接地故障电气火灾防护

—接地故障电气火灾防护本文通过对电气火灾的机理、盈余电流淌作爱护装置的工作原理、电气火灾的预防措施及盈余电流淌作电器应用中存在的问题进行分析，针对接地故障引发的电气火灾的防护谈几点个人观点。1电气火灾及防护在国家现行标准中尚未看到有关“电气火灾”的定义，但国家现行标准中有“电气火灾”的提法，顾名思义“电气火灾”笔者理解为：泛指由电气装备、电气线路、带电导体、雷电流、静电、电弧等产生的热效应引发的火灾。引发电气火灾需具备产生充足热积聚或热辐射效应的能量源；四周的易燃物能够被引燃：有助燃的氧气等条件。电气火灾即电气装备的外表温度上升可能引燃四周物质的火灾；电气装备正常运行时产生的电弧或火花引起邻近物质的火灾（或爆炸）；静电放电电弧引燃邻近物质的火灾（或爆炸）；雷电流放电电弧引燃邻近物质的火灾（或爆炸）；导线短路使绝缘自燃及引燃邻近物质的火灾；导线接地电弧引燃邻近物质的火灾：中性点接地不好接地电弧引燃邻近物质的火灾：导体接头不好发热温度过高引起邻近物质的火灾；线缆截面选用不当过载使温度过高引起邻近物质的火灾：导体绝缘损坏或老化引发短路使温度过高引起邻近物质的火灾等。由于引起的电气火灾的原因不同，实行的防护措施也不同。对于电气装备的外表温度高，四周的物料必需能够承受这种温度而不会自燃、设置有隔热措施使四周的物料能够承受隔热后的温度而不会着火、与四周的物料相隔充足的距离或使电气装备的选择和安装在其正常温升和故障期间的估计温升均不会引起火灾；对于电气装备正常运行时产生电弧或火花，装备采纳耐弧材料将其隔开、用耐弧材料将装备和电弧会引发后果的四周的物料隔开、相隔充足的距离使电弧热量不会造成后果、气体爆炸和粉尘爆炸危险环境根据国家标准《爆炸和火灾危险环境电力装置设计标准》GB50058-92、国家标准《可燃性粉尘环境用电装备》GBl2476选用电气装备；对于雷电流危害应根据国家标准〈建筑防雷设计标准〉GB50057-94（20XX年版）作好防雷措施；对于防止静电事故国家标准《防止静电事故通用导则》GBl2158-90、行业标准〈石油化工静电接地设计标准》SH3097—20XX、〈化工企业静电接地设计规程HG／T2067520XX等都有规定，对存在静电引燃、引爆的危险场所执行国家现行标准有关静电防护措施即可；对于电气装备及电气线路选用、布置及安装不当引发火灾应根据国家标准‘低压配电设计标准》GB50054-95、‘电力工程电缆设计标准》6850217—20XX、‘lOkV及以下变电所设计标准：GB50053-94、《35～1lOkV变电所设计标准》GB50059-92、〈3～llOkV高压配电装置设计标准〉GB50060-92、建筑照明设计标准GB50034-20XX、〈住宅设计标准GB50096-20XX、行业标准〈民用建筑电气设计标准》JGJ16等国家现行标准有关规定执行；对于短路、过电流导致的热效应应实行爱护措施，应根据国家标准〈电力装置的继电爱护和自动装置设计标准）GB50062--20XX、〈低压配电设计标准》GB50054-95、〈通用用电装备配电设计标准）GB50055-93、行业标准‘民用建筑电气设计标准JGJ16等国家现行标准的有关规定设置爱护；针对因导体联结不好，接触电阻过大使接头发热严峻，时有发生导体烧红的事例，国家标准‘火灾自动报警系统设计标准》GB50116-98第7．3节中规定了在电缆隧道、电缆竖井、电缆夹层、电缆桥架、配电装置、开关装备等宜选择缆式线型定温探测器的规定。国家标准‘电气火灾监控系统第3部分：测温式电气火灾监控探测器》GBl4287．