試析學(xué)生公寓配電系統(tǒng)漏電的危害性及防范措施
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薛繼昌1由 分享
論文摘要：學(xué)生公寓配電系統(tǒng)漏電的危害主要是漏電產(chǎn)生的電流和電壓等均可引起火災(zāi)，指出漏電仍是導(dǎo)致電氣火災(zāi)的重要原因之一，并提出漏電的技術(shù)防范措施。
論文關(guān)鍵詞：公寓；低壓配電系統(tǒng)；漏電；危害；防范
縱觀高校學(xué)生公寓電氣火災(zāi)的原因主要有：短路、過負荷、接觸不良、漏電、燈具和電熱器具引燃可燃物等。近年來，由漏電和短路引發(fā)的引起的火災(zāi)不斷發(fā)生，而且由漏電引起的火災(zāi)更具隱蔽性，通常是悄悄地發(fā)生，失火后也難以找出真正的原因，常被短路等假象所掩蓋難以防范，因此，危害性也就更大。充分了解漏電的火災(zāi)危險性，采取積極的漏電預(yù)防措施應(yīng)是當(dāng)前電氣防火工作的重要任務(wù)之一。
當(dāng)電氣線路和電氣設(shè)備的絕緣受到損傷而導(dǎo)致接地故障，主要是指相線對地或與地有聯(lián)系的導(dǎo)電體之間的短路，包括相線與大地、PE線、PEN線、配電和用電設(shè)備的金屬外殼、公寓鐵床、敷線鋼管、橋架線槽、建筑物金屬構(gòu)件、上下水和采暖、通風(fēng)等管道以及金屬屋面、水面等之問的短路。當(dāng)發(fā)生接地短路時在接地故障持續(xù)的時間內(nèi)，與它有關(guān)聯(lián)的電氣設(shè)備和管道的外露可導(dǎo)電部分對地和裝置外的可導(dǎo)電部分間存在故障電壓。此電壓可使人身遭受電擊，也可因?qū)Φ氐碾娀』蚧鸹ㄒ鸹馂?zāi)或爆炸，給學(xué)校及學(xué)生造成嚴(yán)重的生命財產(chǎn)損失。
l漏電的危害性
電氣線路或設(shè)備絕緣損傷后，在一定的環(huán)境下，對靠近物質(zhì)(鐵床、鐵衣柜、鐵學(xué)習(xí)桌、穿線金屬管、電氣裝置金屬外殼、潮濕木材等)會發(fā)生漏電，就象水管漏水使局部物質(zhì)受潮或水漬一樣，漏電可使局部物質(zhì)帶電，會給人們造成嚴(yán)重的或致命的觸電或產(chǎn)生火花、電弧、過熱高溫等而造成火災(zāi)。目前，在學(xué)生公寓配電系統(tǒng)中多采用接零保護(接地保護)及過流保護裝置(斷路器等)來防止嚴(yán)重的漏電短路的情況發(fā)生。
1．1問題的提出
當(dāng)電氣設(shè)備發(fā)生漏電即碰殼短路時，電流將設(shè)備外殼、保護接零線(保護接地線)零線(大地)形成閉合回路，通常漏電電流將很大，會使斷路器動作而切斷電源，似乎這種漏電的危險性是可以避免的。但是由于下述原因的存在，使過流保護裝置并不絕對可靠。
1．1．1斷路器規(guī)格可能人為加大數(shù)倍或電弧粘連，起不到過流保護作用；1．1．2電故障點可能發(fā)生在系統(tǒng)的足夠遠的末端，故障回路阻抗較大，漏電短路電流不足以令斷路器動作；1．1．3如果電氣設(shè)備容量較大，熔體額定電流超過漏電電流時，斷路器也不會動作；1．14接地裝置不符合要求，造成接地電阻較大，導(dǎo)致漏電短路電流較小也不會令斷路器動作；1．1．5當(dāng)采用過電流自動保護開關(guān)時，開關(guān)失靈，或脫扣電流設(shè)置過大，自動保護開關(guān)不動作；1．1．6保護接零(接地)線的接線端子連接不實，造成接觸電阻過大，限制了故障電流，致斷路器不動作；1．1．7電故障點可能發(fā)生虛假接觸并距系統(tǒng)控制端較遠端，瞬間漏電短路電流不足以令斷路器動作；1．1．8智能控電不能有效控制(主控板、單元板由于過流或遭受雷擊等因素造成電子元件損毀)。
