淺談從電氣設(shè)計角度對電氣火災(zāi)的預(yù)防

摘要：本文立足電氣設(shè)計的角度，分別從合理選擇線纜及敷設(shè)方式、合理設(shè)置系統(tǒng)保護、加設(shè)諧波濾波器防止高次諧波引起的火災(zāi)隱患、裝設(shè)剩余電流式電氣火災(zāi)監(jiān)控裝置等方面來預(yù)防火災(zāi)的發(fā)生。

關(guān)鍵詞：火災(zāi)；電氣設(shè)計；預(yù)防

根據(jù)消防部門的統(tǒng)計，在全國的火災(zāi)事故中，電氣火災(zāi)約占1/3。而電氣系統(tǒng)分布廣泛、長期持續(xù)運行，電氣線路通常敷設(shè)在隱蔽處，火災(zāi)初期時不易被發(fā)現(xiàn)；電氣火災(zāi)主要發(fā)生在建筑物內(nèi)，建筑物內(nèi)人員密切、疏散困難、排煙不暢，極容易造成群死群傷的重大事故。電氣火災(zāi)危害重大，電氣設(shè)計時就要注意電氣火災(zāi)的預(yù)防。

電氣火災(zāi)的火源主要有兩種形式，一種是電火花與電弧，另一種是電氣設(shè)備或線路上產(chǎn)生的危險高溫。常見的具體起因為：

⑴接觸不良，當(dāng)工作電流通過時，在接觸電阻上產(chǎn)生較大的熱量，使連接處溫度升高，高溫又使氧化進一步加劇，使接觸電阻進一步加大，形成惡性循環(huán)，產(chǎn)生很高的溫度，可達千度以上，使附近的絕緣軟化造成短路而引發(fā)火災(zāi)，也可能直接烤燃附近的可燃物而引發(fā)火災(zāi)。

⑵過電流，原因包括過載和短路。過電流產(chǎn)生的熱效應(yīng)是電氣火災(zāi)的直接或間接原因。

⑶異常電壓升高，是電力系統(tǒng)在運行過程中，因故障原因而導(dǎo)致的工頻電壓升高，用電設(shè)備的發(fā)熱與電壓的二次方成正比而引發(fā)火災(zāi)。原因有：中心點位移、負(fù)荷嚴(yán)重不平衡有三次諧波、變壓器高壓側(cè)發(fā)生碰殼接地故障、不穩(wěn)定的短路或接地故障、電氣設(shè)備誤操作、設(shè)計選型或施工安裝錯誤等。

⑷雷擊，雷電是一種自然現(xiàn)象。雷電放電、反擊引發(fā)、感應(yīng)過電壓都可能引發(fā)的火災(zāi)。

綜合以上的原因，我們應(yīng)該從電氣設(shè)計的角度杜絕火災(zāi)隱患

1．合理選擇線纜及敷設(shè)方式

（1）負(fù)荷計算與導(dǎo)線截面選擇

電線電纜由于其敷設(shè)方式的不同，其散熱條件均不一樣，應(yīng)根據(jù)電線電纜敷設(shè)環(huán)境溫度具體情況的不同，考慮熱阻的變化并修正電纜的實際載流量，按敷設(shè)方式及環(huán)境條件確定的導(dǎo)體載流量，不應(yīng)小于計算電流。選擇低壓配電線路時應(yīng)考慮用電量不斷增加的可能性，留有一定的裕度。

（2）線路敷設(shè)

由于電線電纜的廣布性、電纜的易燃性、電纜著火的串延性、電纜著火后果的嚴(yán)重性，使電纜的防火工作日益重要。保持良好運行環(huán)境，避免電纜絕緣加速老化和損傷電纜。這就要求電纜的敷設(shè)溝、電纜隧道要有良好的排水設(shè)施，如設(shè)置排水淺溝、集水井，并能有效排水，必要時設(shè)置自動啟、停抽水裝置，防止積水、腐蝕性氣體或液體及可燃性液體或氣體進入，保持內(nèi)部干燥。

《民用建筑電氣設(shè)計規(guī)范》中對多種敷設(shè)方式的電纜的防火做出了明確規(guī)定，建議線路盡量采用暗敷。如因需要采用明敷時，應(yīng)特別注意電線電纜的選用和敷設(shè)方式，以保證防火分區(qū)及免遭破壞。封閉式母線、電纜橋架以及金屬線槽在穿樓板處須采用防火隔板和防火材料隔離；穿越防火墻時，應(yīng)采取防火隔離措施；另外，樓層間預(yù)埋鋼管在布線后兩端管口應(yīng)做密封隔離。

但是，應(yīng)避免將電纜防火門處于常閉狀態(tài)、用防火隔板將電纜完全封閉、將電纜溝蓋板的縫隙統(tǒng)統(tǒng)填充封閉等影響電纜通風(fēng)和散熱的做法。而且，將電纜完全封閉起來，也使對電纜的正常巡視成為不可能，不能及時發(fā)現(xiàn)電纜故障。另外，要有完善的防生物設(shè)施，防止鼠、蛇類等小動物破壞電纜絕緣引發(fā)事故。

