
線性負(fù)荷的日趨增多，應(yīng)考慮到諧波對(duì)線路電流的影
響，適當(dāng)增大線纜的截面，避免因過載導(dǎo)致短路起火。
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