电气火灾及防范

电气火灾的起因
 
1、安装、接线疏忽引起的相间短路 断路器进线接线端子的连接螺钉扭短未达到国家标准规定值， 连接松 弛（特别是有振动的场所），使接触电阻增大，时间略长，便爆出火 花，进而引起相间短路。这种短路电流因为发生在断路器前面，不流 过断路器，故断路器无法保护；而有些短路电流值又未达到上一级保 护断路器的动作整定值，上一级断路器不动作（譬如仅为上一级断路 器额定电流的 7 倍，它属于延时范围，动作时间为 7s 左右）即在上一级断路器跳闸之前导线已被烧毁，导致电气火灾。
2、安装环境潮湿
安装断路器的场所严重潮湿，断路器虽未合闸，但其上的刀开关因疏忽合上，则在断路器电源端的相间（如连接为裸铜排）因布满水汽， 引起相间击穿而短路，配电箱被烧，楼房建筑物起火。
3、泄漏电流
因绝缘受损或线路对地电容大，相对产生泄漏电流。如泄漏电流达 300mA（对额定电流为 40A 的线路，泄漏电流是 100mA），故障处的消耗功率约为 20W，时间延续 2h，将使绝缘进一步遭损，而造成相对地短路（若不使用剩余电流动作保护器 RCD，而使用熔断器或小型断路器动作）。时间略长，引起火花放电，酿成火灾。
4、断路器（熔断器）的额定电流选择偏大
由于设计时选择的断路器（熔断器）额定电流比线路的允许持续载流量、配电保护整定值大很多，当发生过载时，断路器在规定的时间内不动作，线路就长期处于过载，对绝缘、接线端子和周围物体形成损害，严重时将引起短路。
5、线缆电流密度偏大
IEC354-3-523 标准对 2.5mm2 的铜芯塑料线的载流量规定为 26A，而我国的资料是取 30~32A，则电流密度高出 IEC 标准 23%，电流密度偏大引起过载，若再加上保护不当，也易引起短路。
6、线路实际载流量超过设计载流量
其后果断路器频繁跳闸，无法用电。如强行使用（如用铜丝代替熔丝 或拆除断路器）就会因过载造成短路。
7、三相负载不平衡
对于大量的单相设备，由于三相负载不平衡，引起某相电压升高，严重时将烧毁单相用电设备，导致起火。如以下三种形式：
（1）负载阻抗大小相等而功率因数不相等，则某相出现过电压，严重时可达 1.27 倍额定电压；
（2）负载阻抗大小不等而功率因数相等，负载阻抗大的一相电压，最大值可达 1.73 倍额定电压；
 
（3）如果三相负载阻抗和功率因数都不相等，最大相的负载过电压有可能达 2.36 倍额定电压。
 
8、中性线断裂引起电器设备烧毁有以下原因：
 
（1）因装设马虎、受风雨侵袭或某些机械原因使中性线中断；（2）一些非线性负荷（如舞台调光用晶闸管、家用电器中的微波炉、 电子镇流器等）的三次谐波很大，最大将超过 30%额定电流，加上三相负载不平衡，N 线的电流最大可达 2 倍多额定电流；
 
（3）N 线的截面积设计为 1/2 甚至 1/3 相线截面积，使 N 线极烧断。 中性线断裂后，如保护不当，则电气设备绝缘受损，引起单相设备烧坏，产生电气火灾。
 
9、单相接地故障对于 TI 系统，相线碰外壳或金属管道等而引起的短路，通常受接地
 
电阻的限制，短路的电流约 15.7A，多数熔断器或断路器无法在如此小的电流下熔断或跳闸，就会引起打火或接弧；TN 系统的 PE 线端子和接头发生接触不良，不易察觉，一旦发生磁壳等接地故障，将迸发高阻抗的电火花或拉电弧，限制了短路电流，使保护电器不能及时动
 
作。而电弧、电火花的局部高温将使易燃物起火。由于线路短路电流大大超过额定电流，导线的电流密度剧增。按我国标准，PVC 铜芯绝缘导线的安全电流密度：1~5mm2 导线为 18~9A/mm2；6~95mm2 导线为8.33~3.26A/mm2。
电气火灾的防患
1、提高安装质量
对于连接螺钉松弛、中性线安装牢度不够，要加强对工作人员的教育和考核，提高安装、操作者的技术（业务）水平。在成套电器产品出厂和安装完毕送电的时候，严加检查，在运行后定期维护保养。
2、三相负载平衡就特别注意三相负载的平衡和 N 线、PE 线截面的正确设计与选用；设计院应将消防作为一个设计重点，建立消防鉴定组认真审核；各地
 
