建筑群內電氣線路引起火災常見情況分析

酆昆

摘 要：在人民的日常生活、工作和生產中，重視安全用電，特別是消除建筑群內電氣線路火災隱患，對保證經濟的健康發展、人民的生命財產安全具有極其重要的意義。同其他火災一樣，建筑群內電氣線路火災的發生也需要具備三個條件：氧氣、可燃物質和火源。電氣線路不正常連接產生的高溫、電弧以及電火花構成火源，特別是人物集中的大型娛樂場所，一但發生電氣火災，將會造成嚴重傷亡，所以文章對建筑群內電氣線路引起火災常見情況分析討論，有非常重要的參考意義。

關鍵詞：電氣火災；建筑；接觸不良；分析

中圖分類號：TU892 文獻標志碼：A 文章編號：2095-2945（2019）20-0042-02

Abstract： In the daily life， work and production of the people， it is of great significance to pay attention to the safe use of electricity， especially to eliminate the hidden danger of fire in the electrical lines in the building complex， which is of great significance to ensure the healthy development of economy and the safety of people's life and property. Like other fires， three conditions are required for the occurrence of electrical circuit fires in buildings： oxygen， combustible materials and fire sources. The high temperature， electric arc and electric spark produced by the abnormal connection of the electrical circuit constitute the source of fire， especially in the large entertainment places where the characters are concentrated. If there is an electrical fire， it will cause serious casualties. Therefore， this paper has a very important reference significance for the analysis and discussion of the common fire caused by the electrical circuit in the building complex.

Keywords： electrical fire； building； poor contact； analysis

引言

建筑群內電氣線路的火災原因主要概括為短路（接地故障）、長時間過負荷、接觸不良，常見的發生在線芯和線芯之間，線芯和設備之間，插頭和插座之間等兩個導體之間的接觸如果存在較厚的氧化膜或雜質，則形成的接觸電阻過大，通過工作電流時的局部溫度過高，而溫度過高又致使氧化膜增厚，這樣正反饋引起的熱量足以融化線路絕緣，造成短路電氣火災，如果接觸處連接不緊密而存在空隙，則電流通過時伴隨火花的發生，局部溫度可達到數千度，能直接引起火災。

引發重特大電氣火災最多的是線路（即電線或電纜），所占百分數高達52.0%，可見電氣線路是電氣火災中的多發位置。電氣火災的起火原因多為短路、過負荷、接觸不良、過熱、漏電等故障性電氣火災，其相加所占比例達到73%，其中，短路是引發重特大電氣火災最嚴重的故障形式，所占百分比高達42%。接觸不良和長期過負荷緊跟其后，在火災總數中亦占有12.16%和14.19%的比例。

1 火災統計

本文所稱建筑火災電，專指工頻50Hz，電壓220V交流線路所發生的電氣火災。大量火災統計資料表明我國電氣火災無論是在火災原因還是在火災直接經濟損失方面多年來都處于各類火災統計數的首位。有資料表明，1999年中國發生電氣火災的次數比10年前翻了一番，高達1×104多次，電氣火災總數占據了各類火災事故的30%，到了2002年，該比例上升為35%以上。這其中接頭接觸不良引發的火災占了相當的比例。

本文對低壓電氣火災的危害進行了相關分析，對積極推廣目前低壓配電系統在線監測系統和線路保護研究的必要性和緊迫性，其中對于低壓線路在線監測的空白——線路接觸不良監測進行了相關介紹，線路接觸不良放電在目前現有的線路保護裝置中無法被檢測到，因此本文開展低壓線路接觸不良基礎理論研究具有重要的意義。

2 火災接觸不良試驗模擬

本課題研究對象為低壓220V線路居民用電中導線接頭部位接觸不良，試驗電壓為220V，試驗電流控制在15A以下，所接負荷為阻感負荷，電路中以電阻器和電感線圈串聯的形式實現。針板模型分別放置在火線和零線上，局部放電檢測儀信號采集端連接在火線進線端。具體試驗原理圖如圖1。

放電發生及其潛在影響因素的模擬：

線路發生接觸不良放電往往具有很大的偶然性，放電位置可能因為安裝質量或者其它系統內部原因而千差萬別，但該類放電一旦發生則具有相同的特點：放電量微弱、持續時間久和放電位置隱蔽。針對以上特點可對放電位置進行寬泛的火線放電和零線放電模擬，即分別將接觸不良針板模型放置在火線和零線上模擬低壓線路接頭部位出現接觸不良。在火線和零線上分別進行試驗時，接觸不良針板模型的針電極和板電極均固定，通過旋轉微分頭來改變針板電極間的接觸情況來發生放電。

