前面我們談了一些低壓系統(tǒng)的知識（傳送門：《一篇文章讓你全面了解低壓各系統(tǒng)及其保護(hù)原理》），也看到了電氣火災(zāi)的危害（傳送門：《電力事故：直擊某鬧市街頭變電箱發(fā)生短路爆炸！》）。然而，低壓系統(tǒng)的電氣火災(zāi)是非常常見的，了解幾種電氣火災(zāi)的成因，對電氣工作者來說，是絕對必要的。
今天，我們來分析一下因短路、漏電、接觸不良、過載等引發(fā)的電氣火災(zāi)的成因、危害與預(yù)防。
1.短路火災(zāi)
短路是指電力網(wǎng)中（或電氣設(shè)備中）不同電位的導(dǎo)電部分直接金屬性連接或經(jīng)過小阻抗連接在一起。短路是引起電力系統(tǒng)嚴(yán)重故障和電氣火災(zāi)的重要原因之一，低壓線路、電氣設(shè)備常因短路而造成電氣火災(zāi)。
大多數(shù)電氣線路、用電設(shè)備發(fā)生短路故障，造成短路回路電流突然劇增，產(chǎn)生高溫或電弧，引燃線路絕緣層或短路故障處可燃物所造成的火災(zāi)稱之為短路火災(zāi)。短路火災(zāi)是目前造成線路電氣火災(zāi)最為嚴(yán)重的火災(zāi)事故。
（1）短路成因
①絕緣線路長時(shí)間受外部高溫、潮濕或腐蝕等作用的影響而失去絕緣能力；
②絕緣線路使用時(shí)間過長，絕緣陳舊老化或受損，使線芯裸露；
③絕緣線路敷設(shè)過低，受碰撞、擠壓致使絕緣損壞；
④絕緣線路穿墻過洞或穿越樓板未穿管保護(hù)，遭磨擦損傷絕緣；
⑤裸電線安裝太低，搬運(yùn)金屬物件時(shí)不慎碰在電線上，線路上有金屬物件或小動物跌落，發(fā)生電線之間的跨接；
⑥架空線路電線間距太小，檔距過大，電線松馳，架空線與建筑物、樹木距離太近，造成電線與建筑物或樹木接觸；
⑦電線機(jī)械強(qiáng)度不夠，使電線斷落接觸大地，或斷落在另一根電線上；
⑧雷擊或供電電源過電壓，使導(dǎo)線絕緣薄弱處或正常絕緣被擊穿；
⑨線路過載或連接處接觸不良造成線路過熱導(dǎo)致絕緣損壞。特別是，線路常常因過負(fù)載的長期熱作用積累最終引起短路發(fā)生。
（2）短路形式
在低壓供電系統(tǒng)中，不同電位導(dǎo)體間非正常接觸而發(fā)生短路的形式有多種，從最為常用的TN-C-S系統(tǒng)分析，線路短路的形式如圖1所示。
圖1 TN-C-S系統(tǒng)短路示意圖▲
（3）短路火災(zāi)成因
一般情況下，短路電流可達(dá)線路安全截流量的十幾倍至幾十倍。同時(shí)，因接觸處的接觸電阻相對大，短路電流通過時(shí)所產(chǎn)生的高溫，往往使接觸點(diǎn)金屬熔化。
（4）短路火災(zāi)危險(xiǎn)性
按照短路時(shí)短路故障處不同電位導(dǎo)體之間的接觸狀態(tài)，短路一般又分為金屬性短路和電弧性短路。
①金屬性短路起火
當(dāng)短路故障點(diǎn)處兩導(dǎo)體接觸點(diǎn)因短路電流高溫熔化焊牢，則接觸電阻很?。珊雎圆挥?jì)），短路回路成為金屬性短路而導(dǎo)通，短路電流很大。金屬性短路引發(fā)火災(zāi)的原因是：
a.當(dāng)短路保護(hù)電器動作時(shí)間過長（如熔斷器熔絲過大或斷路器整定值過大或線路截面過小），短路電流在接觸處產(chǎn)生的高溫引起線路絕緣層或可燃物起火。
b.當(dāng)短路保護(hù)電器失效拒動（如熔絲被不合格的銅、鋁、鐵絲代替，斷路器失效拒動），短路電流產(chǎn)生的高溫可使整條線路沿絕緣層燃燒，甚至使線路全長線芯燒紅外露，線路所至附近的可燃物均會起火。
金屬性短路由于短路回路電流很大，如短路保護(hù)裝置設(shè)計(jì)、安裝符合要求，一般可避免。
②電弧性短路起火
電弧能夠形成導(dǎo)電通道，因?yàn)橛|頭開始分離時(shí)接觸處的接觸面積很小，從而電流密度很大。這就會使觸頭金屬材料強(qiáng)烈發(fā)熱，造成電弧性短路。
