接地故障引发火灾原因分析及预防措施

　相线与电气装置的外露导电部分（包括电气设备金属外壳、敷线管槽及构架等）、外部导电部分（包括金属的水、暖、煤气、空调管道和建筑的金属结构等）以及大地之间的短路称之为接地短路。国际标准ＩＥＣ３６４中将接地短路称为接地故障（Ｅａｒｔｈｆａｕｔ），以区别于一般短路。
　　
　　一般短路点因高温而熔融，短路电流大，线路能产生高温，人们以为这种短路火灾危险性大，其实不然，因为保险丝能被短时的大电流熔断而切断电源电流，反而不易引发火灾。而接地故障的火灾危险性大的主要是因为它的短路电流比较小，其小电流不足以使过流保护器（熔断器、断路器）及时动作切断电源，也不能使短路点熔焊，往往引起打火或拉弧，其局部高温却足以引燃近旁可燃物而成灾。因而，接地故障与一般短路相比，当产生火灾时具有更大的危险性和复杂性。
　　
　　１接地故障电流引起火灾的原因

　　如图２所示的低压公用电网通常采用ＴＴ接地（接地系统）在发生相线与电流通路内的设备外壳、敷线管槽短路时短路电流Ｉｄ都通过两个接地电阻ＲＡ和ＲＢ返回电源，假设ＲＡ为１０Ω，ＲＢ为４Ω，则接地短路电流约为Ｉｄ＝Ｕ０／（ＲＡ＋ＲＢ）＝２２０／（１０＋４）＝１５．７Ａ。小电流不足以使过流保护器（熔断器、断路器）及时动作切断电源，也不能使短路点熔焊，往往引起打火或拉弧，其局部高温却足以引燃近旁可燃物而成灾。
　　１．１由ＰＥ、ＰＥＮ线端子连接不紧密引起火灾
　　设备接地的ＰＥ线平时不通过负荷电流，只在发生接地故障时才通过故障电流。如果因受振动、腐蚀等原因导致连接松动、接触电阻增大等现象，平时是不易觉察的。一旦发生接地故障，接地故障电流需通过ＰＥ线返回电源时，ＰＥ线的大接触电阻限制了故障电流，使保护电器不能及时动作，连接端子处因接触电阻大而产生的高温或电弧、电火花却能导致火灾的发生。
　　
　　１．２由故障电压引起火灾
　　常有这样的电气事故：设备金属外壳或Ｎ线对地电压为几十伏；手携设备本身没有损坏，但使用者却受电击致死；电源已切断，但进行维修时，外壳或Ｎ线带电压打火导致火灾或爆炸。这类来历不明的电压所引起的事故，其根源大多是另外一处的接地故障。发生接地故障后四处传导的故障电压是危险的起火源，通过对地的电火花和电弧而导致火灾。击穿１０ｍｍ空气隙需３０ｋＶ电压，不同电位导体一经接触拉起电弧后，同样间隙维持电弧的电压只需２０Ｖ，此时２Ａ电流的电弧局部温度可超过２０００℃。
　　
　　１．３１０ｋＶ网络小电阻接地系统引发的接地故障火灾
　　随着城镇用电负荷剧增，电网中大量采用１０ｋＶ供电线路。由于电容电流的增大，不得不将１０ｋＶ网络由过去的不接地系统改为经小电阻接地系统，这一改变使变电所的接地故障电压由过去的百伏左右剧增到二、三千伏，它被称为暂态过电压。这一过电压经变电所共用的接地系统沿低压线传导到用户的电气设备上。低压设备的绝缘，特别是老旧设备的绝缘承受不了如此高的过电压，很容易被击穿短路而导致起火危险。
　　如图４所示１０ｋＶ网络电源经电阻接地，当１０ｋＶ变电所１０ｋＶ侧发生短路时，短路电流Ｉｄ路径如箭头所示，它在变电所接地电阻ＲＢ上产生的电压降ＵＦ＝Ｉｄ·ＲＢ若取Ｉｄ为６００Ａ现取ＲＢ为４Ω则ＵＦ＝２４００此暂态过电压持续时间约为０．５～１Ｓ直至１０ｋＶ开关跳闸它沿图中虚线所示与变压器低压绕阻电压向量相加传导至ＴＴ系统用户使其设备绝缘承受暂态过电压ＵＳ＝ＵＦ＋Ｕ０其值为２１８０Ｖ～２６２０Ｖ，即２２０Ｖ＋１２００Ｖ＝２６２０Ｖ，如此高的暂态过电压足以击穿用户设备的绝缘层引发火灾。