据火灾年鉴统计,1992—2004年,我国共发生电气火灾18万余起,电气火 灾年均起数占年火灾总起数的26%,年均损 失占火灾总损失的36%。其中重特大火灾中,电气火灾占47%。而电气 火灾中又以接地故障电弧性短路引起的火灾占得比例最大,超过50%以上的 电气火灾事故的起因源自电气接地故障电弧性对地短路。接地故 障电弧性短路是接地故障短路的一种,是电气 火灾事故中发生最多的。怎样预 防接地故障电弧性短路引起的火灾事故,则成为 预防电气火灾的重中之重。

1接地故 障电弧性短路产生的机理

       接地故 障电弧性短路是带电导体对地短路,是以电 弧为通路的电弧性短路(如图1)。而电弧 引起的局部温度可高达3000—4000℃,很容易 烤燃附近可燃物质引起火灾,但由于 接地故障引起的短路电流较小,不足以 使一般断路器动作跳闸切断电源,所以电 弧性短路引起火灾危险远大于其他电气火灾。电弧性 短路由于故障点接触不良,未被熔 融而迸发出电弧或电火

花。由于发 生电弧性短路的故障点阻抗较大,它的短路电流并不大,空气开 关或其他过流保护装置难以动作(保险丝 一般不会被熔断),从而使电弧持续存在。同时,在实际工程中,很多场 所又限制了漏电断路器的功能,重要场 所漏电断路器仅动作于报警,使得漏电断

路器失 去了本身的意义,而报警 又不能及时被知晓,火灾发 生的概率大大增加。

    据测,接地故 障电弧性短路其短路电流受阻抗,电弧长时间延续,仅略大于O.5 A的电流 产生的电弧温度即可高达3 000—4 000℃,足以引燃任何可燃物,而且电 弧的维持电压低至20 V时仍可 使电弧连续稳定存在,难以熄灭。这种短 路电弧常成为电气火灾的点火源。因此,接地电 弧性短路是最危险且多发的电气火灾事故起因。这一论 点不仅见于国外文献也为我国许多电气火灾事故所证实。

图I接地故 障电弧性短路机理

2接地故 障电弧性短路的危险性

    在电气 线路短路起火事故中,接地故 障电弧性短路引发的火灾概率远高于带电导体间的电弧性短路引发的火灾概率,这首先 是因为接地故障概率远大于带电导体间的短路概率,其根本 原因之一是带电导体对地的绝缘水平总是低于带电导体之间的绝缘水平,原

因之二 是电气线路施工时,穿钢管拉电线、电缆时 带电导体绝缘外皮与钢管间的摩擦易使绝缘受损。一旦发生接地故障,由它引 起危险电弧的几率也远大于带电导体间产生危险电弧的几率,这可用图2来说明。

图中a,b,C和d各为相线、中性线和PE线的连接端子。a,b两端子 如连接不良或不导电,设备将 不运转或运转不正常,可及时觉察予以修复,不致引发事

故。但PE线的端子c,d不导电 或导电不良却不易觉察,因设备仍能照常运转。这时c,d端子的 连接不良将成为一个事故隐患而持续存在。若一旦发生图1所示碰外壳接地故障,如果c,d端子不导电,设备外 壳对地带相电压而导致电击事故。如果c,d端子导电不良,

端子处 将迸发电火花或电弧(延续和 集中的电火花即为电弧),很易引起火灾。

 引起接 地电弧性短路的原因是导线或电气设备对地绝缘破坏造成的,而造成 导线或电气设备对地绝缘破坏这种情况的原因有:①线路安装不规范、乱拉乱接;②房屋装修时,忽视电气线路的布置;③电气设 备或导线绝缘老化损伤;④施工工艺不良,导线或保护线

接触不良;⑤当严重过负荷时,导线的 温度会不断升高加快了导线绝缘层老化变质;⑥由于气 候条件造成的自然泄漏电流过大。

3剩余电 流式电气火灾监控系统的原理

3.1利用电 流互感器检测电流的原理

    参照图3,如果导 线中流过的电流为在其周围将产生电磁场,电磁场 的强弱与导线中的电流大小成正比。电流互 感器为高导磁率器件,把它置于电磁场中。在其次 级线圈中将感应出交变电流来。其中n为互感器的匝数。可见,成正比。

3.2漏电检测

     如图4所示,在正常情况下。L线及N线里流 过的电流大小相等。方向相反。如果线路绝缘劣化,例如L线对地形成电阻,

在图中的a处如果 将电流互感器套住L线和N线,则电流 互感器的线圈中将感应出与成正比的电流。将电流互感器安装在b处,同样也可以检测出。我们将称为漏电电流,其数值 大小反映了配电线路及电气设备的电气绝缘性能。另外,由于是和的差值,所以也 将称为剩余电流。

    电气火 灾漏电探测报警器由电流互感器和仪器本体构成,仪器本 体具有将电流互感器提取的漏电电流信号进行放大、变换、处理及输出的功能,也有控 制其它电气开关或设备动作的功能。有时也 将电气火灾漏电探测报警器这类产品称为报警式剩余电流动作保护

