１引言

電氣短路的主要后果是火災。根據國家消防局收集的數據，其中電氣火災占比28.4％。其中有6.5％是由短路引起的，在導線(xiàn)短路期間的高電流會(huì )使導體升溫，損壞絕緣層，并可能導致電火災，從而造成嚴重傷害和生命危險。

2短路的定義

短路可以定義為一種不良條件，即由于在電源的端子之間形成新的低電阻路徑，大量電流在電源的端子之間或電源與地之間流動(dòng)。在短路期間，流經(jīng)短路點(diǎn)的電流呈指數級增長(cháng)，電壓降至零。短路是由于偶然或有意在電路中的兩點(diǎn)之間建立的低電阻連接。這種過(guò)量的電流可能會(huì )導致電路損壞、過(guò)熱、磁應力、電弧、火災或爆炸。在短路中可用的電流量是由系統電壓源的容量和系統的阻抗（包括故障）決定的。由于整個(gè)電路電流突然增大，即使是連接松動(dòng)的導線(xiàn)接頭處或短路點(diǎn)處有電弧或火花，也會(huì )在很短的時(shí)間內釋放出大量熱量，溫度弧達到3000℃，不僅能熔化金屬，還可以引燃絕緣材料，還會(huì )引起導線(xiàn)附近可燃材料的蒸氣或粉塵火災或爆炸事故。短路時(shí)會(huì )產(chǎn)生短路弧、熱效應、磁效應和力效應，從而留下相應的痕跡。

3什么引起短路

有幾種情況會(huì )導致短路，當兩個(gè)裸導體接觸時(shí)，發(fā)生短路。短路是由于絕緣破裂造成的。另一種類(lèi)型的短路發(fā)生時(shí)，一些導電物體，如工具或動(dòng)物，意外地進(jìn)入架空電線(xiàn)。如果物體同時(shí)接觸到兩根電線(xiàn)，電流在到達用戶(hù)的電力服務(wù)之前有一條短路路徑可以返回到電源。如果該物體與地面連接，地面可以作為一個(gè)短路路徑。短路的主要原因有：絕緣故障、接線(xiàn)不當、設備故障、電力處理不當、自然災害。其中，絕緣失效是短路的主要原因。電纜絕緣損壞可能是短路的原因，不正確的接線(xiàn)允許直接接觸不同的相位。即使是潮濕的表面也會(huì )導電并導致短路。不正確的接線(xiàn)允許不同端子之間的直接接觸，從而導致短路。電力處理不當或與帶電導體直接接觸也可能是接地故障和短路的原因。

（1）導線(xiàn)絕緣故障

通常，電線(xiàn)用非導電材料（如pvc或聚乙烯）絕緣。如果絕緣層磨損、熔化或損壞（通常是由于釘子或螺釘刺穿，或被嚙齒動(dòng)物咀嚼），帶電布線(xiàn)可能能夠直接接觸中性線(xiàn)，導致短路。

（2）電線(xiàn)連接損壞

電線(xiàn)連接損壞或松動(dòng)將導致電阻增加。反過(guò)來(lái)，這將導觸布線(xiàn)溫度升高，從而引發(fā)導線(xiàn)短路，從而可能導致火災或電。

（3）設備接線(xiàn)故障

有時(shí)，是家庭里的用電器具，而不是電線(xiàn)，是引發(fā)短路造成火災的原因。問(wèn)題可能是設備本身、電源線(xiàn)或插頭內的接線(xiàn)有故障。（故障電源線(xiàn)和插頭通常很容易被發(fā)現，因為它們在外觀(guān)上觀(guān)察可以看出燒焦、熔化或有磨損痕跡）。

（4）短路與接地故障

當熱線(xiàn)與中性線(xiàn)接觸時(shí)，就會(huì )發(fā)生典型的短路。相比之下，接地故障是指熱接線(xiàn)接觸電氣系統的接地組件的情況，例如，電器的接地部分、接地的金屬壁箱或銅接地線(xiàn)。接地故障的*大危險不是電氣火災，而是嚴重的電擊或觸電，特別是在潮濕的條件下。而接地故障的常見(jiàn)原因包括水滲入電氣箱，電線(xiàn)松動(dòng)或磨損，以及絕緣性不足的電器或電動(dòng)工具。

4短路效應及痕跡形成機理

（1）短路電弧及短路熔痕

短路電弧是短路發(fā)生時(shí)電壓擊穿空氣產(chǎn)生的放電現象在導線(xiàn)發(fā)生短路時(shí)，一般都會(huì )伴有短路電弧發(fā)生，能產(chǎn)生耀。眼的白光，并可能伴隨“滋滋"的聲響。電弧不僅在短路時(shí)才出現，在干燥的地毯上行走產(chǎn)生的放電現象和內電現象都有電弧產(chǎn)生，但這種電弧持續時(shí)間很短，只是以電火花的形式出現，一閃即滅。如果要使電弧能夠持續下去，則需要電離導體產(chǎn)生的蒸氣不斷地補充到周?chē)h(huán)境中（如在焊接過(guò)程中需要不斷充入一種氣體）。由于空氣是較好的絕緣體，因此大氣環(huán)境下要在兩導體間產(chǎn)生電弧，不僅需要很高的電壓，而且兩導體間的間距還十分小，但一旦短路發(fā)生，導體間由金屬蒸氣和電力產(chǎn)生的空氣分子組成的導電路徑就能產(chǎn)生持續電弧。

