接地引起火災(zāi)原因及防范措施

1、編號(hào)：SM-ZD-86639接地引起火災(zāi)原因及防范措施Through the process agreement to achieve a unified action policy for different people, so as tocoordinate action, reduce blindness, and make the work orderly.編制：審核：批準(zhǔn)：本文檔下載后可任意修改接地引起火災(zāi)原因及防范措施簡(jiǎn)介：該方案資料適用于公司或組織通過(guò)合理化地制定計(jì)劃，達(dá)成上下級(jí)或不同的人員 之間形成統(tǒng)一的行動(dòng)方針，明確執(zhí)行目標(biāo)，工作內(nèi)容，執(zhí)行方式，執(zhí)行進(jìn)度，從而使整 體計(jì)劃目

2、標(biāo)統(tǒng)一，行動(dòng)協(xié)調(diào)，過(guò)程有條不紊。文檔可直接下載或修改，使用時(shí)請(qǐng)?jiān)敿?xì)閱 讀內(nèi)容。電氣火災(zāi)目前有上升趨勢(shì)，其中由于接地故障引起的火災(zāi)也不少。為了防止接地故障造成火災(zāi)，這里對(duì)其產(chǎn)生的原因進(jìn)行分析，并提由預(yù)防措施。一、接地故障引起火災(zāi)的原因接地故障為相線(xiàn)與電氣裝置的外露導(dǎo)電部分（包括電氣設(shè)備金屬外殼、敷線(xiàn)管槽及構(gòu)架等）、外部導(dǎo)電部分（包括金屬的水、暖、煤氣、空調(diào)管道和建筑的金屬結(jié)構(gòu)等）以及大地之間的短路，如圖1所示。這種故障與相線(xiàn)和中性線(xiàn)間的單相短路故障不同，與相線(xiàn)之間產(chǎn)生的相間短路也不同。接地故障與一般短路相比，當(dāng)產(chǎn)生火災(zāi)時(shí)具有更大的危 險(xiǎn)性和復(fù)雜性。一般短路起火主要是短路電流作用在線(xiàn)路上 的高溫引

3、起火災(zāi)，而接地故障則有以下三個(gè)原因引起火災(zāi)， 且危險(xiǎn)性更大，其防范工作也十分復(fù)雜。1、由接地故障電流引起火災(zāi)一般短路的電流通路為線(xiàn)路的金屬導(dǎo)線(xiàn)，短路電流大， 短路點(diǎn)金屬常被熔焊而可忽略其阻抗，這種短路容易被過(guò)電 流保護(hù)電器（熔斷器、低壓斷路器）迅速切斷而不致起火。 但接地故障的電流通路內(nèi)有設(shè)備外殼、敷線(xiàn)管槽以及接地回 路的多個(gè)連接端子等，TT系統(tǒng)（接地系統(tǒng)）還以大地為通路。 大地的接地電阻大，PE、PEN線(xiàn)（接地線(xiàn)）連接端子的電阻 由于種種原因，其阻值也常常較大，所以接地故障電流比一 般短路電流小，常不能使過(guò)電流保護(hù)電器及時(shí)切斷故障，且 故障點(diǎn)多不熔焊而由現(xiàn)電弧、電火花。0. 5A電流的電弧、

