电气线路安全

　　电气线路安全基本要求、常见故障检查和巡视检查是电气线路满足供电可靠性的重要保证，是电力系统安全运行的重要组成部分。本节主要介绍了架空线路和电缆线路的有关安全要求。
 
　　一、电气线路安全基本要求
　　1．导电能力
　　导线的导电能力包含发热、电压损失和短路电流等三方面的要求。
　　(1)发热条件
　　为防止线路过热，保证线路正常工作，导线运行最高温度不得超过下列限值：
　　橡皮绝缘线　　　　65℃
　　塑料绝缘线　　　　70℃
　　裸线　　　　　　  70℃
　　铅包或铝包电缆　　80℃
　　塑料电缆　　　　  65℃
　　(2)电压损失
　　电压损失是受电端电压与供电端电压之间的代数差。电压损失太大，不但用电设备不能正常工作，而且可能导致电气设备和电气线路发热。
　　电压太高将导致电气设备的铁芯磁通增大和照明线路电流增大；电压太低可能导致接触器等吸合不牢，吸引线圈电流增大；对于恒功率输出的电动机，电压太低也将导致电流增大；过分低的电压还可能导致电动机堵转。以上这些情况都将导致电气设备损坏和电气线路发热。
　　我国有关标准规定，对于供电电压，10kV及以下动力线路的电压损失不得超过额定电压的±7％，低压照明线路和农业用户线路的不得超过+7％～－10％。
　　(3)短路电流
　　为了短路时速断保护装置能可靠动作，短路时必须有足够大的短路电流。这也要求导线截面不能太小。另一方面，由于短路电流较大，导线应能承受短路电流的冲击而不被破坏。
　　2．机械强度
　　运行中的导线将受到自重、风力、热应力、电磁力和覆冰重力的作用。因此，必须保证足够的机械强度。按照机械强度的要求，架空线路导线截面积不得小于表1所列数值；低压配线截面积不得小于表2所列数值。
 
表1  架空线路导线最小截面(mm²)

表2  低压配线的最小截面(mm²)

　　应当注意，移动式设备的电源线和吊灯引线必须使用铜芯软线，而除穿管线之外，其他型式的配线不得使用软线。
　　3．间距
　　电气线路与建筑物、树木、地面、水面、其他电气线路以及各种工程设施之间的安全距离见第三章。
　　架空线路电杆埋设深度不得小于2m，并不得小于杆高的1／6。
　　接户线和进户线的故障比较多见。安装低压接户线应当注意以下各项间距要求：
　　(1)如下方是交通要道，接户线离地面最小高度不得小于6m；在交通困难的场合，接户线离地面最小高度不得小于3．5m。
　　(2)接户线不宜跨越建筑物，必须跨越时，离建筑物最小高度不得小于2．5m。
　　(3)接户线离建筑物突出部位的距离不得小于0．15m、离下方阳台的垂直距离不得小于2．5m、离下方窗户的垂直距离不得小于0．3m、离上方窗户或阳台的垂直距离不得小于0．8m、离窗户或阳台的水平距离也不得小于0．8m。
　　(4)接户线与通讯线路交叉，接户线在上方时，其间垂直距离不得小于0．6m；接户线在下方时，其间垂直距离不得小于0．3m。
　　(5)接户线与树木之间的最小距离不得小于0．3m。
　　如不能满足上述距离要求，须采取其他防护措施。除以上安全距离的要求外，还应注意接户线长度一般不得超过25m；接户线应采用绝缘导线，铜导线截面积不得小于2．5mm2(最好不得小于2mm2)，铝导线截面积不得小于10mm2；接户线不宜从变压器台电杆引出，由专用变压器附杆引出的接户线应采用多股导线；接户线与配电线路之间的夹角达到45°时，配电线路的电杆上应安装横担；接户线不得有接头。
　　4．导线连接
　　导线有焊接、压接、缠接等多种连接方式。导线连接必须紧密。原则上导线连接处的机械强度不得低于原导线机械强度的80％；绝缘强度不得低于原导线的绝缘强度；接头部位电阻不得大于原导线电阻的1．2倍。
 
