摘    要：在案例分析的基礎上，對低壓配電系統(tǒng)的接地設置型式（TN系統(tǒng)，TT系統(tǒng)，IT系統(tǒng)）在接地故障時發(fā)生電氣火災安全程度進行了分析，并有針對性地提出具體防范措施。 
        關鍵詞：接地故障 電氣火災 安全防范 

        一、概述 
        隨著我國用電量的不斷增長，近幾年電氣火災或爆炸次數(shù)呈上升趨勢。事實上，可燃物、助燃物、著火源是發(fā)生火災的必要條件，也是制定防火措施和滅火措施的依據(jù)。對接地設置不善這一危險的起火源給予更多的關注和防范，是防止電氣火災的最根本的解決方法之一。在低壓配電系統(tǒng)中，用電設備完善的保護接地措施不但對減少電擊事故，保護人身和設備安全非常重要，而且對防止電氣火災也十分重要。 
        二、案例分析 
        某化工企業(yè)微機控制中心，原采用電子設備的獨立接地方式，接地電阻1Ω，共網(wǎng)不共線，分類接地網(wǎng)。在投入運行中，發(fā)現(xiàn)計算機經(jīng)常死機，數(shù)據(jù)丟失，電源無故跳閘，特別是在雷雨天氣時，計算機輸入電路出現(xiàn)過數(shù)次接地故障并產(chǎn)生多處跳火現(xiàn)象，幾乎引起電氣火災。為消除這種故障，開始時在微機控制中心交流電源進線加裝DSOP一Ⅲ過電壓保護裝置，在各計算機輸入端安裝數(shù)據(jù)線保護器。改造后，微機控制中心的故障有一定的減少。但當附近有雷擊時，計算機的故障仍有發(fā)生。經(jīng)過摸索和技術探討，認識到受到雷擊時，出現(xiàn)了控制中心金屬構件與獨立接地系統(tǒng)之間存在較大電位差，另外，在電子信息設備的電路中，輸入信息，傳輸信息，轉換能量，放大信號，邏輯運算、輸出信號等一系列過程都是通過微電位或微電流快速進行的，且設備之間常通過互聯(lián)網(wǎng)絡進行工作，除需穩(wěn)定的電源外，尚需一穩(wěn)定的基準接地點（又稱為信號參考電位）。為此，對電子設備的獨立接地設置方式進行了改造，采用了總等電位連接接地系統(tǒng)方式，改造后運行一直良好，雷雨天氣時也未發(fā)生接地故障出現(xiàn)跳火現(xiàn)象。 
        三、接地設置方式與電氣火災安全程度分析 
        低壓接地故障是指相線與地或與地有連接的導體之間的短路。其特點是平時隱患不易察覺，一旦引起火災，往往故障是一處，起火點是另一處甚至多處，而且火災較其他電氣火災更嚴重。如果設備外殼未作接地或接地不良，當設備絕緣破損發(fā)生接地故障時，接地故障電流經(jīng)設備與地面的自然接觸電阻和電源的接地極電阻流向電源中性點。因自然接觸電阻很大，故障電流小，不足以使熔斷器和低壓斷路器等電器保護動作，而使接地故障點發(fā)生的電火花或電弧得以持續(xù)存在，引燃附近易燃物，造成電氣火災或爆炸。 
        低壓配電系統(tǒng)的接地型式主要可分為TN一C系統(tǒng)，TN一S系統(tǒng)，TT系統(tǒng)，IT系統(tǒng)四類，在典型的四個低壓配電系統(tǒng)的接地形式中，出現(xiàn)接地故障時發(fā)生電氣火災安全程度不盡相同。 