電弧性短路起火的危險(xiǎn)性遠(yuǎn)大于金屬性短路起火。實(shí)際中，線路短路火災(zāi)大多為電弧性短路所引起。電弧性短路中又以接地故障電弧性短路的危害最大。
2.接觸不良火災(zāi)
導(dǎo)線與導(dǎo)線，導(dǎo)線與配電、用電設(shè)備之間連接（包括接線端、接插件以及可動觸點(diǎn)等）時(shí)，因接觸不良（接觸電阻過大），在通電回路電流作用下，致使接觸處局部產(chǎn)生高溫、電弧，引起電氣線路的絕緣層、附近的可燃物質(zhì)及積落的可燃粉塵著火造成的火災(zāi)稱為接觸不良火災(zāi)，它是線路火災(zāi)容易忽略并難以防止的一種。
（1）接觸不良成因
①線路安裝質(zhì)量差，造成導(dǎo)線與導(dǎo)線，導(dǎo)線與電氣設(shè)備的連接點(diǎn)不牢。例如：導(dǎo)線間采取“鉤接”；連接處絕緣層剝離過短，絞、纏、壓、焊導(dǎo)體部分過短或方式不對；
②接點(diǎn)由于熱作用或長期振動，使接頭松動；
③線路連接處有雜質(zhì)，如氧化層、泥土等；
④銅鋁接頭的接觸點(diǎn)處理不當(dāng)。由于銅、鋁膨脹系數(shù)不同，熱脹冷縮產(chǎn)生空隙；以及電解腐蝕作用造成接觸電阻過大。
（2）接觸不良火災(zāi)危險(xiǎn)性
當(dāng)線路連接接觸不良，接觸電阻過大時(shí)，在接觸處就會產(chǎn)生過熱高溫（局部高溫作用），同時(shí)因?yàn)橐恍┰驑O易形成過熱高溫的逐步積累和惡性循環(huán)，引發(fā)線路火災(zāi)：
①連接處的金屬受高溫作用和氧化反應(yīng)的影響，接觸電阻將隨溫度升高逐漸增大，電阻越大，溫度越高，溫度越高又造成電阻越大，形成循環(huán)溫度上升；
②接觸處的絕緣材料受到高溫高熱的影響，其化學(xué)反應(yīng)加劇，使材料發(fā)生熱分解并產(chǎn)生揮發(fā)物，形成孔狀碳渣，使得空氣中的氧更容易滲入，進(jìn)一步引起化學(xué)反應(yīng)，同時(shí)吸收熱量，促進(jìn)材料的熱分解，產(chǎn)生累積性的溫升。
同時(shí)，兩種因素還會相互作用，最終導(dǎo)致發(fā)熱溫升達(dá)到絕緣材料的自燃溫度，揮發(fā)物起燃，燃燒產(chǎn)生的熱量為材料熱分解提供足夠的熱能而維持線路燃燒。嚴(yán)重時(shí)，還可使接觸處的金屬（線芯）熔化，直接引起線路起火。實(shí)踐證明，許多線路火災(zāi)事故都是由于接觸不良，絕緣材料在局部高溫作用下發(fā)生自燃，或?qū)е聼釗舸┒搪?，產(chǎn)生電弧將其引燃所致。
接觸不良而引起火災(zāi)，還由于其特殊性和隱蔽性往往被人們所忽視。
①線路上發(fā)生接觸不良時(shí)，線路不會有過電流反應(yīng)（實(shí)際電流反而減小），熔斷器、低壓斷路器等等常用保護(hù)裝置不可能動作，隱患將長期存在；
②線路連接接觸不良引起的發(fā)熱和高溫，一般有一個(gè)積累過程，時(shí)間越長，發(fā)熱量越多，當(dāng)產(chǎn)生的熱量大于向外傳播的熱量時(shí)，接觸處熱量就會積累，溫度上升；
③由于建筑裝修的需要，線路多采用暗線敷設(shè)，既容易引燃可燃裝修材料，又難以檢查維護(hù)。
3.漏電火災(zāi)
低壓供電線路絕緣材料受外力作用和環(huán)境影響以及自然老化，失去絕緣性能，電流從線路內(nèi)向外泄漏，流到建筑物、建筑物附屬設(shè)施或工作物等接地物體上，在漏電路徑中產(chǎn)生高溫、電弧、電火花引起周圍可燃物燃燒造成的火災(zāi)，稱之為漏電火災(zāi)。
低壓線路漏電引起的火災(zāi)是線路電氣火災(zāi)較為特殊的和難以防止的一種，它往往又是造成線路短路、過載火災(zāi)的隱患。線路漏電引起火災(zāi)，可發(fā)生在相線、相線與中性線、相線與大地之間，但最為常見的還是線路對地（即“電氣系統(tǒng)外接地導(dǎo)體”）漏電造成火災(zāi)。