4、電火花的局部高溫即可烤燃可燃物質(zhì)起火。例如1994年3月北京某廠(chǎng)倉(cāng)庫(kù)被焚，起因即是倉(cāng)庫(kù)電氣線(xiàn)路在進(jìn)線(xiàn)地溝內(nèi) 貼近暖氣入口管道，長(zhǎng)年受烤，絕緣水平下降，導(dǎo)致接地故 障燃弧起火。該廠(chǎng)工人反映起火前一段時(shí)間內(nèi)廠(chǎng)房燈光閃爍， 說(shuō)明故障未被切斷，電弧延續(xù)了一段時(shí)間，再待電路切斷， 火已成勢(shì)了。另外過(guò)去不重視 TN系統(tǒng)中PE、PEN線(xiàn)在故障條件 下的熱穩(wěn)定，往往選用過(guò)小的截面，當(dāng)TN系統(tǒng)中較大的接地故障電流通過(guò)時(shí)，易導(dǎo)致線(xiàn)路高溫起火。2、由PE、PEN線(xiàn)端子連接不緊密引起火災(zāi)PE設(shè)備接地的PE線(xiàn)平時(shí)不通過(guò)負(fù)荷電流，只在發(fā)生接地 故障時(shí)才通過(guò)故障電流。如果因受振動(dòng)、腐蝕等原因，導(dǎo)致 連接松動(dòng)、接觸電阻增大等

5、現(xiàn)象，平時(shí)是不易覺(jué)察的。一旦 發(fā)生接地故障，接地故障電流需通過(guò)PE線(xiàn)返回電源時(shí)，線(xiàn)的大接觸電阻限制了故障電流，使保護(hù)電器不能及時(shí)動(dòng)作， 連接端子處因接觸電阻大而產(chǎn)生的高溫或電弧、電火花卻能 導(dǎo)致火災(zāi)的發(fā)生。在TN-C系統(tǒng)中PEN線(xiàn)平時(shí)通過(guò)三相不平衡電流， 但在機(jī)械、紡織等一些主要為三相平衡負(fù)荷的企業(yè)內(nèi)，因三 相不平衡電流小，PEN線(xiàn)端子連接不緊密的隱患不易發(fā)現(xiàn), 當(dāng)大故障電流通過(guò)時(shí)同樣也可導(dǎo)致火災(zāi)。1994年3月，北京西便門(mén)一排商店起火，開(kāi)始時(shí)是一 輛集裝箱車(chē)在商店端頭胡同口碰斷兩根單相回路的電線(xiàn)，電 線(xiàn)對(duì)地迸由電火花，幾分鐘后商店即起火。經(jīng)查，起火處在 商店后墻，一路軟電纜在該處分成三個(gè)單相

6、回路，其中一路 即是被碰斷的電線(xiàn)。由于多年日曬雨淋，該電線(xiàn)已類(lèi)似裸導(dǎo)線(xiàn)，電纜芯線(xiàn)和該電線(xiàn)的接頭處連接不良，通過(guò)接地故障電 流時(shí)打火引起火災(zāi)。3、由故障電壓引起火災(zāi)常有這些電氣事故：設(shè)備金屬外殼或 N線(xiàn)對(duì)地電壓為幾 十代；手?jǐn)y設(shè)備本身沒(méi)有損壞，但使用者卻受電擊致死；電 源已切斷，但進(jìn)行維修時(shí)，外殼或N線(xiàn)帶電壓打火導(dǎo)致火災(zāi) 或爆炸。這類(lèi)來(lái)歷不明的電壓所引起的事故，其根源大多是 另外一處的接地故障。發(fā)生接地故障后四處傳導(dǎo)的故障電壓 是危險(xiǎn)的起火源，通過(guò)對(duì)地的電火花和電弧而導(dǎo)致火災(zāi)。擊 穿10mm 空氣隙需30kV電壓，不同電位導(dǎo)體一經(jīng)接觸拉 起電弧后，同樣間隙維持電弧的電壓只需20V,此時(shí)2A電流的

