低压配电系统故障电弧火灾防范

  2021年2月1日，急管理部消防救援局发布2020年全国火灾数据。其中全年因违反电气安装使用规定引发的火灾共8.5万起，占总火灾数的33.6%，因目前还有1万起火灾原因尚未查明，预计后续该比重还将提高；其中，因电气引发的较大火灾36起，占总数的55.4%。

  当发生电气火灾时有几个显著特点：高温、故障电弧、接地型电弧短路、接地故障电流值迅速增大。很多人认为，在配电干线回路装设了剩余电流动作保护器（RCD）或者是电气火灾监控系统（EFP），就已经能够有效监控和防范电气线路发生的火灾；其实不然，在工程实践中，往往有装设了电气火灾监控系统或剩余电流动作保护装置的配电干线回路仍然发生火灾的情况。

  电气火灾监控系统中的剩余电流检测装置，其工作原理是基于检测相线与地线或中性线与地线接地型短路所产生的故障电流，是以三根相线与中性线电流矢量和为检测目标值，当检测到泄漏电流值超过报警阈值，则发出预警信号或由消防控制室控制切断相关回路供电电源，达到防范电气火灾的目的。而低压配电回路中，带电导体自身断裂或者因为接触不良产生的串联电弧或者带电导体（相导体与相导体、相导体与中性线导体）之间的并联电弧发生故障时，由于没有产生对地故障电流，剩余电流检测装置无法检测这类故障。电弧故障产生时，回路阻抗可能较大，使得故障电流低于配电线路上装设的微型断路器或者熔断器的脱扣设定值，保护电器不动作。因此，剩余电流动作保护装置、熔断器或小型断路器都不能有效降低电弧引起的火灾危险。从图1电弧故障对比断路器脱扣曲线可以看出，一部分电弧故障范围是在断路器脱扣保护曲线范围之外。

电弧故障保护

电弧故障的起因主要有以下几种，如图2所示。

当绝缘层破损或连接处不紧固，会出现局部热点，使导体附近的绝缘材料发生炭化并产生高温电弧，引燃周围介质，导致火灾的发生。此类型故障无法通过单一的电气参数进行判断，需要通过故障电弧检测技术检测电流和电压波形，在波形发生畸变并确认为故障电弧时应迅速断开，从而降低被保护回路发生电气火灾的可能。

故障电弧保护的场景

美国NEC 2017版210.12条要求住宅单元（如厨房、家庭娱乐室、餐厅、起居室、客厅等）的单相末端单相支路应配备故障电弧保护电器，并在2008年开始在全美普及并强制实施。IEC 60364 - 4 - 42：2010 + AMD1：2014 CSV《Low‑voltage electrical installations — Part 4 - 42：Protection for safety — Protection against thermal effects》推荐在睡眠场所、高火灾风险场所、火灾易蔓延场所及危及无法取代物品场所的交流末端回路加装电弧故障保护电器。

最新发布的GB 51348 - 2019《民用建筑电气设计标准》（以下简称《民标》）7.6.6条规定：宜在商场、超市，以及储存可燃物品的库房，人员密集场所的照明、插座回路安装AFDD。针对规范条款中的“人员密集场所”，《中华人民共和国消防法》、GB 35181 - 2017《重大火灾隐患判定方法》、GB 50016 - 2014《建筑设计防火规范》（2018年版）等文件、规范也有相关的定义，特指宾馆、饭店、公共娱乐场所、体育场馆，学校的教学楼、图书馆、食堂和集体宿舍，以及民用机场航站楼等面积较大、同一时间聚集人数较多的场所，涉及范围极广。《民标》13.5.5条规定：设置了电气火灾监控系统的档口式家电商场、批发市场等场所的末端配电箱应设置SG-AFDP故障电弧探测器或限流式电气防火保护器。