王榮社（河南省特種設(shè)備安全檢測(cè)研究院鶴壁分院,河南 鶴壁 458030）

常見(jiàn)低壓線路過(guò)載火災(zāi)的成因、認(rèn)定及預(yù)防分析

王榮社
（河南省特種設(shè)備安全檢測(cè)研究院鶴壁分院,河南 鶴壁 458030）

摘 要：電氣故障中，能導(dǎo)致火災(zāi)的原因主要有短路、接觸不良、漏電和過(guò)載。其中，過(guò)載是較為難以認(rèn)定和預(yù)防的一種故障。某情況下通過(guò)指定線路電流超過(guò)其安全載流導(dǎo)致的線路高溫是過(guò)載的主要表現(xiàn)。而過(guò)載會(huì)導(dǎo)致線路的老化和破壞，進(jìn)一步加劇短路、接觸不良和漏電等故障的風(fēng)險(xiǎn)，因此，對(duì)過(guò)載故障引起的火災(zāi)成因、認(rèn)定和預(yù)防是一個(gè)較為重要的工作。

關(guān)鍵詞：過(guò)載；火災(zāi)；線路高溫

1 過(guò)載引起火災(zāi)的危險(xiǎn)性分析

目前我國(guó)的低壓線路的材料主要以單芯電線為主，金屬導(dǎo)體介質(zhì)以銅、鋁居多，外附絕緣層和保護(hù)層。絕緣層和保護(hù)層的材料主要有聚乙烯、氯丁橡膠以及較為少見(jiàn)的天然橡膠。均具有熱不穩(wěn)定性。常規(guī)情況下，通過(guò)線材的電流不超過(guò)其涉及范圍，且有合理冗余，線路發(fā)熱情況不明顯，則其老化也非常緩慢。一旦線路過(guò)載，導(dǎo)體迅速升溫，但在一定范圍并不直接引起火災(zāi)，只是加速絕緣層的老化速度，帶來(lái)長(zhǎng)期隱患，極端情況下嚴(yán)重過(guò)載才會(huì)直接引起火災(zāi)。下表引用了1-6mm2在安全電流不同倍數(shù)的情況下的發(fā)熱量。（I為該線材安全載流，橫截面單位mm2，溫度單位℃）

表1

從表1中我們可以看到，截面越大的線材承受過(guò)載的能力越強(qiáng)，但小截面的線材電流超過(guò)額定電流兩倍以上即達(dá)到絕緣層的燃點(diǎn)（350℃左右）。即視為有較大概率引發(fā)線路明火。

2 過(guò)載引起的火災(zāi)認(rèn)定依據(jù)分析

線路過(guò)載火災(zāi)的最基本特征是：過(guò)載現(xiàn)象將出現(xiàn)在整個(gè)電流通路中。而短路、接觸不良和漏電的高溫特征區(qū)主要集中在故障局部。

過(guò)載火災(zāi)的取證要延伸到場(chǎng)外線路。判斷未被燒毀或破壞較為輕微的線路進(jìn)行分析，包括導(dǎo)線、導(dǎo)線與導(dǎo)線的接頭、配電盤(pán)中控制起火回路的保護(hù)裝置和接頭的狀態(tài)。常見(jiàn)認(rèn)定依據(jù)分宏觀和微觀兩個(gè)方向。

宏觀上，未燃燒導(dǎo)線會(huì)因過(guò)載導(dǎo)致絕緣層變色、起泡；絕緣層內(nèi)側(cè)焦灼（橡膠材料絕緣層現(xiàn)象更加明顯），松弛、脫離等；長(zhǎng)時(shí)間過(guò)載表現(xiàn)為絕緣層的碳化。而金屬纖芯部分，由于整個(gè)導(dǎo)線被長(zhǎng)期加熱，達(dá)到融化溫度會(huì)導(dǎo)致未過(guò)火導(dǎo)線在多處熔斷，形成斷節(jié)和相對(duì)位移。銅質(zhì)導(dǎo)線還可能出現(xiàn)少量熔融飛濺。鋁芯導(dǎo)線在過(guò)載后引起整條線芯都分布有流淌痕的現(xiàn)象。

微觀上，導(dǎo)線過(guò)載會(huì)導(dǎo)致除絕緣層燃燒外還會(huì)產(chǎn)生過(guò)熱熔斷，在熔斷點(diǎn)留下的熔痕的形狀也是判斷是否為過(guò)載引起火災(zāi)的重要依據(jù)。

