接地故障引发火灾原因分析及预防措施(正式)

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接地故障引发火灾原因分析及预防措施(正式) Deploy The Objectives, Requirements And Methods To Make The Personnel In The Organization Operate According To The Established Standards And Reach The Expected Level.

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文件编号：KG-AO-9185-38 接地故障引发火灾原因分析及预防

措施(正式)

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相线与电气装置的外露导电部分（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、空调管道和建筑的金属结构等）以及大地之间的短路称之为接地短路。国际标准ＩＥＣ３６４中将接地短路称为接地故障（Ｅａｒｔｈｆａｕｔ），以区别于一般短路。

一般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源电流，反而不易引发火灾。而接地故障的火灾危险性大的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

如图２所示的低压公用电网通常采用ＴＴ接地（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）＝１５．７Ａ。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。

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

常有这样的电气事故：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１０ｍｍ空气隙需３０ｋＶ电压，不同电位导体一经接触拉起

电弧后，同样间隙维持电弧的电压只需２０Ｖ，此时２Ａ电流的电弧局部温度可超过２０００℃。

１．３１０ｋＶ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。由于电容电流的增大，不得不将１０ｋＶ网络由过去的不接地系统改为经小电阻接地系统，这一改变使变电所的接地故障电压由过去的百伏左右剧增到二、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。

如图４所示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路径如箭头所示，它在变电所接地电阻ＲＢ上产生的电压降ＵＦ＝Ｉｄ·ＲＢ若取Ｉｄ为６００Ａ现

取ＲＢ为４Ω则ＵＦ＝２４００此暂态过电压持续时间约为０．５～１Ｓ直至１０ｋＶ开关跳闸它沿图中虚线所示与变压器低压绕阻电压向量相加传导至ＴＴ系统用户使其设备绝缘承受暂态过电压ＵＳ＝ＵＦ＋Ｕ０其值为２１８０Ｖ～２６２０Ｖ，即２２０Ｖ＋１２００Ｖ＝２６２０Ｖ，如此高的暂态过电压足以击穿用户设备的绝缘层引发火灾。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。国内已有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都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ＰＥ（ＰＥＮ）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５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，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（如图６所示），使危险的暂态过电压无法由此传导到低压用户去，也可大