（1）漏電成因
①線路使用時(shí)間過長，絕緣老化失效。
②線路受潮濕、高溫、多塵、腐蝕性等惡劣環(huán)境影響絕緣降低。
③線路經(jīng)常過電流運(yùn)行，絕緣受熱作用損壞。
④接頭絕緣恢復(fù)處理不當(dāng)，絕緣失效。
⑤線路絕緣受機(jī)械性損傷，如磨擦、劃傷、動物啃咬等。
正常低壓線路通電運(yùn)行時(shí)，由于絕緣層介質(zhì)特性及分布電容的影響，總存在一定的漏電流（正常漏電流）。如圖2所示，其特點(diǎn)是漏電流沿線路均勻分布，線路每處通過微小電流，并不對線路絕緣造成損害。
當(dāng)線路某處受一種或多種因素的影響造成絕緣降低或遭損壞時(shí)，與接地導(dǎo)體、潮濕建筑物等相接觸，則發(fā)生如圖3所示非正常漏電。漏電流將通過線路故障處、接地體、變壓器接地中性點(diǎn)構(gòu)成漏電回路。
圖2 正常漏電流示意圖▲
圖3 非正常漏電流示意圖▲
（2）漏電火災(zāi)危險(xiǎn)性
非正常漏電往往由于下列情形造成電氣火災(zāi)：
①漏電流在漏電回路中接觸不良處局部發(fā)熱產(chǎn)生高溫造成線路絕緣或周圍可燃物著火。這是因?yàn)殡姎庀到y(tǒng)內(nèi)正常的連接點(diǎn)接觸電阻很小，電流的正常發(fā)熱不會造成過熱。而漏電回路中的接觸點(diǎn)處于非正常電氣回路中，往往受到污染而顯現(xiàn)高阻抗。
②漏電回路中存在“時(shí)斷時(shí)續(xù)”的接觸故障，接觸處產(chǎn)生電弧或電火花引燃絕緣層或近處燃爆物。
③漏電故障處接觸木材等不良導(dǎo)電體，由于微小電流的反復(fù)電化作用，形成導(dǎo)電通路，電流增大發(fā)熱引起火災(zāi)（如木材由不定形碳轉(zhuǎn)化為定形碳而成為導(dǎo)電體）。
④線路非正常漏電一旦形成，因漏電流相對較小，一方面，線路過流保護(hù)裝置無法檢測動作，另一方面對線路、設(shè)備正常使用影響很小，不易發(fā)現(xiàn)，但引發(fā)火災(zāi)的故障長期存在。
4.過載火災(zāi)原因
通過電氣線路的電流超過其安全載流量，導(dǎo)致線路產(chǎn)生高溫、引起本體或周圍可燃物燃燒造成的火災(zāi)稱為線路過載火災(zāi)。
線路過負(fù)載是造成線路電氣火災(zāi)的又一重要因素。過載不僅能直接引起火災(zāi)，而且過載會損壞線路絕緣材料，又往往是引起線路短路、接觸不良、漏電等故障的原因。
（1）過載成因
①線路設(shè)計(jì)、安裝時(shí)導(dǎo)線截面選擇過?。?/p>
②運(yùn)行負(fù)荷過大；
③漏電造成線路過負(fù)荷；
④電線穿管管徑過小，影響散熱；
⑤諧波電流引起相線、特別是中性線過負(fù)載。
（2）過載火災(zāi)危險(xiǎn)性
線路一般是由金屬導(dǎo)體、絕緣層和保護(hù)層所組成。絕緣層和保護(hù)層多以含碳、氫為主的高分子有機(jī)材料構(gòu)成，如聚乙烯、天然橡膠和氯丁橡膠等，具有熱不穩(wěn)定性，通電發(fā)熱時(shí)將發(fā)生化學(xué)反應(yīng)使絕緣材料老化受損。當(dāng)線路連續(xù)通過電流不超過其安全載流量時(shí)，線路的溫度不超過其最高允許工作溫度，材料老化受損十分緩慢，一般可工作30年以上，因此對各種導(dǎo)線電纜的絕緣材料都規(guī)定了允許工作溫度。當(dāng)通過的電流超過安全載流量，就產(chǎn)生線路過載，溫度也超過其最高允許工作溫度。當(dāng)過載量不大或過載時(shí)間短時(shí)，并不直接引發(fā)火災(zāi)，線路仍可運(yùn)行，但絕緣層加速老化。當(dāng)線路嚴(yán)重過載，則將引起嚴(yán)重過熱，產(chǎn)生異常高溫，可致使絕緣破壞并發(fā)生燃燒，及引燃線路附近的可燃物起火。
5.電氣火災(zāi)的預(yù)防