短路電弧溫度雖然很高，但于其作用范圍十分小，除非距可燃物很近，否則一般的可燃物很難被其引燃。與固體燃料相比，氣體燃料（包括絕緣物質(zhì)分離產(chǎn)生的蒸氣）更容易被引燃。對于保護裝置良好的線(xiàn)路，當短路發(fā)生時(shí)會(huì )自動(dòng)切斷電源，使電弧的持續時(shí)間很短，因而引燃固體燃料的可能性很小，除非保護裝置不起作用或在短路發(fā)生處存在氣體燃料以及易引燃的細碎固體燃料如棉花或碎鋸末等。

（2）熱效應及熱作用熔痕

短路的熱效應與火災原因有著(zhù)十分密切的關(guān)系，其實(shí)質(zhì)是電流的熱效應。當電氣系統中通過(guò)短路電流時(shí)，由于電流的熱效應，總會(huì )使電氣系統溫度升高。短路電流的熱效應與正常負荷電流時(shí)的發(fā)熱不一樣，兩者都遵從焦耳定律，但由于短路電流大，同時(shí)產(chǎn)生的熱量也很大，且持續時(shí)間很短，一般是十分之幾秒到幾秒，這種熱量不能在短時(shí)間內向周?chē)鷶U散，所以可以認為全部用于加熱導體。高溫會(huì )使導體的表面及接觸點(diǎn)處的導體熔化，產(chǎn)生熔痕。

（3）磁效應

短路的磁效應是由于短路發(fā)生時(shí)，電流由正常值瞬間升至正常值的數十倍、幾百倍甚至上千倍，并又在極短的時(shí)間內從*大值降至零。變化的電線(xiàn)的周?chē)痣妶?chǎng)的變化，變化的電場(chǎng)又引起磁場(chǎng)的變化，當有鐵磁性物質(zhì)如鐵釘等處于導線(xiàn)附近時(shí)，變化的磁場(chǎng)可將鐵磁發(fā)生材料磁化，并可能產(chǎn)生干擾信號，干擾通信、控制信號等。當短路電流消失時(shí)，周?chē)F磁性物質(zhì)的磁性不會(huì )馬上消失，稱(chēng)為剩磁。影響剩磁的主要因素有：短路電流的峰值大??；電流的空間分布影響產(chǎn)生的磁場(chǎng)強度；樣品和短路電線(xiàn)的相對位置；鐵磁性材料的磁化特性；樣品的形狀；材料的初始磁化狀態(tài)；溫度；提取樣品時(shí)的取樣工具（要盡量無(wú)磁或小磁，應在１０Ｇｓ以下）。此外，時(shí)間對剩磁沒(méi)有影響。

在火災勘驗中，根據懷疑火災中是否存在導線(xiàn)短路或雷電引起的熔融痕跡，檢查雷電及導線(xiàn)周?chē)氖４挪牧线M(jìn)行剩磁檢測，看是否存在剩磁，判斷存在剩磁的大小，通過(guò)對導線(xiàn)和雷電現象分析可以進(jìn)一步分析火災原因。

（4）力效應短路

電流通過(guò)導線(xiàn)時(shí)產(chǎn)生的作用力，稱(chēng)為短路電流的力效應。電流是由電子的定向移動(dòng)形成的，電流通過(guò)導線(xiàn)時(shí)導線(xiàn)之間相互存在作用力。正常情況下，這種作用力較小，但在短路時(shí)由于短路電流很大，產(chǎn)生的作用力也很大，使線(xiàn)路受到很大的沖擊作用力。短路電流產(chǎn)生的作用力一般出現在短路發(fā)生后的第一個(gè)周期內，此時(shí)導體會(huì )受到極大的機械應力，導體的強度不足時(shí)，就會(huì )造成損壞。在變電所和高層建筑大電流低壓供電的地方，大多數三相母線(xiàn)被平行布置在同一個(gè)平面內，在這種情況下，根據同相相吸，異相相斥的原理，可以證明三相短路時(shí)，中間相受力*大。力效應一般不會(huì )留下痕跡，但是可以通過(guò)導線(xiàn)的異?；蝿?dòng)等現象被發(fā)現。