在實際漏電的火災(zāi)中，或存在一種或同時存在幾種且不被人重視，因此漏電一旦發(fā)生，將持續(xù)存在，導(dǎo)致觸電或電氣火災(zāi)事故，許多漏電火災(zāi)案例也證明了這一點。本文將著重介紹這種漏電的火災(zāi)危害性及預(yù)防措施。
1．2漏電危害的成因
1．2．1漏電故障點接觸會不實，似接非接發(fā)生電弧，并且虛假接觸導(dǎo)致接觸電阻較大，使過流保護裝置不能動作，同時在故障點處產(chǎn)生電弧的溫度較高，據(jù)測，僅0．5A的電流的電弧溫度可達2000~C以上，足以引燃所有可燃物。1．2．2保護零線或保護地線的線徑選擇過小，當(dāng)通過較大的漏電電流時，線路溫升較快，同樣也能引起火災(zāi)。1．2．3在潮濕環(huán)境下，當(dāng)帶電裸導(dǎo)線接觸木材或其他纖維制品，漏電流流經(jīng)它的潮濕纖維素時，會使木材和纖維制品炭化發(fā)展成火災(zāi)事故。這就提醒人們，電氣線路未經(jīng)穿管保護而通過可燃物時，是十分危險的，這種漏電的危險性存在于所有的配電系統(tǒng)中。1．2A接線端子處連接不實，引起火災(zāi)。相線與零線接線端子虛接或保護線的接線端子連接不實，故障點不易發(fā)現(xiàn)，一旦發(fā)生漏電，由于故障點接頭太松或腐蝕等，出現(xiàn)高阻，造成局部過熱，連接端子處產(chǎn)生高溫或電弧，能夠引燃周圍可燃物質(zhì)，或者燒壞電器開關(guān)、插座、連接線等，引燃木質(zhì)底座和連接線，是較為常見的漏電起火形式。僅以2009年11月，2010年3月某高校學(xué)生公寓配電盤兩次火險為例，火險前，正是公寓用電低谷，學(xué)生大部分已休息，負荷處于低谷狀態(tài)，火險發(fā)生時，照明用電仍然正常。經(jīng)查，配電箱內(nèi)總空氣開關(guān)嚴(yán)重炭化，保護零線接線柱有金屬凹形熔痕，與漏電情況相符，由于及時斷電未發(fā)生火災(zāi)。1．2．5漏電電壓引起火災(zāi)漏電持續(xù)發(fā)生后，由于電流不能流散，而尋找阻抗小的另一回路通地，會沿保護接零線(接地線)傳導(dǎo)使所有與之相連的電氣裝置的金屬外殼帶有對地電壓，這時就可能向鄰近低電位的水暖管、煤氣管等金屬構(gòu)件飛弧成為起火源，僅20V的維持電壓就可使電弧連續(xù)發(fā)生，同樣能引燃周圍可燃物。這說明，由于電壓的傳導(dǎo)，漏電點與起火點不一定一致。
l．3產(chǎn)生漏電的因素
產(chǎn)生漏電的因素很多，主要有以下幾種：
1．3．1低壓配電系統(tǒng)的安裝多是非電氣專業(yè)人員，素質(zhì)參差不齊，質(zhì)量難以保證，表現(xiàn)在：潮濕或有酸堿腐蝕性的環(huán)境中，電線明敷，設(shè)備未做保護直接安裝；1．3．2安裝布線時，刀、鉗、錘等損傷絕緣層未做及時處理；1．3．3安裝不規(guī)范，導(dǎo)線接頭連接質(zhì)量和絕緣包扎質(zhì)量不符合要求；1．3．4電氣線路或設(shè)備年久失效，因超負荷或使用年限較長等原因絕緣劣化；1-3．5選用非國標(biāo)的假冒、偽劣電氣產(chǎn)品；1．3．6外部因素：水份浸人、潮濕、腐蝕、擠壓、鼠咬等。
2漏電的防范措施
2．1嚴(yán)格按照低壓電氣裝置操作規(guī)程辦事，非電氣專業(yè)人員一律不準(zhǔn)上崗，堅持經(jīng)常檢查維護杜絕產(chǎn)生漏電的各類人為因素。