7、電弧局部溫度可超過(guò)2000 Co上述來(lái)歷不明的故障電壓常來(lái)自電氣裝置外部，現(xiàn)列舉一二來(lái)進(jìn)行說(shuō)明。圖2為T(mén)N系統(tǒng)的一電氣裝置的電源線(xiàn)路墜大地，按圖2所示接地電阻值，接地故障電流為Id =U0/(RB+RE)= 220 / (4+4) =27. 5A當(dāng)此電流不足以使保護(hù)電器切斷電路時(shí)，變電所的RB上將產(chǎn)生電壓降Uf = Id ?RB = 27. 5 X4 = 110V變壓器中性點(diǎn)對(duì)地電壓隨之升高為110V ,此電壓即接地故障電壓，沿 N線(xiàn)傳導(dǎo)至用戶(hù)電氣裝置。當(dāng)用戶(hù)采用圖 2所示的TN-C系統(tǒng)時(shí)，PE線(xiàn)因源由于中性點(diǎn)也帶故障電 壓，如果未設(shè)置總等電位聯(lián)結(jié)，電氣裝置內(nèi)帶故障電壓的設(shè) 備的金屬外殼和敷線(xiàn)

8、管槽在火災(zāi)危險(xiǎn)場(chǎng)所和靠近可燃物質(zhì) 處很易因?qū)Φ卮蚧鸲鸹馂?zāi)，當(dāng)然也可引起爆炸、電擊等 事故。TN系統(tǒng)的PE ( PEN )線(xiàn)作重復(fù)接地后可降低一些故障 電壓，但效果不明顯。電氣線(xiàn)路上的剩馀電流保護(hù)器對(duì)這種 外來(lái)的故障電壓毫無(wú)反應(yīng)，因?yàn)榫€(xiàn)路內(nèi)沒(méi)有由現(xiàn)剩馀電流。圖3中變電所的高、低壓柜和變壓器外殼等外露導(dǎo)電部 分的保護(hù)接地和低壓側(cè)中性點(diǎn)的工作接地共用一接地極，接 地電阻RB為4Q,低壓為T(mén)N接地系統(tǒng)，高壓側(cè)為不接地 系統(tǒng)。當(dāng)高壓側(cè)發(fā)生諸如鼠、蛇引起的接地故障時(shí)，其接地 電流人可達(dá) 30A,在接地極 RB上的電壓降可達(dá) Id?RB =30 X4 = 120V,可同樣引起火災(zāi)和電擊之類(lèi)的電氣事故。接

9、地故障可通過(guò)上述三個(gè)起因起火，在70年代東北某紡織廠(chǎng)就發(fā)生過(guò)一起三個(gè)起因同時(shí)起火的案例，損失達(dá)數(shù)百 萬(wàn)元。開(kāi)始時(shí)認(rèn)為是一般的線(xiàn)路短路起火，但無(wú)法解釋為何 三處同時(shí)起火，經(jīng)消防研究單位仔細(xì)分析才弄清原來(lái)是一起 接地故障引起的火災(zāi)。該廠(chǎng)采用TN-C系統(tǒng)，如圖4所示。由于配電箱電纜芯線(xiàn)接線(xiàn)端子松動(dòng)，長(zhǎng)期發(fā)熱，絕緣擊 穿造成接地故障，但故障電流不夠大，保護(hù)電器未動(dòng)作，由 于故障電流和故障電壓的竄導(dǎo)，導(dǎo)致三處同時(shí)起火。一處是 該配電箱的 PEN線(xiàn)端子連接不緊密，通過(guò)故障電流時(shí)打由 火花，濺落在化纖堆上起火； 一處是一段 3X185mm2 低壓 電纜的16mm2 金屬外皮被用作 PEN線(xiàn)，熱穩(wěn)定不夠，被

10、故障電流燒紅引燃該處的飛揚(yáng)的纖維起火；還有一處是照明 線(xiàn)路金屬套管（經(jīng)計(jì)算其上對(duì)地電壓為147V ）與其鄰近的暖氣管打火，火花濺落在化纖堆上起火。這就是三處同時(shí)起 火的由來(lái)，但火災(zāi)起源的接地故障發(fā)生處因沒(méi)有可燃物質(zhì)而 未起火。這是一個(gè)很能說(shuō)明接地故障起火特點(diǎn)的案例。二、接地故障火災(zāi)的防范措施1、防止電氣火災(zāi)的發(fā)生(1)選用適當(dāng)?shù)膶?dǎo)線(xiàn)和敷設(shè)方式PE ( PEN )線(xiàn)的截面應(yīng)滿(mǎn)足故障時(shí)熱穩(wěn)定和動(dòng)穩(wěn)定要求, 并與線(xiàn)路的保護(hù)要求相適應(yīng)。敷設(shè)的線(xiàn)路應(yīng)避免遭受機(jī)械損 傷。各種導(dǎo)線(xiàn)的連接端子和接頭均應(yīng)緊密可靠，導(dǎo)電良好。(2)正確選用電氣設(shè)備除了電氣設(shè)備應(yīng)具有規(guī)定的絕緣水平外，對(duì)于電氣火災(zāi) 危險(xiǎn)較大的高層建

