电气线路

出处：按学科分类—政治、法律 中国商业出版社《最新单位消防工作实务全书第二卷》第1069页（3591字）

电气线路的火灾原因主要是短路、漏电、过负荷和接触电阻过大，而造成上述四种原因的先决条件是失去绝缘性能和绝缘性能下降。

电流的输送与其它物质有区别，必须采用连续的导线。电流在导线中运动，而约束电流流向的物质就是绝缘物，平时我们称为绝缘介质。目前导线的绝缘采用三种介质，即：气体介质、固体介质和液体介质。使用于架空裸导线、低压绝缘导线和电缆。

(一)架空线路短路、漏电与空气绝缘的关系

架空线路是依靠空气和电缆来达到导线与导线、导线与大地，导线与电杆之间绝缘。所以高压导线的短路、漏电事故与空气和瓷柱(瓷瓶)的绝缘有关。

电线通电后，周围将形成一个电场，而场强的大小与线路电压有关，电压高、场强大。处于导线周围的空气，有被场强极化的可能。但由于空气的电导率很小，在气体间隙电压小于击穿电压的情况下，电气线路就不会发生短路、漏电事故。

气体间隙电压是加在空气两质点间的电压，由线路电压决定，如110kV、35kV等。击穿电压是空气两质点能够承受的电压，由空气的电导率和距离决定。

架设在空中同压异相或异压导线移至一定距离时，由于导线间或导线与地面间的距离减小，间隙电压就会大于击穿电压，空气被击穿，就会引成短路事故。

上述情况的发生与气候有密切的关系，主要发生在夏、冬两季。夏天随着气温的升高，导线受热而伸长；冬天大雪纷飞，雪裹导线，受压而拉长。当受到大风吹袭时，导线随风摆动，两线空间接近至一定程度或直接相碰(与电压等级有关)，空气被击穿发生强烈的短路电弧。这种瞬间短路形式(短路时，因有电动力的作用，导线会相对运动而来回摆动)，会使短路点导线失去机械拉力而绷断，演变成对地短路事故。

同压异相导线短路发生时，产生的电弧会迅速飞向地面。此时，地面上如有可燃物，事故就难避免。如1980年黑龙江某贮木场架设在堆垛上(违反规定)的架空线路因弧垂过大而发生短路，电弧引燃木垛上部的原木，大火燃烧长达14个小时，燃烧面积超过70000多平方米，损失木材9000多立方米，经济损失接近100万元。

与同压异相短路比较，异压短路的危害性更大。城市或农村往往采用多种电压等级的导线架设在同一根线路上。当高压导线落在低压线路上或低压导线搭在高压回路上，会使低压回路电压迅速升高。此种情况下，不但导线会燃烧，而且还会使许多电气设备击穿损坏，甚至会发生多点火灾。

(二)低压绝缘导线失去绝缘的原因

低压绝缘导线的敷设有两种形式：一是分根敷设，二是集束敷设。无论那种方法，导线与导线之间的绝缘是依靠固体绝缘介质，如橡胶、塑料、云母、石棉等。电线在正常的绝缘状况之下，一般不会发生漏电短路等火灾事故，只有在绝缘下降和失去绝缘的特定条件下，才会发生线与线、线与地等漏电短路事故。

导线的绝缘性能下降(老化)或失去与热作用、电作用和环境等相关。

1．热作用使绝缘性能下降

绝缘导线的绝缘物在一定的温度下，即使长期通电一般能安全运行20年左右。但当电线的运行强度超过了它的使用温度，导线的绝缘性能就会下降(老化)，而绝缘性能的老化，就会导致线路产生漏电或短路。

导线的发热是由下列因素引起的：

(1)电流过大

导线在运行过程中，因本身的电阻存在而产生一定的电能损耗，并转变成热量，如下列热平衡方程式：

I²Rdt=Gcdt+KFtdt

式中：I²Rd_t－导线在dt时间内产生的热量，J；

G－导体的质量，kg；

c－导体的比热，J／kg·℃；

d_t－导体在dt时间内的温升；

K－散热系数，W／cm²·℃；

F－导体的散热面积，cm²；

τ－导体的温升，℃；

解上式方程，导线的稳定温升为：

从上式可以看出，导体的稳定温升与四个因素有关：电流、电阻、散热系数、散热面积。而后三个因素一般情况下是常量，所以主要看导线中通过的电流量。

当工作电流小于额定电流时，产生的热量与散发的热量相等，绝缘不会被破坏。

当工作电流大于额定电流时，产生的热量大于散发的热量，绝缘就会被破坏。而且过电流量越大，其破坏性也越大。过电流到达一定值时，还会使绝缘加速破坏，甚至燃烧。

上述电流量对导线的破坏叫热老化，经过长期研究，热老化对电气线路的使用寿命如下列近似公式：

H=Ae^－mt

式中：H－寿命；

t－温度，℃；

A、m－常数。

如果使电气线路的使用寿命缩短一半需要增加的运行温度为△t，则△t与m的关系，如下表4－2－1所示。

表4－2－1 △t与m的关系

几种级别绝缘的标准使用寿命曲线在对数坐标上的表示如图4－2－1。

图4－2－1 标准绝缘等级的热寿命

由图可知，使寿命降低一半所需要增加的工作温度A级绝缘为8℃，B级绝缘为10℃，H级绝缘为12℃，这种规律叫做热老化τ℃原则。

(2)工作温度过高

导线的工作温度有两个因素组成：环境温度和电流使导线的升温温度。如果环境温度过高，达40℃以上，线路中没有电流，导线一样会加速老化。所以在高温的场所应使用石棉等耐高温导线或采用减少电流量的办法。

(3)局部过热

绝缘导线连接的时候，接头处的绝缘物一般采用橡胶和塑料套管胶布缠绕，在正常通电情况下，接头部分电阻值大于原有的导线的电阻，产生的热量肯定大于导线的本身热量。即使在导线的额定电流情况下，也会产生此种情况。

平时所说的接触电阻过大产生的火灾情况，从表面分析是发热引起导线或可燃物燃烧。其实质更大的危险在于接头的过热会使接头处的绝缘性能下降和失效，从而引起漏电和短路事故。

2．外力损伤

绝缘导线的绝缘损坏还有一个因素不能忽视，就是物理损坏。具体表现为：穿管布线时导线与管壁的摩擦；移动电线的拖拉；埋地电缆遭施工机械和人为的误掘；老鼠的啃咬等。

上述直接破坏的电线电缆在外界条件撮合下就会有漏电和短路事故的发生。例1980年11月8日江苏省某纺织厂发生重大火灾，1300多吨黄麻受损，358块油布烧毁，直接经济损失约50万元。这次事故原因就是电动吊车的移动绝缘电缆磨损，电线与地发生漏电，产生火花，引燃黄麻。