51用电负荷增加引起的绝缘加速老化与电气火灾.doc

1用电负荷增加引起的绝缘加速老化与电气火灾用电负荷增加引起的绝缘加速老化与电气火灾在配电线路引起的火灾中，提供起火能量的是短路电流以及短路与接地故 障引起的电弧一般情况下导体有绝缘层包裹，在绝缘层损坏前，是不会发生 短路及接地故障的随时间流逝在物质中进行的不可逆转的化学和物理的特性 变化称之为老化老化是导体绝缘损坏的一个主要原因导体绝缘材料的老化 有多方面的因素，如外力、辐射、液体、热等都会导致导体绝缘材料的加速老 化本文主要从导体允许持续载流量、线路过负荷保护等方面，分析用电负荷 增加使导体绝缘加速老化带来的维护困难和电气线路火灾 1．导体允许持续载流量 导体允许持续载流量数据源于国标 GB16895．15—2002《建筑物电气装置 第 5 部分电气设备的选择和安装第 523 节：布线系统载流量》IEC60364— 5—523：1999，IDT，以下简称《载流量》)该标准的目的是在正常工作情况 下，以电流持续期间产生的热效应为条件为了导体和绝缘的合理寿命提供载 流量该标准规定导体的负荷电流在正常持续运行中产生的温度，不超过其表 52 一 A 规定的温度限值：其中聚氯乙烯(PVC)绝缘的导体，最高运行温度不超 过 70℃，交联聚乙烯(XPLE)绝缘的导体，最高运行温度不超过 90℃。

由于导体的运行温度难以计算，《载流量》给出了导体允许载流量和校正 系数当通过导体的电流不大于导体允许持续载流量，就认为导体温度不超过 温度限值实际中，负荷电流是会变动的，计算负荷是一个假想的持续负荷， 其热效应与某一段时间内实际变动负荷电流所产生的最大热效应相等通过导 体的负荷电流大于导体允许持续载流量并持续一段时间，导体就会超过最高运 行温度，绝缘加速老化，电缆寿命降低如果维护不及时，导体绝缘在维护前 出现损坏，会形成短路电弧或接地故障电弧，就可能引发电气线路火灾对导 体允许持续载流量影响较大的因素是：绝缘种类、截面积、敷设方式和环境条 件当导体允许持续载流量选择不当时，会影响配电线路的安全运行和使用寿 命JGJ．16—2008《民用建筑电气设计规范》(以下简称《民规》)第 7．4．2 条要求“1)按敷设方式、环境条件确定的导体截面，其导体载流量不应小于预 期负荷的最大计算电流”，也就是“≤”，其中，为线路的计算负荷电流(A)， Z 为导体允许持续载流量(A) 2．线路过负荷保护 《民规》第 7．6．4 条：“配电线路的过负荷保护，应在过负荷电流弓 I 起的导体温升对导体的绝缘、接头、端子或导体周同的物质造成损害前切断负 荷电流。

第 7．6．5 条：“配电线路的过负荷保护应符合下列规定：IR≤In ≤Iz，j，≤1．45’，式中 In 为熔断器熔体额定电流或断路器额定电流或 整定电流(A)：厶为保证保护电器在约定时间内可靠动作的电流(A)当保护电 器为低压断路器时，为约定时间内的约定动作电流：当为熔断器时，为约定时 间内的约定熔断电流 以常用的微型断路器为例，GB10963．1—2005《家用及类似场所用过电流 保护断路器第 1 部分：用于交流的断路器》中，对微型断路器是这样要求的： 约定不脱扣电流是其额定电流的 1．13 倍，约定脱扣电流是其额定电流的 1．4 5 倍：对于额定电流小于或等于 63A 的断路器．其约定时间是 1h采用微型断 路器作过负荷保护，只要满足≤Iz 就能满足≤1．45而绝缘导体的发热时间2常数，从《工业与民用配电设计手册》(第 3 版)第 769 页表格 12—79 可以获得 ．2．5mm 的绝缘导线的，是 3．37min6mm 的绝缘导线的，是 5min载流导体 一般经过(3～4)7，即能达到稳定温度所以 2．5mm 的绝缘导线通过导体允许 持续载流量约 15rain 就能达到最高运行温度。

而作为过负荷保护的微型断路器 在通过 1．13 倍的额定电流时过负荷保护不动作，通过 1．45 倍的额定电流后 过负荷保护在 lh 内的任何时间动作都是允许的动作时，导体温度已经超过最 高运行温度，加速了绝缘的老化 上述的情况在 GB16895．5—2000《建筑物电气装置第 4 部分：安全防护第 43 章：过电流保护》(以下简称《过电流保护》)中有提到《民规》中的过负 荷保护要求引自《过电流保护》，两者要求是一致的《过电流保护》第 433 ．2 条：导体与保护电器的配合中的注 2 说明“按照本条的保护不能保证某些 情况下的安全保护例如对于小于，的持续过电流的保护，也未必能达到一种 经济的解决办法因此，它是假定回路是按照不会经常发生持续时间长的轻微 过负荷来设计的”一般电气回路的负荷电流不是恒定不变而是周期性变化的 ，短时间少量过载不会对导体绝缘产生不良影响允许短时少量过载而不必切 断回路可以减小导体截面，获得经济上的效益在实际运用中，须特别注意周 期变化小的负荷，如集中控制的末端照明在某些采用集中控制的场所，由于 追求装饰效果需更换光源和灯具，增加了线路负荷但部分人员认为出现过负 荷时过负荷保护应能动作，而不对原线路进行校核。