3-20XX是测温式电气火灾监控探测器的产品标准，设置测温式电气火灾监控探测器可预防导体联结不好热效应引发火灾；接地电弧遇到易燃介质引发火灾的防护在IEC标准‘建筑电气装置第4部分：安全防护第48章：根据外界影响选择爱护措施第482节：火灾防护603—4—482：1982第482．2．10条中有表述：“从火灾危险的观点，在必需限制布线系统中故障电流引起后果的地方，电路应是以下二者之一：——由盈余电流淌作爱护电器爱护，爱护器的额定盈余电流淌作值不超过0．5A；——由持续的绝缘监察器监视，监视器在显现绝原因障时发出警告。”，IEC标准对布线系统的火灾防护未要求对盈余电流实时监视故障点的改变，而是规定盈余电流淌作爱护电器爱护动作于定值。对于布线系统持续的绝缘监察器监视系统，有关国外资料仅有用于IT接地系统的介绍，国内也尚无该类型式的电气火灾监控系统产品标准和设计规定。电气火灾监控系统alarmandcontrolsystemforelectricfireprevention的定义是：当被爱护线路中的被探测参数超过报警设定值时，能发出报警信号、掌握信号并能指示报警部位的系统，它由电气火灾监控装备、电气火灾监控探测器组成。电气火灾监控装备alarmandcontrolunitsforelectricfireprevention的定义是：能接收来自电气火灾监控探测器的报警信号，发出声、光报警信号和掌握信号，指示报警部位，记录并保存报警信息的装置。电气火灾监控探测器detectorsforelectricfireprevention的定义是：探测被爱护线路中的盈余电流、温度等电气火灾危险参数改变的探测器。国内对于接地电弧引发火灾的防护目前采纳有盈余电流淌作爱护电器爱护及采纳盈余电流式电气火灾监控探测器报警。综上所述，电气火灾防护措施包括的内容在国家现行标准中均已触及，只要认真执行标准；满意国家现行标准、标准、规程的要求：强化管理，电气火灾是可以抑制和预防的。2盈余电流淌作爱护电器运用中存在的问题住宅工程依据国家标准‘住宅设计标准》GB50096-20XX（20XX年版）第6．5．2条的要求。在每幢住宅的总电源进线开关采纳盈余电流淌作爱护电器，听到很多反应信息：开关合不上，频繁跳闸。为了通过审图和工程验收，很多工程在设计文件中有盈余电流淌作爱护电器，也装上盈余电流淌作爱护电器，投运时将盈余电流跳闸部分解除或盈余电流超值报警．使国家标准制定的规定失去了本意。TN接地系统中，要求变压器中性点就近接地：变压器中性线与爱护PE线共用同一接地装置。在TN-C—S系统中，盈余电流爱护电器运用在N线与PE线分开部分，其盈余电流爱护电器负荷侧的线路和TN—S系统的馈出线路均是相线、N线、PE线平行敷设，带电导体与PE线间的分布电容随线缆的长度的增加而增加：总的分布电容量随并联线路的回路数量的增加而增加，由于分布电容的存在，电流及谐波电流不但可由相线、负载、中性线构成回路，也可由相线、负载、PE线构成回路，对地存在泄漏电流：线缆随气候的改变、绝缘层中的注水现象、绝缘老化等原因使其绝缘电阻发生改变，使线缆对地泄漏电流改变：流过设在相线和爱护导线之间的去干扰电容器的暂态盈余电流；功能接地导体、功能等电位联结导体与爱护导线连通的整流电路中流过滤波电容的盈余电流：流经SPD的盈余电流；用于数据处理装备的抑制射频干扰的滤波器可能产生很大的对地泄漏电流等原因，因此对地泄漏电流事实上是存在的，电流瞬时值的矢量和值也不会为零，检测到的盈余电流值受到对地泄漏电流的影响。