培训模块五-电气线路和设备防火常识（一）
培训项目2 电气线路和设备防火常识
【培训重点】
1.熟练掌握电气火灾的常见原因。
2.掌握电气线路和电气设备防火防爆的基本要求。
3.掌握电气设备的火灾危险性及防火措施。
4.掌握电气防爆区域的分类、防爆途径及设备类型。
5.了解静电的危害及防护措施。
6.了解建筑防雷的分类、防雷装置及措施。
电气火灾是和电的发展与广泛应用分不开的，不管是强电领域还是弱电领域都有电气火灾问题。随着工业生产的发展，电气防火问题越来越引起人们的重视。据我国2006年至2015年电气火灾直接原因的分析发现电气线路故障居首位，约占电气火灾总起数的60.12%；电器设备故障约占电气火灾总起数的20.04%；电加热器具烤燃周围可燃物约占电气火灾总起数的5.89%。电气线路故障再细分可分为短路、断路、过载、接触不良、漏电、配电盘故障等。其中短路引起的电气火灾所占比例平均值为59.33%，其所占比例为其他原因的3~4倍。
一、电气火灾的原因
根据近年发生的电气火灾案例分析，电气设备安装、使用不当是引发火灾的主要原因，具体表现为以下几个方面。
1.过载
过载是指电气设备或导线的功率和电流超过了其额定值。造成过载的原因有以下几个方面：
（1）设计、安装时选型不正确，使电气设备的额定容量小于实际负载容量。
（2）设备或导线随意装接，增加负荷，造成超载运行。
（3）检修、维护不及时，使设备或导线长期处于带病运行状态。
电气设备或导线的绝缘材料大都是可燃材料。属于有机绝缘材料的有油、纸、麻、丝和棉的纺织品、树脂、沥青、漆、塑料、橡胶等。只有少数属于无机材料，如陶瓷、石棉和云母等。过载使导体中的电能转变成热能，当导体和绝缘物局部过热，达到一定温度时，就会引起火灾。我国不乏这样的惨痛教训，如电线电缆上面的木板被过载电流引燃，酿成商店、剧院和其他场所的重大火灾。
2.短路、电弧和火花
短路是电气设备最严重的一种故障状态，产生短路的主要原因有：
（1）电气设备的选用和安装与使用环境不符，致使其绝缘体在高温、潮湿、酸碱环境条件下受到破坏。
（2）电气设备使用时间过长，超过使用寿命，绝缘老化发脆。
（3）使用维护不当，长期带病运行，扩大了故障范围。
（4）过电压使绝缘击穿。
（5）错误操作或把电源投向故障线路。
短路时，在短路点或导线连接松弛的电气接头处，会产生电弧或火花。电弧温度很高，可达6000℃以上，不但可引燃它本身的绝缘材料，还可将它附近的可燃材料、蒸气和粉尘引燃。电弧还可能由于接地装置接触不良或电气设备与接地装置间距过小，过电压使空气击穿引起。切断或接通大电流电路，或大截面熔断器爆断时，也能产生电弧。
3.接触不良
接触不良主要发生在导线连接处，例如：
（1）电气接头表面污损，接触电阻增加。
（2）电气接头长期运行，产生导电不良的氧化膜未及时清除。
（3）电气接头因振动或由于热的作用，使连接处发生松动。
（4）铜铝连接处，因有约1.69V电位差的存在，潮湿时会发生电解作用，使铝腐蚀，造成接触不良。接触不良会形成局部过热，造成潜在点火源。
4.烘烤
电热器具（如电炉、电熨斗等）及照明灯泡在正常通电的状态下，就相当于一个火源或高温热源。当其安装不当或长期通电无人监护管理时，就可能使附近的可燃物受高温辐射而起火。
5.摩擦
发电机和电动机等旋转型电气设备，轴承润滑不良，产生干摩擦发热，或虽润滑正常，但出现高速旋转时，都会引起火灾。
二、电气线路防火
电气线路是用于传输电能、传递信息和宏观电磁能量转换的载体。电气线路火灾除了由外部的火源或火种直接引燃外，主要是由于自身在运行过程中出现的短路、过载、接触电阻过大以及漏电等故障产生电弧、火花或电线、电缆过热，引燃电线、电缆及其周围的可燃物而引发。
电线电缆防火可通过截面选择和环境匹配选型来实现。下面主要介绍电线电缆的分类、电线电缆的选择、电缆的敷设方式与要求、电气线路的保护措施及电缆防火、阻燃对策。