装置。新国标 又称其为电气火灾监控系统,笔者认为有夸大之词,究其原 理并不能监测所有的电气火灾,只是能 够监测由于漏电引起的电气火灾。


由机理上看,电气火 灾漏电探测报警器可以完全预防由漏电引起的火灾事故,而其他 短路引起的电气火灾并不能预防。

4剩余电 流式电气火灾监控系统的作用

     剩余电 流式电气火灾监控系统是一种在线实时监测用电系统绝缘状态的智能化电子装置,用于防 止线路及设备绝缘老化或机械损伤产生漏电导致接地故障而引起的电气火灾。当漏电 电流达到报警设定值时仪器发出声光报警信号,数字显示漏电电流,指示故障方位,并可识别漏电类型;不受用 电系统的容量限制。既可监 测整个单位的绝缘状况,也可用 于监测一个单位中的局部负载;电流互 感器为全屏蔽结构,抗干扰能力强。不会产生误动作;通过联 网还可以构建多点检测集中报警的监控系统。漏电在 线检测技术的主要特点是:①长年不 问断地监测用电系统的绝缘状态,检测其漏电电流大小。能随时 掌握电气线路或电气设备绝缘性能的变化情况;②防微杜渐、防患于未然,有效地 减少了漏电火灾;③报警但不断电,保证了供电不间断性,避免突 然断电造成经济损失和不良社会影响,还能提示漏电位置,便于查找故障点。

    实际上,漏电断 路器和剩余电流式电气火灾监控系统是相辅相成的,配套使用效果最佳。前者安 装在负载终端线路上,主要用 以切断电源防止终端的人身电击;后者安 装在用电单位变压器中性线接地线上或分配电盘处,随时检 测用电单位整体或干线的漏电电流,如超过 设定值即自动报警,主要用 于预防漏电引起的电气火灾。两者配 合构成了对漏电“整体监测、局部跳闸”的完整防护体系。对切断 整体或干线电源会造成重大经济损失及不良社会影响的电气装置或场所,不能安装漏电断路器,为防止大面积停电,应当安 装电气火灾漏电探测报警器。我国和 发达国家的经验证明:漏电起 火需经历一定时间的热量积蓄烤燃起火的过程,漏电在 线检测报警是既能防止电气火灾的发生,又不造 成停电损失的最为有效的方法。

    根据漏电检测原理,在电流 互感器安装点的下游线路上如果出现下列故障或问题,剩余电 流式电气火灾监控系统都将发出声光报警信号,亦即除 了主要能检测前述接地故障漏电外,还能以 漏电报警的形式探知其它故障。具体如下:

    (1)接地故 障产生的漏电电流。三根相线(L。,L2,L3)和中性线(N)中任一 根电线绝缘破损,对地产生漏电电流。此类故 障是引发电气火灾最常见和多发的原因。

    (2)相间短路。三根相线(L,,L:,L,)之间发生短路,短路电 流打破了三相之间的电流平衡。

    (3)中性线(N)断路。中性线(N)断线时 将引起相线电压升高,三相电流不平衡。

    (4)中性线(N)和地线(PE)搭接。

    (5)非法连线。例如擅 自在相线上私接电线并利用暖气管路等接地窃电。

5结束语

从电气 火灾监控系统的原理上来看,电气火 灾监控系统还不能完全的对所有电气火灾进行监测,我们必 须以科学的态度认真对待这一点。

    同时由 于电气线路之间分布电容、电力谐 波等干扰因素存在,使得电 气火灾监控系统检测到得漏电信号并不完全是接地故障短路性电流,同时有 其他干扰电流存在。这就要 求电气火灾监控系统能够智能判断所探测的电流信号,正确分析出漏电信息。目前市 场上绝大多数电气火灾监控系统仍需要改进检测机制,提高报 警的准确度和精度。而笔者所知,有很多 小企业生产的电气火灾监控系统只具备最基本的检测方法,缺少对 提取的检测信号的分析、判断,导致误报,漏报等情况频繁发生。这就需 要我们要对电气火灾监控系统有着科学的认识,同时也 需要消防产品检验、监督部 门能够完善电气火灾监控系统的检测体制,使得电 气火灾监控系统能够真正服务于社会,服务于人民。

参考文献:

【1]GB 50016—2006.建筑设计防火规范[s].

[2】JGJ 16—2008,民用建 筑电气设计规范[s].

【3】GB13955—2005,剩余电 流动作保护装置安装和运行[s].

[4]GB 14287-2005,电气火灾监控系统

[5]GB 50045-95(2005年版),高层民 用建筑设计防火规范[s].


电气火 灾监控系统对接地故障电弧性短路引起火灾的预防

在电气短路火灾中,接地故 障电弧性短路导致火灾的危险最大,因为电 弧具有很大的阻抗和电压降,它限制了故障电流.使过电 流防护电器不能动作或不能及时动作来切断电源,几个安 培电弧的局部高温可高达30004 000C,足以引 燃附近的可燃物质起火,接地故 障电弧性短路成为电气火灾难以预防最主要的原因。为预防 接地故障电弧性短路引起的电气火灾,在一些火灾危险性大、人员密 集和火灾损失大、电气线 路复杂的公共建筑和工业建筑等场所中设置剩余电流动作电气火灾监控系统就显得极为莺要。


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