2023年《安全管理论文》之浅议接地故障电气火灾防护.docx

浅议接地故障电气火灾防护 概述 国家标准高层民用建筑设计防火标准GB50045-95(2023年版)第9．5．1条规定“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。〞，其理由在条文解释中指出“我国的电气火灾大局部是由短路引发的，特别是接地电弧性短路。〞“漏电火灾报警系统能准确监控电气线路的故障和异常状态能发现电气火灾的火灾隐患，及时报警提醒人员去消除这些隐患。〞。“剩余电流〞(residual current)即GB50045-95(2023年版)称谓的“漏电〞，系“流过剩余电流动作保护装置主回路电流瞬时值的矢量和(用有效值表示)。〞，接地电弧遇到易燃介质方有可能引发火灾；检测“剩余电流〞不能预防因电气线路短路、过载、静电引发的火灾，且电气火灾中因接地电弧性短路故障引发的火灾占的比例不大。显然，高层建筑内的电气火灾的危险性、火灾对人员密集等场所的危害用“宜设置漏电火灾报警系统〞来预防电气火灾显然是很不够的，“我国的电气火灾大局部是由短路引发的，特别是接地电弧性短路〞、“漏电火灾报警系统能准确监控电气线路的故障和异常状态能发现电气火灾的火灾隐患，及时报警提醒人员去消除这些隐患〞的提法有误导之嫌。 GB50045-95(2023年版)没有具体表达“漏电火灾报警系统〞的定义和组成，在第9．5．2条中规定有漏电火灾报警系统应具备的功能：“探测漏电电流、过电流等信号，发出声光信号报警，准确报出故障线路地址，监视故障点的变化。〞、“储存各种故障和操作试验信号，……〞、“切断漏电线路上的电源，……〞及“显示系统电源状态〞。国家标准‘剩余电流动作保护装置安装与运行>GBl3955-2023中剩余电流动作电气火灾监控系统(residual current operated electric fire monitor system)的定义为“用检测剩余电流的互感器、剩余电流探测器、报警器或控制器构成的电气火灾实时监测并实施报警或切断电源的装置。〞，GB50045-95(2023年版)中的“漏电火灾报警系统〞即剩余电流动作电气火灾监控系统，按照国家产品标准——‘电气火灾监控系统第2局部：剩余电流式电气火灾监控探测器GBl4287．2-2023中的产品定义，用于电气火灾监控系统的电气装置应称为剩余电流式电气火灾监控探测器。 GB50045-95(2023年版)中，要求剩余电流火灾监控系统“探测漏电电流、过电流等信号〞，但未规定其整定值的设定原那么，也未说明与其他国家现行标准已有的规定如何处理相互关系，且国家标准GBl4287．2-2023中对产品没有“过电流〞要求及相应的试验方法、检验规那么，……等，使设计人员在执行标准中操作难度很大，无所适从。 本文通过对电气火灾的机理、剩余电流动作保护装置的工作原理、电气火灾的预防措施及剩余电流动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：泛指由电气设备、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足够热积聚或热辐射效应的能量源；周围的易燃物能够被引燃：有助燃的氧气等条件。电气火灾即电气设备的外表温度升高可能引燃周围物质的火灾；电气设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，采取的防护措施也不同。 对于电气设备的外表温度高，周围的物料必须能够承受这种温度而不会自燃、设置有隔热措施使周围的物料能够承受隔热后的温度而不会着火、与周围的物料相隔足够的距离或使电气设备的选择和安装在其正常温升和故障期间的预计温升均不会引起火灾； 对于电气设备正常运行时产生电弧或火花，设备采用耐弧材料将其隔开、用耐弧材料将设备和电弧会引发后果的周围的物料隔开、相隔足够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按照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设备GBl2476选用电气设备； 对于雷电流危害应按照国家标准〈建筑防雷设计标准〉GB50057-94(2022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那么GBl2158-90、行业标准〈石油化工静电接地设计标准SH3097—2022、〈化工企业静电接地设计规程>HG／T20675----1990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； 对于电气设备及电气线路选用、布置及安装不当引发火灾应按照国家标准‘低压配电设计标准GB50054-95、‘电力工程电缆设计标准6850217—1994、‘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、GB50034-2022、〈住宅设计标准>GB50096-1999、行业标准〈民用建筑电气设计标准JGJ 16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采取保护措施，应按照国家标准〈电力装置的继电保护和自动装置设计标准)GB50062--1992、〈低压配电设计标准GB50054-95、〈通用用电设备配电设计标准)GB50055-93、行业标准‘民用建筑电气设计标准>JGJ 16等国家现行标准的有关规定设置保护； 针对因导体连接不好，接触电阻过大使接头发热严重，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、开关设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局部：测温式电气火灾监控探测器GBl4287．