2．2嚴(yán)格執(zhí)行《電氣安裝規(guī)范》《建筑內(nèi)部裝修設(shè)計防火規(guī)范》，盡量不用易燃可燃材料，當(dāng)電氣線路通過可燃物時，應(yīng)穿金屬管或阻燃硬塑料管保護，防止漏電；采用金屬管布線時，一定要防止絕緣層被損傷。配電裝置(開關(guān)、插座、配電箱等)和用電設(shè)備與可燃物應(yīng)保持足夠的安全距離，確實分不開的，應(yīng)做好隔熱保護措施。
2．3裝設(shè)漏電保護器 現(xiàn)行的配電系統(tǒng)中設(shè)置的保護接零和過流保護裝置等措施不能完全有效地防止漏電火災(zāi)的發(fā)生，因此，在建筑物電源總進線處應(yīng)設(shè)置專用于防火的漏電保護器。96年施行的國際《低壓配電設(shè)計規(guī)范》對此也作了較明確的要求。為防止大面積停電，在電源總配電箱和用戶開關(guān)箱中應(yīng)分別設(shè)置漏電保護器，其額定動作電流和額定動作時間應(yīng)合理配合，使之具有分級保護的功能。
2．4保護措施 保護接零及保護接地線的截面積選擇必須經(jīng)過計算確定，并用碰殼短路電流校核。其接線端子必須可靠連接，不允許有松動，并經(jīng)常檢查其連接質(zhì)量。
2．5接地電阻值應(yīng)符合設(shè)計要求 電氣設(shè)備的保護接地電阻值不應(yīng)超過4n，如用電設(shè)備的容量較大，熔體熔斷電流也較大時，應(yīng)增加接地線截面或并聯(lián)接地體以充分減小接地電阻值，增大漏電短路電流，有利于保護裝置動作。
2．6實施等電位聯(lián)結(jié) 漏電保護器對于單相220V線路只提供問接接觸保護，同時還存在因機件磨損、接觸不良，質(zhì)量不穩(wěn)定壽命較短等因素而導(dǎo)致動作失靈的種種隱患，不能單獨成為一種可靠的保護措施，因此尚應(yīng)實施等電位聯(lián)結(jié)，才能有效地消除漏電的電氣線路或設(shè)備與低電位的金屬構(gòu)件之間電弧、電火花的產(chǎn)生，即消除漏電電壓引起火災(zāi)的可能。等電位聯(lián)結(jié)是指將保護接零總線與建筑物的總水管、總煤氣管、暖通管等金屬管道或裝置用導(dǎo)線聯(lián)結(jié)的措施，以達到均衡建筑物內(nèi)電位的目的，尤其是對于易燃易爆場所更有其不可替代的作用
2．7安裝漏電報警系統(tǒng) 在低壓電氣線路上加裝漏電報警就是～種行之有效的防范措施。通過漏電報警系統(tǒng)，能夠準(zhǔn)確地監(jiān)控電氣線路的故障和異常狀態(tài)，提早預(yù)警發(fā)現(xiàn)漏電的隱患，及時報警提醒人員去消除這些隱患，避免漏電給國家經(jīng)濟和人民生命財產(chǎn)造成巨大損失，把漏電引發(fā)火災(zāi)消滅在萌芽狀態(tài)。
結(jié)束語
通過學(xué)生公寓低壓配電系統(tǒng)的規(guī)范設(shè)置，使學(xué)生公寓低壓配電系統(tǒng)的保護功能更加完善。并且采用智能低壓控電系統(tǒng)通訊接口與火災(zāi)自動報警系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)運行，實現(xiàn)雙重報警和控制功能，將成為防范漏電危害的必然趨勢。由于防范漏電危害的設(shè)計應(yīng)用在目前還是一個新課題，雖然國家規(guī)范對其提出了更高要求，但漏電防范系統(tǒng)現(xiàn)處于剛剛起步階段，現(xiàn)有市場上產(chǎn)品或多或少存在一些與規(guī)范、設(shè)計、使用過程中不相適應(yīng)等問題，但隨著技術(shù)的不斷進步，筆者認為這些問題會得到很快的解決，更好地為學(xué)校和學(xué)生的生命財產(chǎn)安全保駕護航。