（3）電線電纜的選型

從電纜材質(zhì)角度考慮，應(yīng)盡可能的采用銅芯電纜避免使用鋁線芯。當(dāng)電流通過導(dǎo)線或電纜時，阻抗的存在會造成電能的損耗，使導(dǎo)線或電纜發(fā)熱，溫度升高，使導(dǎo)線或電纜的絕緣加速老化，造成絕緣性能下降損壞或擊穿，會使接頭連接處氧化速度加劇，增大接觸電阻使其進一步發(fā)熱氧化，增大接觸電阻使其進一步發(fā)熱氧化，從而引起漏電、斷線等，甚至引發(fā)火災(zāi)。由于電阻率低，同截面的銅芯電纜的發(fā)熱量比鋁芯電纜小得多，使得運行更安全。而且銅芯電纜得連接頭性能穩(wěn)定，不會由于氧化而發(fā)生事故。因此，在電纜供電中，特別時地下電纜供電領(lǐng)域，具有突出的優(yōu)勢。地下使用銅芯電纜供電具有事故率低、耐腐蝕、可靠性高、施工維護方便等特點。這正是國內(nèi)目前在地下電纜供電中主要采用銅電纜的原因所在。

根據(jù)電氣線路防火要求的程度的要求，選擇使用無鹵低煙阻燃型、耐火型、礦物絕緣型的電線、電纜或分支電纜。這樣不僅從電氣線路方面更好地防止火災(zāi)發(fā)生，而且能更好地確保火災(zāi)發(fā)生時消防用電的可靠性和安全性。但電氣線路阻燃防火仍有一定限度。

2．合理設(shè)置系統(tǒng)保護

（1）過載保護的設(shè)置一定要在被保護元件被損壞以前動作，才能可靠進行保護。短路保護設(shè)置存在的問題，從防范電氣火災(zāi)的角度來看：1）單相短路的保護靈敏度通常不夠，線路的零序阻抗仍較大，對于較長的線路，其末端單相短路電流很小，常不能使保護可靠動作。2）保護的整定都是按金屬性短路計算的，當(dāng)發(fā)生非金屬性短路如弧光短路時，由于電弧阻抗較大，使短路電流遠小于計算值，保護不能可靠動作，還需配合其它措施來加以完善。

（2）剩余電流保護器除了用于電擊防護外，在發(fā)達國家還廣泛用于電氣火災(zāi)的防范，剩余電流保護器主要用于對因絕緣損壞產(chǎn)生的泄漏電流和單相接地故障電流引起的火災(zāi)進行保護。對泄露電流和電弧性接地故障，過電流保護裝置一般是不能確實保護的，而電氣短路火災(zāi)又以電弧性接地故障火災(zāi)居多，剩余電流保護器的設(shè)置正好彌補了這一缺陷。

建筑物進線處應(yīng)合理裝設(shè)帶漏電保護功能的三相四線斷路器，漏電動作電流可選300mA或500mA，帶0.15－0.3秒延時。帶漏電保護功能的斷路器其延時功能可與第二級30mA的剩余電流保護器配合，實現(xiàn)選擇性保護，而且500mA以下電弧能量尚不足以引燃起火，可有效地消除接地電弧產(chǎn)生的隱患，大幅度降低單相接地短路引發(fā)的火災(zāi)。

3．防止高次諧波引起的火災(zāi)隱患

目前諧波對住宅用戶的影響比公共建筑小的多，現(xiàn)在只能采取增大線路截面，特別是增大中性線截面的辦法，以減小回路阻抗，這樣減少高次諧波電流在回路阻抗上產(chǎn)生的諧波電壓，可相應(yīng)減少線路的諧波含量。對于公用建筑來說，防止諧波危害，除了采取減少線路阻抗的措施外，還可以裝設(shè)有源（或無源）諧波濾波器、諧波抵消器來濾除或抵消諧波分量。

4．剩余電流式電氣火災(zāi)監(jiān)控裝置

《高層民用建筑設(shè)計防火規(guī)范》（GB50045-95）（2005 年版）的局部修訂條文，新增加了漏電火災(zāi)報警系統(tǒng)設(shè)計，規(guī)定“高層建筑內(nèi)火災(zāi)危險性大、人員密集等場所宜設(shè)置漏電火災(zāi)報警系統(tǒng)”。將電氣火災(zāi)防范的重要性提升到一個新的高度。

剩余電流式電氣火災(zāi)監(jiān)控裝置安裝在低壓配電系統(tǒng)中，用于檢測系統(tǒng)中的剩余電流、溫度等有關(guān)電氣火災(zāi)隱患產(chǎn)生的電氣參數(shù)，當(dāng)被保護線路中監(jiān)控裝置參數(shù)超過報警設(shè)定值時，能發(fā)生報警和控制信號，及早發(fā)現(xiàn)火災(zāi)源頭，在火災(zāi)蔓延前及時采取措施，將損失降至最小。

有以上分析可以看出，從電氣設(shè)計角來預(yù)防火災(zāi)，降低火災(zāi)的損失，是有效的，可行的。