公安消防部门应严格执法。
 
3、更新资料
 
国家或地方的电气规范、各出版社出版的电气手册等参考资料，应进行全面的修订，一些陈旧、过时的数据应予删除。
 
4、布线改造
 
对于早期的民用住宅 （包括办公楼）， 由于近年家用电器使用量剧增，应对其布线进行改造。如果有困难，应由供电部门对住户的用电进行适当的限制。
 
5、大量推广、使用 RCD
 
我国现行的国家电气规范和标准主要着眼于人身触电安全保护和作接地短路保护的辅助措施，而对防止线路受过电流、机械损伤、绝缘陈旧老化等可能引起的火灾目前似乎未作强制的、 全面规范性的保护规定（仅有《漏电保护器农村安装运行规程》）。接地故障电流实际上是一种很大的对地泄漏电流，在产生单相接地大电流之前，往往有较小的漏电流先兆， 它破坏绝缘， 常常引导大的单相接地电流的发生，因此推广、使用 RCD 已是一种刻不容缓的大事。
 
（1）带有过载、短路、漏电保护的 RCD（习惯称漏电断路器），不带过载、短路仅有漏电保护的 RCD（习惯称漏电开关）以及漏电继电器（漏电时不断开保护器，仅作报警用，它也可与接触器、断路器组装为漏电断路器或漏电开关）。瞬时型 RCD 的动作时间小于 0.1s（延时型为 0.5s），我国标准 GB6829-95 规定漏电动作电流 I△n 有 0.006、0.01、0.02、0.05、0.1、0.3、0.5、1、3、5、10、20A 等，国外最大的有 30A 规格，各使用场所可选用适当的 I△n 值。一般防电气火灾的 RCD 选用 500mA，为 300mA。
（2）目前国内市场供应的产品，智能型万能式（框架式）断路器[如 DW45 系列、HSW1 型、CW1 型和 DW16、DW40 等万能式断路器，都有单相接地故障电流保护的功能。DW45 型的三相（三极）或三相四线（四极）断路器，在三个相（或加一个各设置一个零序电流互感器。单相接地保护的信号只取三相或三相线加 N 线的相量之和。如有接地故障，相量和不等于零，此时，互感器的二次回路有输出，输出给智能型控制器，断路器即在 0.1、0.2、0.3、0.4s（用户可自行调节）时间内动作。其接地故障电流动作值为 0.2~0.8 倍额定电流。DW45-2000 的最小电流为 160A，最大为 1200A，而 DW45-3200 最小为 600A，最大为 2500A。由于单相接地故障电流最小为 160A，它只能防金属性的单相接地短路电流，而不能防接地电弧引起的短路，故选用时应注意。
（3）国外的产品（如 ABB 公司的 SACE），在其 S 系列塑壳式断路器上派生出漏电保护器。它是利用 RC211 和 RC212 的漏电脱器模块与 S
 
系列断路器合成的。RC211 的 I△n 有 0.03、0.1、0.3A，动作时间小于等于 0.1s；RC212 的 I△n 有 0.03、0.1、0.3、0.5、1~3A（可调）， 动作时间有 0、0.1、0.25、0.5、1、1.5s（可调）。法国施耐德公司 Vigicompact 断路器有接地故障保护功能。以上这些漏电开关或接地故障保护功能，目前国内正在研制之中。
 
（4） 以下场所装设漏电保护装置时， 发生漏电只能报警而不脱扣 （不断电）：
 
（1）公共场所的通道、应急照明；
 
（2）消防用电梯及确保公共场所安全的设备；
 
（3）用于消防设备的电源，如消防报警装置、消防水泵、消防通道 照明等；
 
（4）用于防盗报警电源；
 
（5）冶金、化工、重要科研单位、军事设施等不允许停电的场所和 部门。有关的设计规范规定， 这些场所仍需设置漏电保护装置， 但如有漏电，吸能报警而不脱扣断电，报警时维修人员必须及时抢修。一起由静电起火事故引发的思考 2000 年 10 月 31 日 14：45 分，河南某石化厂机修车间一名女职工提着一带塑料柄挂钩的方形铁桶，到炼油三厂 II 催化粗汽油阀取样口下，打算放一些汽油作为酸性大泵维修过程清洗工具用，当该女职工将铁桶挂到取样阀门上，打开手阀放油不久，油桶着火。现场炼油二厂一技术员见状，迅速找开一旁的事故消防蒸汽软管，该女职工在消防蒸汽的掩护下，很快关掉了取样阀门，并和该技术员一起，用干粉灭火器和消防毛毡将火扑灭。这是一起典型的由于阀门开度过大，汽油流速地快而导致静电核积聚，产生火花放电而引发的事故，虽然现场扑救及时得当，没有让事态进一步扩大而造成危害，但反映出个别职工安全意识还够高，对静电放电的机理以及造成的危害认识不深。 静电放电引起燃烧和爆炸，
必须同时具备以下四个条件：
 