1.电线电缆的分类
电线电缆是指用于电力、通信及相关传输用途的材料，由一根或多根相互绝缘的导体和外包绝缘保护层制成，将电力或信息从一处传输到另一处的导线。通常将芯数少、产品直径小、结构简单的产品称为电线，其中没有绝缘的称为裸电线，其他的称为电缆。电线电缆根据用途主要分为裸线、电磁线、绝缘电缆、电力电缆、通信电缆、光缆，如图5-2-1所示。
根据电缆绝缘材料的不同可分为普通电线电缆、阻燃电线电缆、耐火电线电缆。
2.电线电缆的选择
（1）电线电缆选择的一般要求
根据使用场所的潮湿、化学腐蚀、高温等环境因素及额定电压要求，选择适宜的电线电缆。同时根据系统的载荷情况，合理地选择导线截面，在经计算所需导线截面基础上留出适当增加负荷的余量，应符合下列要求：
1）按敷设方式、环境条件确定的导体截面，其导体载流量不应小于计算电流。
2）线路电压损失不应超过允许值。
3）导体应满足动稳定与热稳定的要求。
4）导体最小截面应满足机械强度的要求，固定敷设的最小芯线截面积应符合表5-2-1的规定。
（2）电线电缆导体材料的选择
固定敷设的供电线路宜选用铜芯线缆。对铜有腐蚀而对铝腐蚀相对较轻的环境、氨压缩机房等场所应选用铝芯线缆。除了线芯截面积为6m㎡及以下的线缆外，下列场所也不应选用铝芯而应选用铜芯线缆：
1）重要电源、重要的操作回路及二次回路、电机的励磁回路等需要确保长期运行、连接可靠的回路。
2）移动设备的线路及振动场所的线路。
3）对铝有腐蚀的环境。
4）高温环境、潮湿环境、爆炸及火灾危险环境。
5）工业及市政工程等。
6）非熟练人员容易接触的线路，如公共建筑与居住建筑。
（3）电线电缆绝缘材料及护套的选择
1）普通电线电缆。普通聚氯乙烯电线电缆适用温度范围为-15~60℃，使用场所的环境温度超出该范围时，应采用特种聚氯乙烯电线电缆；普通聚氯乙烯电线电缆在燃烧时会散放有毒烟气，不适用于地下客运设施、地下商业区、高层建筑和重要公共设施等人员密集场所。交联聚氯乙烯电线电缆不具备阻燃性能，但燃烧时不会产生大量有毒烟气，适用于有清洁要求的工业与民用建筑。橡皮电线电缆弯曲性能较好，能够在严寒气候下敷设，适用于水平高差大和垂直敷设的场所；橡皮电线电缆适用于移动式电气设备的供电线路。
2）阻燃电线电缆。阻燃电线电缆是指在规定试验条件下被燃烧，撤去火源后，火焰仅能在限定范围内蔓延残焰和残灼能在限定时间内自行熄灭的电缆。阻燃电线电缆在火灾发生时很快中止工作，其功能在于难燃、阻止火势蔓延及自熄。阻燃电线电缆一般采用的方法就是在护套材料中添加含有卤素的卤化物和金属氧化物，能在燃烧时释放大量的烟雾和卤化氢气体。根据燃烧时的烟气特性可分为一般阻燃电线电缆、低烟低卤阻燃电线电缆、无卤阻燃电线电缆三大类。
电线电缆成束敷设时，应采用阻燃电线电缆。电线在槽盒内敷设时，也宜选择阻燃电线。同一通道中敷设的电缆，应选用同一阻燃等级的电缆。阻燃和非阻燃电缆不宜在同一通道内敷设。
3）耐火电线电缆。耐火指在火焰燃烧情况下能保持一定时间的运行，即保持电路的完整性，该类型电线电缆在火焰中具有一定时间的供电能力。耐火电线电缆在火灾发生时能持续工作（传送电流和信号），其本身延燃与否不在考核之列。我国国家标准将耐火试验分为A、B两种级别：
A级火焰温度950~1000℃，持续供火时间90min；
B级火焰温度750~800℃，持续供火时间90min。
耐火电线电缆广泛应用于高层建筑、地铁、地下空间、大型电站及重要工矿企业的消防系统、应急照明系统、救生系统、报警及重要的监测回路等。
3.电缆的敷设方式与要求
（1）敷设方式
常用的电缆敷设方式有电缆隧道、电缆沟、排管、 壤沟（直埋）、竖井、桥架、吊架夹层等。
（2）敷设方式选择
工业企业的车间，不易受机械损伤的场所，当不允许开挖电缆沟时，可沿墙或楼板明设；在允许开电缆沟的地方，当电缆数量大于四根时，可敷在电缆沟内；少于三根且不太长，又无腐蚀性液体时，可穿管埋地敷设。