掌握信号，指示报警部位，记录并保存报警信息的装置。电气火灾监控探测器detectorsforelectricfireprevention的定义是：探测被爱护线路中的盈余电流、温度等电气火灾危险参数改变的探测器。国内对于接地电弧引发火灾的防护目前采纳有盈余电流淌作爱护电器爱护及采纳盈余电流式电气火灾监控探测器报警。综上所述，电气火灾防护措施包括的内容在国家现行标准中均已触及，只要认真执行标准；满意国家现行标准、标准、规程的要求：强化管理，电气火灾是可以抑制和预防的。3盈余电流淌作爱护电器运用中存在的问题住宅工程依据国家标准〈住宅设计标准》GB50096-20XX（20XX年版）第6．5．2条的要求。在每幢住宅的总电源进线开关采纳盈余电流淌作爱护电器，听到很多反应信息：开关合不上，频繁跳闸。为了通过审图和工程验收，很多工程在设计文件中有盈余电流淌作爱护电器，也装上盈余电流淌作爱护电器，投运时将盈余电流跳闸部分解除或盈余电流超值报警．使国家标准制定的规定失去了本意。TN接地系统中，要求变压器中性点就近接地：变压器中性线与爱护PE线共用同一接地装置。在TN-C—S系统中，盈余电流爱护电器运用在N线与PE线分开部分，其盈余电流爱护电器负荷侧的线路和TN—S系统的馈出线路均是相线、N线、PE线平行敷设，带电导体与PE线间的分布电容随线缆的长度的增加而增加：总的分布电容量随并联线路的回路数量的增加而增加，由于分布电容的存在，电流及谐波电流不但可由相线、负载、中性线构成回路，也可由相线、负载、PE线构成回路，对地存在泄漏电流：线缆随气候的改变、绝缘层中的注水现象、绝缘老化等原因使其绝缘电阻发生改变，使线缆对地泄漏电流改变：流过设在相线和爱护导线之间的去干扰电容器的暂态盈余电流；功能接地导体、功能等电位联结导体与爱护导线连通的整流电路中流过滤波电容的盈余电流：流经SPD的盈余电流；用于数据处理装备的抑制射频干扰的滤波器可能产生很大的对地泄漏电流等原因，因此对地泄漏电流事实上是存在的，电流瞬时值的矢量和值也不会为零，检测到的盈余电流值受到对地泄漏电流的影响。建筑电气装置第5部分：电气装备的选择和安装第53章：开关装备和掌握装备GBl6895．4-20XX第531．2．1．3条要求盈余电流淌作爱护电器的选择和回路的划分，应做到该回路所接的负荷正常运行时，其预期可能显现的任何对地泄漏电流不致引起爱护电器的误动作。住宅总电源进线开关采纳盈余电流淌作爱护电器合不上闸，究其原因是负载正常运行时，其可能显现的任何对地泄漏电流大于盈余电流淌作爱护电器的整定电流值。执行GB50096-20XX（20XX年版）的实践中得到的经验教训，盈余电流火灾监控系统也应当在所接的负荷在正常运行时，其预期可能显现的任何对地泄漏电流应不致引起盈余电流式电气火灾监控探测器误报。4对接地故障引发电气火灾防护的几点看法4．1对盈余电流火灾监控系统要求有过流功能的质疑盈余电流是线路回路电流瞬时值的矢量和，不是负载的运行电流值。根据GB501M5-95（20XX年版）对盈余电流火灾监控系统的要求，除电气爱护、监控及计量要求在电气线路中设置电流互感器，盈余电流火灾监控系统为采集过电流数据也需设置电流互感器。那么盈余电流火灾监控系统实时检测过电流数据对配电系统的电气火灾防护有无作用GB50045-95（20XX年版）未对火灾危险环境的电气装备和线路的设计提出详细要求。