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相線與電氣裝置的外露火災(zāi)導(dǎo)電部分,包括電氣設(shè)備金屬外殼、敷線管槽及構(gòu)架等外部導(dǎo)電部分,包括金屬的水、暖、煤氣、空調(diào)管道和建筑金屬結(jié)構(gòu)等以及大地之間短路稱為接地短路。IEC364中將接地短路稱為接地故障Earth faut,以區(qū)別于一般短路。
相間短路與接地故障的區(qū)別:一般短路短路點(diǎn)因高溫而熔融,短路電流大,線路能產(chǎn)生高溫,人們以為這種短路火災(zāi)危險(xiǎn)性大,其實(shí)不然,因?yàn)楸kU(xiǎn)絲能被短時(shí)的大電流熔斷而切斷電流電源,反而不易引發(fā)火災(zāi)。而接地故障的火災(zāi)危險(xiǎn)性大主要是因?yàn)樗亩搪冯娏鞅容^小,其小電流不足以使過(guò)流保護(hù)器熔斷器、斷路器 及時(shí)動(dòng)作切斷電源,也不能使短路點(diǎn)熔焊,往往引起打火或拉弧,其局部高溫卻足以引燃近旁可燃物而成災(zāi)。因而,接地故障與一般短路相比,當(dāng)產(chǎn)生火災(zāi)時(shí)具有更大的危險(xiǎn)性和復(fù)雜性。
1.接地故障電流引起火災(zāi)的原因
低壓公用電網(wǎng)通常采用TT接地系統(tǒng),在發(fā)生相線與電流通路內(nèi)的設(shè)備外殼、敷線管槽短路時(shí),短路電流Id都通過(guò)兩個(gè)接地電阻RA和RB返回電源,假設(shè)RA為10Ω,RB為4Ω,則接地短路電流約為Id=U0/(RA+RB)=220(/10+4)=
1.1由PE、PEN線端子連接不緊密引起火災(zāi)
設(shè)備接地的PE線平時(shí)不通過(guò)負(fù)荷電流,只在發(fā)生接地故障時(shí)才通過(guò)故障電流。如果因受振動(dòng)、腐蝕等原因,導(dǎo)致連接松動(dòng)、接觸電阻增大等現(xiàn)象,平時(shí)是不易覺(jué)察的。一旦發(fā)生接地故障,接地故障電流需通過(guò)PE線返回電源時(shí),PE線的大接觸電阻限制了故障電流,使保護(hù)電器不能及時(shí)動(dòng)作,連接端子處因接觸電阻大而產(chǎn)生的高溫或電弧、電火花卻能導(dǎo)致火災(zāi)的發(fā)生。
1.2由故障電壓引起火災(zāi)
常有這些電氣事故:設(shè)備金屬外殼或N線對(duì)地電壓為幾十伏;手?jǐn)y設(shè)備本身沒(méi)有損壞,但使用者卻受電擊致死;電源已切斷,但進(jìn)行維修時(shí),外殼或N線帶電壓打火導(dǎo)致火災(zāi)或爆炸。這類來(lái)歷不明的電壓所引起的事故,其根源大多是另外一處的接地故障。發(fā)生接地故障后四處傳導(dǎo)的故障電壓是危險(xiǎn)的起火源,通過(guò)對(duì)地的電火花和電弧而導(dǎo)致火災(zāi)。擊穿
1.3 10KV網(wǎng)絡(luò)小電阻接地系統(tǒng)引發(fā)的接地故障火災(zāi)
隨著城鎮(zhèn)用電負(fù)荷劇增,電網(wǎng)中大量采用10KV供電線路。由于電容電流增大,不得不將10KV網(wǎng)絡(luò)由過(guò)去不接地系統(tǒng)改為小電阻接地系統(tǒng),這一改變使變電所接地故障電壓由過(guò)去百伏劇增到二、三千伏,它被稱為暫態(tài)過(guò)電壓。這一過(guò)電壓經(jīng)變電所共用的接地系統(tǒng)沿低壓線傳導(dǎo)到用戶的電氣設(shè)備上。低壓設(shè)備的絕緣,特別是老舊設(shè)備的絕緣因承受不了如此高的過(guò)電壓很容易被擊穿短路而導(dǎo)致起火危險(xiǎn)。10KV網(wǎng)絡(luò)電源經(jīng)電阻接地,當(dāng)10KV變電所10KV側(cè)發(fā)生短路時(shí),短路電流Id它在變電所接地電阻RB上產(chǎn)生的電壓降UF=Id·RB,若取Id為
2.接地故障火災(zāi)的防范措施
2.1在建筑物電源進(jìn)線處裝設(shè)帶漏電保護(hù)功能的斷路器