論文關(guān)鍵詞：公寓；低壓配電系統(tǒng)；漏電；危害；防范
縱觀高校學(xué)生公寓電氣火災(zāi)的原因主要有：短路、過負荷、接觸不良、漏電、燈具和電熱器具引燃可燃物等。近年來，由漏電和短路引發(fā)的引起的火災(zāi)不斷發(fā)生，而且由漏電引起的火災(zāi)更具隱蔽性，通常是悄悄地發(fā)生，失火后也難以找出真正的原因，常被短路等假象所掩蓋難以防范，因此，危害性也就更大。充分了解漏電的火災(zāi)危險性，采取積極的漏電預(yù)防措施應(yīng)是當(dāng)前電氣防火工作的重要任務(wù)之一。
當(dāng)電氣線路和電氣設(shè)備的絕緣受到損傷而導(dǎo)致接地故障，主要是指相線對地或與地有聯(lián)系的導(dǎo)電體之間的短路，包括相線與大地、PE線、PEN線、配電和用電設(shè)備的金屬外殼、公寓鐵床、敷線鋼管、橋架線槽、建筑物金屬構(gòu)件、上下水和采暖、通風(fēng)等管道以及金屬屋面、水面等之問的短路。當(dāng)發(fā)生接地短路時在接地故障持續(xù)的時間內(nèi)，與它有關(guān)聯(lián)的電氣設(shè)備和管道的外露可導(dǎo)電部分對地和裝置外的可導(dǎo)電部分間存在故障電壓。此電壓可使人身遭受電擊，也可因?qū)Φ氐碾娀』蚧鸹ㄒ鸹馂?zāi)或爆炸，給學(xué)校及學(xué)生造成嚴(yán)重的生命財產(chǎn)損失。
l漏電的危害性
電氣線路或設(shè)備絕緣損傷后，在一定的環(huán)境下，對靠近物質(zhì)(鐵床、鐵衣柜、鐵學(xué)習(xí)桌、穿線金屬管、電氣裝置金屬外殼、潮濕木材等)會發(fā)生漏電，就象水管漏水使局部物質(zhì)受潮或水漬一樣，漏電可使局部物質(zhì)帶電，會給人們造成嚴(yán)重的或致命的觸電或產(chǎn)生火花、電弧、過熱高溫等而造成火災(zāi)。目前，在學(xué)生公寓配電系統(tǒng)中多采用接零保護(接地保護)及過流保護裝置(斷路器等)來防止嚴(yán)重的漏電短路的情況發(fā)生。
1．1問題的提出
當(dāng)電氣設(shè)備發(fā)生漏電即碰殼短路時，電流將設(shè)備外殼、保護接零線(保護接地線)零線(大地)形成閉合回路，通常漏電電流將很大，會使斷路器動作而切斷電源，似乎這種漏電的危險性是可以避免的。但是由于下述原因的存在，使過流保護裝置并不絕對可靠。
1．1．1斷路器規(guī)格可能人為加大數(shù)倍或電弧粘連，起不到過流保護作用；1．1．2電故障點可能發(fā)生在系統(tǒng)的足夠遠的末端，故障回路阻抗較大，漏電短路電流不足以令斷路器動作；1．1．3如果電氣設(shè)備容量較大，熔體額定電流超過漏電電流時，斷路器也不會動作；1．14接地裝置不符合要求，造成接地電阻較大，導(dǎo)致漏電短路電流較小也不會令斷路器動作；1．1．5當(dāng)采用過電流自動保護開關(guān)時，開關(guān)失靈，或脫扣電流設(shè)置過大，自動保護開關(guān)不動作；1．1．6保護接零(接地)線的接線端子連接不實，造成接觸電阻過大，限制了故障電流，致斷路器不動作；1．1．7電故障點可能發(fā)生虛假接觸并距系統(tǒng)控制端較遠端，瞬間漏電短路電流不足以令斷路器動作；1．1．8智能控電不能有效控制(主控板、單元板由于過流或遭受雷擊等因素造成電子元件損毀)。
