摘    要：在案例分析的基礎(chǔ)上，對低壓配電系統(tǒng)的接地設(shè)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(zāi)安全程度進(jìn)行了分析，并有針對性地提出具體防范措施。 
        關(guān)鍵詞：接地故障 電氣火災(zāi) 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(zāi)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(zāi)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(shè)置不善這一危險的起火源給予更多的關(guān)注和防范，是防止電氣火災(zāi)的最根本的解決方法之一。在低壓配電系統(tǒng)中，用電設(shè)備完善的保護(hù)接地措施不但對減少電擊事故，保護(hù)人身和設(shè)備安全非常重要，而且對防止電氣火災(zāi)也十分重要。 
        二、案例分析 
        某化工企業(yè)微機(jī)控制中心，原采用電子設(shè)備的獨(dú)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(yùn)行中，發(fā)現(xiàn)計算機(jī)經(jīng)常死機(jī)，數(shù)據(jù)丟失，電源無故跳閘，特別是在雷雨天氣時，計算機(jī)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(zāi)。為消除這種故障，開始時在微機(jī)控制中心交流電源進(jìn)線加裝DSOP一Ⅲ過電壓保護(hù)裝置，在各計算機(jī)輸入端安裝數(shù)據(jù)線保護(hù)器。改造后，微機(jī)控制中心的故障有一定的減少。但當(dāng)附近有雷擊時，計算機(jī)的故障仍有發(fā)生。經(jīng)過摸索和技術(shù)探討，認(rèn)識到受到雷擊時，出現(xiàn)了控制中心金屬構(gòu)件與獨(dú)立接地系統(tǒng)之間存在較大電位差，另外，在電子信息設(shè)備的電路中，輸入信息，傳輸信息，轉(zhuǎn)換能量，放大信號，邏輯運(yùn)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(jìn)行的，且設(shè)備之間常通過互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行工作，除需穩(wěn)定的電源外，尚需一穩(wěn)定的基準(zhǔn)接地點（又稱為信號參考電位）。為此，對電子設(shè)備的獨(dú)立接地設(shè)置方式進(jìn)行了改造，采用了總等電位連接接地系統(tǒng)方式，改造后運(yùn)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(shè)置方式與電氣火災(zāi)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(dǎo)體之間的短路。其特點是平時隱患不易察覺，一旦引起火災(zāi)，往往故障是一處，起火點是另一處甚至多處，而且火災(zāi)較其他電氣火災(zāi)更嚴(yán)重。如果設(shè)備外殼未作接地或接地不良，當(dāng)設(shè)備絕緣破損發(fā)生接地故障時，接地故障電流經(jīng)設(shè)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(hù)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(zāi)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(zāi)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(fù)荷電流及三次諧波電流時，使電氣裝置外露導(dǎo)電部分對地帶電壓。當(dāng)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(jī)控制中心案例就存在這種現(xiàn)象，當(dāng)雷電直擊建筑物時，建筑物接地裝置和與之連接的金屬構(gòu)件電位迅速抬高。相對而言，由于電子設(shè)備采用獨(dú)立接地，其電位未明顯抬高，這樣存在一電位差和設(shè)備與建筑物金屬框架之間所存在的電容，使設(shè)備元件上所感應(yīng)的電壓高于其擊穿電壓。在雷云電荷的感應(yīng)下，有時并未發(fā)生雷擊也會由于建筑物的感應(yīng)電壓通過上述形式影響到設(shè)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(hù)器來防電擊和接地電弧火災(zāi)的不安全因素，因為PEN線如果通過漏電保護(hù)器內(nèi)的零序電流互感器，故障電源在互感器內(nèi)的磁場將互相抵消，漏電保護(hù)器將不能動作。因此，三相負(fù)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(zāi)危險的工業(yè)企業(yè)以及井下等特殊場所則應(yīng)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(dǎo)電部分平時對地不帶電位。在保證接地保護(hù)動作可靠的前提下，IEC標(biāo)準(zhǔn)推薦在有爆炸危險的電氣裝置（礦井除外）的中性點設(shè)備接地系統(tǒng)中采用TN一S系統(tǒng)。現(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(shè)備金屬外殼有其單獨(dú)的接地極，故正常時外露導(dǎo)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(shè)備絕緣易受過電壓的危害。但當(dāng)發(fā)生接地故障時，故障電流通過設(shè)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(shè)對接地故障靈敏度高的漏電保護(hù)器。 
