在低壓配電系統(tǒng)中,良好的接地可以降低接觸電壓,防止電擊事故,但人們對(duì)接地設(shè)置不善引起的電氣火災(zāi)危險(xiǎn)則認(rèn)識(shí)不足。事實(shí)上,用電設(shè)備完善的保護(hù)接地措施不但對(duì)減少電擊事故、保護(hù)人身和設(shè)備安全非常重要,而且對(duì)防止電氣火災(zāi)十分重要。隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展和生活水平的大幅度提高，用電設(shè)備不斷增多以及用電負(fù)荷的不斷加大，隨之因電氣原因?qū)е碌碾姎饣馂?zāi)事故也在逐年攀升。
據(jù)公安部消防局《中國(guó)火災(zāi)統(tǒng)計(jì)年鑒》數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，自1993—2002年共發(fā)生電氣火災(zāi)203780起，占整個(gè)火災(zāi)比例25%。2005年1—9月統(tǒng)計(jì)數(shù)字，重特大火災(zāi)中因電氣造成的火災(zāi)占總數(shù)的近30%。2007年因電氣原因引起的火災(zāi)最多，共45703起，是1993—2002十年間平均數(shù)量的2倍多，平均每天127起，占火災(zāi)總數(shù)的28.8%左右，尤其是在重特大火災(zāi)中，電氣火災(zāi)的比例高達(dá)50%左右。
因此，電氣防火，刻不容緩。
1、低壓接地故障的概念及危害
低壓接地故障是指相線與地或與地有連接的導(dǎo)體之間的短路。這些導(dǎo)體包括PEN線、PE線、用電設(shè)備金屬外殼、敷設(shè)的建筑物構(gòu)件等金屬導(dǎo)體,它不包括相線與N線之間的短路,故在低壓配電系統(tǒng)中稱(chēng)為接地故障以區(qū)別于一般的單相接地。
如果設(shè)備外殼未作接地或接地不良,當(dāng)設(shè)備絕緣破損發(fā)生接地故障時(shí),接地故障電流經(jīng)設(shè)備與地面的自然接觸電阻和電源的接地極電阻流向電源中性點(diǎn)。因自然接觸電阻很大,故障電流很小,不足以使熔斷器和低壓斷路器等電器保護(hù)動(dòng)作,而使接地故障點(diǎn)發(fā)生的電火花或電弧得以持續(xù)存在,引燃附近易燃物,釀成火災(zāi)。
接地故障的特點(diǎn)是平時(shí)隱患不易察覺(jué),一旦引起火災(zāi),往往故障是一處,起火點(diǎn)是另一處甚至多處,使得火災(zāi)較其他電氣火災(zāi)更嚴(yán)重。
2、接地系統(tǒng)接地形式及防火安全程度
低壓配電系統(tǒng)按系統(tǒng)的接地型式可分為如下四類(lèi),其防火安全程度不盡相同。
2.2、TN-C系統(tǒng)
如圖所示,此系統(tǒng)PE線與N線合二為一成PEN線,是原來(lái)最廣泛應(yīng)用的方式。但PEN線通過(guò)不對(duì)稱(chēng)正常單相負(fù)荷電流及三次諧波電流時(shí),其在PEN線上產(chǎn)生的壓降將加載在PEN線連接的用電設(shè)備外殼和線路金屬套管上。當(dāng)發(fā)生PEN線斷線或相-地短路故障時(shí),將產(chǎn)生更高的對(duì)地故障電壓。同一系統(tǒng)的PEN線是相通的,某一處的故障電壓可沿PEN線竄至其他場(chǎng)所,就可能出現(xiàn)一處或多處起火的情況,所以仍然很不安全。
低壓配電系統(tǒng)-電氣防火：TN-C
因此,三相負(fù)荷基本平衡的一般企業(yè)可采用TN-C系統(tǒng),而有爆炸、火災(zāi)危險(xiǎn)的工業(yè)企業(yè)以及井下等特殊場(chǎng)所則推薦采用以下系統(tǒng)。
2.2、TN-S系統(tǒng)
如圖所示,在此系統(tǒng)中PE線與N線是分開(kāi)的,PE線不通過(guò)正常負(fù)荷電流,所以PE線和設(shè)備外殼不帶電位,只在接地故障時(shí)才帶電位。在保證接地保護(hù)動(dòng)作可靠的前提下,IEC標(biāo)準(zhǔn)推薦在有爆炸危險(xiǎn)的電氣裝置(礦井除外)的中性點(diǎn)設(shè)備接地系統(tǒng)中采用TN-S系統(tǒng)?，F(xiàn)在,新的高層建筑及居民小區(qū)已廣泛采用此系統(tǒng)。
低壓配電系統(tǒng)-電氣防火_TN-S
2.3、TT系統(tǒng)
如圖所示,此系統(tǒng)設(shè)備金屬外殼用單獨(dú)的接地極接地,與電源的接地?zé)o聯(lián)系。正常工作時(shí)設(shè)備外殼是地電位,不可能產(chǎn)生電火花或電弧,同時(shí)各設(shè)備金屬外殼各用自己的接地極,PE線都不連通,杜絕了危險(xiǎn)故障電壓沿PE線竄入其他地方的可能性。但當(dāng)發(fā)生接地故障時(shí),故障電流通過(guò)設(shè)備接地極電阻和電源接地極電阻,因而故障回路阻抗較大,故障電流比TN系統(tǒng)小,需要裝設(shè)對(duì)接地故障靈敏度高的漏電保護(hù)器,這是它的缺點(diǎn)。隨著高靈敏度漏電保護(hù)器的不斷問(wèn)世,克服了過(guò)去TT系統(tǒng)保護(hù)不可靠的問(wèn)題。
低壓配電系統(tǒng)-電氣防火：TT
