接地故障引发火灾原因分析预防措施（优选4篇）

接地故障引发火灾原因分析预防措施

相线与电气装置的外露导电部分(包括电气设备金属外壳、敷线管槽及构架等)、外部导电部分(包括金属的水、暖、煤气、空调管道和建筑的金属结构等)以及大地之间的短路称之为接地短路。国际标准iec364中将接地短路称为接地故障(earthfaut)，以区别于一般短路。

一般短路点因高温而熔融，短路电流大，线路能产生高温，人们以为这种短路火灾危险性大，其实不然，因为保险丝能被短时的大电流熔断而切断电源电流，反而不易引发火灾。而接地故障的火灾危险性大的主要是因为它的短路电流比较小，其小电流不足以使过流保护器(熔断器、断路器)及时动作切断电源，也不能使短路点熔焊，往往引起打火或拉弧，其局部高温却足以引燃近旁可燃物而成灾。因而，接地故障与一般短路相比，当产生火灾时具有更大的危险性和复杂性。

1接地故障电流引起火灾的原因

如图2所示的低压公用电网通常采用tt接地(接地系统)在发生相线与电流通路内的设备外壳、敷线管槽短路时短路电流id都通过两个接地电阻ra和rb返回电源，假设ra为10ω，rb为4ω，则接地短路电流约为id=u0/(ra rb)=220/(10 4)=15.7a。小电流不足以使过流保护器(熔断器、断路器)及时动作切断电源，也不能使短路点熔焊，往往引起打火或拉弧，其局部高温却足以引燃近旁可燃物而成灾。

1.1由pe、pen线端子连接不紧密引起火灾

设备接地的pe线平时不通过负荷电流，只在发生接地故障时才通过故障电流。如果因受振动、腐蚀等原因导致连接松动、接触电阻增大等现象，平时是不易觉察的。一旦发生接地故障，接地故障电流需通过pe线返回电源时，pe线的大接触电阻限制了故障电流，使保护电器不能及时动作，连接端子处因接触电阻大而产生的高温或电弧、电火花却能导致火灾的发生。

1.2由故障电压引起火灾

常有这样的电气事故:设备金属外壳或n线对地电压为几十伏;手携设备本身没有损坏，但使用者却受电击致死;电源已切断，但进行维修时，外壳或n线带电压打火导致火灾或爆炸。这类来历不明的电压所引起的事故，其根源大多是另外一处的接地故障。发生接地故障后四处传导的故障电压是危险的起火源，通过对地的电火花和电弧而导致火灾。击穿10mm空气隙需30kv电压，不同电位导体一经接触拉起电弧后，同样间隙维持电弧的电压只需20v，此时2a电流的电弧局部温度可超过2000℃。

1.310kv网络小电阻接地系统引发的接地故障火灾

随着城镇用电负荷剧增，电网中大量采用10kv供电线路。由于电容电流的增大，不得不将10kv网络由过去的不接地系统改为经小电阻接地系统，这一改变使变电所的接地故障电压由过去的百伏左右剧增到二、三千伏，它被称为暂态过电压。这一过电压经变电所共用的接地系统沿低压线传导到用户的电气设备上。低压设备的绝缘，特别是老旧设备的绝缘承受不了如此高的过电压，很容易被击穿短路而导致起火危险。

如图4所示10kv网络电源经电阻接地，当10kv变电所10kv侧发生短路时，短路电流id路径如箭头所示，它在变电所接地电阻rb上产生的电压降uf=id·rb若取id为600a现取rb为4ω则uf=2400此暂态过电压持续时间约为0.5~1s直至10kv开关跳闸它沿图中虚线所示与变压器低压绕阻电压向量相加传导至tt系统用户使其设备绝缘承受暂态过电压us=uf u0其值为2180v~2620v，即220v 1200v=2620v，如此高的暂态过电压足以击穿用户设备的绝缘层引发火灾。

2接地故障火灾的防范措施

2.1在建筑物电源进线处装设带漏电保护功能的断路器

带漏电保护功能的断路器就是在一般断路器内增加一零序电流互感器和一脱扣器当发生接地故障时接地短路电流经大地或pe线而不经零序电源互感器返回电源使互感器检出漏电电流由脱扣器使断路器动作切断电源从而防止了火灾的发生。它除具有原有的防短路、过载功能外，还增加了防电器接地短路火灾的功能，即使接地电弧小至几十、几百毫安，也能及时动作，有效地消除了最常见多发的接地短路电气火灾。