        對于IT低壓配電系統(tǒng)，由于此系統(tǒng)內(nèi)中性點是對地絕緣的（或經(jīng)阻抗接地），當(dāng)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(zāi)的措施 
        1.保護(hù)接地及等電位聯(lián)接 
        保護(hù)接地和等電位聯(lián)接都可以減少建筑物電氣裝置內(nèi)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(nèi)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(nèi)的進(jìn)線配電箱的PE線、接地干線、公用設(shè)施金屬管道如總水管等及建筑金屬結(jié)構(gòu)相聯(lián)接；局部等電位聯(lián)接是在建筑物的局部范圍內(nèi)將用電設(shè)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(nèi)、或一個房間內(nèi)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(shè)備之間或電氣設(shè)備與裝置外導(dǎo)電部分如水暖管道、建筑構(gòu)件之間有導(dǎo)體直接聯(lián)接等電位聯(lián)接由于設(shè)備外殼和裝置外導(dǎo)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(zāi)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(dǎo)入建筑物內(nèi)的故障電壓危險的作用。 
        2．電氣線路、設(shè)備安裝質(zhì)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(fù)荷不平衡，負(fù)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(shè)備；若斷在單相線路上，則220V相電壓將通過設(shè)備內(nèi)繞組延伸到設(shè)備外殼上，造成更大的火災(zāi)和電擊危險。因此，電氣線路、設(shè)備的導(dǎo)體接觸點必須牢固，防止過熱氧化，特別是銅鋁導(dǎo)線連接時，還要注意檢查鋁導(dǎo)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(shè)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(fù)載不平衡的狀態(tài)或存在一些非線性負(fù)荷出現(xiàn)三次諧波時，PE(PEN)線的電流最大可達(dá)2倍多額定電流，使PE(PEN)線容易燒斷，進(jìn)而引發(fā)電氣火災(zāi)等電氣安全事故。在進(jìn)行工程設(shè)計時，應(yīng)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(dǎo)線的電流密度劇增，當(dāng)導(dǎo)線通過3倍以上的允許電流時，導(dǎo)線很容易產(chǎn)生火苗引發(fā)電氣火災(zāi)。按國家標(biāo)準(zhǔn)，PVC銅芯絕緣導(dǎo)線的安全電流密度：1-5mm2導(dǎo)線為18-9A/mm2 ；6-95mm2導(dǎo)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(hù)電器往往不能保護(hù)它。當(dāng)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(zāi)。故IEC標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了PE(PEN)線最小截面積。 
        (3)采用TN-C系統(tǒng)時應(yīng)注意線路架設(shè)要牢固，并注意按機(jī)械強(qiáng)度要求選擇導(dǎo)線截面，架空線路不應(yīng)采用單芯鋁線，而應(yīng)采用鋁絞線。其截面積應(yīng)不小于35mm2，引入截面積應(yīng)不小于1Omm2。不論導(dǎo)線材料，建筑物內(nèi)敷設(shè)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(yīng)小于10mm2。 
        4．正確選擇接地回路保護(hù)設(shè)置 
        在正確選擇接地回路保護(hù)設(shè)置時，應(yīng)注意低壓接地故障保護(hù)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(fù)荷保護(hù)和短路保護(hù)的過電流保護(hù)器（如熔斷器、低壓斷路器）兼做接地故障保護(hù)；若線路較長、導(dǎo)線截面積較小，經(jīng)計算，過電流保護(hù)電器不能滿足切斷接地故障電路的時間要求時，則應(yīng)采用帶接地故障保護(hù)的斷路器或漏電保護(hù)器，此時需設(shè)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(hù)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(hù)器作為接地故障保護(hù)。 
        (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(jié)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(zāi)是很隱蔽的，必須采取相應(yīng)措施，從安全設(shè)計角度來防止電氣火災(zāi)。接地設(shè)置方式與電氣火災(zāi)防止措施在低壓配電系統(tǒng)中，不但對防止電氣火災(zāi)非常重要，而且對減少電擊事故，保護(hù)人身和設(shè)備安全也十分重要。