在GB50058-92中明确“闪点高于环境温度的可燃液体；在物料操作温度高于可燃液体闪点的情况下，有可能泄漏但不能形成爆炸性气体混合物的可燃液体”及“不行能形成爆炸性粉尘混合物的悬浮状、积累状可燃粉尘或可燃纤维以及其它固体状可燃物质”‘‘应进行火灾危险环境的电力设计”，并对火灾危险环境的电气装备和线路的运用环境、选型、布置、设计等作出了规定。电气装备及电气线路设置短路、过负荷、接地爱护是为了保证人身安全、电气装备及电气线路线缆的安全运行。‘建筑电气装置第4部分：安全防护第48章：过电流爱护》GBl6895．5—20XX（idtIEC603—4—43：1977）规定‘‘爱护电器应在流经回路导体的过负荷电流引起的温升对绝缘、接头、端子和导体四周的物料造成损害之前，分断过负荷电流”及“爱护电器应在短路电流在导体及联结处产生的热效应和机械力造成危险之前分断短路电流”，并要求短路爱护电器的“分断力量不应小于爱护电器安装处的预期短路电流”及短路爱护电器“在回路任一点上由短路引起的全部电流，应在不超过电流使导体到达答应的极限温度的时间内分断”。固体状可燃物质的引燃温度远大于线缆导体的最高额定工作温度，明显线路的短路、过负荷、接地爱护事实上已具有电气火灾的防护功能，从电气火灾的防护角度动身，盈余电流火灾监控系统过电流的定值应大于或等于线路的短路、过负荷、接地爱护值，因盈余电流式电气火灾监控探测器产品标准中设有过流功能要求，所以起不到过电流引发的电气火灾的防护功能。GB50045-95（20XX年版）规定设置盈余电流火灾监控系统理应依据国家现行产品标准，否则是空中楼阁，无法实施。国家消防电子产品质检中心对盈余电流式电气火灾监控探测器产品的检验依据只能是产品标准GBl4287．2-20XX，而产品标准GBl4287．2-20XX规定的盈余电流式电气火灾监控探测器的一般要求、要求与实验方法、检验规章、标志，仅适用于盈余电流，没有过电流部分的指标，没有过电流部分的实验方法、检验规章。国家规定过电流爱护器需经CQC国家授权强性产品认证，国家消防电子产品质检中心不具有过电流爱护器强性产品认证职能．作为安全防护的产品过电流的监控功能的测试还需送检国家授权的上海电器科学研讨所等单位进行。因国家现行标准要求装设短路爱护、过负载爱护及接地故障爱护，过电流爱护在工程设计中是必需考虑的内容。明显在盈余电流火灾监控系统中参加过电流的内容除功能重复、增加了电流互感器及相应电路使投资增大导致技术经济指标不合理外，还由于增加了电气元器件使供电系统的牢靠性降低。国家标准增加与接地故障引发的电气火灾无关的“过电流”内容，无利而有害，因“宜”为在条件答应时首先应这样做的用词，遇到某些检查部门或人，硬性要求按标准条文设置具有“过电流”功能的盈余电流火灾监控系统，不但造成铺张，且会被认为是“霸王条款”，有损标准的权威性和严格性。工程建设设计标准的各项条文是从我国的国情动身编制的，针对性很强，伴着计算机技术、自动掌握技术、网络技术、通信技术的飞速发展，盈余电流火灾监控系统除依据盈余电流值预报火灾危险外，增加运行电压、电流的检测，利用盈余电流式电气火灾监控探测器的显示、报警功能可以对线路的运行状况进行监控，要求实时显示记录过电流、过电压、欠电压、功率因数、电能参数等内容很简单作到，本钱增加也有限，但其功能的强盛对应的是资金的投入，且安全性、技术经济的合理性未必改善。GB50045-95（20XX年版）作为国家标准不宣追求盈余电流预警以外的功能，而模糊了设置盈余电流火灾监控系统的主要目的。4．2接地故障引发的火灾不是电气火灾的全部接地故障电弧引发的火灾仅是电气火灾中的一种，盈余电流火灾监控系统不能预防大多数类型的电气火灾，GB50045-95条文解释应明确其增加盈余电流火灾监控系统的本意，不要用模糊的语言，使设计者、用户错误理解为：高层民用建筑电气火灾防护，就是设置盈余电流火灾监控系统。