电气火灾的主要原因及分析

廖波

【摘要】本文从火灾的危害入手，选取引发电气火灾的五个因素来详细分析，如短路、接触不良、过载、电压过高过低、漏电，以至加深人们对电气火灾的认识。

【关键词】电气火灾 短路短路 接触不良 过载 电压过高过低 漏电

据统计，我国电气火灾约占全部火灾总数的30%，且逐年增高。電气火灾一旦发生，不仅会造成人身伤亡和设备毁坏外，还会造成大规模、长时间停电，给居民、企业、国家财产造成重大损失。引起电气火灾的因素有很多，接下来我们选取一二进行探讨：

一、电气火灾的主要因素及分析

短路

所谓短路，即负载与电源两端被导线连接在一起。我们都知道，线路发生短路时，线路中的电流会瞬间急剧增加，增大时的电流值为正常时数倍乃至数十倍。那么问题来了，为何线路短路会导致电流暴增呢？

上图为寻常的配电系统，设线路电阻为r，设负载电阻为R，设电源电动势为E，则负载侧的路端电压U为： ，式1

当系统处于正常运行状态时，线路电阻r远远小于负载电阻R，线路电阻r可以忽略不计，也即r=0，于是式1变成： ，式2

若负载侧发生了短路，见上图中的红线，设这条红线的电阻是 ，并且有r= R_S/50。

又由于 远远小于R，所以它们的并联值就是 。将r和 代入式1，得到：U= E/（1+r/R）=E/（1+r/50r）≈0.98E≈E，式3

从上式发现，短路前后电压基本不变。而短路电阻 又比负载电阻R小得多，则短路电流I_s=U/R_s ≈E/R_s 。

从上述式子得知，短路电流远远大于负载的运行电流。根据焦耳定律Q=I^2 Rt知道，电流通过导体产生的热量与电流的平方成正比，使得温度急剧上升，大大地超过设计允许范围。倘若温度达到导线绝缘材科及其周围可燃物的燃点，即引起燃烧，从而引发电气火灾事件。

接触不良

对于接线端子，仅仅依靠欧姆定律公式来计算它的温度变化，是不够的，必须考虑接触电阻。

接触电阻公式： ，式1

从各种接触材料的K值表查询得知，K值与接触端子材料及接触表面氧化程度都有关，任何材料的接触端子表面氧化加剧，对应的K值就会递增。F是接触压力，m是接触型式，不同的接触方式，相应m值也不一样的，对于接线端子，点、线、面等接触形式都是可能的，在这不纳入讨论。

结合式1公式，当接线端子流过电流I后，如果接触不良（压力F值变小），那么接触电阻值就会变大，从而导致接触电阻的 变大，端子的温度升高。温度升高后，材料的表面氧化加剧，使得K系数越来越大。材料氧化的结果，使得有效接触面积减小，那么电阻又增大，又继续造成欧姆发热值增高，从而进入恶性循环中。若材料长期处于接触不良状态，由于间隙距离过小，周围空气被电离击穿，接着极短的电气间隙会产生局部火花，甚至电弧，且温度更高可使金属熔化。

整个端子接触不良过程中，都不会引起电流明显变化，只会导致电阻急速增大，虽然这点电阻对整个电路来说也不算什么，但这局部的发热量效果是显著的，产生的高温随时可能引发电气火灾。

过载

所谓过载就是指导线中通过的电流量超过了其安全载流量，严重过载或长时间过载都会产生危险温度。我们拿生活中常见的电机为例，当电机正常运转时，通过电机的电流值都不会超过其额定值，正常的发热也是会有，但能够迅速散发到周围环境中。当电机卡主不转时，电流值就会急速增大，根据焦耳定律Q=I^2 Rt，电流增大，发热量会急剧增加，集聚的热量无法正常散发，就会造成电机线圈温度急剧升高，从而烧断线圈。

所以，长期过载运行会引起电气设备温度不断升高，过度发热加速绝缘老化，当温度大大超过绝缘材料允许温升后，会引起绝缘物起火，易造成电气火灾。

电压过高或过低

当电压过高时，从最简单欧姆定律公式U=IR发现，用电器的负载不变，电阻R不变，当用电器设备两端电压升高，其对应电流值也会升高，持续的高热量会加速电气设备绝缘老化，最终导致电气设备烧毁甚至引起电气火灾。

当电压过低时，根据P=UI公式，电压U下降了，功率P理应下降。可功率P是恒定的，所以需要加大电流维持功率，发热量必会翻倍，时间一久，电器绝缘被破坏而烧毁。

漏电

所谓漏电，就是线路中的某一个地方绝缘皮长期受到风吹日晒、挤压碰撞、受潮腐蚀等因素破坏，导致线路电流泄露。漏电电流一般不大，不能促使线路熔丝动作。若漏电电流沿着线路匀均分布，发热量分散，一般也不会产生危险温度，漏电之所以能引起电气火灾，就是因为漏电电流集聚在某一点，从而引起严重的局部发热，产生危险温度，其实就是热电阻和电火花作用。当漏电点经过钢筋连接部位时，它们之间时有时无、似接非接的接触必会产生电弧或电火花，且这种接触不实的接触点会引起接触电阻过大，势必造成接触点局部过热高温。两者之间的接触面受高温作用及氧化反应的影响，接触电阻将会随温度升高而变大，电阻加大，便又造成欧姆发热增高，由此进入恶性循环，一当漏电回路中发热或打火花的地方有可燃物质，则可能引起漏电火灾。

二、结束语

电气火灾基本上都是由于电气设备的短路、过载、接触不良或绝缘老化等因素引发过热。避免电气火灾事件的发生，我们要合理选用及正确使用电气设备，经常也要检查电气设备的运行状态，最后还应让电气设备有个良好通风环境，合理的防火措施往往还是能够很大程度地减少电气火灾事故的发生。

【参考文献】

[1]《安全生产技术》，应急管理部出版社，2019出版

[2]《电接触理论及其应用技术》，郭凤仪、陈忠华等编著，电力出版社，2008年出版