国内外电气火灾防治的技术现状、发展趋势

国内外电气火灾防治的技术现状、发展趋势

摘要：本文将国外电气防火与国内电气防火技术相比较，从积极预防由接地电弧短路造成的火灾、正确选择电气线路导线材质、增大电气线路设计容量、完善１０ｋＶ变电所接地系统、加强我国对电气防火的监管力度五个方面提出了我国电气防火的观点。

关键词：电弧短路导线材质设计容量接地系统电气防火

近年来，随着经济迅速发展，国内用电量增长加快。例如，１９８７年居民用电量为２６９．６亿ｋＷｈ，而１９９６年便升为１１３１亿ｋＷｈ，年平均增长率为１７．３％。据有关专家预测，２００6年我国居民用电量将达到２７００亿ｋＷｈ，为１９９６年的２．４倍。尽管如此，我国电力工业与发达国家的差距仍然很大。例如：１９９５年美国的人均用电量是我国的１４.６倍，日本是我国的８.６倍。目前，我国电力部门已经开始走向市场经济，单位、居民用电将不受限制，可以预测，我国城市居民用电量在今后１０年内将有一个较快的增长。随着用电量的增加，由电气火灾造成的危害日趋严重，据公安部消防局统计，自１９９０年～１９９８年全国范围内共发生电气火灾１１９０２９起，占起火原因的30%，直接经济损失达３４.２８亿元，同时造成大量的人员伤亡。电气火灾的预防工作正逐步得到重视。结合国外预防电气火灾的经验和国内电气火灾多发的原因及对策，本文主要阐述以下内容：

1 积极预防由接地电弧短路造成的火灾

１９９０年以来，我国电气火灾已占火灾起因的首位，接近火灾总

数的３０％。１９９５年日本人均用电量是我国的８.6倍，而电气火灾仅占大灾总数的２～３％，其他发达国家的情况也大抵如此。原因是多方面的，其中重要的一条是国外供电公司注重预防由于接地电弧短路造成的火灾。

电气短路有两类，一类是金属性短路，另一类是电弧性短路。前一类的短路点因高温而熔融，短路电流大，线路能产生高温，但这种短路起火危险并不大，因为保险丝能被短路时的大电流烧断而切断电源，无从起火；后类短路是由于短路点未被焊死而迸发电弧或电火花，它的短路电流不大，保险丝一般不会被熔断，而电弧则持续存在，其局部温度可高达２０００℃～３０００℃，很易引燃近旁可燃物质，这种短路电弧往往成为火灾的点火源。因此，接地电弧性短路是最常见且多发的电气火灾起因。国外电气防火研究的结论如此，我国这几年一些电气短路火灾的现场分析结果也是如此。

其实接地电弧短路火灾的防范并不复杂，只需在楼房的电源进线总开关上增加防漏电保护功能即可，它可在楼内任一处发生接地性电弧短路时及时切断电源。在发达国家，如果没有这一防火措施，当地的供电公司是不予接电的。而我国由于长期不甚了解接地电弧短路起火的多发性和危险性而对它不加防范，不能不说这是我国频频发生电气短路起火的重要原因。防接地电弧性短路电源开关能有效地消除大量发生的接地电弧起火危险。这种开关的正规名称是带漏电保护功能的断路器。就一般楼房而言，它是一个三相断路器，其额定电流约几百安，其漏电动作电流约３００ｍＡ，带约０.３ｓ的延时，可与下级漏电保护配合。目前

我国许多地方已经生产这种产品，它只是在原常用的防短路和过载的断路器上再增加一漏电保护功能而已。这种开关的推广应用，定能大幅度地减少我国电气短路火灾的发生。

2 正确选择电气线路导线材质

９０年代以前，受当时国家有关技术经济政策的影响，绝大多数电线都使用铝质绝缘导线，容易引起火灾。单纯铝线本身并不起火，起火的原因主要在铝线的连接。由于安装不良或使用年代过长，铝线连接处接触电阻往往过大。当线路电流大时，连接处温度大大升高，有时还伴有电火花，足以引燃邻近可燃物质，酿成火灾。