11、筑內(nèi)，應(yīng)考慮： 設(shè)備無(wú)油化，因?yàn)楹碗姎庠O(shè)備過(guò)熱或電弧故障時(shí)， 設(shè)備內(nèi)的絕緣油在高溫或電弧作用下，迅速產(chǎn)生熱分解，析 由氫、甲烷、乙烯等可燃?xì)怏w，使設(shè)備外殼內(nèi)壓力驟增，造 成外殼爆炸而噴油；有時(shí)析生的可燃?xì)怏w與空氣混合形成爆 炸混合物，在電弧或火花作用下，引起燃燒爆炸；含油電氣 設(shè)備爆裂后，高溫油流動(dòng)引起火災(zāi)擴(kuò)大。因此在高層建筑中 最好采用無(wú)油的電氣設(shè)備，如干式變壓器、真空開(kāi)關(guān)等。 選用飛弧距離小或能保證飛弧不致外由的設(shè)備，以防止短路和電弧的產(chǎn)生(3)確保過(guò)負(fù)荷保護(hù)設(shè)備及短路(包括三相和單相短路) 保護(hù)設(shè)備在發(fā)生過(guò)負(fù)荷或短路時(shí)可靠動(dòng)作對(duì)于距離電源較遠(yuǎn)的用電設(shè)備，如單相短路保護(hù)設(shè)備不 能及時(shí)動(dòng)作

12、時(shí)，必須采用帶有單相短路保護(hù)的開(kāi)關(guān)或其它措 施。電氣事故時(shí)，如控制電源失效，往往造成爆炸和火災(zāi)事 故，因此必須保證控制電源的可靠性。蓄電池干涸或放電不 足，造成開(kāi)關(guān)拒動(dòng)的事例已屢見(jiàn)不鮮。最近開(kāi)發(fā)的免維護(hù)蓄 電池并采用微機(jī)控制充放電的設(shè)備有一定優(yōu)越性。(4)采用RCD (剩馀電流保護(hù)器)作為防止電氣火災(zāi) 的措施當(dāng)泄漏電流達(dá) 0. 5A時(shí)，木質(zhì)材料就能起火。 因此可采 用整定電流為 100mA 的RCD防止由于泄漏電流引起火 災(zāi)。2、防止火災(zāi)蔓延在電氣火災(zāi)中，電纜電線(xiàn)事故率約占30%以上。電纜一般是成束敷設(shè)，成束電纜群體燃燒時(shí)，火焰溫度可達(dá)8001100 C；在距離水平布置電纜上方150350mm

13、處的火焰溫度可達(dá) 800 o因此，與著火電纜并列或位于其上方的電纜，易受波及而燃燒。電纜的絕緣、填充物、護(hù)套多 為可燃物，有些還會(huì)散發(fā)由有毒氣體，對(duì)人造成傷害，其燃 燒熱能約為 9602640kJ /kg ,因此電纜群燃燒時(shí)產(chǎn)生熱 量相當(dāng)大。很多電纜安裝在電纜溝或電纜槽內(nèi)、熱量積聚， 強(qiáng)化了延燃過(guò)程；垂直敷設(shè)的電纜群，一旦著火，由于煙囪 效應(yīng)，加速延燃。因此，要采取以下措施：(1)在可能產(chǎn)生延燃的地方采用阻燃型電纜、電線(xiàn) 低煙、低鹵阻燃全塑電線(xiàn)一般的塑料電線(xiàn)一旦著火，不但燃燒而且還產(chǎn)生大量有 毒氣體，如氯化氫、二氧化碳等，會(huì)造成人員中毒身亡。低 煙、低鹵阻燃全塑電線(xiàn)在絕緣中加人阻燃添加劑，且為