在實際漏電的火災(zāi)中，或存在一種或同時存在幾種且不被人重視，因此漏電一旦發(fā)生，將持續(xù)存在，導(dǎo)致觸電或電氣火災(zāi)事故，許多漏電火災(zāi)案例也證明了這一點。本文將著重介紹這種漏電的火災(zāi)危害性及預(yù)防措施。
1．2漏電危害的成因
1．2．1漏電故障點接觸會不實，似接非接發(fā)生電弧，并且虛假接觸導(dǎo)致接觸電阻較大，使過流保護裝置不能動作，同時在故障點處產(chǎn)生電弧的溫度較高，據(jù)測，僅0．5A的電流的電弧溫度可達2000~C以上，足以引燃所有可燃物。1．2．2保護零線或保護地線的線徑選擇過小，當(dāng)通過較大的漏電電流時，線路溫升較快，同樣也能引起火災(zāi)。1．2．3在潮濕環(huán)境下，當(dāng)帶電裸導(dǎo)線接觸木材或其他纖維制品，漏電流流經(jīng)它的潮濕纖維素時，會使木材和纖維制品炭化發(fā)展成火災(zāi)事故。這就提醒人們，電氣線路未經(jīng)穿管保護而通過可燃物時，是十分危險的，這種漏電的危險性存在于所有的配電系統(tǒng)中。1．2A接線端子處連接不實，引起火災(zāi)。相線與零線接線端子虛接或保護線的接線端子連接不實，故障點不易發(fā)現(xiàn)，一旦發(fā)生漏電，由于故障點接頭太松或腐蝕等，出現(xiàn)高阻，造成局部過熱，連接端子處產(chǎn)生高溫或電弧，能夠引燃周圍可燃物質(zhì)，或者燒壞電器開關(guān)、插座、連接線等，引燃木質(zhì)底座和連接線，是較為常見的漏電起火形式。僅以2009年11月，2010年3月某高校學(xué)生公寓配電盤兩次火險為例，火險前，正是公寓用電低谷，學(xué)生大部分已休息，負荷處于低谷狀態(tài)，火險發(fā)生時，照明用電仍然正常。經(jīng)查，配電箱內(nèi)總空氣開關(guān)嚴(yán)重炭化，保護零線接線柱有金屬凹形熔痕，與漏電情況相符，由于及時斷電未發(fā)生火災(zāi)。1．2．5漏電電壓引起火災(zāi)漏電持續(xù)發(fā)生后，由于電流不能流散，而尋找阻抗小的另一回路通地，會沿保護接零線(接地線)傳導(dǎo)使所有與之相連的電氣裝置的金屬外殼帶有對地電壓，這時就可能向鄰近低電位的水暖管、煤氣管等金屬構(gòu)件飛弧成為起火源，僅20V的維持電壓就可使電弧連續(xù)發(fā)生，同樣能引燃周圍可燃物。這說明，由于電壓的傳導(dǎo)，漏電點與起火點不一定一致。
l．3產(chǎn)生漏電的因素
產(chǎn)生漏電的因素很多，主要有以下幾種：
1．3．1低壓配電系統(tǒng)的安裝多是非電氣專業(yè)人員，素質(zhì)參差不齊，質(zhì)量難以保證，表現(xiàn)在：潮濕或有酸堿腐蝕性的環(huán)境中，電線明敷，設(shè)備未做保護直接安裝；1．3．2安裝布線時，刀、鉗、錘等損傷絕緣層未做及時處理；1．3．3安裝不規(guī)范，導(dǎo)線接頭連接質(zhì)量和絕緣包扎質(zhì)量不符合要求；1．3．4電氣線路或設(shè)備年久失效，因超負荷或使用年限較長等原因絕緣劣化；1-3．5選用非國標(biāo)的假冒、偽劣電氣產(chǎn)品；1．3．6外部因素：水份浸人、潮濕、腐蝕、擠壓、鼠咬等。
2漏電的防范措施
2．1嚴(yán)格按照低壓電氣裝置操作規(guī)程辦事，非電氣專業(yè)人員一律不準(zhǔn)上崗，堅持經(jīng)常檢查維護杜絕產(chǎn)生漏電的各類人為因素。
