智能化断路器对防电气火灾的预防

　　摘  要：过去普遍认为，电气间短路引起的火灾大多由带电导体间的短路所造成，由于短路电流大，可用带短路保护的断路器和熔断器来防止。实际情况并非如此，因大多数的短路火灾是由接地短路故障产生的电弧或电火花所引起。近10年来，我国发生电气火灾高居火灾事故总数的首位，约占总数的30左右，在电气火灾中，电气短路引起的火灾事故又占一半以上。

　　关键词：电气火灾 多功能断路器    电气事故

　　近10年来，我国发生电气火灾高居火灾事故总数的首位，约占总数的30左右，在电气火灾中，电气短路引起的火灾事故又占一半以上。电气短路一般有两类：一是带电导体（相线和中性线）间的短路，由导体间直接接触，如相与相之间、相与N线之间短路，短路点往往被高温熔焊的金属短路，称为金属性短路；另一是带电导体对地的短路，大都是以电弧为通路的电弧性短路。

　　1、电气火灾的特点

　　过去普遍认为，电气间短路引起的火灾大多由带电导体间的短路所造成，由于短路电流大，可用带短路保护的断路器和熔断器来防止。实际情况并非如此，因大多数的短路火灾是由接地短路故障产生的电弧或电火花所引起。前者短路电流以千安计，金属线芯产生高温以至炽热，绝缘被剧烈氧化而自燃，火灾危险甚大，但金属性短路产生的大短路电流，能使断路器瞬时动作切断电源，火灾往往得以避免。后者因短路电流受阻抗影响，电弧长时间延续，而电弧引起的局部温度可高达3000～4000℃，很容易烤燃附近可燃物质引起火灾，又由于接地故障引起的短路电流较小，不足以使一般断路器动作跳闸切断电源，所以电弧性短路引起火灾危险远大于金属性短路。

　　在接地故障回路全为金属导体的TN-C-S系统，其导电性能不良失去接地保护并不影响电气设备的使用，故工作中不易发现。但一旦发生接地故障，由于短路电流小，不能使断路器动作，而导致上述电弧性短路的发生。至于TT系统，其接地故障回路内串有电源的接地保护和设备外壳的接地保护，两个接地电阻造成回路本身的阻抗就很大，更易发生电弧性短路。由上可知，接地故障的回路阻抗大，使它易以电弧短路的形式出现，这也是单相接地短路故障容易导致火灾的一个重要原因。

　　电力线路受机械损伤而发生短路，如当导线与金属管道构件接触而无套管保护时，长期磨擦使绝缘损坏，这种短路多为单相接地故障造成，易发生电弧性短路。通常电气设备绝缘损坏产生电弧性接地故障的情况还有：导线和电气设备绝缘老化；电器或电动机的接线端子周围绝缘因长期发热而炭化；电动机过载而发生匝间短路；电气设备受潮或严重凝露；在电气设备中有导电尘埃沉积等。这类故障会引起接地电弧性短路，并酿成火灾。

　　当线路因过负荷使绝缘温度超过最高允许工作温度，绝缘老化加速使绝缘水平降至规定值以下，如果没有外因触发，短路一般还不会发生。如果有外因触发，如雷电引起的瞬态过电压、邻近大功率设备的操作过电压以及变电所高电压侧接地故障引起的暂态过电压等，则在此大幅值过电压冲击下，老化的绝缘将被击穿而弧光短路。过电压转眼消失，工频短路电弧却能长时间延续，这是因为电弧的高阻抗限制了短路电流，使断路器不可能动作。这类过电压多出现在带电导体与地之间，所以这种短路也多为单相接地短路。电气短路以单相接地故障居多，电气火灾的危险则以电弧性接地为最严重。

　　2、带剩余电流保护功能的断路器

　　一般的低压断路器主要针对电力线路和设备的过载和短路保护，因此其额定动作电流较大，而接地故障引起的接地短路电流较小，一般不足以使断路器动作跳闸，因此低压断路器不能防止因接地故障引起的电气火灾，而只有带剩余电流保护功能的断路器，在过电流断路器不动作的情况下，能有效地切断故障电路，防止电气火灾。

　　应用剩余电流断路器来防止电气火灾，必须正确选择额定剩余动作电流。在有火灾危险的场所，要防止故障电流引起火灾，必须在线路中装设额定剩余动作电流不超过500mA的剩余电流断路器，或装设绝缘监察装置，在绝缘故障时发出警报。