　　二、电气线路常见故障
　　电气线路故障可能导致触电、火灾、停电等多种事故。下面对电气线路的常见故障作一简要分析。
　　1．架空线路和电缆线路故障
　　(1)架空线路故障
　　架空线路敞露在大气中，容易受到气候、环境条件等因素的影响。
　　当风力超过杆塔的稳定度或机械强度时，将使杆塔歪倒或损坏。超风速情况下固然可以导致这种事故，但如杆塔锈蚀或腐朽，正常风力也可能导致这种事故。大风还可能导致混线及接地事故。降雨可能造成停电或倒杆事故。毛毛细雨能使脏污的绝缘子发生闪络，造成停电；倾盆大雨可能导致山洪爆发冲倒电杆。线路遭受雷击，可能使绝缘子发生闪络或击穿。在严寒的雨雪季节，导线覆冰将增加线路的机械负载，增大导线的弧垂，导致导线高度不够；覆冰脱落时，又会导致导线跳动，造成混线。严冬季节，导线收缩将增加导线的拉力，可能拉断导线。高温季节，导线将因温度升高而松弛，弧垂加大可能导致对地放电。大雾天气可能造成绝缘子闪络。
　　鸟类筑巢、树木成长、邻近的开山采石或工程施工、风筝及其他抛物均可能造成线路短路或接地。
　　厂矿生产过程中排放出来的烟尘和有害气体会使绝缘子的绝缘水平显著降低，以致在空气湿度较大的天气里发生闪络事故；在木杆线路上，因绝缘子表面污秽，泄漏电流增大，会引起木杆、木横担燃烧事故；有些氧化作用很强的气体会腐蚀金属杆塔、导线、避雷线和金具。
　　污闪事故是由于绝缘子表面脏污引起的。一般灰尘容易被雨水冲洗掉，对绝缘性能的影响不大。但是，化工、水泥、冶炼等厂矿排放出来的烟尘和废气含有氧化硅、氧化硫、氧化钙等氧化物，沿海地区大气中含有氯化钠，对绝缘子危害极大。
　　(2)电缆线路故障
　　就现象而言，电缆故障包含机械损伤、铅皮(铝皮)龟裂、胀裂、终端头污闪、终端头或中间接头爆炸、绝缘击穿、金属护套腐蚀穿孔等故障。就原因而言，电缆故障包含外力破坏、化学腐蚀或电解腐蚀、雷击、水淹、虫害、施工不妥、维护不当等故障。电缆常见故障和防止方法如下：
　　①由于外力破坏的事故占电缆事故的50％。为了防止这类事故，应加强对横穿河流、道路的电缆线路和塔架上电缆线路的巡视和检查；在电缆线路附近开挖地面时，应采取有效的安全措施。
　　②由于管理不善或施工不良，电缆在运输、敷设过程中可能受到机械损伤；运行中的电缆，特别是直埋电缆，可能由于地面施工或小动物(主要是白蚁)啮咬受到机械损伤。对此，应加强管理、保证敷设质量、做好标记、保存好施工资料、严格执行破土动工制度、喷洒灭蚁药剂等。
　　③由于施工、制作质量差或弯曲、扭转等机械力的作用，可能导致电缆终端头漏油。对此，应严格施工，并加强巡视。
　　④由于质量不高、检查不严、安装不良(如过分弯曲、过分密集等)、环境条件太差(如环境温度太高等)、运行不当(如过负荷、过电压等)，运行中的电缆可能发生绝缘击穿、铅包发生疲劳、龟裂、胀裂等损伤。对此，除针对以上原因采取措施外，还应加强巡视，发现问题及时处理。