5如何防止電氣短路

短路保護主要有三種類(lèi)型：

（1）接地故障斷路器（GPCI）

GPCI出口或電路可感應到電流水平的微小變化，并立即關(guān)閉電流。1971年，加拿大電氣法規規定，接地故障電路滅弧室保護現在需要在水槽，浴缸或淋?。ㄔ∈?，廚房，洗衣房，吧臺等）1.5ｍ范圍內或戶(hù)外成品等級2.5ｍ范圍內進(jìn)行保護。GPCI應由有執照的電工安裝。要每個(gè)月檢查一次來(lái)保證設備可以持續工作。

（2）電弧故障斷路器（AFCIS）

AFCIS通過(guò)在感應到電流流動(dòng)方式的不規則性后立即關(guān)閉電流來(lái)保護房間免受電氣火災的影響。它們可用作AFCIS插座或斷路器，在臥室、客廳、大廳、用餐區、未完工的地下室和附屬車(chē)庫以及許多硬連線(xiàn)電器中，額外AFCIS需要通過(guò)代碼來(lái)工作。

（3）斷路器／保險絲

如今，大多數家庭都有一個(gè)配備斷路器的電氣服務(wù)面板，每個(gè)斷路器都控制著(zhù)房屋中的特定電路。斷路器系統取代了20世紀60年代后建造或更新的房屋中的保險絲。斷路器通過(guò)檢測電流的變化來(lái)防止電線(xiàn)的短路。

6安科瑞電氣火災監控系統

（1）概述

Acre1-6000電氣火災監控系統，是根據國家現行規范標準由安科瑞電氣股份有限公司研發(fā)的全數字化獨立運行的系統，已通過(guò)國家消防電子產(chǎn)品質(zhì)量監督檢驗中心的消防電子產(chǎn)品試驗認證，并且均通過(guò)嚴格的EMC電磁兼容試驗，保證了該系列產(chǎn)品在低壓配電系統中的安全正常運行，現均已批量生產(chǎn)并在全國得到廣泛地應用。該系統通過(guò)對剩余電流、過(guò)電流、過(guò)電壓、溫度和故障電弧等信號的采集與監視，實(shí)現對電氣火災的早期預防和報警，當必要時(shí)還能聯(lián)動(dòng)切除被檢測到剩余電流、溫度和故障電弧等超標的配電回路;并根據用戶(hù)的需求，還可以滿(mǎn)足與AcreIEMS企業(yè)微電網(wǎng)管理云平臺或火災自動(dòng)報警系統等進(jìn)行數據交換和共享。

（2）應用場(chǎng)合

適用于智能樓宇、高層公寓、賓館、飯店、商廈、工礦企業(yè)、國家重點(diǎn)消防單位以及石油化工、文教衛生、金融、電信等領(lǐng)域。

（3）系統結構

（4）系統功能

監控設備能接收多臺探測器的剩余電流、溫度信息，報警時(shí)發(fā)出聲、光報警信號，同時(shí)設備上紅色“報警"指示燈亮，顯示屏指示報警部位及報警類(lèi)型，記錄報警時(shí)間，聲光報警一直保持，直至按設備的“復位"按鈕或觸摸屏的“復位"按鍵遠程對探測器實(shí)現復位。對于聲音報警信號也可以使用觸摸屏“消聲"按鍵手動(dòng)消除。

當被監測回路報警時(shí)，控制輸出繼電器閉合，用于控制被保護電路或其他設備，當報警消除后，控制輸出繼電器釋放。

通訊故障報警：當監控設備與所接的任一臺探測器之間發(fā)生通訊故障或探測器本身發(fā)生故障時(shí)，監控畫(huà)面中相應的探測器顯示故障提示，同時(shí)設備上的黃色“故障"指示燈亮，并發(fā)出故障報警聲音。電源故障報警：當主電源或備用電源發(fā)生故障時(shí)，監控設備也發(fā)出聲光報警信號并顯示故障信息，可進(jìn)入相應的界面查看詳細信息并可解除報警聲響。

當發(fā)生剩余電流、超溫報警或通訊、電源故障時(shí)，將報警部位、故障信息、報警時(shí)間等信息存儲在數據庫中，當報警解除、排除故障時(shí)，同樣予以記錄。歷史數據提供多種便捷、快速的查詢(xún)方法。

（5）配置方案

7總結

電氣火災在我國火災發(fā)生的原因中占比*大，一旦發(fā)生，會(huì )造成了經(jīng)濟財產(chǎn)損失和人員傷亡。因此，要預防電氣火災，企業(yè)和人民要提高安全用電意識，規范使用用電設備，養成良好的用電習慣，從根本上預防火災發(fā)生，減少火災對我們的傷害。本論文通過(guò)對短路故障的整理，對短路有了明確的理解，并對短路電氣火災的發(fā)生原因進(jìn)行了理論論證。在日后對電氣火災短路故障的學(xué)習中，應該多做實(shí)驗，發(fā)現問(wèn)題，尋找規律，總結經(jīng)驗。讓自己對短路概念有更深層次的認識。

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