多功能断路器防电气火灾的应用

电力18讯：    
北京电力海淀供电公司  孙一山  

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500 mA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500 mA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<