电气火灾剩余电流原因分析及预防措施

电气火灾剩余电流原因分析及预防措施
在电气火灾发生的事故中，除人为的因素以外，还包括有电气线路接触不良、电气故障、谐波、雷电、静电、电磁场和剩余电流漏电等，往往引起火灾与爆炸、电气设备故障、造成人身伤害和财产损失。

在电气火灾事故中，电气短路故障所占比一半以上，而电气火灾主要是由电气设备（含电气线路）上产生的高温或电火花、电弧等所导致的。

本文重点分析了电气火灾剩余电流产生的原因，并对如何预防、排查等进行了分析、探讨，尤其对地铁电气火灾剩余电流问题提出了一些具体的解决方法，并取得了一定的效果。

随着我国各种电气产品种类及数量的日益增多、负荷增大，电气线路也随之变得更加复杂，火灾隐患也随之呈上升趋势。

根据国家安全事故通报统计，我国每年都发生多起电气火灾事故，电气火灾占总火灾数的比例在快速上升，且电气火灾高居火灾事故总数的首位、损失都在火灾总损失的40%以上，造成了人民生命财产的重大损失，而且剩余电流的报警占比较大。

因此深入了解电气火灾产生的原因，并采取如何防范的相应措施是非常重要和紧迫的。

电气火灾是由于电气方面原因产生的火源而引起的火灾，一般是指各种发、送、变、配、用电设备及线路在带电
运行状态下，由于非正常的原因，在电能转化为热能等其它形式的能量过程中引燃可燃物而导致的火灾。

还包括静电和雷电引起的火灾。

在电气线路中发生的泄露电流较为常见，所谓漏电流，就是线路的某一个地方因为相线或零线通过非预期负载（例如绝缘破损、受潮、绝缘能力下降）对大地连接产生电流。

当有漏电发生时，漏泄的电流在流入大地途中，如遇电阻较大的部位时，会产生局部高温，致使附近的可燃物着火，从而引起火灾。

一、电气火灾剩余电流产生的原因分析
（一）电气火灾剩余电流监控系统工作原理
当发生电气火灾剩余电流报警值时，电气火灾监控探测器将保护线路中的剩余电流电气故障参数信息转变为电信号，经数据处理后，探测器做出报警判定，将报警信息传输到电气火灾监控主机。

电气火灾监控主机在接收到探测器的报警信息后，经确认判断，显示电气故障报警探测器的部位信息，同时记录探测器的报警时间，主机控制器发出声光报警，警示人员采取相应的处置措施，排除电气故障、消除电气火灾隐患，防止电气火灾的发生。

（二）剩余电流式电气火灾监控互感器的基本原理
将配电线路的相线LA、LB、LC三相和零线N同时穿过剩余电流互感器，在无漏电的情况下它们的电流矢量和（即“剩余电流”）为0。

当发生有漏电时电流矢量和不为零，
探测器将检测到的电流变换后送至剩余电流式电气火灾监控主机，监控主机根据检测到的电流与设定的报警门限值（监控主机设备设置）进行比较，当达到设定门限值时，监控主机发出声光报警信号。

1.剩余电流互感器的正确配线方式
在安装剩余电流探测器时，负载侧（穿过剩余电流互感器后）的线路必须是独立的，不能与保护区域以外的其他线路“共零”或有任何电气连接。

线路的三根相线和零线必须同时穿过互感器，而保护地线（PE线）不能穿过。

正确的配线方式如下图1所示：
2.地铁采用的电气火灾监控系统现状
在地铁的供电系统400V开关柜、低压配电箱、通信、信号系统等环节的供电线路中设计安装了剩余电流式电气火灾监控探测器，根据火灾自动报警系统设计规范要求规定，探测器的报警值设置在300mA~500mA的范围。

在剩余电流式电气火灾监控探测器投入运行后，先后监测到在某些供电回路中剩余电流报警现象，有的回路剩余电流报警值超过1000mA，发生了漏电流。

经分析，在地铁设备系统中产生漏
电流报警的原因主要有以下几方面：
（1）线路的相线对地有漏电现象，如下如图2所示：（2）线路的零线有接地现象，如下图3所示：
（3）通信、信号专业系统部分设备因自带UPS，UPS中的滤波装置直接接地或经电容接地，在地铁项目中采用的台达UPS设备会产3.5mA~2000mA(不大于输入最大项电流5%)的漏电流。

因此在通信、信号供电线路中会常有超过1000mA 的剩余电流的情况发生，而剩余电流式电气火灾监控探测器按国家行业规范标准要求只能检测到1000mA以下的剩余电流，超过1000mA即可判定为越限报警。

（4）供电系统所用电交直流屏设备内部存在主、备电
源N线共用的缺陷，交流盘的两段母线N排是联通的，不满足剩余电流监测装置的正常运行要求，导致剩余电流监测装置持续报警。