但是，集中控制的末端照 明是持续不变的负荷，且持续时间将与运行时间一样长，不满足《过电流保护 》中过负荷保护的隐含条件过负荷保护不能有效动作，从而使导体温度超过 最高运行温度，加速绝缘老化 由于线路过负荷保护的限定条件，设计线路时应该对用电负荷有较准确的 估算和预留适当的裕量，用电负荷增加时需要对原线路进行校核当过负荷保 护动作后，要引起足够的重视，检查线路是否已不满足用电负荷的需求 3．用电负荷增加与导体允许持续载流量 导体允许持续载流量是线路设计的关键，主要由绝缘种类、截面积、敷设 方式和环境条件决定但笔者发现电缆成束敷设校正系数的选取有时候会使导 体允许持续载流量与用电负荷产生联系《民规》表 7．4．4—1“电缆成束敷 设校正系数”引自《载流量》中的表 52 一 E1，在下列情况下《载流量》允 许对该表格中成束敷设降低系数适当提高： a．电缆束的降低系数是基于束中所有导体长期稳态 100％ 负荷率运行 由于装置运行条件的变化，负荷率小于 100％ 时，电缆束的降低系数可高一些 b． 假如运行条件已知，一根绝缘导体或电缆预计负荷电流不超过它成柬 电缆敷设时的额定电流值的 30％，在计算束中其他电缆的降低系数时，此电缆 可忽略不计。

在民用建筑中，由于设计时留有裕量，导体的负荷率达不到 100％，在计 算导体载流量时将电缆束的降低系数提高一些，是比较经济的如果用电负荷 增大，导体负荷率提高，可能需要将电缆束降低系数降低实际导体持续载流 量下降 当导体持续载流量不满足“ ≤ Iz”和“厶≤ ” 时，就容易出问题 不满足“ ≤ ， ，”，正常负荷电流就能使导体超过最大运行温度，电缆寿命 大大降低；不满足“ ≤ ”，会使过负荷保护失效3根据国家统计局公布的数据，比较 2008 年各地的十万人口火灾发生率(单 位为 1 次，10 万人 1 比较可以发现： 同在华北地区， 北京为 48．8，高于河 北的 3．5 和山西的 l2．5；同在华东地区，上海为 25．2，高于江苏的 9．3 和 浙江的 10．2可见，发达地区人口密度高，十万人口火灾发生率比一般地区 高很多从引发火灾的原因看，由电线短路、过负荷、电器设备故障等电气原 因引发火灾约 4 万起，占总数的 30．1％ 笔者认为，有可能是经济发达地区 的旧有建筑在用电负荷增加后，成束敷设的导体允许持续载流量减小，导致电 缆寿命降低和过负荷保护失效，增加了发生电气火灾的几率 若提高电缆束降低系数，会在用电负荷增加时导致实际导体允许持续载流 量降低。

所以必须谨慎笔者认为，对于由物管公司负责管理维护的用电设备和 使用情况较为固定的线路，可根据《载流量》并经校核适当提高成束敷设降低 系数：用户使用习惯差异较大的线路，则不宜提高成束敷设降低系数 4 不同温度与截面的导体成束敷设与导体允许持续载流量 在工程实践中，有些设计习惯可能会对导体的允许持续载流量产生影响， 需要特别注意： a． 将 Y．IV 电缆与 BV 电线同槽成束敷设在《载流量》第 523．4 条中 ，要求含有不同允许最高运行温度的绝缘导体或电缆束柬中所有绝缘导体或 电缆的载流量应根据其中允许最高运行温度最低的那根电缆的温度来选择所以 ，当将导体最高运行温度不超过 90℃ 的 YJV 电缆与导体最高运行温度不超过 7 0℃ 的 BV 电线同槽成束敷设时YJV 电缆的载流量应该按照 70℃ 校核，而不 是按照 90℃ 选取 b．将截面相差较大的导体同槽成束敷设，由于不同截面的绝缘导体成束敷 设时，小截面的导体比大截面的导体更容易有过负荷的危险《载流量》第 52 3．4．3 条中，说明了表 52 一 El 中的成束敷设降低系数适用于束中含有相同 最大允许导体温度，导体截面变化跨度范围不大于三个相邻标准截面的情况， 当跨度范围多于三个相邻标准截面时，可按照第 523．4．3．1 条采用偏安全的 成束降低系数计算公式，可减少小截面的过负荷危险。

但导致了大截面的电缆 截面未充分利用假如大截面和小截面的绝缘导体或电缆不混合在同一电缆束 内，大截面电缆未充分利用的问题就可以避免 5 、总结 减少导体绝缘老化引起的电气线路火灾，需要定期开展线路安全检查，对 电线老化、破损、绝缘不良的线路需及时进行维护更换，保证用电安全现 在大量采用的剩余电流动作电气火灾监控系统对线路的绝缘有一定监测作用 但如果用电负荷增大导致绝缘加速老化直至损坏，最容易发生问题的位置应该 是载流导体之间，而两载流导体之间绝缘损坏产生短路或者电弧，不会产生剩 余电流，剩余电流动作电气火灾监控系统将无法发现故障笔者认为减少用电 负荷增加引起的导体绝缘加速老化与电气线路火灾，应该从加强人工维护及减 少导体绝缘加速老化人手，将不同温度及截面差别较大的导体分开成束敷设， 区别不同使用情况合理选择成束敷设降低系数，并在用电负荷增加时对原线路 进行校核，可以有效减少由于用电负荷增加引起的导体绝缘加速老化。