在很大程度上，工业和商业电气系统正变得更加安全和可靠。根据美国消防署从分析 2001 年数据得出的zui新报告估计，美国的总共 47785 例非住宅火灾都是由配电设备引起的。这个数字比 1998 年下降了 32 %。 严格的建筑规范、高质量的设备、良好的系统设计、合格的安装以及专业化维护都是使火灾事故不断下降的因素。这也解释了 2001 年商业、工业和机构楼宇建筑遭受电气火灾袭击的数目为 4157 例的原因。 商业低压系统中包含许多子系统：开关柜、变压器、面板、
插座、电机控制系统以及照明装置，等等。所有这些系统部件的共同之处是
接头、绝缘和过电流保护。这些基本组件中的故障是许多电气火灾的根本原因，也是众多电气维护规程所要解决的问题。 NETA 维护测试规范和 NFPA 标准适用于电气设备维护的 70B 建议规范，列明了对电力分配系统的各种部件进行测试的步骤。热成像测试由用于通过红外热成像技术对电气和机械设备进行检查的 ASTM E 1934 标准指南所涉及。 许多目的在于防止发生电气火灾的测试也关注于可靠性和安全性，因此，一个良好的测试计划可提供这三方面的保证。 事实上，许多工业保险公司都要求提供定期电气测试计划的证明。 本文介绍了过热问题的基本原因，以及用于发现过热问题的测试和工具。 电气系统中发生过热的根本原因 燃烧需要热量和燃料。电气设备的设计人员在使用防火材料上十分仔细，这样，电气系统中能够燃烧的材料就很少。可燃烧的物质通常来自设备附近的一些材料，而电气系统提供了燃烧所需的热量。 热量是电流流动的正常副产物。美国电气规程 （National Electrical Code） 将热量考虑在内，提供了用于建造安全电气系统的一套规则。那么，按照 NEC 设计和建造的电气系统是如何仍然引起火灾的呢？ 不良电气接头。振动或热应力可引起配电系统中的接头松动。污染会将电气接头腐蚀。这两个因素都会增加接头的电阻。所有端子和接头都是过热的潜在原因，接头所携载的电流越高，使它保持低电阻就越发重要。如果一个电流为 50 A 的系统中的一个接头仅具有 0.1 ? 的电阻，它就会在连接处消耗 250 W 的能量！并且，如果这种状况持续存在，在接头表面上就会聚积起氧化物，使电阻增加。这zui终会导致所谓的“炽热接头”，它会产生大量热量而不会使保护装置脱扣。 周期性通断的松动接头还可引起串联电弧。电弧是空气间隙之间的放电。在此情况下，电弧是在接头反复断开时横跨导体之间的很小间隙形成的。所产生的热量非常集中，可导致绝缘故障，如果附近存在易燃材料，还可能引起火灾。 开关、继电器和断路器也属于一种接头形式。它们在设计上可反复断开和闭合而不会过热，但它们像其它接头一样，会受到振动、热量和污染的影响。 绝缘故障。电气火灾不常发生的原因之一是，
绝缘材料的质量与过去相比得到了提高。但任何绝缘系统都会在老化、热量和污染的影响之下而性能下降。 绝缘故障的zui极端形式是发生短路。在此情况下，两个导体相互接触，并保持在接触状态。所产生的过电流会引起熔断器或断路器断开。但如果过电流保护装置没有断开，则短路位置上游的电路将会发生过热。 如果发生接地故障（涉及设备接地的短路），则断路器也应断开。如果它没有断开，同样会发生过热。如果连接系统中存在限制电流流动的一个阻性接头，则所产生的电流可能不足以使上游保护装置脱扣，但可能仍会引起连接系统中发生过热。 两个导体靠近、接触或分开时会产生平行电弧。它与上面提到的串联电弧具有相似的特性，但趋向于具有较高的电流。这个电流会引起附近的易燃材料发生燃烧，并使绝缘层的性能进一步下降。电弧会使炽热的金属发出火花，从而引燃附近的易燃材料。 如果绝缘材料经受其他故障引起的热量，则它的表面会发生炭化，并开始导电。可能会产生一种称为电弧起痕的现象，从而引起与其他电弧放电类似的强烈局部发热。 雷电。接地系统的功能之一就是提供一个通向地的低阻抗通路，它可使雷击通过，从而将破坏降到zui低程度。浪涌抑制器的有效工作依赖于良好的接地通路。定期测试接地系统和接地电极与地之间的电阻有助于确保系统的正常工作。 谐波。美国电网中电流的频率大多为 60 Hz。谐波电流含有较高的频率成分，可在整个系统内产生热量。为电机驱动器、计算机、控制系统或生产设备等电气负载供电的任何电气系统内都会存在谐波失真。严重的失真以及很高的负载可引起电气系统发生过热，特别是在旧的配电系统中。 三次谐波由计算机和其他办公设备等单相负载引起。这个谐波加在三相系统的中线上，可引起规格过小的中线发生过热。 过载。如果负载吸收了过大的电流，则负载上游的系统部件就必须能够携带该电流。过载的主要防护措施是过载时应断开的过电流保护装置。如果保护装置没有断开，很高的电流就会引起存在过度负载处上游的系统部分发生过热。 接线错误。商业楼宇中的电气系统是一个动态的系统。