国际电工标准iec364-4-482和iec364-5-53对这一防电气火灾措施早有规定。为了防电气火灾，国际的供电公司对电源进线不装设这种能防接地短路断路器的用户是不予接电的。国内已有生产厂家生产这种断路器。作进一步的推广应用还需要有强制性的技术规范作为设施、施工依据。

2.2选用适当的导线和敷设方式

pe(pen)线的截面应满足故障时热稳定和动稳定要求，并与线路的保护要求相适应。敷设的线路应避免遭受机械损伤。各种导线的连接端子和接头均应紧密可靠，导电良好。

2.3正确选用电气设备

除了电气设备应具有规定的绝缘水平外，对于电气火灾危险较大的高层建筑内，应考虑:设备无油化，因为含油电气设备过热或电弧故障时，设备内的绝缘油在高温或电弧作用下，迅速产生热分解，析出氢、甲烷、乙烯等可燃气体，使设备外壳内压力骤增，造成外壳爆炸而喷油;有时析出的可燃气体与空气混合形成爆炸混合物，在电弧或火花作用下，引起燃烧爆炸;含油电气设备爆裂后，高温油流动引起火灾扩大。因此在高层建筑中最好采用无油的电气设备，如干式变压器、真空开关等。

选用飞弧距离小或能保证飞弧不致外出的设备，以防止短路和电弧的产生。

2.4设置总等电位联结

为防止外部故障电压进入建筑物内引起的事故，iec标准和一些发达国家电气标准都规定建筑电气装置内必须设置总等电位联结，即在进线配电箱近旁安装一接地母排、其上有若干接线端子，将配电箱的pe(pen)母排、接地极引入线和建筑物内的水、暖、气等金属管道以及金属建筑结构都与它联结(如图5所示)。当外部故障电压沿任何管线进入建筑物内时，这些金属部分的电位同时升高而不出现电位差，自然无从发生火灾、爆炸、电击等事故了。

由同一变压器供电的所有tn系统线路，故障电压可沿互相连通的pe(pen)线四处传导蔓延，所以总等电位联结对tn系统尤为重要。

需要说明，电弧、电火花不能立即引起火灾，而爆炸则可发生在电火花产生的一瞬间，它不能用切断电路的办法来防止，而只能用等电位联结使电火花无从产生来防止。因此iec标准规定，在爆炸危险场所内为避免产生危险的电火花，在任何情况下都必须实施等电位联结。

2.5对中压配电变电所经小电阻接地系统采取可靠的技术措施

具体措施是将中压配电变电所的设备外壳保护接地和低压中性点的接地分开设置(如图6所示)，使危险的暂态过电压无法由此传导到低压用户去，也可大大减小变电所接地电阻值和10kv供电系统的接地短路电流值，使暂态过电压不致达到危险值。

接地故障引发火灾原因分析预防措施：低压系统接地故障火灾预防

2 建筑物接地故障火灾的预防措施

2.1 保持电气线路和电气设备的规定绝缘水平

保持线路与设备的规定绝缘水平和防止机械损伤造成电气绝缘破坏，可防止电接插件绝缘表面漏电爬弧和电气线路对地绝缘水平下降，大大减少接地故障火灾的发生几率。

2.2 建筑物内电气装置实施总等电位联接

总等电位联接是将建筑物内自接地极引来的接地干线、进线配电箱和pe总母线排、公用设施金属管道、建筑物金属结构(包括防雷接地装置)等，汇接到进线配电箱旁总接地母排的接地端子板并互相简单联结。

总等电位的联接一般要求如下:

(1)tn系统应尽量利用自然接地体(如建筑基础钢筋等)，在建筑物进户处将电源中性线重复接地。

(2)tn-c系统进入用户配电箱后，pen线应分开设置pe端子板和pen端子板，pe线和pen线互相分开，且一旦分开后不允许再联结在一起。

(3)tn-s系统中pe线应与接地母排的总接地端子板联接。

(4)tt系统无pe线，其中电气装置通常单独接地构成局部等电位，绝不允许与pen线再连接。

电气装置作总电位联结后，可防止tn系统电源线路中的pe和pen线传导引入故障电压导致电击事故，同时也消除电位差、电弧、电火花的发生，杜绝了接地故障引起的电气火灾危害和人身电击事故。