　　⑤由于地下杂散电流和非中性物质的作用，电缆可能受到电化学腐蚀或化学腐蚀。电化学腐蚀是由于直流机车及其他直流装置经大地流通的电流造成的；化学腐蚀是由于土壤中的酸、碱、氯化物、有机体腐烂物、炼铁炉灰渣等杂物造成的。对此，可采取将电缆涂以沥青，将电缆装于保护管内等措施予以预防；电缆与直流机车轨道平行时，其间应保持2m以上的距离或采取隔离措施；应定期挖开泥土，查看其受到腐蚀的情况。
　　⑥由于浸水、导体连接不好、制作不良、超负荷运行，以及由于污闪等原因均可能导致电缆终端头或中间接头爆炸。对此，亦应针对不同原因采取适当措施，并加强检查和维修。
　　应当指出，过热是电气线路的常见故障，但线路过热可能是多种原因造成的。例如，线路过载、接触不良、线路散热条件被破坏、运行环境温度过高、短路(包括金属性短路和非金属性短路)、严重漏电、三相电动机堵转、三，相电动机缺相运行、电动机过于频繁地起动等不安全状态均可能导致线路过热。
　　2．线路故障原因分析
　　(1)绝缘损坏
　　绝缘损坏后依据损坏的程度可能出现以下两种情况：
　　①短路绝缘完全损坏将导致短路。短路时流过线路的电流增大为正常工作电流的数倍到数十倍，而导线发热又与电流的平方成正比，以致发热量急剧增加，短时间即可能起火燃烧。如短路时发生弧光放电，高温电弧可能烧伤邻近的工作人员，也可能直接引起燃烧。此外，在短路状态下，一些裸露导体将带有危险的故障电压，可能给人以致命的电击。
　　②漏电如绝缘未完全损坏，将导致漏电。漏电是电击事故最多见的原因之一。另一方面，漏电处局部发热。局部温度过高可能直接导致起火，亦可能使绝缘进一步损坏，形成短路，由短路引起火灾。此外，如果导体接地，由于接地电流与短路电流相差甚远，虽然线路不致由接地电流产生的热量引燃起火，但接地处的局部发热和电弧可导致起火燃烧。
　　线路绝缘可由多种方式导致损坏。例如，雷击等过电压的作用可使绝缘击穿而受到破坏；线路过长时间的使用绝缘将因老化而失去原有的电气性能和机械性能；由于内部原因或外部原因长时间过热、化学物质的腐蚀、机械损伤和磨损、受潮发霉、恶劣的自然条件、小动物或昆虫的啮咬以及操作人员不慎损伤均可能使绝缘遭到破坏。此外，导电性粉尘或纤维沉积在绝缘体表面上将破坏其表面绝缘性能而导致漏电或短路；胶木绝缘受电弧作用后，其表面可能发生炭化，并由此导致新的更为强烈的弧光短路。
　　(2)接触不良
　　电气连接部位包括导体间永久性的连接(如焊接)、可拆卸连接(如导线与接线端子的螺丝连接)和工作性活动连接(如各种电器的触头)。连接部位是电气线路的薄弱环节。如连接部位接触不良，则接触电阻增大，必然造成连接部位发热增加，乃至产生危险温度，构成引燃源。如连接部位松动，则可能放电打火，构成引燃源。
　　特别是铜导体与铝导体的连接，如没有采用铜铝过渡段，经过一段时间使用之后，很容易成为引燃源。铜导体与铝导体直接连接容易起火的原因如下：
　　①铝导体表面的氧化膜  铝导体在空气中数秒钟之内即能形成厚3～6μm的高电阻氧化膜。氧化膜将大幅度提高接触电阻，使连接部位发热，产生危险温度。接触电阻过大还造成回路阻抗增加，减小短路电流，延长短路保护装置的动作时间甚至阻碍短路保护装置动作。这也增大火灾的危险性。