3-2023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连接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局部：平安防护第48章：按照外界影响选择保护措施第482节：火灾防护>60364—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：——由剩余电流动作保护电器保护，保护器的额定剩余电流动作值不超过0．5A；——由持续的绝缘监察器监视，监视器在出现绝缘故障时发出警告。〞，IEC标准对布线系统的火灾防护未要求对剩余电流实时监视故障点的变化，而是规定剩余电流动作保护电器保护动作于定值。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alarm andcontrol systemforelectric fire prevention的定义是：当被保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、控制信号并能指示报警部位的系统，它由电气火灾监控设备、电气火灾监控探测器组成。 电气火灾监控设备alarm and control units forelectricfireprevention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、光报警信号和控制信号，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detectors for electric fireprevention的定义是：探测被保护线路中的剩余电流、温度等电气火灾危险参数变化的探测器。 国内对于接地电弧引发火灾的防护目前采用有剩余电流动作保护电器保护及采用剩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涉及，只要认真执行标准；满足国家现行标准、标准、规程的要求：加强管理，电气火灾是可以抑制和预防的。 2 剩余电流动作保护电器使用中存在的问题 住宅工程依据国家标准‘住宅设计标准GB50096-1999(2022年版)第6．5．2条的要求。在每幢住宅的总电源进线开关采用剩余电流动作保护电器，听到许多反响信息：开关合不上，频繁跳闸。为了通过审图和工程验收，许多工程在设计文件中有剩余电流动作保护电器，也装上剩余电流动作保护电器，投运时将剩余电流跳闸局部解除或剩余电流超值报警．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：变压器中性线与保护PE线共用同一接地装置。在TN-C—S系统中，剩余电流保护电器使用在N线与PE线分开局部，其剩余电流保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：线缆随气候的变化、绝缘层中的注水现象、绝缘老化等原因使其绝缘电阻发生变化，使线缆对地泄漏电流变化：流过设在相线和保护导线之间的去干扰电容器的暂态剩余电流；功能接地导体、功能等电位联结导体与保护导线连通的整流电路中流过滤波电容的剩余电流：流经SPD的剩余电流；用于数据处理设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，因而对地泄漏电流实际上是存在的，电流瞬时值的矢量和值也不会为零，检测到的剩余电流值受到对地泄漏电流的影响。 控制信号，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detectors for electric fire prevention的定义是：探测被保护线路中的剩余电流、温度等电气火灾危险参数变化的探测器。 国内对于接地电弧引发火灾的防护目前采用有剩余电流动作保护电器保护及采用剩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涉及，只要认真执行标准；满足国家现行标准、标准、规程的要求：加强管理，电气火灾是可以抑制和预防的。 3 剩余电流动作保护电器使用中存在的问题 住宅工程依据国家标准〈住宅设计标准GB50096-1999(2022年版)第6．5．2条的要求。在每幢住宅的总电源进线开关采用剩余电流动作保护电器，听到许多反响信息：开关合不上，频繁跳闸。为了通过审图和工程验收，许多工程在设计文件中有剩余电流动作保护电器，也装上剩余电流动作保护电器，投运时将剩余电流跳闸局部解除或剩余电流超值报警．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：变压器中性线与保护PE线共用同一接地装置。在TN-C—S系统中，剩余电流保护电器使用在N线与PE线分开局部，其剩余电流保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：线缆随气候的变化、绝缘层中的注水现象、绝缘老化等原因使其绝缘电阻发生变化，使线缆对地泄漏电流变化：流过设在相线和保护导线之间的去干扰电容器的暂态剩余电流；功能接地导体、功能等电位联结导体与保护导线连通的整流电路中流过滤波电容的剩余电流：流经SPD的剩余电流；用于数据处理设备的抑制射频干扰的滤波器可能产