2.3 保证pe/pen线连结良好

提高和保证电气装置内pe/pen线的连结质量及连接端子的连结可靠，绝不允许有丝毫松动 。

2.4 在电源总进线处设置防火的漏电保护器

在iec标准中明确规定，在建筑物电源总进线处，必须装设漏电保护器，一方面是对整个建筑物起到防火作用，同时也是为防止人身电击危害而设置的第二道防线。我国建筑防火设计规范和电气规范中，对这一电气防火要求未作具体规定。漏电保护的动作电流的毫安计，动作时间以毫秒计，能可靠切断电弧性接地故障电流。

接地故障引发火灾原因分析预防措施：接地故障危害防范

我国电气故障引发的火灾次数和电气火灾造成的经济损失居各类火灾的首位。另据世界各国不完全统计，我国因电击死亡的人数与用电量相比名列前茅。据调研的结果因接地故障引起火灾和电击死亡人数，高压系统只占10%左右，而低压系统占60%以上。原因是低压配电系统问题较多﹑涉及面广，操作使用多为缺乏安全用电知识的人员。而且，由于建筑市场混乱，部门和行业风气不正，出现一些二次装修无证设计，监督管理不力，未经原设计单位许可擅自修改设计，非电气专业人员施工，对假冒﹑伪劣电气产品打击不力等等，从而造成宾馆﹑俱乐部﹑夜总会﹑饭店等公共建筑电气火灾和电击死人的现象不断发生。

1接地故障保护

带电导体与金属管﹑设备金属外壳﹑金属机械的大地短路称为接地故障，应与短路故障

区分开来。接地故障比较隐蔽不易发觉，也比较复杂从而危害性也就更大。电能能造福于人类，但也会给人类带来电击和电气火灾的危害，因此要采取一些有效措施来限制接地故障电流﹑接地故障电压和接地故障的作用时间，并防范人体与危险电压的接触。

电击分作两类，即直接接触电击和间接接触电击。直接接触电击规范已做明确规定，不赘述，漏电保护器仅作后备保护而已。间接接触电击国际电工委员会iec标准分为四类:0类─设置绝缘环境;ⅰ类—pe端子 自动切断故障电路;ⅱ类—加强绝缘;ⅲ类—采用特低压50v及以下的安全电压。

2接地故障保护的基本措施与等电位联结

ⅰ类电气设备接地时需自动切断接地故障，且电气装置的外露可导电部分必须与pe线联接而实现接地;ⅱ﹑ⅲ类电气设备的加强绝缘和特低电压以及电气隔离就可不接地。现今大量使用ⅰ类设备必须接地，当灯具安装高度为2.5米及以上时可不接地，但对人体可接触范围内电气装置外露导电部分就要接地，否则仍要遭到电击。

总等电位联结使裸露的可导电部分都处于该电位，可消除电击危险，并减少保护电器动作不可靠而带来的危害。

当电源干线中pen线折断(断中性线)，而三相负荷不平衡时，负荷侧中性点电位漂移，pen线和金属设备外壳对地带电位，如果建筑物内设有总等电位联结，即使发生电击现象时由于接触电压降低，其危险性也可大大减少。

总等电位联结有利于消除电磁场引起的干扰，从而对弱电系统是十分重要而不可忽视的一项有效的抗干扰措施。

建筑物做总等电位联结后，建筑物内外的电位并不相等，但低压电气装置工频电位差引起的跨步电压很小，可不必再埋设均压带(环)。

在建筑物内做总等电位联结的tn系统中，为消除室外装置的故障电压窜入室内，室外装置宜做一组单独接地极，引出单独的保护线pe，以与自电源引来的pe线隔离(局部tt系统)，电源进户处并设置300ma─500ma漏电保护器，此情况系tn系统与tt系统混用。

3接地故障引起的火灾危险及其防范

3.1接地故障火灾的起因

与金属性短路相比，接地故障引起的火灾具有更大的危险性和更大的隐蔽性，依照防范措施的分类，大体可分作三个引起火灾的原因。

3.1.1故障电流起火

接地故障电流除通过pe、pen线外，还通过设备金属外壳、穿线金属管、金属线槽及接地端子等(tt系统还通过大地)。由于接地故障电阻较大，而电流较小，因此过电流保护器不能切断故障电流。故障点又不容易熔焊在一起，引起的电弧电阻较大，从而在一定程度上又限制了故障电流，使电流保护器难以动作。仅0.5a的电流的电弧温度可达2000℃，这样就难免会引燃周围的可燃物而引起火灾。