14、低鹵 材料，當(dāng)絕緣著火時(shí)，產(chǎn)生非燃性氣體，隔絕氧氣或促使絕 緣層碳化形成保護(hù)層，產(chǎn)生隔熱和阻燃效果，且僅產(chǎn)生少量 煙氣。阻燃電纜采用與上述阻燃電線(xiàn)相同的添加劑，達(dá)到阻燃自熄效果。 但在火災(zāi)場(chǎng)所里，也會(huì)燃燒，在敷設(shè)時(shí)還必須采用適當(dāng)?shù)姆?火措施。(2)采用防火涂料或防火包帶當(dāng)采用一般電纜時(shí)，可采用防火涂料涂于電纜上或采用 防火阻燃電纜包帶包于電纜上。涂料和包帶遇火后，分解為 均勻致密的碳泡沫隔熱層，隔離氧氣且阻止熱量傳遞，達(dá)到 阻火效果。對(duì)于消防泵、排煙風(fēng)機(jī)，10kV及以上電纜和其它重要負(fù)荷的電纜應(yīng)全涂或全包扎；對(duì)于其它負(fù)荷用的電纜 可在穿越阻火墻、板和孔洞封堵處局部l1.5m 處涂或包扎。涂料可

15、噴涂或刷在電纜上，每 8h 一次，涂到膜厚 1. 2mm才算合格。(3)采用防火堵料堵封 在垂直的電纜井道內(nèi)敷設(shè)時(shí)， 每隔23層，在樓板 處用不低于樓板耐火極限的阻火材料作防火分隔，孔洞用防 火堵料封堵。垂直敷設(shè)的電纜全部涂防火漆。 水平敷設(shè)穿墻孔處，用不低于隔墻耐火極限的阻火 材料堵封。 在電纜溝(或隧道)內(nèi)敷設(shè)時(shí)，按防火分區(qū)要求設(shè)置 阻火墻，必要時(shí)通道可設(shè)防火門(mén)。 重要負(fù)荷的配電線(xiàn)路，當(dāng)采用普通電線(xiàn)隊(duì)，穿金屬管暗敷后還應(yīng)敷設(shè)在非燃燒體結(jié)構(gòu)內(nèi)，如厚度不小于30mm水泥層。穿金屬管明敷時(shí)，必須在金屬管上采取防火措施。當(dāng)采用電纜時(shí)，則敷設(shè)于難燃封門(mén)槽盒內(nèi)，這種槽盒的結(jié)構(gòu) 是一旦電纜著火，使氧氣得

16、不到補(bǔ)充而迅速自熄。3、保證火災(zāi)時(shí)的必要供電當(dāng)高層建筑發(fā)生火災(zāi)時(shí)，必須利用建筑物本身的消防設(shè) 施進(jìn)行滅火和疏散人員。這些消防設(shè)施，例如消防水泵、消 防電梯、排煙設(shè)備、應(yīng)急照明和報(bào)警滅火設(shè)備等，如沒(méi)有可 靠的電源，發(fā)生火災(zāi)時(shí)不能及時(shí)報(bào)警、滅火，無(wú)法有效地疏 散人員和物資以及控制火勢(shì)蔓延，勢(shì)必造成重大損失。這些 負(fù)荷應(yīng)屬于一級(jí)負(fù)荷。對(duì)于特別重要場(chǎng)所，如其中有經(jīng)常用 于國(guó)際活動(dòng)且人員眾多、不允許中斷供電的場(chǎng)所以及超高層 建筑則應(yīng)為一級(jí)負(fù)荷中的特別重要負(fù)荷。對(duì)于這類(lèi)負(fù)荷，除 兩個(gè)電源外，還必須增設(shè)應(yīng)急電源，對(duì)特別重要的負(fù)荷供電。 應(yīng)急電源一般采用柴油發(fā)電機(jī)組，起動(dòng)時(shí)間不超過(guò)10s o這種負(fù)荷的供電電纜