　　采用额定动作电流不超过500mA的剩余电流断路器，可以在出现引燃火灾所需的能量前，就发出警报或断开电路排除故障。为防止电弧性接地故障引起的电气火灾，在线路上装用带剩余电流保护功能的断路器是一项重要的防火灾措施。其剩余电流保护功能对建筑物的电弧性接地故障引起的电气火灾进行防范。为切断建筑物内的电弧性大多接地故障，在电源进线端也应装用剩余电流断路器。GB50096《住宅设计规范》，规定了每幢住宅楼的总电源进线断路器，应带有剩余电流保护功能的明确规定。因多数用户不懂得用电安全知识，又无专业电工进行维护管理，住宅电气火灾发生较多。据近年统计，我国住宅电气火灾占电气火灾总数的一半以上，所以这一规定是十分必要的。

　　在进线处安装带过载保护、短路保护、剩余电流保护于一体的多功能低压断路器，不仅可以保护线路、保护设备，而且还可防止因接地故障引起的电气火灾。

　　3、电气火灾自动保护型断路器

　　3.1正确应用防电气火灾的断路器

　　电气火灾自动保护功能型断路器是在现行普通剩余电流断路器的基础上，配置一个具有与外界温度呈同步单调变化的感温元件——热敏电阻。断路器内部有相应的电子电路相配合，当外界环境温度异常升高，超过了一定正常温度值后（这个温度值范围定义为额定动作温度），电子线路自动驱动电气火灾自动保护型断路器的主触头脱扣器，将断路器负载侧线路分断，防止负载侧的线路和设备发生电气火灾，并造成进一步的短路事故发生。电气火灾自动保护功能型断路器，在规定温度范围的下限以下，不论时间多长，都不会导致电气火灾自动保护功能型断路器动作，即为额定不动作温度。额定不动作温度，保证了电气火灾自动保护型断路器，不致因正常环境温度升高或意外热源的偶然影响而产生误动作，确保其工作的可靠性。

　　由此可知，电气火灾自动保护型断路器要达到对火灾作出正确的反应，最主要的是在安装时，要保证电气火灾自动保护型断路器上的热敏元件，即火灾感测探头，能直接感测到需要进行监测空间的温度变化。探头正前方不得有影响温度直接对其进行辐射传递的物体。如果电气火灾自动保护型断路器安装在照明箱内，而被监测区域的温度变化，不能被断路器上的火灾感温探头直接监测到，则达不到实现火灾自动保护的作用。

　　3.2防电气火灾断路器主要功能

　　普通断路器功能。正常用电时，对受控线路进行人工闭合和分断电源操作。

　　火灾自动保护功能。当断路器所在位置（分体型为被探头监测位置）一旦发生火灾，环境温度异常升高，该断路器的感温探头在感测到所处环境温度达到或超过整定温度后，自动将受控线路电源切断，防止火灾扩大范围，并为灭火行动提供电气方面的安全保障，防止灭火人员发生电击后的二次伤害事故。

　　过载保护功能。当电气火灾自动保护型断路器所控制的线路负荷超过额定值，发生超载时，断路器将适时自动分断，切断受控线路的电流。防止因其发热而引起线路火灾。

　　短路保护功能。当电气火灾自动保护断路器所控制的线路发生意外短路事故，该断路器将在0.2s时间内分断，切断受控线路的电源，防止短路事故引发火灾事故。

　　剩余电流保护功能。当受控线路或用电设备发生绝缘损坏，产生对地故障或有人员发生单相电击事故（注：相间漏电和电击不能保护）时，电气火灾自动保护功能型断路器自动切断受控线路电源，避免对人身生命造成危害，并防止此类剩余电流引起电气火灾的可能性。

　　3.3适用场所

　　电气火灾自动保护型断路器根据其使用类别、使用方式、所控制线路的相数以及被控制对象、性质分别按如下情况进行分类。

　　按使用类别分：按使用类别可分为家用及类似场所和工业及类似场所两大类。

　　家用及类似场所用：额定电流≤63A，代号为B。适用于家庭住宅、办公室及类似场所。

　　工业及类似场所；额定电流≤630A，代号为M。适用于工厂、商场等用电量较大的场所。

　　按使用方式分：断路器根据其使用方式可分为A、B、C三种类型。

　　按极数分：家用型有：1P N、2P、3P、3P N、4P，代号为直接按此标注。分别用于单相、三相和三极四线电路中。工业用型有2300（2P）3300（3P）3N300（3P＋N）4300（4P），代号为直接按此标注。分别用于单相、三相和三极四线电路中。

　　近年来通过大量的实际应用，带防电气火灾功能的断路器，取得了很好的效果，不仅避免了电气火灾事故，其智能化的断路器，还能预报故障电流，真正做到早期预防事故的目的。