相線與電氣裝置的外露導(dǎo)電部分(包括電氣設(shè)備金屬外殼、敷線管槽及構(gòu)架等)、外部導(dǎo)電部分(包括金屬的水、暖、煤氣、空調(diào)管道和建筑的金屬結(jié)構(gòu)等)以及大地之間的短路稱之為接地短路。國際標準IEC364中將接地短路稱為接地故障(Earthfaut),以區(qū)別于一般短路。
一般短路點因高溫而熔融,短路電流大,線路能產(chǎn)生高溫,人們以為這種短路火災(zāi)危險性大,其實不然,因為保險絲能被短時的大電流熔斷而切斷電源電流,反而不易引發(fā)火災(zāi)。而接地故障的火災(zāi)危險性大的主要是因為它的短路電流比較小,其小電流不足以使過流保護器(熔斷器、斷路器)及時動作切斷電源,也不能使短路點熔焊,往往引起打火或拉弧,其局部高溫卻足以引燃近旁可燃物而成災(zāi)。因而,接地故障與一般短路相比,當(dāng)產(chǎn)生火災(zāi)時具有更大的危險性和復(fù)雜性。
1接地故障電流引起火災(zāi)的原因
如圖2所示的低壓公用電網(wǎng)通常采用TT接地(接地系統(tǒng))在發(fā)生相線與電流通路內(nèi)的設(shè)備外殼、敷線管槽短路時短路電流Id都通過兩個接地電阻RA和RB返回電源,假設(shè)RA為10Ω,RB為4Ω,則接地短路電流約為Id=U0/(RA+RB)=220/(10+4)=15.7A。小電流不足以使過流保護器(熔斷器、斷路器)及時動作切斷電源,也不能使短路點熔焊,往往引起打火或拉弧,其局部高溫卻足以引燃近旁可燃物而成災(zāi)。
?。保庇桑校?、PEN線端子連接不緊密引起火災(zāi)
設(shè)備接地的PE線平時不通過負荷電流,只在發(fā)生接地故障時才通過故障電流。如果因受振動、腐蝕等原因?qū)е逻B接松動、接觸電阻增大等現(xiàn)象,平時是不易覺察的。一旦發(fā)生接地故障,接地故障電流需通過PE線返回電源時,PE線的大接觸電阻限制了故障電流,使保護電器不能及時動作,連接端子處因接觸電阻大而產(chǎn)生的高溫或電弧、電火花卻能導(dǎo)致火災(zāi)的發(fā)生。
?。保灿晒收想妷阂鸹馂?zāi)
常有這樣的電氣事故:設(shè)備金屬外殼或N線對地電壓為幾十伏;手攜設(shè)備本身沒有損壞,但使用者卻受電擊致死;電源已切斷,但進行維修時,外殼或N線帶電壓打火導(dǎo)致火災(zāi)或爆炸。這類來歷不明的電壓所引起的事故,其根源大多是另外一處的接地故障。發(fā)生接地故障后四處傳導(dǎo)的故障電壓是危險的起火源,通過對地的電火花和電弧而導(dǎo)致火災(zāi)。擊穿10mm空氣隙需30kV電壓,不同電位導(dǎo)體一經(jīng)接觸拉起電弧后,同樣間隙維持電弧的電壓只需20V,此時2A電流的電弧局部溫度可超過2000℃。
1.310kV網(wǎng)絡(luò)小電阻接地系統(tǒng)引發(fā)的接地故障火災(zāi)
隨著城鎮(zhèn)用電負荷劇增,電網(wǎng)中大量采用10kV供電線路。由于電容電流的增大,不得不將10kV網(wǎng)絡(luò)由過去的不接地系統(tǒng)改為經(jīng)小電阻接地系統(tǒng),這一改變使變電所的接地故障電壓由過去的百伏左右劇增到二、三千伏,它被稱為暫態(tài)過電壓。這一過電壓經(jīng)變電所共用的接地系統(tǒng)沿低壓線傳導(dǎo)到用戶的電氣設(shè)備上。低壓設(shè)備的絕緣,特別是老舊設(shè)備的絕緣承受不了如此高的過電壓,很容易被擊穿短路而導(dǎo)致起火危險。
如圖4所示10kV網(wǎng)絡(luò)電源經(jīng)電阻接地,當(dāng)10kV變電所10kV側(cè)發(fā)生短路時,短路電流Id路徑如箭頭所示,它在變電所接地電阻RB上產(chǎn)生的電壓降UF=Id·RB若?。桑錇椋叮埃埃立煬F(xiàn)取RB為4Ω則UF=2400此暫態(tài)過電壓持續(xù)時間約為0.5~1S直至10kV開關(guān)跳閘它沿圖中虛線所示與變壓器低壓繞阻電壓向量相加傳導(dǎo)至TT系統(tǒng)用戶使其設(shè)備絕緣承受暫態(tài)過電壓US=UF+U0其值為2180V~2620V,即220V+1200V=2620V,如此高的暫態(tài)過電壓足以擊穿用戶設(shè)備的絕緣層引發(fā)火災(zāi)。