調(diào)查現(xiàn)場(chǎng)須查明如下方面：

（1）確認(rèn)回路負(fù)載可能出現(xiàn)的最大值以及回路設(shè)計(jì)容量，并現(xiàn)場(chǎng)勘查線路截面大小是否符合要求。據(jù)此，判斷負(fù)載匹配關(guān)系，確認(rèn)是否設(shè)計(jì)失誤導(dǎo)致過(guò)載；（2）查明電氣設(shè)備啟動(dòng)的頻次、總臺(tái)數(shù)和連續(xù)負(fù)載時(shí)間；（3）查明回路中是否含有大量如氣體放電燈之類(lèi)的非線性負(fù)載設(shè)備；（4）查明是否可能出現(xiàn)三相不平衡；（5）查明布線位置時(shí)候被長(zhǎng)期積壓，導(dǎo)致線路散熱出現(xiàn)阻礙。

取證過(guò)程如下：（1）提取斷面熔痕；（2）提取線路連接處的元件。過(guò)載導(dǎo)致的線路升溫往往在連接處更加強(qiáng)烈，尤其是鋁芯線路；（3）靠近火場(chǎng)提取未過(guò)火導(dǎo)線2-5米。

3 線路過(guò)載的預(yù)防簡(jiǎn)要

過(guò)載保護(hù)和短路保護(hù)有相似之處，即在線路電流超過(guò)安全載流時(shí)，在協(xié)議時(shí)間內(nèi)切斷電路，以避免線路進(jìn)一步升溫導(dǎo)致明火。

（1）根據(jù)電氣設(shè)備要求設(shè)計(jì)載流，選取合適的線路并設(shè)計(jì)1.5-2.5倍冗余。

（2）過(guò)載保護(hù)設(shè)備動(dòng)作應(yīng)符合：

其中：

IB為回路載流（A），In為保護(hù)器熔斷的額定電流（A），Iz為線路安全載流，I2為保證保護(hù)器能進(jìn)行有效動(dòng)作的電流。當(dāng)保護(hù)器為低壓斷路器時(shí)，I2為協(xié)議時(shí)間內(nèi)的協(xié)議電流，當(dāng)保護(hù)器為熔斷器時(shí)，I2為熔斷電流。

與此同時(shí)，過(guò)載保護(hù)使用低壓斷路器時(shí)，In/Iz不大于1，使用熔斷器則依據(jù)下表規(guī)定：

需要注意的是，上述兩種保護(hù)器均不適用長(zhǎng)期小幅過(guò)載的情況，如過(guò)載電流長(zhǎng)期處于設(shè)計(jì)容量的1-1.2倍。這種情況應(yīng)定期檢查線路，采用重新設(shè)計(jì)容量的方式來(lái)進(jìn)行預(yù)防；（3）專(zhuān)人負(fù)責(zé)線路，并做好交接工作，避免一條線路多次改造多處接入不可控負(fù)載的情況；（4）將諧波電流考慮在內(nèi)，適當(dāng)加大設(shè)計(jì)載流；（5）定期檢查線路工作溫度。

4 總結(jié)

從我國(guó)目前的線路技術(shù)和施工水平來(lái)看，低壓線路的過(guò)載引發(fā)火災(zāi)不可能完全避免，在預(yù)防上與短路、接觸不良、漏電等因素應(yīng)統(tǒng)籌考慮，避免反復(fù)。出現(xiàn)問(wèn)題后的處理不僅涉及電氣電路知識(shí)，還包括材料學(xué)和燃燒學(xué)等學(xué)科，需電氣工作者進(jìn)一步拓展知識(shí)結(jié)構(gòu)，安全生產(chǎn)的主要因素還是以人為本。

參考文獻(xiàn)：

[1]王厚余.電氣線路火災(zāi)綜論[J].電氣工程應(yīng)用,1994（02）

[2]聶炎如.建筑物電氣線路安裝使用維護(hù)中的九大人為誤區(qū)[J].安全與健康,2003（09）

作者簡(jiǎn)介：王榮社（1987—），男，河南鶴壁人，工學(xué)學(xué)士，初級(jí)（助理工程師），研究方向：電氣工程及其自動(dòng)化。