        對于TN-C低壓配電系統(tǒng)，由于PEN線兼起PE線和N線的作用，因而在PEN線通過不對稱正常單相負荷電流及三次諧波電流時，使電氣裝置外露導電部分對地帶電壓。當發(fā)生PEN線斷線或相地短路故障時，將產(chǎn)生更高的對地故障電壓，從而產(chǎn)生火花或電弧。而同一系統(tǒng)的PEN線是相通的，某一處的故障電壓可沿PEN線竄至其他場所，就可能出現(xiàn)一處或多處起火的情況。上述微機控制中心案例就存在這種現(xiàn)象，當雷電直擊建筑物時，建筑物接地裝置和與之連接的金屬構件電位迅速抬高。相對而言，由于電子設備采用獨立接地，其電位未明顯抬高，這樣存在一電位差和設備與建筑物金屬框架之間所存在的電容，使設備元件上所感應的電壓高于其擊穿電壓。在雷云電荷的感應下，有時并未發(fā)生雷擊也會由于建筑物的感應電壓通過上述形式影響到設備的元件。另外，TN一C低壓配電系統(tǒng)還存在不能安裝漏電保護器來防電擊和接地電弧火災的不安全因素，因為PEN線如果通過漏電保護器內的零序電流互感器，故障電源在互感器內的磁場將互相抵消，漏電保護器將不能動作。因此，三相負荷基本平衡的一般企業(yè)可采用TN一C系統(tǒng)，而有爆炸、火災危險的工業(yè)企業(yè)以及井下等特殊場所則應采用其他系統(tǒng)。 
        對于TN一S低壓配電系統(tǒng)，由于PE線與N線分為兩根線，PE線平時不通過電流，只在接地故障時通過故障電流，所以PE線和電氣裝置外露導電部分平時對地不帶電位。在保證接地保護動作可靠的前提下，IEC標準推薦在有爆炸危險的電氣裝置（礦井除外）的中性點設備接地系統(tǒng)中采用TN一S系統(tǒng)?，F(xiàn)已廣泛采用此系統(tǒng)。在TN系統(tǒng)中，故障電壓可沿PE(PEN)線在各裝置間蔓延。 
        對于TT低壓配電系統(tǒng)，各裝置設備金屬外殼有其單獨的接地極，故正常時外露導電部分為大地電位，不可能產(chǎn)生電火花或電弧。由于PE線都不連通，杜絕了危險故障電壓從PE線竄入其他地方的可能性，各裝置間故障電壓不蔓延。在此系統(tǒng)的PE線和N線在電氣上不聯(lián)系，容易處于不同電位，其設備絕緣易受過電壓的危害。但當發(fā)生接地故障時，故障電流通過設備接地極電阻和電源接地極電阻，因而故障回路阻抗較大，故障電流比TN系統(tǒng)小，需要裝設對接地故障靈敏度高的漏電保護器。 
        對于IT低壓配電系統(tǒng)，由于此系統(tǒng)內中性點是對地絕緣的（或經(jīng)阻抗接地），當發(fā)生接地故障時，故障電流為非故障相的對地電容電流，對地故障電壓很低，不會產(chǎn)生電火花或電弧。發(fā)生故障時可不切斷電流，只需及時消除故障回路而繼續(xù)供電，所以IT系統(tǒng)多用于煤礦等對防火有特殊要求的場所，但它不宜配出中性線，以避免故障無法檢查。 
        四、避免接地故障引起火災的措施 
        1.保護接地及等電位聯(lián)接 
        保護接地和等電位聯(lián)接都可以減少建筑物電氣裝置內出現(xiàn)的電位差，所謂“接地”實際上也是等電位聯(lián)接，是以大地電位為參考電位，在地球表面大范圍內作等電位聯(lián)接。等電位聯(lián)接是國際上廣泛采用的電氣安全措施，它有總等電位聯(lián)接、局部等電位聯(lián)接和輔助等電位聯(lián)接三種。 
        總等電位聯(lián)接是將建筑物內的進線配電箱的PE線、接地干線、公用設施金屬管道如總水管等及建筑金屬結構相聯(lián)接；局部等電位聯(lián)接是在建筑物的局部范圍內將用電設備按總等電位聯(lián)接的要求再作一次等電位聯(lián)接，如在一樓層內、或一個房間內作局部等電位聯(lián)接，形成局部的等電位；輔助等電位聯(lián)接是在有可能出現(xiàn)危險電位差、可同時接觸的電氣設備之間或電氣設備與裝置外導電部分如水暖管道、建筑構件之間有導體直接聯(lián)接等電位聯(lián)接由于設備外殼和裝置外導電部分以及地面的電位同時提高，降低了接地故障時的接觸電壓，等電位聯(lián)接的范圍越小，接觸電壓越低，電氣上越安全，從而減少了因打火或電弧引起的火災事故。等電位聯(lián)接除降低接觸電壓外，還有消除TN系統(tǒng)沿電源線路和其他管道導入建筑物內的故障電壓危險的作用。 