随着时间的推移，承租人会发生变化，生产线会发生移动，新的设备被安装上。在苛刻的条件下，常会发生一些错误，虽然系统可能在短时间内运行还算正常，但可能会产生潜在问题。 当把保护装置的规格定得过高而没有相应改变导线规格时，就存在潜在的火灾危险。例如，用一个 30 A 的断路器来更换一个 20 A 的断路器，可能会使现有的 12 AWG 导线携载过大的电流。每当将较小规格导线连接到较高电流时会发生类似的情况。 过载。如果负载吸收了过大的电流，则负载上游的系统部件就必须能够携带该电流。过载的主要防护措施是过载时应断开的过电流保护装置。如果保护装置没有断开，很高的电流就会引起存在过度负载处上游的系统部分发生过热。 接线错误。商业楼宇中的电气系统是一个动态的系统。随着时间的推移，承租人会发生变化，生产线会发生移动，新的设备被安装上。在苛刻的条件下，常会发生一些错误，虽然系统可能在短时间内运行还算正常，但可能会产生潜在问题。 当把保护装置的规格定得过高而没有相应改变导线规格时，就存在潜在的火灾危险。例如，用一个 30 A 的断路器来更换一个 20 A 的断路器，可能会使现有的 12 AWG 导线携载过大的电流。每当将较小规格导线连接到较高电流时会发生类似的情况。 针对多于一相的导线使用一条中线作为返回通路可以使负载正常工作，但“共享”的中线很容易过热。 用于检测热量和有故障部件的测试与测量 掌握检测电气火灾危险的技巧，可以判断出测量中的异常读数。zui好的方法是针对特别重要的部件和设备采集基准读数。这种读数为您提供了一个比较点。随后，要养成每年进行这些测试的习惯。这些测试还将揭示出系统中其他种类的故障，从而达到预测性维护成本节约，并起到防止火灾的作用。 这里是测试专业人员用于检查过热或趋向于过热的zui常见工具和测量方法。 目视检查。电是看不见的，但金属和绝缘体的发热可以看到。褪色和炭化是部件发生过热的可靠标志。另外还要留意气味，比如过热部件通常会发出的那种气味。 热成像。热成像仪可读取物体发出的红外能量，并生成物体表面温度的可见图像。温度很高的松动接头会在这些热图像中明显显示出来，特别在与温度较低、没有松动的接头相比较之下。这种非接触式测量技术对于检查通电部件和扫描运行中的设备十分理想，但它不能测量密封的（热隔离）绝缘体或接头。 同样，必须将配电盘打开，以便使用热成像仪对部件进行测量。在这些情况下，要按照 NFPA 70E 安全规程进行操作，并佩戴合适的人身防护用品 （PPE）。 接头/开关电阻。对接头进行检查的另一种方法是测量接头的电阻。在一个通电系统中，电阻性接头会引起在接头两侧产生一个可测量的电压降。可以使用一个的、具有适宜额定值的手持式电压表来进行这种电压测量。但是，这种测试涉及对通电系统进行测量，因此安全成为一个问题。技术人员必须严格遵守人身防护用品 （PPE） 要求和 OSHA 的规定。 在一个断电的系统中，使用一个微欧姆计进行测量将会产生更为的结果。该工具可使一个 10 A 或更大的 DC 电流通过接头，并测量电压降。这个测试可以几分之一微欧姆的精度显示接头的电阻以确保接头不会发出过多热量，或者识别出可能有危险的接头。 绝缘测试。绝缘电阻在相导线之间测量或在相导线和地线之间测量。良好的绝缘应该具有很高的电阻。使用一个绝缘测试仪向断电的隔离部件施加一个很高的 DC 电压。仪器随后对两点之间的电阻进行测量。这种测试可用于检查较大的绝缘段，包括长
电缆、变压器绕组和电机绕组。较低的绝缘电阻读数可能表明电缆的某处发生断裂，具有引起短路的可能。 接地电阻测试。定期接地测量有助于确保将遭受雷击时受到的破坏降低到zui低程度。显然，如果您负责管理容易受雷电影响的区域中的设施，则这种需要将更加迫切。接地电阻测试通常在系统关闭的情况下进行，因为必须将接地电极暂时断开。 变压器匝数比。变压器内部的绝缘故障可导致绕组发生短路，从而降低了受影响侧的匝数。绕组发生短路的变压器易于发生过热。您可通过将变压器次级与负载隔离、并使用一个电压表对初级电压与次级电压进行比较来检查低压变压器上的匝数比。一个更加的方法是使用一个专用的变压器绕组测试套件，它可以给出的匝数比以及磁特性的良好画面。 断路器测试。断路器是防止发生电气火灾的关键装置。断路器的正确测试需要使用专门设备和专业知识。测试是在将断路器从电路中拆开的情况下进行的，进行的测试可以对脱扣电流和延迟加以验证。 电力质量测量。对电力质量的研究可发现反映潜在过热情况的征兆。定期对谐波失真进行测量可提醒您注意因过大的谐波电流而引起的潜在过热问题。电压突降可被视为一件恼人的事情，但在系统运行中，持续的负载可能由性能恶化的接头引起。许多接线问题在全面的电力质量研究过程中突显出来。
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