帶漏電保護(hù)功能的斷路器就是在一般斷路器內(nèi)增加一零序電流互感器和一脫扣器,當(dāng)發(fā)生接地故障時(shí),接地短路電流經(jīng)大地或PE線而不經(jīng)零序電源互感器返回電源,使互感器檢出漏電電流,由脫扣器使斷路器動(dòng)作切斷電源,從而防止了火災(zāi)的發(fā)生,它除具有原有的防短路、過(guò)載功能外,還增加了防電器接地短路火災(zāi)的功能,即使接地電弧小至幾十、幾百毫安,也能及時(shí)動(dòng)作,有效地消除了最常見(jiàn)多發(fā)的接地短路電氣火災(zāi)。國(guó)際電工標(biāo)準(zhǔn)IEC364-4-482和IEC364-5-53對(duì)這一防電氣火災(zāi)措施早有規(guī)定,為了防電氣火災(zāi),國(guó)際的供電公司對(duì)電源進(jìn)線不裝設(shè)這種能防接地短路斷路器的用戶是不予接電的。國(guó)內(nèi)已生產(chǎn)廠家生產(chǎn)這種斷路器。作進(jìn)一步的推廣應(yīng)用還需要有強(qiáng)制性的技術(shù)規(guī)范作為設(shè)施、施工依據(jù)。
2.2選用適當(dāng)?shù)膶?dǎo)線和敷設(shè)方式
PE PEN線的截面應(yīng)滿足故障時(shí)熱穩(wěn)定和動(dòng)穩(wěn)定要求,并與線路的保護(hù)要求相適應(yīng)。敷設(shè)的線路應(yīng)避免遭受機(jī)械損傷。各種導(dǎo)線的連接端子和接頭均應(yīng)緊密可靠,導(dǎo)電良好。
2.3正確選用電氣設(shè)備
除了電氣設(shè)備應(yīng)具有規(guī)定的絕緣水平外,對(duì)于電氣火災(zāi)危險(xiǎn)較大的高層建筑內(nèi),應(yīng)考慮:設(shè)備無(wú)油化,因?yàn)楹碗姎庠O(shè)備過(guò)熱或電弧故障時(shí),設(shè)備內(nèi)的絕緣油在高溫或電弧作用下,迅速產(chǎn)生熱分解,析出氫、甲烷、乙烯等可燃?xì)怏w,使設(shè)備外殼內(nèi)壓力驟增,造成外殼爆炸而噴油;有時(shí)析出的可燃?xì)怏w與空氣混合形成爆炸混合物,在電弧或火花作用下,引起燃燒爆炸;含油電氣設(shè)備爆裂后,高溫油流動(dòng)引起火災(zāi)擴(kuò)大。因此在高層建筑中最好采用無(wú)油的電氣設(shè)備,如干式變壓器、真空開(kāi)關(guān)等。
選用飛弧距離小或能保證飛弧不致外出的設(shè)備,以防止短路和電弧的產(chǎn)生。
2.4設(shè)置總等電位聯(lián)結(jié)
為防止外部故障電壓進(jìn)入建筑物內(nèi)引起的事故,IEC標(biāo)準(zhǔn)和一些發(fā)達(dá)國(guó)家電氣標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定建筑電氣裝置內(nèi)必須設(shè)置總等電位聯(lián)結(jié)。即在進(jìn)線配電箱近旁安裝一接地母排、其上有若干接線端子,將配電箱的PEPEN 母排、接地極引入線和建筑物內(nèi)的水、暖、氣等金屬管道以及金屬建筑結(jié)構(gòu)都與它聯(lián)結(jié)如圖五所示 。當(dāng)外部故障電壓沿任何管線進(jìn)入建筑物內(nèi)時(shí),這些金屬部分的電位同時(shí)升高而不出現(xiàn)電位差,自然無(wú)從發(fā)生火災(zāi)、爆炸、電擊等事故了。由同一變壓器供電的所有TN系統(tǒng)線路,故障電壓可沿互相連通的PE PEN線四處傳導(dǎo)蔓延時(shí),所以總等電位聯(lián)結(jié)對(duì)TN系統(tǒng)尤為重要。需要說(shuō)明,電弧、電火花不能立即引起火災(zāi),而爆炸則可發(fā)生在電火花產(chǎn)生的一瞬間,它不能用切斷電路的辦法來(lái)防止,而只能用等電位聯(lián)結(jié)使電火花無(wú)從產(chǎn)生來(lái)防止。因此IEC標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定,在爆炸危險(xiǎn)場(chǎng)所內(nèi)為避免產(chǎn)生危險(xiǎn)的電火花,在任何情況下都必須實(shí)施等電位聯(lián)結(jié)。
2.5對(duì)中壓配電變電所經(jīng)小電阻接地系統(tǒng)采取可靠的技術(shù)措施
具體措施是將中壓配電變電所的設(shè)備外殼保護(hù)接地和低壓中性點(diǎn)的接地分開(kāi)設(shè)置,使危險(xiǎn)的暫態(tài)過(guò)電壓無(wú)法由此傳導(dǎo)到低壓用戶去,也可大大減小變電所接地電阻值和10KV供電系統(tǒng)的接地短路電流值。使暫態(tài)過(guò)電壓不致達(dá)到危險(xiǎn)值。