        2．電氣線路、設備安裝質量合格 
        對于TN一C系統(tǒng)，如果PEN線不牢固，發(fā)生斷路，若斷在三相電路的主干線上，斷開點后因三相負荷不平衡，負荷中性點將偏移，造成各相電壓大幅度偏高或降低，從而損壞用電設備；若斷在單相線路上，則220V相電壓將通過設備內繞組延伸到設備外殼上，造成更大的火災和電擊危險。因此，電氣線路、設備的導體接觸點必須牢固，防止過熱氧化，特別是銅鋁導線連接時，還要注意檢查鋁導線接頭有無腐蝕松動或過熱現(xiàn)象。 
        3．正確選擇PE(PEN)線 
        在現(xiàn)行的很多設計中，PE(PEN)線的截面積一般為1/2甚至1/3的相線截面積，如果出現(xiàn)三相負載不平衡的狀態(tài)或存在一些非線性負荷出現(xiàn)三次諧波時，PE(PEN)線的電流最大可達2倍多額定電流，使PE(PEN)線容易燒斷，進而引發(fā)電氣火災等電氣安全事故。在進行工程設計時，應正確選擇PE(PEN）線。 
        (1)由于線路短路電流大大超過額定電流，導線的電流密度劇增，當導線通過3倍以上的允許電流時，導線很容易產(chǎn)生火苗引發(fā)電氣火災。按國家標準，PVC銅芯絕緣導線的安全電流密度：1-5mm2導線為18-9A/mm2 ；6-95mm2導線為8.33-3.26A/mm2。 
        (2）在TN系統(tǒng)中，如PEN線（TN-C系統(tǒng)）或PE線（TN-S系統(tǒng)）截面積過小，線路保護電器往往不能保護它。當通過大接地故障電流時，此線可能燒至熾紅以至熔斷，很易引起火災。故IEC標準規(guī)定了PE(PEN)線最小截面積。 
        (3)采用TN-C系統(tǒng)時應注意線路架設要牢固，并注意按機械強度要求選擇導線截面，架空線路不應采用單芯鋁線，而應采用鋁絞線。其截面積應不小于35mm2，引入截面積應不小于1Omm2。不論導線材料，建筑物內敷設PE(PEN)線，線最小截面積在套管時均為2.5mm2，不套管時均為4mm2。不論相線截面積為多少，主干線路的PEN截面積不應小于10mm2。 
        4．正確選擇接地回路保護設置 
        在正確選擇接地回路保護設置時，應注意低壓接地故障保護電器的選用。 
        (1)TN系統(tǒng)：根據(jù)TN系統(tǒng)的特點，TN系統(tǒng)的接地故障多為金屬性短路，故障電流較大，可利用原來做過負荷保護和短路保護的過電流保護器（如熔斷器、低壓斷路器）兼做接地故障保護；若線路較長、導線截面積較小，經(jīng)計算，過電流保護電器不能滿足切斷接地故障電路的時間要求時，則應采用帶接地故障保護的斷路器或漏電保護器，此時需設置專門的PE線。 
        (2)TT系統(tǒng)：根據(jù)TT系統(tǒng)的特點，TT系統(tǒng)的故障電流較小，l電流保護常難滿足靈敏度要求，因此在TT系統(tǒng)中推薦采用高靈敏度漏電保護器作為接地故障保護。 
        (3) IT系統(tǒng)：根據(jù)IT系統(tǒng)的特點，IT系統(tǒng)因中性點不引出，（需發(fā)出信號及時消除故障回路就可以保證供電的可靠性。 
        五、結束語 
        綜上所述，從筆者多年對低壓配電系統(tǒng)管理經(jīng)驗看，因低壓接地故障引起電氣火災是很隱蔽的，必須采取相應措施，從安全設計角度來防止電氣火災。接地設置方式與電氣火災防止措施在低壓配電系統(tǒng)中，不但對防止電氣火災非常重要，而且對減少電擊事故，保護人身和設備安全也十分重要。