高层建筑低压配电系统漏电的火灾危险性及其防范措施研究

文/李琛 彭博，陕西省现代建筑设计研究院

1 前言

随着高层建筑低压配电系统应用条件的不断变化，对其漏电火灾危险性的防范提出了新的要求，因此有必要对其相关课题展开深入研究与探讨，用以指导相关工作的开展与实践，并取得理想效果。

2 低压配电系统漏电的火灾危险性

2.1 漏电引起火灾的原因

电气短路属于建筑物引发火灾中最常见的一种事故。电气短路基本上分两种，一类属于金属性的电流短路，另一类属于电弧性的放电短路。第一类短路发生的时候,短路电流较大，线路短时间内会产生巨大的热量，保险丝在这种短路电流的瞬间攻击之下，烧断同时切断电源，所以起火可能性不大；第二类短路是短路点没有焊死，导致了电火花或发电弧。它所引发的短路电流并不是很大，一般情况下保险丝很难被熔断，而电弧局部温度可高达2000℃~3000℃，这种短路电弧更易引发火灾。因此，接地电弧性短路是最常见且多发的电气火灾起因。

2.2 造成短路的因素

电器设备超负荷运转，导致线路短路并引起火灾。发生短路时，线路中的电流增加为正常时的几倍甚至几十倍，而产生的热量又使得温度急剧上升，大大超过允许范围。当温度达到可燃物的引燃温度时，引起了燃烧，从而导致火灾。设备安装不当或工作疏忽，使电气设备的绝缘受到机械损伤；所选用设备的额定电压太低，不能满足工作电压的要求；电气设备的绝缘老化变质或受到高温、潮湿或腐蚀的作用而失去绝缘能力；在安装和检修工作中，由于接线和操作错误等都有可能引起线路短路。

3 漏电引起火灾的原因

3.1 漏电电流引起火灾

漏电故障点通常情况下接触不实，导致接触电阻较大，使过流保护装置难以动作，同时会在故障点处产生电弧，据测，仅0.5A的电流的电弧温度可达2000℃以上。

保护零线或保护地线的线径如果选择过小，当通过较大的漏电电流时，线路温升较快，同样也能引起火灾。

电气线路未经穿管保护而通过可燃物时也存在引发火灾的可能，这种漏电的危险性存在于所有的配电系统中。

3.2 保护零线或保护地线的接线端子处连接不实，引起火灾。

相线与零线接线端子连接不实，设备工作不正常，可以及时发现处理，而保护零线或地线的接线端子连接不实，电阻过大，设备照常工作，但故障点不易发现。

3.3 漏电电压引起火灾

漏电持续发生后，由于电流不能流散，而寻找阻抗小的另一回路通地，会沿保护接零线（接地线）传导使所有与之相连的电气装置的金属外壳带有对地电压，这时就可能向邻近低电位的水暖管、煤气管等金属构件飞弧成为起火源，仅20V的维持电压就可使电弧连续发生。如果是向煤气管飞弧，就可能击穿管壁，造成煤气泄漏引起火灾。需要说明的是，由于电压的传导，漏电点与起火点不一定一致。

4 漏电火灾的防范措施

漏电会造成人身触电事故和引发电气火灾。针对漏电产生的原因，采取相应的技术防范措施，预防漏电火灾和人身触电事故的发生，最大限度保证国家财产和人民生命的安全。

4.1 按规范、按要求装设漏电保护器

（1）一般规定，安装有手持式和移动式电器回路上应装设RCD。按《住宅建筑电气设计规范》JGJ 242—2011规定，除悬挂式空调电源插座外，其他电源插座回路均应装设RCD。（2）PE线和PEN线不得穿过RCD的零序电流互感器铁心。否则，在发生单相接地故障时，RCD不会动作。（3）RCD负荷侧的N线与PE线不能接反，否则就会造成送电后漏电保护器RCD无法合闸。（4）装设RCD时，不同回路不应共用一根N线，否则就会出现RCD误动作，影响配电系统运行的可靠性。（5）低压配电系统中多级RCD的装设要求。为了有效地防止因接地故障引起的人身触电事故及因接地电弧引发的火灾，通常在建筑物的低压配电系统中装设两级或三级RCD。

4.2 合理选择保护接零、保护接地线及设计接地电阻

(1)保护接零及保护接地线的截面积选择必须经过计算确定，并用碰壳短路电流校核，其接线端子必须可靠连接。电气设备的保护接地电阻值不应超过4Ω，如超过时应增加接地线截面或并联接地体以充分减小接地电阻值，增大漏电短路电流，从而有利于保护装置动作。（2）实施等电位联结。漏电保护器对于单相220V线路只提供间接接触保护，不能单独作为一种保护措施，因此应实施等电位联结。

4.3 配电线路装设电气火灾监控系统

配电线路或电气设备的绝缘性能随着时间变化必然会不断劣化而产生漏电,漏电导致电气火灾的过程既有不易察觉的渐变性,又有难以防范的随机突变性，是造成电气火灾的重大隐患。

从国外发达国家防火防灾的经验证明：在配电系统中安装电气火灾漏电探测报警监控系统，在线实时监测配电系统的绝缘性能，是预防和减少电气火灾的有效技术措施。我国现行《建筑设计防火规范》GB50016-2014及《火灾自动报警系统设计规范》GB50116-2013中对于设置电气火灾监控系统均有了明确的条款要求。

电气火灾漏电探测报警器，用于实时在线监测低压配电线路及电气设备的绝缘状态，当配电线路或电气设备绝缘劣化而产生漏电并达到报警设定值时，漏电探测报警器立即发出声光报警信号并显示漏电电流值大小，指示漏电方位。

通过装设电气火灾监控系统，能防范漏电火灾。每天24小时不间断地监测配电系统的漏电电流，能随时掌握电气线路或电气设备绝缘性能的变化情况,提前预警,提示检修。及时排除故障,将漏电控制在引起火灾的能量之下。与现有漏电断路器配套,构成“整体监测、局部跳闸”的完整防护体系。