4．3接地故障引发的电气火灾的防护重点是落实国家现行标准的规定从布线系统接地短路引发电气火灾的机理分析，可以看出爱护完善、牢靠的布线系统；布置符合国家现行标准的要求、敷设与可燃物牢靠隔离的布线系统，是能够防止因接地短路引发的电气火灾。盈余电流火灾监控系统起不到爱护和隔离的功能，所以布线系统接地故障电气火灾的防护设计、施工及运行维护等应侧重于火灾防护措施，即选用的线缆须满意产品、工程设计等国家现行标准的要求；应具备短路、过载、接地故障等完善、牢靠的线路爱护措施：采纳安全、技术经济合理的线路敷设方式。4．4正确界定接地故障引发火灾的防护与火灾的预报警功能IEC标准和GB50054-95依据显现的发热功率大于IOOW时，释放在几个平方毫米可燃物上，就会立刻引发火灾，从而规定了盈余电流淌作爱护电器其额定动作电流值的限值。经测试，在标称电压为220V，持续盈余电流为0．5A时，显现的发热功率为115w；持续盈余电流为O．3A时，显现的发热功率为69W；引发火灾所需的最低功率为1OOW，所以盈余电流淌作爱护电器其额定动作电流值不应超过0．5A，有的资料介绍为了更牢靠地防火，建议盈余电流淌作爱护电器其额定动作电流≤O．3A。GBl4287．2-20XX对盈余电流式电气火灾监控探测器仅规定了报警性能、监控报警功能，没有规定联动分断电源开关的操作性能及实验要求等内容，从而可以认定盈余电流式电气火灾监控系统仅是火灾防护的预警系统，是电气火灾防护的辅助措施。从限制布线系统中故障电流引发火灾动身，当防范接地电弧引发的发热功率可能大于XXXW的场所的火灾防护，因XXXW是具有火灾危险的发热功率，所以采纳报警是不妥的，应选用盈余电流淌作爱护电器，动作于跳闸。目前很多厂家提供的产品将盈余电流式电气火灾监控探测器与电源断路器集成在一起，模糊了火灾的防护和火灾报警功能的区分，使盈余电流式电气火灾监控探测器的应用和预警值的整定显现很多不必要的麻烦。火灾预警与爱护动作跳闸是不同的定位。盈余电流火灾监控系统的设置应依据〈建筑设计防火标准〉〈高层民用建筑设计防火标准》等国家现行设计防火标准的规定，也可依据火灾危害性大小、场所的重要性等因素设置盈余电流火灾监控系统。4．5盈余电流火灾监控系统推广与应用需捧除泄漏电流造成的误动因素根据GB50096-20XX（20XX年版）要求在住宅总电源进线开关设置盈余电流淌作爱护电器动作合不上电源的事例频繁发生，但住宅设计中住户配电箱设置的整定值为30mA的盈余电流淌作爱护电器未看到正常运行时动作的报导，说明对地泄漏电流与盈余电流的采集点、检测的范围有很大关系。泄漏电流的存在是不争的现实，不同负载及布线爱护对象的分布电容也不同，通过其检测部位的盈余电流亦不同，其值可能大于0．5A，装设的盈余电流淌作爱护电器有可能误动作，甚至于盈余电流淌作爱护电器合不上。依据负载泄漏电流及管理环境的不同，设置盈余电流淌作爱护电器时应认真分析，那些场所是IEC标准“从火灾危险的观点”认定的“必需限制布线系统中故障电流引起后果的地方”；那些负载没有必要设置盈余电流淌作爱护电器。例如过零触发掌握的电热炉的泄漏电流很大，又如数据处理装备的抑制射频干扰的滤波器也可能产生很大的对地泄漏电流，上述装备在设计和制造中都有相应的措施，在正常运行时是不会因泄漏电流引发电气火灾的，所以再设置盈余电流淌作爱护电器进行火灾防护必要性不大。