建筑群內(nèi)電氣線路引起火災(zāi)常見情況分析

酆昆

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

關(guān)鍵詞：電氣火災(zāi)；建筑；接觸不良；分析

中圖分類號：TU892 文獻(xiàn)標(biāo)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(nèi)電氣線路的火災(zāi)原因主要概括為短路（接地故障）、長時間過負(fù)荷、接觸不良，常見的發(fā)生在線芯和線芯之間，線芯和設(shè)備之間，插頭和插座之間等兩個導(dǎo)體之間的接觸如果存在較厚的氧化膜或雜質(zhì)，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(zāi)，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(fā)生，局部溫度可達(dá)到數(shù)千度，能直接引起火災(zāi)。

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

1 火災(zāi)統(tǒng)計(jì)

本文所稱建筑火災(zāi)電，專指工頻50Hz，電壓220V交流線路所發(fā)生的電氣火災(zāi)。大量火災(zāi)統(tǒng)計(jì)資料表明我國電氣火災(zāi)無論是在火災(zāi)原因還是在火災(zāi)直接經(jīng)濟(jì)損失方面多年來都處于各類火災(zāi)統(tǒng)計(jì)數(shù)的首位。有資料表明，1999年中國發(fā)生電氣火災(zāi)的次數(shù)比10年前翻了一番，高達(dá)1×104多次，電氣火災(zāi)總數(shù)占據(jù)了各類火災(zāi)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(fā)的火災(zāi)占了相當(dāng)?shù)谋壤?/p>

本文對低壓電氣火災(zāi)的危害進(jìn)行了相關(guān)分析，對積極推廣目前低壓配電系統(tǒng)在線監(jiān)測系統(tǒng)和線路保護(hù)研究的必要性和緊迫性，其中對于低壓線路在線監(jiān)測的空白——線路接觸不良監(jiān)測進(jìn)行了相關(guān)介紹，線路接觸不良放電在目前現(xiàn)有的線路保護(hù)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(chǔ)理論研究具有重要的意義。

2 火災(zāi)接觸不良試驗(yàn)?zāi)M

本課題研究對象為低壓220V線路居民用電中導(dǎo)線接頭部位接觸不良，試驗(yàn)電壓為220V，試驗(yàn)電流控制在15A以下，所接負(fù)荷為阻感負(fù)荷，電路中以電阻器和電感線圈串聯(lián)的形式實(shí)現(xiàn)。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(jìn)線端。具體試驗(yàn)原理圖如圖1。

放電發(fā)生及其潛在影響因素的模擬：

線路發(fā)生接觸不良放電往往具有很大的偶然性，放電位置可能因?yàn)榘惭b質(zhì)量或者其它系統(tǒng)內(nèi)部原因而千差萬別，但該類放電一旦發(fā)生則具有相同的特點(diǎn)：放電量微弱、持續(xù)時間久和放電位置隱蔽。針對以上特點(diǎn)可對放電位置進(jìn)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(xiàn)接觸不良。在火線和零線上分別進(jìn)行試驗(yàn)時，接觸不良針板模型的針電極和板電極均固定，通過旋轉(zhuǎn)微分頭來改變針板電極間的接觸情況來發(fā)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(jìn)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(fù)荷類型和負(fù)荷大小。

不同類型接觸是對接觸狀況的一個籠統(tǒng)描述。實(shí)際的接觸并非是某一種接觸狀況可以概括，本文提出用點(diǎn)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(jìn)行相關(guān)模擬試驗(yàn)，用千分尺對微分頭尖頭進(jìn)行測量估算出其接觸面積，從而達(dá)到對接觸類型進(jìn)行定量研究。

導(dǎo)體間接觸往往并非是全面無間隙接觸，其接觸面在達(dá)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(diào)整接觸不良針板電極的接觸壓力可以準(zhǔn)確的調(diào)制出精確度為0.01mm的空氣間隙。

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

負(fù)荷大小顧名思義為負(fù)荷類型不改變的情況下線路接入負(fù)荷數(shù)量的情況。本課題研究在電網(wǎng)規(guī)定的功率因數(shù)范圍內(nèi)通過調(diào)整試驗(yàn)電路中接入電阻的大小來改變試驗(yàn)電流，以試驗(yàn)電流的變化來量化負(fù)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(xiàn)形式上可將接觸不良按照導(dǎo)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(dǎo)體連接處接觸狀況差，該種接觸狀況雖能承擔(dān)一定的電流導(dǎo)通能力，但無法長期承擔(dān)接觸兩端任一端導(dǎo)體的額定載流量。有間隙接觸不良是指在導(dǎo)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(xiàn)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(yùn)行后接頭處都會產(chǎn)生較大的熱量而最終造成線路運(yùn)行異常。

造成接觸電阻過大的原因：

（1）安裝質(zhì)量不合格：安裝質(zhì)量差常造成導(dǎo)線與導(dǎo)線以及與電氣設(shè)備連接點(diǎn)處連接不牢。

（2）導(dǎo)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(dǎo)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(dǎo)體不恰當(dāng)連接；若銅鋁接頭處理不當(dāng)，在電腐蝕作用下接觸電阻會出現(xiàn)很快增大。

4 模擬結(jié)果

通過試驗(yàn)對兩種信號檢測設(shè)備檢測到的信號分析，其中兩種設(shè)備分別是數(shù)字存儲示波器和局部放電檢測儀。采用數(shù)字存儲示波器作為檢測工具的試驗(yàn)只進(jìn)行定性的分析不做定量的研究，所以檢測數(shù)據(jù)均以.BMP圖片格式保存。對試驗(yàn)中存儲的圖片進(jìn)行圖形比對分析，大致確定接觸不良放電發(fā)生時的放電規(guī)律，如放電位置不同的差別、檢測位置不同的差別和導(dǎo)電距離不同的差別。采用局部放電檢測儀可得到發(fā)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(shù)和相位的關(guān)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(shù)和放電頻發(fā)相位列表記錄，并繪制出數(shù)據(jù)變化曲線，通過相關(guān)參量統(tǒng)計(jì)值的曲線走勢可歸納該組試驗(yàn)的特征量的規(guī)律變化。

5 結(jié)論

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

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