如下图4所示：
图4
（5）施工接线错误。

由于在施工时施工人员未严格执行《电气装置安装工程盘、柜及二次回路接线施工及验收规范》（GB 50171-2012）的要求，且未严格按施工图纸布线，为图方便将多个回路同时穿管放线，也未认真对各回路进行相线与N线一一对应确认，导致相邻配电箱部分回路的零线接错。

或者是照明回路N线和PE线未分，将N线和PE线混
接，或是多个检测回路的N线在下一级被混接等原因最终导致剩余电流报警。

二、整改措施
（一）针对照明回路剩余电流报警的整改
针对地铁车站照明回路存在的剩余电流报警情况，首先用钳形电流表检测报警回路，检查主机显示的报警值是否与现场实际报警值一致，若报警值不一致，检查原因。

再逐个检查配电箱（包括下一级配电箱及上一级配电柜或同级别配电箱）是否有N线接至PE线接地排、PE线接至接零排的情况。

检查照明回路的L线、N线、PE线接线正确与否及是否有破皮、损坏等情况，若有破皮情况更换破皮线缆满足绝缘要求，对N线和PE线混接的错误回路重新接线、整改。

但部分车站由于需要上吊顶及无法进入吊顶内排查，排查难度较大。

（二）针对信号电源屏等设备内部存在主、备电源N线共用的整改
针对地铁部分车站的信号设备存在有电气火灾剩余电流报警，经对现场设备做深入的排查之后，发现信号电源屏设备内部存在主、备电源N线共用联通问题，造成剩余电流漏电报警。

经分析，根据自然泄露电流的分布特性，采用剩余电流两个采样探测器串联的整改方法，消除自然泄露报警、保证剩余电流探测装置正常运行。

理论上任意一回路N
线中减少（增加）的不平衡电流等于另一端N线增加（减少）的不平衡电流，所以主、备电源的剩余电流监测数值相等，并且两个探测器串联后，输出电压相位相差180°。

（三）通信专业系统设备因自带UPS产生剩余电流报警和供电所用电交直流屏设备内部存在主、备电源N线共用问题
通信专业涉及的设备因自带UPS造成剩余电流报警问题和供电专业所用电交直流屏设备内部存在主、备电源N线共用问题，通信专业和供电专业正在排查处理中。

三、效果分析
通过对照明回路剩余电流报警排查，首先排查了上、下级配电箱的接线及负载回路接线是否正确，是否有N线接至接地排、PE线接至接零排的情况。

对于同一区域有多个双电源配电箱的设置，当出现断开一个配电箱的总断路器，另一配电箱探测器报警的情况，一般是PE线接至接零排造成。

排查是否将LA、LB、LC与N线同时穿过探测器，线路是否有N线、PE线混接、破皮、受潮等，重新进行规范接线、整改后，照明回路剩余电流报警问题得到解决。

部分车站的信号设备存在有主、备电源N线问题，通过采用探测器串联的整改方法得到解决。

四、电气火灾剩余电流的预防措施
（一）在设备选型方面
在选择剩余电流式电气火灾监控探测器时，应考虑供电系统自然漏流的影响，并选择参数合适的探测器，探测器报警值宜在300mA～500mA范围内。

（二）探测器的设置、使用范围方面
剩余电流式电气火灾监控探测器应以设置在低压配电
系统首端为基本原则，宜设置在一级配电柜（箱）的出线端。

在加装漏电流监测装置（RCD）时应充分考虑UPS设备（尤其是启动时可能出现的瞬态对地漏电流）的对地漏电流。

合理设置好漏电流检测装置的报警阀值，为确保稳定供电，建议对UPS输入、输出端不采用漏电开关与检测设备。

（三）施工工艺方面
在施工时施工人员应严格执行《电气装置安装工程盘、柜及二次回路接线施工及验收规范》进行接线，上、下级配电箱的接线严格按图纸规范接线，杜绝N线和PE线混接。

在进行电线穿管时，金属管口不要留有毛刺，避免划伤线缆绝缘层，使绝缘电阻降低，造成漏电流。

施工完成后，若线缆绝缘电阻达不到规定要求的，应及时排查原因。

另外，LA、LB、LC与N线应同时穿过互感器，不然无法准确检测剩余电流报警值。

电气火灾事故的频繁发生，不仅给社会造成了巨大的财产损失，还有可能致人身伤害。

同时电气火灾的发生如果针
对不同情况作相应处理和预防，绝大多数是完全可以避免的，只要严格按照国家规范施工，电气火灾的影响和损失就可以降低到最小程度。

通过分析地铁目前存在的剩余电流报警问题，经过对现场线缆、接线方式、设备等情况进行排查、分析，采用剩余电流探测器串联的方法排查整改了部分信号设备内部因存在主、备电源N线共用联通问题；整改了部分站照明回路剩余电流报警问题，使报警值降至规范的500mA 以下。

通过整改现存的电气火灾剩余电流的报警值问题，确保了设备安全、可靠运行，为地铁运营安全提供了保障。