浅谈从电气设计角度对电气火灾的预防

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摘要：本文立足电气设计的角度，分别从合理选择线缆及敷设方式、合理设置系统保护、加设谐波滤波器防止高次谐波引起的火灾隐患、装设剩余电流式电气火灾监控装置等方面来预防火灾的发生。

关键词：电气火灾 电气设计

一．引言

根据消防部门的统计，在全国的火灾事故中，电气火灾约占1/3。而电气系统分布广泛、长期持续运行，电气线路通常敷设在隐蔽处，火灾初期时不易被发现；电气火灾主要发生在建筑物内，建筑物内人员密切、疏散困难、排烟不畅，极容易造成群死群伤的重大事故。电气火灾危害重大，电气设计时就要注意电气火灾的预防。

二．电气火灾的起因

电气火灾的火源主要有两种形式，一种是电火花与电弧，另一种是电气设备或线路上产生的危险高温。

常见的具体起因为：

⑴接触不良，当工作电流通过时，在接触电阻上产生较大的热量，使连接处温度升高，高温又使氧化进一步加剧，使接触电阻进一步加大，形成恶性循环，产生很高的温度，可达千度以上，使附近的绝缘软化造成短路而引发火灾，也可能直接烤燃附近的可燃物而引发火灾。

⑵过电流，原因包括过载和短路。过电流产生的热效应是电气火灾的直接或间接原因。

⑶异常电压升高，是电力系统在运行过程中，因故障原因而导致的工频电压升高，用电设备的发热与电压的二次方成正比而引发火灾。原因有：中心点位移、负荷严重不平衡有三次谐波、变压器高压侧发生碰壳接地故障、不稳定的短路或接地故障、电气设备误操作、设计选型或施工安装错误等。

⑷雷击，雷电是一种自然现象。雷电放电、反击引发、感应过电压都可能引发的火灾。

三．电气设计的角度杜绝火灾隐患

1．合理选择线缆及敷设方式

（1）、负荷计算与导线截面选择

电线电缆由于其敷设方式的不同，其散热条件均不一样，应根据电线电缆敷设环境温度具体情况的不同，考虑热阻的变化并修正电缆的实际载流量，按敷设方式及环境条件确定的导体载流量，不应小于计算电流。选择低压配电线路时应考虑用电量不断增加的可能性，留有一定的裕度。

（2）线路敷设

由于电线电缆的广布性、电缆的易燃性、电缆着火的串延性、电缆着火后果的严重性，使电缆的防火工作日益重要。保持良好运行环境，避免电缆绝缘加速老化和损伤电缆。这就要求电缆的敷设沟、电缆隧道要有良好的排水设施，如设置排水浅沟、集水井，并能有效排水，必要时设置自动启、停抽水装置，防止积水、腐蚀性气体或液体及可燃性液体或气体进入，保持内部干燥。

《民用建筑电气设计规范》中对多种敷设方式的电缆的防火做出了明确规定，建议线路尽量采用暗敷。如因需要采用明敷时，应特别注意电线电缆的选用和敷设方式，以保证防火分区及免遭破坏。封闭式母线、电缆桥架以及金属线槽在穿楼板处须采用防火隔板和防火材料隔离；穿越防火墙时，应采取防火隔离措施；另外，楼层间预埋钢管在布线后两端管口应做密封隔离。

但是，应避免将电缆防火门处于常闭状态、用防火隔板将电缆完全封闭、将电缆沟盖板的缝隙统统填充封闭等影响电缆通风和散热的做法。而且，将电缆完全封闭起来，也使对电缆的正常巡视成为不可能，不能及时发现电缆故障。另外，要有完善的防生物设施，防止鼠、蛇类等小动物破坏电缆绝缘引发事故。

（3）电线电缆的选型

从电缆材质角度考虑，应尽可能的采用铜芯电缆避免使用铝线芯。当电流通过导线或电缆时，阻抗的存在会造成电能的损耗，使导线或电缆发热，温度升高，使导线或电缆的绝缘加速老化，造成绝缘性能下降损坏或击穿，会使接头连接处氧化速度加剧，增大接触电阻使其进一步发热氧化，增大接触电阻使其进一步发热氧化，从而引起漏电、断线等，甚至引发火灾。由于电阻率低，同截面的铜芯电缆的发热量比铝芯电缆小得多，使得运行更安全。而且铜芯电缆得连接头性能稳定，不会由于氧化而发生事故。因此，在电缆供电中，特别时地下电缆供电领域，具有突出的优势。地下使用铜芯电缆供电具有事故率低、耐腐蚀、可靠性高、施工维护方便等特点。这正是国内目前在地下电缆供电中主要采用铜电缆的原因所在。

根据电气线路防火要求的程度的要求，选择使用无卤低烟阻燃型、耐火型、矿物绝缘型的电线、电缆或分支电缆。这样不仅从电气线路方面更好地防止火灾发生，而且能更好地确保火灾发生时消防用电的可靠性和安全性。但电气线路阻燃防火仍有一定限度。

2．合理设置系统保护

（1）过载保护的设置一定要在被保护元件被损坏以前动作，才能可靠进行保护。短路保护设置存在的问题，从防范电气火灾的角度来看：1）单相短路的保护灵敏度通常不够，线路的零序阻抗仍较大，对于较长的线路，其末端单相短路电流很小，常不能使保护可靠动作。2）保护的整定都是按金属性短路计算的，当发生非金属性短路如弧光短路时，由于电弧阻抗较大，使短路电流远小于计算值，保护不能可靠动作，还需配合其它措施来加以完善。

（2）剩余电流保护器除了用于电击防护外，在发达国家还广泛用于电气火灾的防范，剩余电流保护器主要用于对因绝缘损坏产生的泄漏电流和单相接地故障电流引起的火灾进行保护。对泄露电流和电弧性接地故障，过电流保护装置一般是不能确实保护的，而电气短路火灾又以电弧性接地故障火灾居多，剩余电流保护器的设置正好弥补了这一缺陷。

建筑物进线处应合理装设带漏电保护功能的三相四线断路器，漏电动作电流可选300mA或500mA，带0.15－0.3秒延时。带漏电保护功能的断路器其延时功能可与第二级30mA的剩余电流保护器配合，实现选择性保护，而且500mA以下电弧能量尚不足以引燃起火，可有效地消除接地电弧产生的隐患，大幅度降低单相接地短路引发的火灾。

3．防止高次谐波引起的火灾隐患

目前谐波对住宅用户的影响比公共建筑小的多，现在只能采取增大线路截面，特别是增大中性线截面的办法，以减小回路阻抗，这样减少高次谐波电流在回路阻抗上产生的谐波电压，可相应减少线路的谐波含量。对于公用建筑来说，防止谐波危害，除了采取减少线路阻抗的措施外，还可以装设有源（或无源）谐波滤波器、谐波抵消器来滤除或抵消谐波分量。

4．剩余电流式电气火灾监控装置

《高层民用建筑设计防火规范》（GB50045-95）（2005 年版）的局部修订条文，新增加了漏电火灾报警系统设计，规定“高层建筑内火灾危险性大、人员密集等场所宜设置漏电火灾报警系统”。将电气火灾防范的重要性提升到一个新的高度。

剩余电流式电气火灾监控装置安装在低压配电系统中，用于检测系统中的剩余电流、温度等有关电气火灾隐患产生的电气参数，当被保护线路中监控装置参数超过报警设定值时，能发生报警和控制信号，及早发现火灾源头，在火灾蔓延前及时采取措施，将损失降至最小。

四．结束语

从电气设计角来预防火灾，降低火灾的损失，是有效的，可行的。