布线系统不同部位的分布电容不同，越靠近配电变压器中性线接地点分布电容越大，泄漏电流也越大：越接近负载终端泄漏电流也越小，合理确定火灾防护范围，能够掌握盈余电流淌作爱护电器的动作值在0．5A以内。GB14287．2-20XX第4．2．2条规定了盈余电流式电气火灾监控探测器的定值须符合“探测器报警值不应小于20mA，不应大于XXX0mA，且探测器报警值应在报警设定值的80％～XX%之间。”的要求，即限定了探测器报警最大整定值是80mA～XXX0mA，盈余电流式电气火灾监控探测器的盈余电流检测点的布置须受限于XXX0mA。建筑工程在设计、施工阶段一般仅了解建筑工程的总的运用功能，并不了解用电负载预期泄漏电流的具体资料，虽然在设计中对泄漏电流进行了估算，但难免与最终用电装备的泄漏电流出入很大，为使盈余电流式电气火灾监控探测器能牢靠运行，同样需合理选定盈余电流检测对象和检测范围，实行措施捧除泄漏电流的影响。一些厂家的盈余电流式电气火灾监控探测器产品设有盈余电流补偿及盈余电流整定值连续可调的功能，便利了盈余电流式电气火灾监控探测器的设定，是消退探测器误报的有效措施。4．6防电击采纳盈余电流淌作爱护电器应视为具有火灾防护功能GB50054-95第4．4．1条明确规定“接地故障爱护的设置应能防止人身间接电击以及电气火灾、线路损坏等事故。”，且第4．4．10条对"IN系统配电线路的接地故障爱护是否选用盈余电流淌作爱护电器的条件作出了规定，即当过流爱护能满意切断故障回路的时间要求时，宜采纳过电流爱护兼作接地故障爱护；当过流爱护不能满意切断故障回路的时间要求时，应采纳盈余电流淌作爱护电器爱护作接地故障爱护。依据低压配电线路爱护的需要，布线系统设有很多盈余电流淌作爱护电器，为保证人身安全盈余电流淌作爱护电器的动作整定值不得超过30mA，也符合第4．4．21条“为削减接地故障引起的电气火灾危险而装设的盈余电流淌作爱护电器其额定动作电流不应超过0．5A。”的规定，明显用于防电击设置的盈余电流淌作爱护电器能够起到火灾防护的功能，所以在爱护的范围内没有必要重复装设用于火灾防护的盈余电流淌作爱护电器。若火灾防护需要在电源系统的不同配电级处设盈余电流淌作爱护电器，多级盈余电流淌作爱护电器的动作应使最靠近接地故障处的盈余电流淌作爱护电器先动，根据第4．4．21条要求多级装设的盈余电流淌作爱护电器应在时限上有选择性协作。4．7盈余电流式电气火灾监控探测器只能告知盈余电流超定值不能确定故障点GB501M5-95（20XX年版）规定盈余电流火灾监控系统具有“探测漏电电流、过电流等信号，发出声光信号报警，精确报出故障线路地址，监视故障点的改变。”功能，笔者认为欠妥。线路测出的的盈余电流是检测点负载侧的值，明显把整个回路视为一个故障点是不适宜的，对于故障点笔者认为是接地电弧引发火灾的位置。在发生接地故障前用盈余电流是无法确定故障点位置的，只有发生接地故障后有了接地点，方可实行措施测量出故障点的位置。在GBl4287．2-20XX中并未规定盈余电流式电气火灾监控探测器需具有确定接地故障点位置的功能，笔者了解到的盈余电流式电气火灾监控探测器的产品均未具备有“监视故障点”的功能，只能预报某区域盈余电流超过设定值，使运行维护有的放矢，便于强化监控。笔者认为盈余电流式电气火灾监控探测器具有监控盈余电流实时值用途不大，是否报警取决于盈余电流设定值，盈余电流实时监测对盈余电流式电气火灾监控探测器报警无直接关联，标准没有必要刻意要求实时监测盈余电流并监视故障点的改变。4．8标准、规程规定设置盈余电流火灾监控系统宜有量化指标盈