常见的接地故障电气火灾隐患及其防范

常见的接地故障电气火灾隐患及其防范

李井泉

（中国石油新疆克拉玛依石化厂设计院834003

摘要阐述了接地故障电气火灾的形成原理和特点, 结合工厂企业配电系统的实际情况, 列举了接地故障电气火灾的隐患所在, 并提出了预防措施。关键词接地故障火灾电弧等电位

Co mm on i nc ip ien t fault earth fault f ire hazard and its coun ter m ea sures

L i J ingquan

（Institu te of D esig n of K a ram ay P etroche m ica l Co m p lex , CN PC , X inJ iang 834003

Abstract T he fo rm ing p rinci p le and characteristics of earth

fau lt electrical fire hazards are expounded in

fau lt fire

th is paper . W ith regard to the actual p ractice of m anufactu ring facto ry , inci p ien t fau lt of earth hazard is po in ted ou t and co rresponding coun term earsu res is p ropo sed . Keywords earth

fau lt fire

hazard electric arc equ i po ten tial

1 接地故障的基本特点3. 1 接地故障电流、电压沿PE 线在装置内传导接地故障是指相线和电气装置的外露导电部分（包括金属的电气设备外壳、敷线管槽、电气装置的以某石化厂为例, 如图1所示, 低压（380 220V 用电负荷由变配

电室用电缆沿电缆沟、架空桥架或直埋敷设供电, 采用TN S 系统。变压器中性点接地（即工作接地、电气装置的金属外壳等的接地（即保护接地、工艺设备的防雷接地、防静电接地合为一体，用40X4镀锌扁钢作PE线将4种接地连通，并在装置内设数处重复接地。由于装置内线路较长, 用电设备、照明设施较分散, 使装置发生接地故障的几率大大增加, 如高压侧因鼠、蛇害而发生接地故障（d 1 , 室外电缆破损而发生接地故障（d 2 , 室内照明线路绝缘老化而发生接地故障（d 3

构架等、装置外导电部分（包括金属的水、暖、煤气、空调管道和建筑物金属结

构等以及大地之间的短路。与相线和中性线之间的单相短路相比, 接地故障存在着故

障点多面广, 故障电流小, 故障电压较低, 故障电流、电压传播范围大, 故障隐蔽性强

等特点。它不仅能引起人身电击事故, 也是我国常见多发的电气火灾的主要原因。

2 接地故障电气火灾的起火原因

一般短路故障发生后, 其短路电流较大, 短路保护元件会迅速动作而切断电路, 防

止形成火灾, 其故障点也容易被发现。接地故障则不然, 其故障电流一般较小, 如果短

路处不熔焊, 属于电弧性接地故障, 则故障电流更小。而一般低压配电系统中都用过电

流保护元件兼作接地故障保护, 所以发生接地故障后, 保护元件一般不能动作或延缓许

久才能动作, 故障处会迸发出电弧、电火花, 故障电流、电压在系统内沿PE 线或N 线

传导, 故障持续存在, 一旦燃烧条件成熟, 就能引发火灾。

3 工厂中常见接地故障电气火灾隐患

等,接地故障防不胜防。如发生接地故障 d 1时，其接地电容电流I di最大允许为

30A , 它在接地极上的电压降可达U f1=I d1 X R=30A X48=120V , 也

即PE 线、N 线对地带120V 电压; 又如当接地故障 d 2（或 d 3 为金属性短路时, 其故障点的接触阻抗可忽略, 可计算其产生的故障电压:

(Z L +Z PE +Z B ]Z PE U f2=I d2 Z X PE =[U 0 式中U 0

为相电压，220V ;

分别为相线、变压器PE 线、阻抗,8

Z L 、Z PE 、U B 1

七

1

nr !

重复接地 Jr

图

1某石化厂供电装置系统

变压器阻抗Z B 很小，可忽略。若Z PE =Z L ,则电。如若A 装置内发生 接地故障或已经潜存

着某接

地故障,致使A 装置配电系统中的N 线、U f2=110V 。而过流保护元件（断路 器不会动作且PE 线带对没有明显征兆，但是如此高的故障电压会沿 PE 线

在装置内传导，使PE 线和与PE 线相连的所有电气装置外壳、工艺设备外壳等

均带有对地电压。这样就使没有接入接地系统的带对地电位的水暖管道、金属构件

之间产生了电压，这就意味着在易燃易爆场所内通过了一根裸露的 火线”这是非常 危险的。一旦这二

者之间距离很近或因人为因素使之发生磕碰, 就能打火, 拉出电弧。达此程度并不需要很高电压, 大约20V 左右就可以了, 带电导体与非带电导体之间的瞬间接触能产生高达几十千伏的瞬时冲击电压, 足以

将空气击穿而产生电弧。如击穿10mm 干燥空气间隙只需30kV 电压, 产生电弧后其维持电压只需

20V 。如果电弧近旁有易燃易爆物质, 就能引发火灾或爆炸事故。同时当故障点处不熔焊, 属电弧性短

路时, 因电弧的限流作用, 故障回路电流很小, PE 线上的故障电压也会很小, 但是在故障持续存在的情况下, 故障电流会沿PE 线流动, 在故障点或PE 线路连接上有松动不实处会产生电弧火花进而引起局部高温。电弧是一种大阻抗, 其电流值不大, 但其释放的能量却相当高。如电流值为2A 的电弧其温度可达2000r ,电流值为0. 5A的电弧能量就足以引燃可燃物。一旦某些电弧拉出后维持的时间稍长, 且其周围

场所内有易燃易爆物质, 如汽油或汽油蒸汽薄雾, 也会引起火灾或爆炸事故。 3. 2 接地故障电压沿N

线在装置间传导

如图 2 所示, A 、B 为邻近的两生产装置, B 装置配电室电源由 A 装置配电室某三级出线开关Q F 1 用四芯电缆引出。现B 装置需停工检修, A 装置继续生产, 断路器Q F 1、Q F 2 均断开, B 装置实现全停

地电位, 其中PE 线因其与 B 装置不相连而不产生

影响,但N线的对地电位会通过四芯电缆的N线传导至B装置内的N线、PE 线, 使人们都认为已全

停电的B 装置暗中有了电压, 这是很不安全的, 为工厂生产留下了极大的安全隐患