（1）必须有静电电源（包括感应带电）；
 
（2）静电必须积累到足以引起火花放电的电位和场强；
 
（3）静电（放电火花）能量达到可燃性或爆炸性混合物的最小点火能；
 
（4）静电火花周围必须存在着可燃性或爆炸性物质。此次着火事故，正是以上 4 个条件同时具备的条件引发的。虽然事后厂安全部门对该女职工进行了认真的安全教育，并给予了相应的处罚，同时认真落实了事故处理“四不放过”，但此次事故却让我们进一步认识到：如果不严格执行安全操作规程，不对静电在石化生产过程可能造成的危害引起足够的重视， 由于静电的原因而给生产带来危害和不良影响将是深刻的，甚至是惨痛的。不停电作业，安全措施要保证变电所低压带电作业，一要求开工作票，完成保证安全的组织措施；二要求穿戴好防护用品，使用绝彖工具，站在绝彖垫上工作；三必须有专职护人（具有安全操作证，并经验丰富的熟练的电工）；四作业人员必须精力充泳，作业时思想高度集中。四者缺一不可，否则将会留下发生事故的隐患。1999 年 10 月， 厦门某公司发生一起严重违反低压带电作业安全规程造成 2 名作业电工（1 男 1 女）被严重烧伤的事故，引起部分停电，给该公司造成经济损失近百万元。该企业一号变电所原采用 8 套 BFJ-3Z-73 型抽屉式电容开关柜 （装机容量 1000KVAR）分别对 4 台 S7-1250KVA 变压器进行无功补偿，开关柜原配电力电容器为旧型的 YY04-12.3-3，其内部元件发热引起电力电容器体积膨胀与漏油，有的甚至损坏无法投入使用。因此企业决定将其全部更换为 BSMJ0.4-12-3 型电力电容器。由于企业生产连续性要求，不允许采用全部停电作业，而 BFJ-3Z-73 电容开关柜后部有 3 条垂直敷设的三相母排，直接与主母排联接，因此，无法停电，改造作业只能带电进行。改造工程委托厦门某安装公司，4 名本企业电工给予配合。10 月 11 日 14 时许，一声巨大爆炸声从变电所传出惊动全厂，并造成局部停电，附近管理人员与值班电工迅速救灾，扑灭大火，并将 2 名严重烧伤的安装工人送到医院急救。
事故原因分析：
 
（1）BFJ-3Z-73 电容开关柜后部母排带电，母排与电容器最小距离为 0.3m，电容器的更换作业必须要 2 名工人在配电柜前后配合进行，而盘后作业人员在作业时人体与母排的距离小于 0.35 米，存在直接接触的危险，盘柜后通道只有 0.8 米，空间过于窄小，照明严重不足 （设计考虑不周所至），不利于工作人员活动，易疲劳。
（2）连续 2 天赶工作业，身体过于疲劳，作业时思想难于集中，在拆除旧电容的固定扁铁时， 由于用力过猛， 扁铁与盘柜后部母排触碰，引起短路，短路电弧又引起三相弧光短路与电容器爆炸燃烧。盘柜前后 2 我被弧光与电容器喷出的油严重烧伤。
 
（3）安全意识淡薄，自我保护意识差，作为老电工自认为经验丰富，思想麻痹大意，在无法全部停电作业，安全距离小于 0.35 米，作业过程可能触碰到带电体的情况下，没有对带电体采取绝缘隔离，防止可导电物及人员误触带电体的安全有效措施。
 
（4）安全监护制度没有落实，该企业派去配合的电工，本应对现场作业人员进行不间断监护， 却直接参与安装作业， 严重违反安全规程。
 
（5）工作票制度无落实，变电所低压带电作业应开第二种工作票，虽然在作业前已开了第二种工作票，但值班人员（许可人）在安全措施没有落实到位的情况下 （如安全距离小于 0.35 米应进行绝缘隔离）而许可作业，工作负责人违反监护制度直接参与作业，工作票形同虚 设，管理不到位，也是引起这起事故的主要原因。
事故教训及防范措施：
 
（1）电工作业应重视作业环境，在危险性较大的场所，应尽量采用全部停电的工作方法，若无法全部停电作业时，安全措施必须落实到位，按带电作业安全要求进行，如人体与带电体的距离小于 0.35 米或大于 0.35 米而小于 0.7 米，且无绝缘隔离，工作时可能触及带电体则必须采用绝缘隔离措施。
 
（2）电工带电作业必须配备 2 人，其中 1 人作业，1 人负责安全监护，带电工作人员必须是经过训练考试合格的电工担任，监护人必须由有经验的电工担任，并对作业人员进行不间断监护，随时纠正其不安全动作。
（3）电工作为特种作业人员必须树立自我保护意识，严禁抢时间而忽视安全工作制度，严禁为赶工而疲劳作业，严禁不熟悉现场设备而盲目作业。 避免一时的疏忽给自己、 他人与国家造成无法挽回的损失。
 
（4）加强安全管理，确实落实好安全规程中的各项组织措施与技术措施，加强职工安全思想教育，提高职工执行安全规章制度的意识与工作责任心。 电气及安全管理人员对违反安全规程的行为举止应及时制止、教育和处理，以确保电工作业的安全。