|
华东理工年夜学陈耕诗
新发布的GB13955-2005《残剩电流动作庇护装配安装和运行》，强调了安装残剩电流动作庇护装配不仅对避免人身电击事故起庇护作用，而且在避免接地故障引发的电气火灾事故中起重要的庇护作用。
尺度中的引言、术语和界说中的3.26、分级庇护中的4.4.5等处，都强调了安装残剩电流庇护装配对避免接地故障引发电气火灾的作用，并对在建筑物内安装残剩电流动作火灾监控装配及动作参数都作了明确划定，在附录中列出了分级庇护方式中安装残剩电流动作火灾监控装配的模式图。修订后的尺度从现实动身，提出了发生接地故障时因故障电流小，过电流庇护没法庇护接地故障引发的电气火灾，而残剩电流庇护装配正是弥补了这方面的不足。
1电气火灾事故的多发性
近10年来，我国发生电气火灾高居火灾事故总数的首位，约占总数的30左右。在电气火灾中，电气短路引发的火灾事故又占一半以上。
电气短路的形成有两种：一种是由导体间直接接触，如相与相之间、相与N线之间短路，短路点往往被高温熔焊的金属短路，称为金属性短路；另外一种则是带电导体对地短路，是以电弧为通路的电弧性短路。前者短路电流以若干千安计，金属线心发生高温以致灼热，尽缘被剧烈氧化而自燃，火灾危险甚年夜，但金属性短路发生的年夜短路电流能使断路器瞬时动作切断电源，火灾往往得以免。后者因短路电流受阻抗影响，电弧长时间延续，而电弧引发的局部温度可高达3000～4000℃,很轻易烤燃四周可燃物资引发火灾，但由于接地故障引发的短路电流较小，不足以使一般断路器动作跳闸切断电源，所以电弧性短路引发火灾危险远年夜于金属性短路。
2接地故障的危险性
在电气线路短路引发的火灾中，接地故障电弧引发的火灾远多于带电导体间金属性短路引发的火灾。这首先是由于电弧性接地故障发生的几率远年夜于带电导体间短路的几率。
一旦发生接地故障，由它引发危险电弧的几率也远年夜于带电导体间发生危险电弧的几率，这可用图1来说明。图中a、b、c和d各为相线、中性线和PE线的毗连端子。a、b两头子如毗连不良或不导电，装备将不运转或运转不正常，可实时觉察予以修复，不致引发事故。但PE线的端子c、d不导电或导电不良却不容易觉察，因装备仍能照常运转，这时候c、d端子的毗连不良将成为一个事故隐患而延续存在。若一旦发生图1所示碰外壳接地故障，假设c、d端子不导电，装备外壳对地带相电压而致使电击事故。假设c、d端子导电不良，端子处将迸发电火花或电弧（延续和集中的电火花即为电弧），很易引发火灾。
是以在接地故障回路全为金属导体的TN-C-S系统中，其导电性能不良失往接地庇护时，其实不影响电气装备的正常运行，故不容易发现。但一旦发生接地故障，毗连点的阻抗限制了短路电流，不能使断路器动作，而致使上述电弧性短路的发生。至于TT系统，其接地故障回路内串有电源的接地庇护和装备外壳的接地庇护，两个接地电阻造成回路自己的阻抗就很年夜，更容易发生电弧性短路。由此可知，接地故障的回路阻抗年夜，使它易以电弧短路的形式泛起，这也是单相接地短路故障轻易致使火灾的一个重要缘由。
电力线路受机械损伤而发生短路，如当导线与金属管道构件接触而无套管庇护时，持久磨擦使尽缘损坏，这类短路多为单相接地故障造成，易发生电弧性短路。凡是电气装备尽缘损坏发生电弧性接地故障的情况还有：导线和电气装备尽缘老化；电器或电念头的接线端子四周尽缘因持久发烧而炭化；电念头过载而发生匝间短路；电气装备受潮或严重凝露；在电气装备中有导电尘埃沉积等。这类故障会引发接地电弧性短路，并酿成火灾。在这类情况下，泄漏电流发生的发烧功率约为60～100W，这功率如释放在几个平方毫米上，此时只要四周有可燃材料就会引发火灾。
当线路因过负荷使尽缘温度跨越高答理工作温度，尽缘老化加速使尽缘水平降至划定值以下，假设没有外因触发，短路一般还不会发生。假设有外因触发，如雷电引发的瞬态过电压、临近年夜功率装备的操作过电压，和变电所高电压侧接地故障引发的暂态过电压等，则在此年夜幅值过电压冲击下，老化的尽缘将被击穿而形成弧光短路。过电压转眼消失，工频短路电弧却能长时间延续，这是由于电弧的高阻抗限制了短路电流，使断路器不成能动作。这类过电压多泛起在带电导体与地之间，所以这类短路也多为单相接地短路。