　　②铜和铝的热胀系数不同  铝的热胀系数较铜的大36％，发热时使铜端子增大而本身受到挤压，冷却后不能完全复原。经多次反复后，连接处逐渐松弛，接触电阻增加；如连接处出现微小缝隙，则遇空气进入，将导致铝导体表面氧化，接触电阻大大增加；如连接处的缝隙进入水分，将导致铝导体电化学腐蚀，接触状态将急剧恶化。
　　③铜和铝的化学性能不同  铝为3价元素，铜为2价元素。因此，当有水分进入铜、铝之间的缝隙时，将发生电解，使铝导体腐蚀，必然导致接触状态迅速恶化。
　　④氯化氢的产生  当温度超过75℃，且持续时间较长时，聚氯乙烯绝缘将分解出氯化氢气体。这种气体对铝导体有腐蚀作用，从而增大接触电阻。正因为如此，在潮湿场所或室外铝导体与铜导体不能直接连接，而必须采用铜铝过渡段。
　　(3)严重过载
　　过载将使绝缘加速老化。如过载太多或过载时间太长，将造成导线过热，带来引燃危险。此外，过载还会增大线路上的电压损失。过载的主要原因有二，一是使用者私自接用大量用电设备造成过载；一是设计者没有充分考虑发展的需要，裕量留得太小而造成的过载。应当指出电气线路在冷态情况下短时间适量过载是允许的，但必须严格控制过载时间和过载量。
　　(4)断线
　　断线可能造成接地、混线、短路等多种事故。导线断落在地面或接地导体上可能导致电击事故。导线断开或拉脱时产生的电火花以及架空线路导线摆动、跳动时产生的电火花均可能引燃邻近的可燃物起火燃烧。此外，三相线路断开一相将造成三相设备不对称运行，可能烧坏设备；中性线(工作零线)断开也可能造成负载三相电压不平衡，并烧坏用电设备。
　　(5)间距不足和防护不善
　　线路安装中最为多见的问题是间距不足。间距不足可能导致碰撞短路、电击、漏电等事故；间距不足还妨碍正常操作。间距不足的事故主要是以下三方面原因造成的：一是施工质量差，没有严格地按照规范设计和安装；二是运行维护不当或长时间不维护检修；三是某些人员不顾原有的电气装备，违反规程，冒险施工。
　　如果做线路设计时，没有充分考虑防护方面的要求，则导线很容易受到外界各种有害因素的破坏。
　　(6)保护导体带电
　　保护导体带电除可能导致电气设备外壳带电外，还可能引发火灾的危险性。在下列情况下，保护导体可能带电：
　　①接地方式与接零方式混合使用，且接地的设备漏电；
　　②保护导体(包括PE线和PEN线)断开(或接触不良)，且后方有接地的设备漏电；
　　③TN—C系统中保护导体(PEN线)断开(或接触不良)，且后方有不平衡负荷；
　　④保护导体(包括PE线和PEN线)阻抗太大，末端接零设备漏电；
　　⑤TN—C系统中的PEN线阻抗较大，且不平衡负荷太大；
　　⑥在TN—S系统中，单相负荷接在相线和PE线上；
　　⑦某一相线故障接地；
　　⑧某一相线经负载接地；
　　⑨保护导体与其他系统的保护导体连通，其他系统的保护导体带电；
　　⑩感应带电。
 
