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接地故障引发火灾原因分析及预防措施 - 无图版
电缆 --- 2006-06-15 16:52:26
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相线与电气装置的外露火灾导电部分，包括电气设备金属外壳、敷线管槽及构架等外部导电部分，包括金属的水、暖、煤气、空调管道和建筑金属结构等以及大地之间短路称为接地短路。IEC364中将接地短路称为接地故障Earth faut，以区别于一般短路。
相间短路与接地故障的区别：一般短路短路点因高温而熔融，短路电流大，线路能产生高温，人们以为这种短路火灾危险性大，其实不然，因为保险丝能被短时的大电流熔断而切断电流电源，反而不易引发火灾。而接地故障的火灾危险性大主要是因为它的短路电流比较小，其小电流不足以使过流保护器熔断器、断路器 及时动作切断电源，也不能使短路点熔焊，往往引起打火或拉弧，其局部高温却足以引燃近旁可燃物而成灾。因而，接地故障与一般短路相比，当产生火灾时具有更大的危险性和复杂性。
1.接地故障电流引起火灾的原因
低压公用电网通常采用TT接地系统，在发生相线与电流通路内的设备外壳、敷线管槽短路时，短路电流Id都通过两个接地电阻RA和RB返回电源，假设RA为10Ω，RB为4Ω，则接地短路电流约为Id=U0/（RA＋RB）=220（/10＋4）=
1.1由PE、PEN线端子连接不紧密引起火灾
设备接地的PE线平时不通过负荷电流，只在发生接地故障时才通过故障电流。如果因受振动、腐蚀等原因，导致连接松动、接触电阻增大等现象，平时是不易觉察的。一旦发生接地故障，接地故障电流需通过PE线返回电源时，PE线的大接触电阻限制了故障电流，使保护电器不能及时动作，连接端子处因接触电阻大而产生的高温或电弧、电火花却能导致火灾的发生。
1.2由故障电压引起火灾
常有这些电气事故：设备金属外壳或N线对地电压为几十伏；手携设备本身没有损坏，但使用者却受电击致死；电源已切断，但进行维修时，外壳或N线带电压打火导致火灾或爆炸。这类来历不明的电压所引起的事故，其根源大多是另外一处的接地故障。发生接地故障后四处传导的故障电压是危险的起火源，通过对地的电火花和电弧而导致火灾。击穿
1.3 10KV网络小电阻接地系统引发的接地故障火灾
随着城镇用电负荷剧增，电网中大量采用10KV供电线路。由于电容电流增大，不得不将10KV网络由过去不接地系统改为小电阻接地系统，这一改变使变电所接地故障电压由过去百伏剧增到二、三千伏，它被称为暂态过电压。这一过电压经变电所共用的接地系统沿低压线传导到用户的电气设备上。低压设备的绝缘，特别是老旧设备的绝缘因承受不了如此高的过电压很容易被击穿短路而导致起火危险。10KV网络电源经电阻接地，当10KV变电所10KV侧发生短路时，短路电流Id它在变电所接地电阻RB上产生的电压降UF=Id·RB，若取Id为
2.接地故障火灾的防范措施
2.1在建筑物电源进线处装设带漏电保护功能的断路器
带漏电保护功能的断路器就是在一般断路器内增加一零序电流互感器和一脱扣器，当发生接地故障时，接地短路电流经大地或PE线而不经零序电源互感器返回电源，使互感器检出漏电电流，由脱扣器使断路器动作切断电源，从而防止了火灾的发生，它除具有原有的防短路、过载功能外，还增加了防电器接地短路火灾的功能，即使接地电弧小至几十、几百毫安，也能及时动作，有效地消除了最常见多发的接地短路电气火灾。国际电工标准IEC364－4－482和IEC364－5－53对这一防电气火灾措施早有规定，为了防电气火灾，国际的供电公司对电源进线不装设这种能防接地短路断路器的用户是不予接电的。国内已生产厂家生产这种断路器。作进一步的推广应用还需要有强制性的技术规范作为设施、施工依据。
2.2选用适当的导线和敷设方式
PE PEN线的截面应满足故障时热稳定和动稳定要求，并与线路的保护要求相适应。敷设的线路应避免遭受机械损伤。各种导线的连接端子和接头均应紧密可靠，导电良好。
2.3正确选用电气设备
除了电气设备应具有规定的绝缘水平外，对于电气火灾危险较大的高层建筑内，应考虑：设备无油化，因为含油电气设备过热或电弧故障时，设备内的绝缘油在高温或电弧作用下，迅速产生热分解，析出氢、甲烷、乙烯等可燃气体，使设备外壳内压力骤增，造成外壳爆炸而喷油；有时析出的可燃气体与空气混合形成爆炸混合物，在电弧或火花作用下，引起燃烧爆炸；含油电气设备爆裂后，高温油流动引起火灾扩大。因此在高层建筑中最好采用无油的电气设备，如干式变压器、真空开关等。
选用飞弧距离小或能保证飞弧不致外出的设备，以防止短路和电弧的产生。
2.4设置总等电位联结
为防止外部故障电压进入建筑物内引起的事故，IEC标准和一些发达国家电气标准规定建筑电气装置内必须设置总等电位联结。即在进线配电箱近旁安装一接地母排、其上有若干接线端子，将配电箱的PEPEN 母排、接地极引入线和建筑物内的水、暖、气等金属管道以及金属建筑结构都与它联结如图五所示 。当外部故障电压沿任何管线进入建筑物内时，这些金属部分的电位同时升高而不出现电位差，自然无从发生火灾、爆炸、电击等事故了。由同一变压器供电的所有TN系统线路，故障电压可沿互相连通的PE PEN线四处传导蔓延时，所以总等电位联结对TN系统尤为重要。需要说明，电弧、电火花不能立即引起火灾，而爆炸则可发生在电火花产生的一瞬间，它不能用切断电路的办法来防止，而只能用等电位联结使电火花无从产生来防止。因此IEC标准规定，在爆炸危险场所内为避免产生危险的电火花，在任何情况下都必须实施等电位联结。
2.5对中压配电变电所经小电阻接地系统采取可靠的技术措施
具体措施是将中压配电变电所的设备外壳保护接地和低压中性点的接地分开设置，使危险的暂态过电压无法由此传导到低压用户去，也可大大减小变电所接地电阻值和10KV供电系统的接地短路电流值。使暂态过电压不致达到危险值。