线路过载、内部热源引起短路起火的全过程，电气设计师必备的知识

我们总是在说配电线路的过载、短路保护，那么不作保护，线路会发生什么样的变化呢？以常用的 PVC 绝缘导线为例，来说说线路过载内部热源引起短路起火的全过程。如下图：

线路空载时： PVC绝缘层的温度和室温相同；

线路带载时： 如电流不超过线路的额定载流量，则其工作温度不会超过允许工作温度 70℃，线路按此工作，使用寿命可达到其正常寿命。

线路过载时： 工作温度超过 70℃，线路仍照常工作，但绝缘层的老化将加速。过载越多，老化越快，使用寿命越短。当线路过载超过一定倍数和一定时间后，应通过保护电器的过电流防护切断电源，以避免线路的严重老化，在过电压等外因触发下转化为短路。

保护失效时： 当负载电流急剧增加而过载防护电器失效时，线芯温度很快就会达到 160℃，绝缘将熔化，过载可在短时间内转化为短路，PVC 线路会迅速起明火，从而导致电气火灾事故的发生。

思考： 我们有没有在设计中忽略掉电缆在各种敷设条件下的载流量折扣系数呢？可能你会说，我选的电缆截面积都很小，仅满足基本载流量值，也没见出事呀！

按上面的导线绝缘层发展过程来看，即使是过载在一定范围内，短时间电缆仍不会有明显的损坏，实则它的使用寿命已经缩短了。

电 气火灾防范的 通常做 法 ：

1）配电系统中的防范

在低压配电系统设计中，我们往往会给 变配电所内 变压器低压侧的总进线断路器配置有四段保护功能：长延时Ir、短延时Isd、短路瞬时Ii、 接地故障保护Ig  。

另外，在建筑物电源进线处，配置带有剩余电流保护功能的断路器，其动作或报警整定值通常为 100~300mA。

2）电 气消防中的防范

除在配电系统设计中作了防范要求外，我们通常还在电气消防系统设计中增设了 电气火灾监控系统 。

对于大型建筑物，为减少查找接地故障点的时间，往往会在线路中合适的地方增设检测点，比如： 电气火灾监控器被设置在变电所第一级配电柜的出线端，还设在建筑物内第二级配电箱进线或出线端等处。

解析：

1）断路器的接地故障保护 Ig 究竟对防接地电弧火灾有用吗？

从断路器厂家样本上来看，Ig 最小整定值是其额定电流的 20%，例如变配电所内变压器低压侧总进线断路器额定电流为 2000A，其 Ig 的整定值最小可以整定为 2000A × 20% = 400A。

试想一下，400A 的动作电流能保护什么？对防人身电击（30~3000mA）和防接地电弧火灾（100~300mA）都起不了保护作用，只能在发生单相接地故障时对供电线路的热稳定性提供有效保护，以免其过热导致绝缘层损坏（进而引发次生灾害）。

框架断路器 ACB 的接地故障保护整定范围

所以，在变电所低压侧总进线断路器处设置的 Ig 并不能防接地电弧火灾。为对一个电源所供电范围内的接地电弧火灾进行有效防范，还是应在电源处装设剩余电流监测保护装置最好。

同样的道理，设置在建筑物内配电干线上的断路器，如设有接地故障保护，也无法有效防范接地电弧火灾。

2）建筑物内采用剩余电流保护 RCD/RCM，对防电气火灾有效！但还有需要我们深思的。

既然上面说，采用断路器接地故障保护对防范电气火灾无效。那么，我们通常的做法就在这些地方采用了带有剩余电流保护的断路器，并将其动作整定值设定为 300mA。

但当单体的建筑面积较大时，用电设备较多、配电线路总量较长，系统的正常泄漏电流将增大，300mA 的整定值会使断路器经常出现误动。这种情况下，应多引入几条干线回路，分区进行配电和保护，以将RCD 的整定值限制在 300mA 以内。

塑壳断路器 MCCB 的剩余电流保护附件

3）在配电系统中设置电气火灾监控系统，对防电气火灾非常有效，可快速判别出系统何处出现故障，便于后期管理运维，但要做到整个系统的全面覆盖，需投入较大成本。建设方肯花这个 Money 吗？

电气火灾监控系统，最常使用的是剩余电流式电气火灾监探测器，其采样工作原理类似于RCD。我们在对它的设置中，应注意尽可能做到对整个系统的监测全面性，以设置在低压配电系统首端为基本原则。

但在实际设计中，因规范并未明确要求如何设置，很多工程师们往往只在第二级配电及以下节点进行设置，以致系统的接地火灾防范出现盲区，埋下火灾隐患，并未完全体现出该监控系统的优势。