（1）短路及過載火災(zāi)的預(yù)防
①設(shè)置短路保護(hù)；
②設(shè)置過載保護(hù)；
③ 當(dāng)線路上氣體放電燈及整流設(shè)備較多時(shí)，應(yīng)考慮諧波電流對線路過載的影響，適當(dāng)加大線芯截面或加裝濾波器；
④安裝線路、設(shè)備應(yīng)由專人負(fù)責(zé)，并應(yīng)嚴(yán)格制度，不準(zhǔn)亂拉電線和接入過多負(fù)載；
⑤隨著線路負(fù)載的發(fā)展應(yīng)及時(shí)換裝成容量與負(fù)載相適應(yīng)的導(dǎo)線，或者根據(jù)生產(chǎn)程序和需要，對用電負(fù)載進(jìn)行合理地調(diào)節(jié)，把用電的高峰時(shí)間錯開，以防止線路過負(fù)載；
⑥定期用測量或計(jì)算的方法，檢查線路的實(shí)際負(fù)載情況；
⑦檢查線路的溫度不超過允許值。
（2）接地及漏電火災(zāi)的預(yù)防
①采用過流保護(hù)電器實(shí)現(xiàn)接地故障保護(hù)；
②安裝剩余電流（零序電流、漏電流）動作保護(hù)器（RCD）防止接地故障起火；
③實(shí)施接地故障保護(hù)等電位聯(lián)接輔助措施；
④加強(qiáng)線路日常維護(hù)檢測。尤其是RCD往往僅對相線對地漏電起保護(hù)作用，相線之間的漏電，相線與中性線之間的漏電，目前還沒有有效的防護(hù)措施，所以只能靠加強(qiáng)線路日常維護(hù)檢測加以解決。
（3）接觸不良火災(zāi)的預(yù)防
接觸不良主要是導(dǎo)線、設(shè)備連接不當(dāng)引起的，因此要從導(dǎo)線、設(shè)備的安裝連接著手預(yù)防。
①連接的基本要求：
a.導(dǎo)線的連接要接觸緊密，穩(wěn)定性好，接頭電阻不大于同長度、同截面導(dǎo)線電阻。
b.接頭要牢固，其機(jī)械強(qiáng)度不小于同截面導(dǎo)線的80％。
c.接頭應(yīng)耐腐蝕。鋁線之間焊接時(shí)，主要是防止殘余熔劑熔渣的化學(xué)腐蝕，鋁與銅線連接要防止受潮、氧化及鋁銅之間產(chǎn)生電化腐蝕（不允許鋁銅混接）。
d.接頭的絕緣強(qiáng)度與原導(dǎo)線一致。
②銅、鋁導(dǎo)線中間連接和分支連接要求：
在實(shí)際安裝中，2.5mm2及以下的單芯銅導(dǎo)線多用絞接法；4mm2的單芯銅導(dǎo)線可用纏繞法連接；多芯銅線多用壓接或纏繞法連接。鋁芯線可用鋁管進(jìn)行壓接。銅導(dǎo)線和鋁導(dǎo)線連接時(shí)，應(yīng)采用銅鋁過渡連接管（不允許鋁銅混接）。
③導(dǎo)線與設(shè)備接線端子的連接要求：
10mm2以下的單股銅芯線，2.5mm2以下的多股銅芯線和單股鋁芯線與電氣設(shè)備的接線端子可直接連接。多股銅線宜先擰緊，搪錫后再連接。多股鋁芯線和截面大于2.5mm2的多股銅芯線的終端，應(yīng)焊接或壓接接線端子后，再與電氣設(shè)備的接線端子連接。銅芯導(dǎo)線之間、銅芯導(dǎo)線與接線端子之間使用錫焊連接時(shí)，應(yīng)涂無酸焊接膏，焊錫飽滿。
④ 恢復(fù)接頭外絕緣的要求
絕緣導(dǎo)線的中間和分支接頭處，應(yīng)用絕緣帶包纏均勻、嚴(yán)密，并不低于原有絕緣強(qiáng)度。接線端子端部與導(dǎo)線絕緣空隙處，應(yīng)用絕緣帶包纏嚴(yán)密。
⑤對重要線路的連接點(diǎn)可采取置放試溫蠟片、涂試溫變色漆、紅外線測溫等措施加以監(jiān)視，常見電氣接觸點(diǎn)允許溫度如下圖所示。
圖4 低壓線路、低壓電器與外部連接接線端子的允許溫度值▲
圖5 交流低壓母線裝置接觸部位的允許溫度值▲
⑥定期檢查電氣接頭，及時(shí)維護(hù)。
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