17、最好采用耐火電纜，可采用銅芯銅 套氧化鎂絕緣耐火電纜、全塑耐火電纜和耐火電纜橋架。銅芯銅套氧化鎂絕緣耐火電纜是以銅芯作導(dǎo)體、無(wú)縫鋼套作護(hù)套，中間充以耐高溫、高絕緣性能的無(wú)機(jī)物氧化鎂粉 作絕緣材料，允許在250 C高溫下長(zhǎng)期使用，最高使用溫度達(dá)1000 c。優(yōu)點(diǎn)是具有優(yōu)良的防火性能，耐高溫、不燃燒、壽命長(zhǎng)，常作為消防泵的供電電纜。缺點(diǎn)是受無(wú)縫鋼管坯料 長(zhǎng)度的限制，電纜制造長(zhǎng)度較短，且機(jī)械硬度大，電纜接頭 及放線(xiàn)施工困難，價(jià)格較高。全塑耐火電纜與普通電纜相似，但其絕緣和護(hù)套中加入 阻燃添加劑，在線(xiàn)芯外還包以云母玻璃帶等無(wú)機(jī)絕緣材料， 在750 C的火焰中燃燒了 3h后，施加1000V 工頻電壓 不

18、擊穿。這種電纜的施工安裝與普通電纜相似，價(jià)格則較貴，由于尚沒(méi)有長(zhǎng)期使用的經(jīng)驗(yàn)，對(duì)于高層建筑尚不宜采用。耐火橋架已由消防部門(mén)鑒定，并已成批生產(chǎn)，計(jì)有以下 四種：(1)耐火鋼制槽盒)耐火鋼制槽盒能經(jīng)受火焰熏烤，槽內(nèi)溫度可限制在電纜安全允許值內(nèi)，設(shè)有防雨罩，可廣泛 用于室外易燃場(chǎng)所。(2)耐火無(wú)機(jī)槽盒)耐火無(wú)機(jī)槽盒 外殼由無(wú)機(jī)材料和增強(qiáng)玻璃纖維構(gòu)成，密封性好，可有效地防止電纜自身燃燒及外部火源造成危害，用于堿、酸腐蝕及室外場(chǎng)合。(3)隧道用阻火托架具有良好的通風(fēng)透氣性能， 當(dāng)電纜自身燃燒時(shí)，由于高溫使原來(lái)開(kāi)啟的浸有特種防火涂料的 通風(fēng)網(wǎng)孔堵塞，由于缺氧而自熄。(4)電纜過(guò)熱報(bào)警橋架當(dāng)電纜過(guò)熱或外部火災(zāi)超過(guò)70 C時(shí)發(fā)生聲光報(bào)警，可與上述幾種耐火電纜槽盒和托架 配合使用。4、設(shè)置總等電位聯(lián)結(jié)為防止外部故障電壓進(jìn)入建筑物內(nèi)引起的事故，IEC標(biāo)準(zhǔn)和一些發(fā)達(dá)國(guó)家電氣標(biāo)準(zhǔn)都規(guī)定建筑電氣裝置內(nèi)必須設(shè)置總等電位聯(lián)結(jié)，見(jiàn)圖 5。即在進(jìn)線(xiàn)配電箱近旁安裝一接地 母排、其上有若干接線(xiàn)端子， 將配電箱的 PE (PEN)母排、 接地極引入線(xiàn)和建筑物內(nèi)的水、暖、氣等金屬管道以及金屬 建