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电气火灾与线缆过载分析

文档作者：唐科张玉兰傅剑锋文档来源： 1．四川省城乡规划设计研究院 2．机械工业第三设计研究院		点击数：	更新时间： 2021年11月20日
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第31卷第5期
2008年1O月
四J1I电力技术
Sichuan Electric Power Technology
Vo1．31，No．5
Oct．，2008
电气火灾与线缆过载分析
唐科 ，张玉兰 ，傅剑锋
(1．四川省城乡规划设计研究院，四川成都610081 2．机械工业第三设计研究院，重庆市400039)
摘要：线路过载作为电气火灾的一个主要原因之一，已引起工程和学术界的广泛关注。从国家相关手册、设计中负
荷估算及实际运行中电流情况等三个方面分析了线缆过载的原因。
关键词：电气火灾；线缆过载；谐波
Abstract：As one of the major cause of the electrical fire，overload has aroused public widespread concern．This paper analysis
the reasons of the cable overload from three aspects of the reasons．
Key word：electrical fire；overload；harmonic．
中图分类号：TM246 文献标识码：B 文章编号：1003—6954(2008)05—0093—02
中国电气火灾与年俱增，已接近火灾总数的
30％，居火灾的首位。电气火灾中又以线路短路火灾
居多，约占电气火灾的40％ ，因此防电气火灾的重点
是防短路起火。造成短路事故的原因有很多，而线路
因过载导致绝缘劣化以致失效而引起短路是较为主
要的一条。下面主要从线缆截面选择的角度，分析线
缆过载导致电气火灾的隐患。
1 线路过载是电气短路的起因之一
中国电气火灾案例中常将线路的过载和短路并
列为电气火灾的起因，这是一个理论上的谬误。国际
电工标准IEC364—4—43将短路的后果认定为导体
连接处的热效应和机械效应引起的危险，而将过载的
后果认定为对绝缘、接头端子或周围物体造成损害
而非危险，过载不会直接起火，它只是引起短路起火
的原因之一。
导线若持续靠近热源，绝缘下降会导致短路起火，
同样地，导线如果持续过载也能使绝缘劣化导致短路起
火。前者因外部热源引起，后者因过载产生线缆无法承
受的热量损坏绝缘层导致短路起火，虽一为外因一为内
因，其实质是一样的，究其根本原因都是短路引起火灾。
2 线缆过载原因分析
在建筑电气工程设计中，选取导线和电缆截面的
方法主要有：按允许发热条件选取导线截面；按容许
电压损耗选取导线截面；按经济电流密度选取导线截
面；按机械强度选取导线截面等，但允许发热条件作
为其根本，无论采用何种方法选取导线截面，都应按
允许发热条件进行校验。
金属导线或电缆中流通电流时，由于导体电阻的存
在，电流使导体产生热效应，使导体温度升高，同时向导
体周围介质散发热量。导体或电缆的绝缘介质，所允许
承受的最高温度t ，必须大于载流导体表面的最高温度
t ，即t。>￡ ，才能使绝缘介质不燃烧，不加速老化。
2．1 手册中允许持续载流量偏大
线缆的允许持续电流是指导线能长期经受的电
流，在此电流的作用下，其最大温升不超过允许温升。
当持续电流通过导体时，则在导体中产生功率损耗。
此损耗变成热能，一部分为导体本身吸收，一部分则
由于与周围环境的温差散人空气中。对单芯电缆而
言(以下论述均以单芯电缆为例)，在稳定温升时，导
体在持续电流的作用下，其满足该温升条件的最小截
面由下式确定：
式中：
t ——导线的稳定温度(oC)；
to——周围环境的温度(℃)；
d— — 导线的直径(mm)；
g——导线的电导系数(kⅡl／／Q·mm )；
— — 散热系数( ／cm ·℃)。
· 93·
第31卷第5期
2008年10月
四川电力技术
Sichuan Electric Power Technology
Vo1．31，No．5
Oct．，2008
在式(1)中，导体稳定温度t 与导体中持续电流
， 相关，所以，该式并没有从本质上反映出导线直径与
， 的关系。但总的来说，在环境温度一定的情况下，满
足温升条件的最小截面与导体中持续电流 正相关。
目前，中国等同采用国际电工标准(IEC标准)的
载流量国家标准已通过审查，但尚未颁布。目前现行
资料、手册中提供导线和电缆的载流量较IEC标准的
载流量为大，存在安全隐患。
2．2 负荷估算偏小
线路负荷估算偏小，是导致线路过载的一个重要
原因。以住宅用电为例，随着人们生活水平的提高，大
量新型用电设备进入家庭，并且住宅内负荷的投入使
用具有较大的随机性，因此，住宅用电负荷难以估算。
目前，中国住宅设计的现行规范《住宅设计规
范》GB50096要求：住宅设计应以康居住宅为目标，
体现超前性、示范性和指导性，参照原“建设部住宅
产业化促进中心”编著的《商品住宅性能评定方法和
指标体系》，根据住宅的适用性能、安全性能、耐久性
能、环境性能和经济性能，康居住宅由低至高依次分
为：1A(AA)、2A(AA)、3A(AAA)，其电气设计相应
分为：基本型(1A)、提高型(2A)、先进型(3A)。而
目前中国相关住宅设计规范规定“康居住宅电气设
计不应低于基本型(1A)的要求”，因此，在住宅电气
设计中，对住宅用电的增长就很少给予充分的估计而
留足够的裕量。
2．3 谐波过载
在理想的电力系统中，电流和电压都是纯粹的正
弦波。随着人们生活水平的提高，大量电子产品投入
到日常生活使用中，非线性负载的比例逐渐增大。因
此，低压配电系统中负载性质发生了深刻的变化。即
使在三相正弦激励的作用下，三相相线电流也将发生
非正弦畸变，产生谐波电流。谐波能使线路电流增大
而过载，尤其是中性线过载危险。这是因为在设计过
程中，往往选取中性线截面一般比相线截面积更小，
但不小于一半(主要考虑三相不平衡)。
通过调查测量，在集中使用微型计算机、电视机
等电子设备的地方，三相四线制供电的负载即使平
衡，中性线电流仍然大。这种现象不符合一般“三相
负载平衡时，中性线电流趋于零”的电工常识。其实
中性线发热不是因为偶然性的技术错误，而是负载的
谐波电流引起的，主要由三次谐波引起。
目前，建筑物中产生三次谐波的设备主要有：节
能灯、荧光灯、计算机、变频空调、微波炉、镇流器、焊
接设备、UPS电源等。如节能荧光灯，灯管本身含有
电弧，其负阻特性产生谐波电流，其中主要是三次谐
波电流，含有率为12％至13％ ，与灯管配套的电子镇
流器也产生谐波电流，目前国内高档电子镇流器三次
谐波成分在10％ 以下，中档产品三次谐波成分在
20％左右，低档产品三次谐波成分可达60％至80％。
3 结束语
线路过载是电气短路的起因之一，是发生电气火
灾的原因之一。从设计的角度看，导致线路过载的原
因大致有以下几条：电气设计资料中线缆载流量数值
偏大；线路负荷估算偏小；谐波使线路电流增大而过
载。为避免因线路过载导致短路起火，在设计过程
中，线缆载流量的取值应适宜，以发展的眼光对线路
负荷进行估算，并应留有一定的裕量。另外，由于非
线性负荷的日趋增多，应考虑到谐波对线路电流的影
响，适当增大线缆的截面，避免因过载导致短路起火。
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(收稿日期：2008—04—34)

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