　　三、线路巡视检查
　　巡视检查是运行维护的基本内容之一。通过巡视检查可及时发现缺陷，以便采取防范措施，保障线路的安全运行。巡视人员应将发现的缺陷记入记录本内，并及时报告上级。
　　1．架空线路巡视检查
　　架空线路巡视分为定期巡视、特殊巡视和故障巡视。定期巡视是日常工作内容之一。10kV及10kV以下的线路，至少每季度巡视一次。特殊巡视是运行条件突然变化后的巡视，如雷雨、大雪、重雾天气后的巡视、地震后的巡视等。故障巡视是发生故障后的巡视，巡视中一般不得单独排除故障。
　　架空线路巡视检查主要包括以下内容：
　　(1)沿线路的地面是否堆放有易燃、易爆或强烈腐蚀性物质；沿线路附近有无危险建筑物，有无在雷雨或大风天气可能对线路造成危害的建筑物及其他设施：线路上有无树枝、风筝、鸟巢等杂物，如有应设法清除。
　　(2)电杆有无倾斜、变形、腐朽、损坏及基础下沉等现象；横担和金具是否移位、固定是否牢固、焊缝是否开裂、是否缺少螺母等。
　　(3)导线和避雷线有无断股、背花、腐蚀外力破坏造成的伤痕；导线接头是否良好、有无过热、严重氧化、腐蚀痕迹；导线对地、邻近建筑物或邻近树木的距离是否符合要求。
　　(4)绝缘子有无破裂、脏污、烧伤及闪络痕迹；绝缘子串偏斜程度、绝缘子铁件损坏情况如何。
　　(5)拉线是否完好、是否松弛、绑扎线是否紧固、螺丝是否锈蚀等。
　　(6)保护间隙(放电间隙)的大小是否合格；避雷器瓷套有无破裂、脏污、烧伤及闪络痕迹，密封是否良好，固定有无松动；避雷器上引线有无断股、连接是否良好；避雷器引下线是否完好、固定有无变化、接地体是否外露、连接是否良好。
　　2．电缆线路巡视检查
　　电缆线路的定期巡视一般每季度一次；户外电缆终端头每月巡视一次。电缆线路巡视检查主要包括以下内容：
　　(1)直埋电缆  线路标桩是否完好；沿线路地面上是否堆放矿渣、建筑材料、瓦砾、垃圾及其他重物，有无临时建筑；线路附近地面是否开挖；线路附近有无酸、碱等腐蚀性排放物，地面上是否堆放石灰等可构成腐蚀的物质；露出地面的电缆有无穿管保护，保护管有无损坏或锈蚀，固定是否牢固；电缆引入室内处的封堵是否严密；洪水期间或暴雨过后，巡视附近有无严重冲刷或塌陷现象等。
　　(2)沟道内的电缆线路  沟道的盖板是否完整无缺；沟道是否渗水、沟内有无积水、沟道内是否堆放有易燃易爆物品；电缆铠装或铅包有无腐蚀，全塑电缆有无被老鼠啮咬的痕迹；洪水期间或暴雨过后，巡视室内沟道是否进水，室外沟道泄水是否畅通等。
　　(3)电缆终端头和中间接头  终端头的瓷套管有无裂纹、脏污及闪络痕迹，充有电缆胶(油)的终端头有无溢胶(漏油)现象；接线端子连接是否良好，有无过热迹象；接地线是否完好、有无松动；中间接头有无变形、温度是否过高等。
　　(4)明敷的电缆  沿线的挂钩或支架是否牢固；电缆外皮有无腐蚀或损伤；线路附近是否堆放有易燃、易爆或强烈腐蚀性物质等。
 
　　四、电缆桥架、线槽的安装及敷线
　　电缆桥架、线槽是新建工程电气线路敷设的主要方式之一。它的优点是便于维修、更换线路。桥架、线槽的安装及敷线要符合GB 50303—2002建筑电气工程施工质量验收规范要求，本节主要介绍基本要求。
　　1．电缆桥架和线槽的安装要求
　　(1)金属桥架和线槽及其支架全长不少于2处与接地(PE)或接零(PEN)干线相连接。
　　(2)非镀锌桥架间连接板的两端及非镀锌线槽间连接板两端要跨接铜芯接地线，其最小截面积不小于4mm2。
　　(3)镀锌桥架间连接板及线槽间连接板间的两端不跨接接地线，但连接板两端不少于2个有防松螺帽或防松垫圈的连接固定螺栓。
　　(4)桥架应敷设在易燃易爆气体管道和热力管道的下方，与管道的最小净距，符合表3规定。

表3  与管道的最小净距(m)