铝线连接不良导致起火主要有以下原因。

２.１铝线表面的氧化层

铝线表面极易氧化，氧化层的厚度虽仅３～６微米，但却具有高电阻，随着时间的增长，此电阻还会不断增大。大电流通过高电阻时能产生高温，引燃可燃物质。此高电阻又增加了回路阻抗，减少了短路电流，阻碍了过流保护电器的快速动作，也增加了起火的危险。

２.２铝与铜膨胀系数的差异

当将铜端子用于铝线的连接时，因铝的膨胀系数比铜的大３６％，在通过负荷电流时温度升高，使铜端子稍稍撑大，而铝线则受挤压。切断电流后，接线端子冷却，而两者的连接较前松弛。再通过电流时，发热更加剧，形成恶性循环，以致最后可能由于端子氧化、产生电弧等原因引起火灾。

２.３铝与铜的电解作用

如果铝铜连接处进入潮气就形成局部电池，发生电解作用，结果是铝被腐蚀，而这时形成的铜盐也能腐蚀铝。这些因素都能增加接触电阻。

同样条件下铜与铜导体比铝与铜导体连接的接触电阻要小约１０～３０倍，据美国消费品安全委员会（ＣＰＣＳ）统计的火灾事故率，铜芯线缆只有铝芯线缆的１／５５。实践证明，铜芯线缆比铝芯线缆的连接可靠，而且安全性高。

3 增大电气线路设计容量

目前，国外发达国家的电气线路设计容量比我国高得多。以两居室住宅电气设计为例，对北京、香港和日本的住宅电气设计有关规定的数据作一比较，香港、日本住宅电气线路的设计容量比北京的要大许多，其中计算用电负荷约为北京的３～５.５倍，分支回路数约为２.３～３.０倍，计算负荷电流约为４～６倍，进线截面约为２.３～２.７倍，插座数量也多。香港、日本对线路容量的计算，充分考虑了几十年内住宅用电的增长，提高了住宅电气安全水平，避免了许多电气火灾和其他电气事故。大约６０％的电气火灾为线路短路（包括接地故障短路）所引起的，如果线路分支回路较多，线路截面较粗，则线路负荷电流密度较小，线路温升较低，绝缘层不会轻易老化，可以大大降低短路火灾。

如果插座回路和插座数量不够，居民为使用各种家用电器势必要乱拉临时线，用插座板接电。这种临时线往往是没有护套不带地线的双芯绞线，而我国插座板又有很多没有产品标准检验的劣质产品，负荷电流稍大就出现异常高温。多装几个插座花费有限，但却对保障住宅安全起到很大作用。为避免乱拉临时线引起电气火灾，一些发达国家都对住宅

插座的安装数量有严格的规定。例如美国的国家电气法规规定住宅内两个墙上插座间沿墙距离不得超过３.６ｍ。

4完善１０ｋＶ变电所接地系统

这些年因城镇用电负荷剧增，电网中大量采用１０ｋＶ电缆供电。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２０００Ｖ～３０００Ｖ，这被称作暂态过电压。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，因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，这些都是因电气技术的发展而增加的一个电气火灾新隐患。

发达国家也有采用经小电阻接地系统，但为了防止引起电气火灾采取了有效的技术措施。具体措施是将变电所低压系统的接地另设接地极分开设臵，使上述危险暂态过电压无法由此传导到低压用户去。也可大大减小变电所接地电阻值和１０ｋＶ供电系统的接地短路电流值，使上述暂态过电压不致达到危险值。但我国的电网设计安装只片面地仿效了国外的经小电阻接地系统，却未学习国外配套的电气安全措施，由此引起的电气事故已时有所闻，如果不及时消除这一新的电气隐患，我国电气火灾发生率居高不下，有增无减的势头将越发难以遏制。

5加强我国对电气防火的监管力度

国外供电公司也有类似我国《供配电系统设计规范》的供电细则，其中也有关于投资、电费等营业性规定，但其主要内容是详细的电气安