在tn-c-s系统中如计算有误，选择pen线导线截面过小，通过较大接地故障电流时，线路温升较高，同样也能引起间接火灾。

3.1.2pe、pen线接线端子连接不实起火

相线与中性线接线端子连接不实，设备工作不正常，可及时发现处理。而pe、pen线的接线端子连接不实，电阻过大，设备照常工作，但故障点不易发现。一旦发生接地故障，由于接触电阻大，从而限制了故障电流，不能及时切断电源，连接端自处产生高温或电弧;同样也能烤燃周围可燃物而起火。此种为常见的接地故障起火形式。

3.1.3故障电压起火

发生接地故障时，电气装置的外露可导电部分带有对地故障电压(也是常见的引起电击事故的接触电压)，如不及时处理，此电压将沿pe、pen线传导使电气装置的外露导电部分带对地电压，从而造成带电位的水暖管、金属构件之间打火、拉弧成为起火源。仅有20v维持电压就可使电弧连续不断，周围如果有可燃物同样容易引起火灾。

3.2接地故障火灾的防范措施

3.2.1装设漏电保护器

在建筑物电源总进线处设置专用于防火的300ma─500ma漏电保护器。

3.2.2实施总等电位联结

在建筑物内的电气装置实施总等电位联结，可防止tn系统电源线路中的pe和pen线引入故障电压而导致的电击事故。

3.2.3保证pe、pen线的连接质量

提高和保证电气装置的pe、pen线连接质量，接线端子的连接必须可靠，不允许有丝毫松动。

接地故障引发火灾原因分析预防措施：低压系统接地故障火灾预防

随着社会的进步和人民生活水平的日益提高，建筑物装饰、装修的兴起， 家用电气设备和其它用电设备逐渐增多，多国电气故障引发的火灾次数和电气火灾造成的经济损失居各类火灾次数和电气火灾造成的经济损失居各类火灾的首位，其中60%以上是“接地 故障”引起的火灾。由于对电气故障引起的火灾判断有误，找不出电气火灾的真正原因而加以防范，导致接地故障引发的电气火灾不断发生。

1 低压系统接地故障火灾原因

根据gb50054-95《低压配电设计规范》，低压配电系统可采用it、tt、tn系统，而民用建筑主要采用tn-c、tn-s和tn-c-s系统，其接地主要依靠pe或pen线实现。低压系统接地故障，是指低压系统电气回路中的带电导体——相线l和中性线n、大地、电气设备外壳，以及各种接地金属管道、结构之间的短路，或导体对地绝缘电阻变得小于规定值而引起的故障，应与短路故障区分开来。建筑物低压电气线路和设备的接地形式决定了接地故障火灾具有以下类型:

1.1 接地故障电流引起电气火灾

在tn系统中，接地故障时故障电流除通过pe、pen线之外，还通过设备金属外壳、穿线金属管、金属线槽及接地端子等，tt系统还通过大地为通路。一般，接地故障时tn系统故障回路阻抗主要为相线、pe线和pen线阻抗，由于pe线截面通常小于相线和中性截面，使接地故障回路阻抗较大，接地故障电流较小且持续的电弧性短路电流形式存在，从而使电气线路过电流保护器难以动作和切断故障电流，在tn-c-s系统中如果计算有误而选择pen线导线截面过小，则通过较大接地故障火灾;tt系统的接地故障回路还包含电源端和设备端两个接地电阻，故障回路阻抗远大于一般短路回路的阻抗，更易以电弧性短路形式出现。通常，0.5a故障电流的电弧温度可达2000℃，难免会引燃周围的可燃物而引起火灾。

1.2 接地故障电压引起电气火灾

接地故障电压是指接地故障时电气设备的处露可导电部分带的电压，此电压通常引起电击事故的接触电压。人体若接触此电压可遭受电击而危及生命，若处理不及时，将沿着pe、pen 线传导，使电气设备外露可导电部分带对地电压，造成带电金属构件、穿线钢管、槽盒、水暖 管之间打火、拉弧形成点火源。一般的短路并不产生故障电压，而接地故障则能使电气设备外壳、穿线钢管、槽盒等带危险对地电压。

1.3 低压系统pe、pen线接线端子连接不实

如果pe、pen线接线端子连接不实，一旦发生接地故障，因接线端子接触电阻过大限制了故障电流，不能及时切断电源，会在连接端子处产生高温或电弧，引起周围可燃物起火。更有甚者，不良的接地回路接头在通过故障电流时常迸发电火花，使接头本身也成点火源。