总之，敷设方式要因地制宜，根据电气设备的位置、出线方式、地下水位高低及工艺设备现场布置情况决定。发电厂内外敷设方式可参考表5-2-2。
（3）电缆敷设的要求
1）一般要求
①电缆线路路径要短，且尽量避免与其他管线（如管道、铁路、公路和弱电电缆）交叉。敷设时要顾及已有或拟建房屋的位置，不使电缆接近易燃易爆物及其他热源，尽可能不使电缆受到各种损坏（如机械损伤、化学腐蚀、地下流散电流腐蚀、水土锈蚀、蚁鼠害等）。
②不同用途的电缆，如工作电缆与备用电缆、动力与控制电缆等宜分开敷设，并对其进行防火分隔。
③电缆支持点之间的距离、电缆弯曲半径、电缆最高最低点间的高差等不得超过规定数值，以防机械损伤。
④电缆在电缆沟内、隧道内及明敷时，应将麻包外皮层剥去，并刷防腐漆。
⑤交流回路中的单芯电缆应采用无钢铠的或非磁性材料护套的电缆。单芯电缆要防止引起附近金属部件发热。
⑥其他要求可参考有关电气设计手册。
2）对电缆头的要求。电缆线路的端部接头，称为电缆终端头（见图5-2-2）。将两根电缆连接起来的接头，称为电缆中间接头。油浸纸绝缘电缆两端位差太大时，由于油压的作用，低端将会漏油，电缆铅包甚至会胀裂。为避免此故障的发生，往往要将电缆油路分隔成几段，这种隔断油路的接头，称为电缆中间堵油接头。终端头、中间接头和中间堵油接头统称为电缆头。
图5-2-2 电缆终端头
a）户内型 b）户外型
电缆按其型号和使用环境的不同，电缆头的形式也各不相同， 一般有户内型和户外型两种。油浸纸绝缘电缆多采用户内型，有预制外壳的环氧树脂终端头、沥青终端头和干包电缆头等；户外型有户外瓷质盒、铸铁盒、环氧树脂终端头等。塑料电缆全部用干包电缆头。电缆头是影响电缆绝缘性能的关键部位，最容易成为引火源。因此，确保电缆头的施工质量是极为重要的。
电缆头在投入运行前要做耐压试验测量出的绝缘电阻应与电缆头制作前后没有大的差别，其绝缘电阻值一般在50MΩ以上。要检查电缆头有无漏油、渗油现象，有无积聚灰尘、放电痕迹等。
4.电气线路的保护措施
为有效预防由于电气线路故障引发的火灾，除了合理地进行电线电缆的选型，还应根据现场的实际情况合理选择线路的敷设方式，并严格按照有关规定规范线路的敷设及连接环节，保证线路的施工质量。此外，低压配电线路还应按照《低压配电设计规范》（GB50054）及《漏电保护器安装和运行》（GB/T139552）等相关标准要求设置短路保护、过负载保护和接地故障保护。
（1）短路保护
短路保护装置应保证短路电流在导体和连接件产生的热效应和机械力造成危害之前分断该短路电流，分断能力不应小于保护电器安装的预期短路电流。但在上级己装有所需分断能力的保护电器时，下级保护电路的分断能力允许小于预期短路电流。此时该上下级保护电器的动作特性必须配合，使得通过下级保护电器的能量不超过其能够承受的能量，应在短路电流使导体达到允许的极限温度之前分断该短路电流。
（2）过负载保护
保护电器应在过负载电流引起的导体升温对导体的绝缘、接头、端子或导体周围的物质造成损害之前分断过负载电流。对于突然断电比过负载造成的损失更大的线路，如消防水泵之类的负荷，其过负载保护应作为报警信号，不应作为直接切断电路的触发信号。
过负载保护电器的动作特性应同时满足以下两个条件：
1）线路计算电流小于等于熔断器熔体额定电流，后者应小于等于导体允许持续载流量。
2）保证保护电器可靠动作的电流小于等于1.45倍熔断器熔体额定电流。
当保护电器为断路器时，保证保护电器可靠动作的电流为约定时间内的约定动作电流；当保护电器为熔断器时，保证保护电器可靠动作的电流为约定时间内的熔断电流。
（3）接地故障保护
当发生带电导体与外露可导电部分、装置外可导电部分、PE线、PEN线、大地等之间的接地故障时，
保护电器必须切断该故障电路。接地故障保护电器的选择应根据供配电系统的接地形式、电气设备使用特点及导体截面等确定。