2.4、IT系統(tǒng)
如圖所示,此系統(tǒng)中性點(diǎn)是對(duì)地絕緣的(或經(jīng)阻抗接地),當(dāng)發(fā)生接地故障時(shí),故障電流為非故障相的對(duì)地電容電流,故障接觸電壓不超過(guò)50V,不會(huì)產(chǎn)生電火花或電弧,故一般場(chǎng)所不要求切斷故障回路,只需及時(shí)消除故障回路,所以IT系統(tǒng)多用于煤礦等對(duì)防火有特殊要求的場(chǎng)所,但它不宜配出中性線,以避免故障無(wú)法檢查。另外,此系統(tǒng)對(duì)電壓設(shè)備耐壓要求也較高,這是它的缺點(diǎn)。
低壓配電系統(tǒng)-電氣防火_IT
3、避免接地故障引起火災(zāi)的措施
3.1、重復(fù)接地及等電位聯(lián)接
等電位聯(lián)接有總等電位聯(lián)接和輔助等電位聯(lián)接兩種。總等電位聯(lián)接是在建筑物電源進(jìn)線處將PE線、接地干線、總水管等相聯(lián)接。而將用電設(shè)備與鄰近的水暖管道、建筑構(gòu)件和電氣設(shè)備外殼直接聯(lián)接,形成局部的等電位為輔助等電位聯(lián)接。
等電位聯(lián)接由于設(shè)備外殼和裝置外導(dǎo)電部分以及地面的電位同時(shí)提高,降低了接地故障時(shí)的接觸電壓,減少了因打火或電弧引起的火災(zāi)事故。
3.2、TN系統(tǒng)必須安裝牢固
就防火而言,TN系統(tǒng)的安全程度較差,但它的故障回路阻抗較小,故障電流大,保護(hù)電器動(dòng)作靈敏簡(jiǎn)單,所以是我國(guó)一般場(chǎng)所廣泛采用的接地系統(tǒng)。對(duì)于TN-C系統(tǒng),如果PEN線不牢固,發(fā)生斷路,若斷在三相電路的主干線上,斷開(kāi)點(diǎn)后因三相負(fù)荷不平衡,負(fù)荷中性點(diǎn)將偏移,造成各相電壓大幅度偏高或降低,從而損壞用電設(shè)備;若斷在單相線路上則220V相電壓將通過(guò)設(shè)備內(nèi)繞組延伸到設(shè)備外殼上,造成更大的火災(zāi)和電擊危險(xiǎn)。因此,采用TN-C系統(tǒng)時(shí)應(yīng)注意線路架設(shè)要牢固,并注意按機(jī)械強(qiáng)度要求選擇導(dǎo)線截面。架空線路不應(yīng)采用單芯鋁線,而應(yīng)采用鋁絞線,其截面積應(yīng)不小于35mm2,引入線截面積應(yīng)不小于10mm2。不論導(dǎo)線材質(zhì),建筑物內(nèi)敷設(shè)PE(PEN)線,線最小截面積在套管時(shí)均為215mm2,不套管時(shí)均為4mm2。不論相線截面積為多少,主干線路的PEN載面積不應(yīng)小于10mm2。
3.3、接地回路保護(hù)設(shè)置
(1)在TN系統(tǒng)中,如PEN線(TN-C系統(tǒng))或PE線(TN-S系統(tǒng))截面積過(guò)小,線路保護(hù)電器往往不能保護(hù)它。當(dāng)通過(guò)大接地故障電流時(shí),此線可能燒至熾紅以至熔斷,很易引起火災(zāi)。故IEC標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定,為了保證PE(PEN)線短路時(shí)的熱穩(wěn)定,PE(PEN)線最小載面積應(yīng)如下表所示。
(2)低壓接地故障保護(hù)電器的選用:
①TN系統(tǒng)。根據(jù)TN系統(tǒng)的特點(diǎn),TN系統(tǒng)的接地故障多為金屬性短路,故障電流較大,可利用原來(lái)做過(guò)負(fù)荷保護(hù)和短路保護(hù)的過(guò)電流保護(hù)電器(如熔斷器、低壓斷路器)兼做接地故障保護(hù);若線路較長(zhǎng)、導(dǎo)線截面積較小,經(jīng)計(jì)算,過(guò)電流保護(hù)電器不能滿足切斷接地故障電路的時(shí)間要求時(shí),則應(yīng)采用帶接地故障保護(hù)的斷路器或漏電保護(hù)器,此時(shí)需設(shè)置專(zhuān)門(mén)的PE線。
②TT系統(tǒng)。TT系統(tǒng)的故障電流較小,過(guò)電流保護(hù)常難滿足靈敏度要求,因此在TT系統(tǒng)中推薦采用高靈敏度漏電保護(hù)器作為接地故障保護(hù)。
③IT系統(tǒng)。如前所述,IT系統(tǒng)因中性點(diǎn)不引出,只需發(fā)出信號(hào)及時(shí)消除故障回路就可以保證供電的可靠性。
4、電氣防火總結(jié)
通過(guò)以上分析可以看出,因低壓接地故障引起電氣火災(zāi)是很隱蔽的,必須按要求采取措施避免因接地故障而引起火災(zāi)。另外,對(duì)每一低壓配電系統(tǒng)應(yīng)認(rèn)真計(jì)算,對(duì)這一危險(xiǎn)的起火源給予更多的關(guān)注和防范。火雷達(dá)電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)在防止電氣火災(zāi)在技術(shù)上是一把利劍，在有條件的情況下推薦安裝。
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