近10年來,我國發(fā)生電氣火災(zāi)高居火災(zāi)事故總數(shù)的首位,約占總數(shù)的30左右,在電氣火災(zāi)中,電氣短路引起的火災(zāi)事故又占一半以上。電氣短路一般有兩類:一是帶電導(dǎo)體(相線和中性線)間的短路,由導(dǎo)體間直接接觸,如相與相之間、相與N線之間短路,短路點往往被高溫熔焊的金屬短路,稱為金屬性短路;另一是帶電導(dǎo)體對地的短路,大都是以電弧為通路的電弧性短路。
1、電氣火災(zāi)的特點
過去普遍認(rèn)為,電氣間短路引起的火災(zāi)大多由帶電導(dǎo)體間的短路所造成,由于短路電流大,可用帶短路保護(hù)的斷路器和熔斷器來防止。實際情況并非如此,因大多數(shù)的短路火災(zāi)是由接地短路故障產(chǎn)生的電弧或電火花所引起。前者短路電流以千安計,金屬線芯產(chǎn)生高溫以至熾熱,絕緣被劇烈氧化而自燃,火災(zāi)危險甚大,但金屬性短路產(chǎn)生的大短路電流,能使斷路器瞬時動作切斷電源,火災(zāi)往往得以避免。后者因短路電流受阻抗影響,電弧長時間延續(xù),而電弧引起的局部溫度可高達(dá)3000~4000℃,很容易烤燃附近可燃物質(zhì)引起火災(zāi),又由于接地故障引起的短路電流較小,不足以使一般斷路器動作跳閘切斷電源,所以電弧性短路引起火災(zāi)危險遠(yuǎn)大于金屬性短路。
在接地故障回路全為金屬導(dǎo)體的TN-C-S系統(tǒng),其導(dǎo)電性能不良失去接地保護(hù)并不影響電氣設(shè)備的使用,故工作中不易發(fā)現(xiàn)。但一旦發(fā)生接地故障,由于短路電流小,不能使斷路器動作,而導(dǎo)致上述電弧性短路的發(fā)生。至于TT系統(tǒng),其接地故障回路內(nèi)串有電源的接地保護(hù)和設(shè)備外殼的接地保護(hù),兩個接地電阻造成回路本身的阻抗就很大,更易發(fā)生電弧性短路。由上可知,接地故障的回路阻抗大,使它易以電弧短路的形式出現(xiàn),這也是單相接地短路故障容易導(dǎo)致火災(zāi)的一個重要原因。
電力線路受機械損傷而發(fā)生短路,如當(dāng)導(dǎo)線與金屬管道構(gòu)件接觸而無套管保護(hù)時,長期磨擦使絕緣損壞,這種短路多為單相接地故障造成,易發(fā)生電弧性短路。通常電氣設(shè)備絕緣損壞產(chǎn)生電弧性接地故障的情況還有:導(dǎo)線和電氣設(shè)備絕緣老化;電器或電動機的接線端子周圍絕緣因長期發(fā)熱而炭化;電動機過載而發(fā)生匝間短路;電氣設(shè)備受潮或嚴(yán)重凝露;在電氣設(shè)備中有導(dǎo)電塵埃沉積等。這類故障會引起接地電弧性短路,并釀成火災(zāi)。
當(dāng)線路因過負(fù)荷使絕緣溫度超過最高允許工作溫度,絕緣老化加速使絕緣水平降至規(guī)定值以下,如果沒有外因觸發(fā),短路一般還不會發(fā)生。如果有外因觸發(fā),如雷電引起的瞬態(tài)過電壓、鄰近大功率設(shè)備的操作過電壓以及變電所高電壓側(cè)接地故障引起的暫態(tài)過電壓等,則在此大幅值過電壓沖擊下,老化的絕緣將被擊穿而弧光短路。過電壓轉(zhuǎn)眼消失,工頻短路電弧卻能長時間延續(xù),這是因為電弧的高阻抗限制了短路電流,使斷路器不可能動作。這類過電壓多出現(xiàn)在帶電導(dǎo)體與地之間,所以這種短路也多為單相接地短路。電氣短路以單相接地故障居多,電氣火災(zāi)的危險則以電弧性接地為最嚴(yán)重。
2、帶剩余電流保護(hù)功能的斷路器
一般的低壓斷路器主要針對電力線路和設(shè)備的過載和短路保護(hù),因此其額定動作電流較大,而接地故障引起的接地短路電流較小,一般不足以使斷路器動作跳閘,因此低壓斷路器不能防止因接地故障引起的電氣火災(zāi),而只有帶剩余電流保護(hù)功能的斷路器,在過電流斷路器不動作的情況下,能有效地切斷故障電路,防止電氣火災(zāi)。
應(yīng)用剩余電流斷路器來防止電氣火災(zāi),必須正確選擇額定剩余動作電流。在有火災(zāi)危險的場所,要防止故障電流引起火災(zāi),必須在線路中裝設(shè)額定剩余動作電流不超過500mA的剩余電流斷路器,或裝設(shè)絕緣監(jiān)察裝置,在絕緣故障時發(fā)出警報。
采用額定動作電流不超過500mA的剩余電流斷路器,可以在出現(xiàn)引燃火災(zāi)所需的能量前,就發(fā)出警報或斷開電路排除故障。為防止電弧性接地故障引起的電氣火災(zāi),在線路上裝用帶剩余電流保護(hù)功能的斷路器是一項重要的防火災(zāi)措施。其剩余電流保護(hù)功能對建筑物的電弧性接地故障引起的電氣火災(zāi)進(jìn)行防范。為切斷建筑物內(nèi)的電弧性大多接地故障,在電源進(jìn)線端也應(yīng)裝用剩余電流斷路器。GB50096《住宅設(shè)計規(guī)范》,規(guī)定了每幢住宅樓的總電源進(jìn)線斷路器,應(yīng)帶有剩余電流保護(hù)功能的明確規(guī)定。因多數(shù)用戶不懂得用電安全知識,又無專業(yè)電工進(jìn)行維護(hù)管理,住宅電氣火災(zāi)發(fā)生較多。據(jù)近年統(tǒng)計,我國住宅電氣火災(zāi)占電氣火災(zāi)總數(shù)的一半以上,所以這一規(guī)定是十分必要的。
在進(jìn)線處安裝帶過載保護(hù)、短路保護(hù)、剩余電流保護(hù)于一體的多功能低壓斷路器,不僅可以保護(hù)線路、保護(hù)設(shè)備,而且還可防止因接地故障引起的電氣火災(zāi)。