鑒于接觸不良影響因素多種多樣且各因素交織影響，本課題研究對擬定的若干影響因素進行主要研究分析。目前確定的研究對象有不同類型的接觸、間隙大小、負荷類型和負荷大小。

不同類型接觸是對接觸狀況的一個籠統描述。實際的接觸并非是某一種接觸狀況可以概括，本文提出用點面、線面和面面接觸來寬泛的概括各種相對接觸的典型類型。通過更換所訂制的不同形狀的微分頭可進行相關模擬試驗，用千分尺對微分頭尖頭進行測量估算出其接觸面積，從而達到對接觸類型進行定量研究。

導體間接觸往往并非是全面無間隙接觸，其接觸面在達到一定有效接觸面積的同時也存在著微弱的空氣接觸間隙，該接觸間隙是造成間隙放電的主要影響因素之一。通過調整接觸不良針板電極的接觸壓力可以準確的調制出精確度為0.01mm的空氣間隙。

負荷類型即是所接負荷的電氣特性，如：阻性、感性和容性。在低壓配電系統中以功率因數來表述接入系統負荷的性質。低壓配電系統一般為阻感性負荷，在抽象成試驗電路時可用電阻和電抗器串聯搭配來表示。通過改變串聯電阻和電抗器的數值即可改變功率因數的大小，功率因數的變化在一定程度上即可反應負荷類型變化的情況。

負荷大小顧名思義為負荷類型不改變的情況下線路接入負荷數量的情況。本課題研究在電網規定的功率因數范圍內通過調整試驗電路中接入電阻的大小來改變試驗電流，以試驗電流的變化來量化負荷大小的變化情況。

3 接觸不良

從線路接觸不良最終的表現形式上可將接觸不良按照導體初始接觸部位是否存在空氣間隙可分為無間隙接觸不良和有間隙接觸不良。無間隙接觸不良即導體連接處接觸狀況差，該種接觸狀況雖能承擔一定的電流導通能力，但無法長期承擔接觸兩端任一端導體的額定載流量。有間隙接觸不良是指在導體接觸面上存在一定的空氣間隙或者接頭處因長期氧化接觸面松動而出現一定的接觸間隙的接觸情況。兩種類型的接觸不良都能在一定程度上維持線路的正常供電，但由于其接觸電阻值均高于正常接觸電阻值，長期運行后接頭處都會產生較大的熱量而最終造成線路運行異常。

造成接觸電阻過大的原因：

（1）安裝質量不合格：安裝質量差常造成導線與導線以及與電氣設備連接點處連接不牢。

（2）導線連接處不夠清潔：接觸面常見污物如氧化層、泥土、油污等。

（3）導體連接處受物理因素影響：接頭處長期受外界震動或冷熱變化影響，都將使接頭松動。

（4）銅鋁導體不恰當連接；若銅鋁接頭處理不當，在電腐蝕作用下接觸電阻會出現很快增大。

4 模擬結果

通過試驗對兩種信號檢測設備檢測到的信號分析，其中兩種設備分別是數字存儲示波器和局部放電檢測儀。采用數字存儲示波器作為檢測工具的試驗只進行定性的分析不做定量的研究，所以檢測數據均以.BMP圖片格式保存。對試驗中存儲的圖片進行圖形比對分析，大致確定接觸不良放電發生時的放電規律，如放電位置不同的差別、檢測位置不同的差別和導電距離不同的差別。采用局部放電檢測儀可得到發生接觸不良放電時電壓波形中放電量、平均放電量、放電次數和相位的關系。對每一次放電記錄文件中的最大放電量，平均放電量、放電次數和放電頻發相位列表記錄，并繪制出數據變化曲線，通過相關參量統計值的曲線走勢可歸納該組試驗的特征量的規律變化。

5 結論

接觸不良放電時火線電壓波形上存在放電多發區域，放電多發區域的相位區間是0°～20°、40°～80°、100°～140°、160°～200°、220°～260°、280°～320°、340°～360°，該相位分布規律不隨放電所在位置（火線或者零線）、接觸類型、接觸間隙、負荷性質、負荷大小的不同而發生放電區域相位偏移或者缺失。

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