2．2嚴(yán)格執(zhí)行《電氣安裝規(guī)范》《建筑內(nèi)部裝修設(shè)計防火規(guī)范》，盡量不用易燃可燃材料，當(dāng)電氣線路通過可燃物時，應(yīng)穿金屬管或阻燃硬塑料管保護，防止漏電；采用金屬管布線時，一定要防止絕緣層被損傷。配電裝置(開關(guān)、插座、配電箱等)和用電設(shè)備與可燃物應(yīng)保持足夠的安全距離，確實分不開的，應(yīng)做好隔熱保護措施。
2．3裝設(shè)漏電保護器 現(xiàn)行的配電系統(tǒng)中設(shè)置的保護接零和過流保護裝置等措施不能完全有效地防止漏電火災(zāi)的發(fā)生，因此，在建筑物電源總進線處應(yīng)設(shè)置專用于防火的漏電保護器。96年施行的國際《低壓配電設(shè)計規(guī)范》對此也作了較明確的要求。為防止大面積停電，在電源總配電箱和用戶開關(guān)箱中應(yīng)分別設(shè)置漏電保護器，其額定動作電流和額定動作時間應(yīng)合理配合，使之具有分級保護的功能。
2．4保護措施 保護接零及保護接地線的截面積選擇必須經(jīng)過計算確定，并用碰殼短路電流校核。其接線端子必須可靠連接，不允許有松動，并經(jīng)常檢查其連接質(zhì)量。
2．5接地電阻值應(yīng)符合設(shè)計要求 電氣設(shè)備的保護接地電阻值不應(yīng)超過4n，如用電設(shè)備的容量較大，熔體熔斷電流也較大時，應(yīng)增加接地線截面或并聯(lián)接地體以充分減小接地電阻值，增大漏電短路電流，有利于保護裝置動作。
2．6實施等電位聯(lián)結(jié) 漏電保護器對于單相220V線路只提供問接接觸保護，同時還存在因機件磨損、接觸不良，質(zhì)量不穩(wěn)定壽命較短等因素而導(dǎo)致動作失靈的種種隱患，不能單獨成為一種可靠的保護措施，因此尚應(yīng)實施等電位聯(lián)結(jié)，才能有效地消除漏電的電氣線路或設(shè)備與低電位的金屬構(gòu)件之間電弧、電火花的產(chǎn)生，即消除漏電電壓引起火災(zāi)的可能。等電位聯(lián)結(jié)是指將保護接零總線與建筑物的總水管、總煤氣管、暖通管等金屬管道或裝置用導(dǎo)線聯(lián)結(jié)的措施，以達到均衡建筑物內(nèi)電位的目的，尤其是對于易燃易爆場所更有其不可替代的作用
2．7安裝漏電報警系統(tǒng) 在低壓電氣線路上加裝漏電報警就是～種行之有效的防范措施。通過漏電報警系統(tǒng)，能夠準(zhǔn)確地監(jiān)控電氣線路的故障和異常狀態(tài)，提早預(yù)警發(fā)現(xiàn)漏電的隱患，及時報警提醒人員去消除這些隱患，避免漏電給國家經(jīng)濟和人民生命財產(chǎn)造成巨大損失，把漏電引發(fā)火災(zāi)消滅在萌芽狀態(tài)。
結(jié)束語
通過學(xué)生公寓低壓配電系統(tǒng)的規(guī)范設(shè)置，使學(xué)生公寓低壓配電系統(tǒng)的保護功能更加完善。并且采用智能低壓控電系統(tǒng)通訊接口與火災(zāi)自動報警系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)運行，實現(xiàn)雙重報警和控制功能，將成為防范漏電危害的必然趨勢。由于防范漏電危害的設(shè)計應(yīng)用在目前還是一個新課題，雖然國家規(guī)范對其提出了更高要求，但漏電防范系統(tǒng)現(xiàn)處于剛剛起步階段，現(xiàn)有市場上產(chǎn)品或多或少存在一些與規(guī)范、設(shè)計、使用過程中不相適應(yīng)等問題，但隨著技術(shù)的不斷進步，筆者認為這些問題會得到很快的解決，更好地為學(xué)校和學(xué)生的生命財產(chǎn)安全保駕護航。