电气短路以单相接地故障占多数，电气火灾的危险则以电弧性接地为严重。还需说明，接地故障回路的阻抗较年夜，这是形成电弧性短路的一个重要缘由。非论是TN系统仍是TT系统，接地故障回路的阻抗都年夜于带电导体短路回路的阻抗。
3安装残剩电流庇护装配和火灾监控系统的需要性
一般的低压断路器主要针对电力线路和装备的过载和短路庇护，是以其额定动作电流较年夜，而接地故障引发的接地短路电流较小，一般不足以使断路器动作跳闸，是以低压断路器不能避免因接地故障引发的电气火灾，而只有带残剩电流动作庇护的断路器，在过电流庇护装配不动作的情况下，能有用地切断故障电路，避免电气火灾。
运用残剩电流庇护装配来避免电气火灾，必需准确选择额定残剩动作电流。在IEC《火灾庇护》的有关条则中划定，在有火灾危险的场所，要避免故障电流引发火灾，必需在线路中装设残剩电流庇护装配，或装设火灾监控系统，在发生接地故障时发出警报。
为避免电弧性接地短路故障引发的电气火灾，在电源进线处装用带残剩电流庇护功能的断路器和电气火灾监控系统是一项重要的防火灾措施。其残剩电流庇护功能对建筑物的电弧性接地故障引发的电气火灾进行防范。这在一些蓬勃国家已经是普遍运用的电气防火技术，一些供电公司，包括新加坡和我国香港的供电公司，为了用户的平安用电，对不具有这一防火措施的用户是不予接电的。电工尺度IEC60364-5-53第531.2.4条划定，TT系统的电源进线端必需装用残剩电流庇护装配。TN系统的电源进线端为切断建筑物内的电弧性接地故障，也应装用残剩电流庇护装配。我国有关的《室第设计规范》，也划定每幢室第楼的总电源进线断路器，应带有残剩电流庇护功能的明确划定。因用户不晓得用电平安常识，又无电工维护治理，室第电气火灾发生较多。据近年统计，我国室第电气火灾占电气火灾总数的一半以上，所以这一划定是十分需要的。
在进线处安装带过载庇护、短路庇护、残剩电流庇护于一体的多功能低压断路器和电气火灾监控装配，不仅可以庇护线路、庇护装备，而且还可避免因接地故障引发的电气火灾。
4残剩电流动作电气火灾监控装配及其运用
为避免电气装备或线路因尽缘损坏引发电气火灾，应装设当接地故障电流（包括对地泄漏电流）跨越预定值时，能发出报警旌旗灯号或自动切断电源的残剩电流动作的电气火灾监控装配。安装电气火灾监控装配时，应对建筑物内防火区域作出合理的散布设计，肯定适当的庇护范围、预定的残剩电流动作值和动作时间，并应知足分级庇护的动作特征要求。
为有用地避免人身电击和接地故障引发的火灾事故，建筑物内应设两级或三级残剩电流庇护装配。图2所示为建筑物内两级或三级残剩电流庇护装配的方案。第三级庇护凡是为结尾回路上安装30mA或100mA的一般型瞬时动作残剩电流庇护装配，第二级为建筑物第二分支线处安装的延时动作的残剩电流庇护装配，级庇护一般安装在分支线处，常选用延时型、动作特征可调的庇护装配或火灾监控装配。第二级庇护的动作特征选择应与级和第三级协调配合，这样，三级残剩电流庇护装配在动作时间和动作电流上都知足了选择性要求。级和第二级残剩电流庇护装配是避免间接接触电击和接地故障引发电气火灾的防护，更重要的是建筑物电气装配内任一处发生电弧性接地故障时，它都能有用地切断电源，以避免多见多发性的电弧性接地火灾的发生。
强调电源端和分支线路上的残剩电流庇护装配，应能知足避免接地故障引发电气火灾的要求。
今朝国内的残剩电流庇护装配，已有能够知足避免电气火灾要求的装备，如安装在电源真个能够凭据猜想故障电流年夜小，采用报警或自动切断电源的电气火灾监控系统，和安装在分支线路上能够对电气火灾猜想、需要跳闸或报警的残剩电流庇护装配。
为防电气火灾，强调采用分级庇护时，电源端或分支线路上的残剩电流庇护装配应与结尾的残剩电流庇护装配的动作特征应当协调配合。一般情况下，在电源端或分支线上，应选用低活络度延时型或动作特征可调的残剩电流庇护装配。而在结尾，应采用一般型（无延时）的残剩电流庇护装配。在采用分级庇护时，上下级残剩电流庇护装配的动作时间差值不得小于0.2s。
|