摘要：住宅電氣線路火災隱患的特點是電氣線路沒有專業人員管理，起火隱患多。文章介紹了我國住宅電氣線路一些潛在的火災隱患，如：住宅電氣線路設計容量過小、危舊房中的鋁導線連接情況惡化、lOkV變電所接地不完善等，并根據發達國家經驗和國際電工標準提出了可行的防范措施。
居民住宅不同于一般企事業單位，一般沒有技術安全部門負責電氣線路的維護管理，所以電氣火災隱患較多，是電氣火災多發場所。重視住宅電氣線路火災隱患的消除，保證廣大居民的生命財產安全，是維護社會安定的一項重要工作。為了減少我國居民住宅電氣線路火災的發生率，我們應對如下問題給予充分的重視。
1、住宅電氣線路設計容量不宜過小
近年來，我國居民家電的快速普及導致了我國居民用電量增長加快。例如，1987年居民用電量為269.6億千瓦時，而1996年便升為1131億kwh，年平均增長率為17.3%。如果僅考慮城市居民用電量其增長率會更高。據有關專家預測，2005年我國居民用電量將達到2700億kwh，為1996年的2.4倍。盡管如此，我國電力工業與發達國家的差距仍然很大。例如：1995年美國的人均用電量是我國的14．6倍，日本是我國的8.6倍。目前，我國電力部門已經開始走向市場經濟，正在廢止原來對居民用電限制的有關規定，這無形中又進一步加速了居民用電負荷的增長。因此可以預測，我國城市居民用電量在今后10年內將有一個較快的增長。例如，現在有些家庭已使用大功率的烘干機和電暖氣，有的家庭每個臥室都安裝了空調機。原國家環保局局長曲格平等代表在聯名給九屆人大的提案中強調，為了減少北京等大城市日益嚴重的空氣污染，建議逐漸取消城市內的冬季取暖鍋爐，采用電取暖器。因此，對居民用電的快速增長趨勢，我們應有足夠的估計。北京市90年代以前設計的樓房中的電氣線路容量普遍難以承受目前住宅用電負荷的上升，故導致輕則頻繁跳閘，重則引起火災后果。
過去許多住宅火災是由于電氣線路過細，分支回路過少，使線路長期過載，絕緣下降，導致短路起火；也有許多住宅火災是由于插座太少，住戶亂拉臨時線，產生異常高溫和電弧、電火花，烤燃可燃物引起的。目前，我國正投入大量資金在各地興建住宅樓，由于一般新建住宅樓的設計壽命為50年，并且住宅電氣線路大都采用暗埋法，電線穿上一根塑料管，砌在水泥墻里，而如果日后需要對電氣線路進行維修或擴容改造，不僅費工、費時、費用高，而且影響美觀和安全。因此，住宅電氣線路設計時必須充分考慮用電負荷快速增長等因素，否則目前住宅樓電氣線路頻頻起火的慘劇將有增無減地繼續重演。
目前，國外發達國家的住宅電氣線路設計容量比我國高得多?，F以兩居室住宅電氣設計為例，對北京、香港和日本的住宅電氣設計有關規定的數據作一比較，結果見表1。其中北京的數據錄自(96)Shou規辦字第206號文，香港的數據錄自1992年香港機電公用局《電氣布線規程》，日本的數據錄自1995年日本《內線規程》。
比較表1中數據可知，香港、日本住宅電氣線路的設計容量比北京的要大許多，其中計算用電負荷約為北京的3~5．5倍，分支回路數約為2．3-3．0倍，計算負荷電流約為4~6倍，進線截面約為2．3-2．7倍，插座數量也多。香港、日本對線路容量、寬打寬算是正確的，具有超前意識，它充分考慮了幾十年內住宅用電的增長，更重要的是提高了住宅電氣安全水平，避免了許多電氣火災和其他電氣事故。大約60％的電氣火災為線路短路(包括接地故障短路)所引起的，如果線路分支回路較多，線路截面較粗，則線路負荷電流密度較小，線路溫升較低，絕緣水平就不易降低而導致短路起火。
如果插座回路和插座數量不夠，居民為使用各種家用電器勢必要亂拉臨時線，用插座板接電。這種臨時線往往是沒有護套不帶地線的雙芯絞線，而我國插座板又有很多沒有產品標準檢驗的劣質產品，負荷電流稍大就出現異常高溫。多裝幾個插座花費有限，但卻對保障住宅安全起到很大作用。為避免亂拉臨時線引起電氣火災，一些發達國家都對住宅插座的安裝數量有嚴格的規定。例如美國的國家電氣法規規定住宅內兩個墻上插座間沿墻距離不得超過3.6m，如圖1所示。這樣，一個家用電器不能從左側插座接電就一定能從右側插座接電；墻的寬度超過0.6m就必須裝設墻上插座。這些規定都是為了盡量避免住戶亂拉臨時線而引起火災。
限制線路截面和電度表安培數并不能真正達到限制用戶用電量的目的。目前，市場上的新型電度表可以在4倍額定電流下長期使用，電氣線路也可在不十分嚴重過載情況下長時間使用，這時熔斷器和斷路器在相當長的一段過載時間內也不動作。然而，由于線路溫度的升高，絕緣的老化卻加速了，據經驗數字表明：允許工作溫度為70℃的塑料絕緣，其工作溫度每超過8℃，其絕緣使用壽命將相應地減少約一半。所以，壓低線路截面的做法不能限制用戶的用電，只能增加用戶短路起火的危險。
目前，小部分開發商為減少投資，牟取更高利潤，壓低線路容量，留下了火災的隱患。就住宅建設而言，電氣線路、插座、開關所占的投資份額是極其有限的。例如，北京某6層住宅樓內的一套兩居室住房的工程總造價為93，750元，如將上面北京標準改為香港的標準進行電氣設針，則其電氣部分投資(包括安裝費)僅增加950元，不過總投資的1％，以犧牲住戶的電氣安全和生活方便為代價來換取這950元的經濟效益顯然是不妥當的。
1997年底，北京市又下發了(97)Shou規辦規字第235號《關于住宅電氣設計標準的補充通知》，將上列數據改成下限值。如每戶電源干線截面改為不小于6m㎡將照明、空調及其它電器的插座線路規定為三路及以上等，說明有關部門己認識此問題。但下限值的規定對問題的解決并不徹底，因為設計人員在設計過程中總是習慣地采用下限值，所以該補充通知中的下限值難以確保居民電氣安全。
為了盡量減少在基建時給住宅留下電氣火災隱患，建議各地區在制定本地區住宅電氣設計標準時，能夠借鑒國外發達國家的經驗，考慮今后的居民電力負荷增長能力，規定安全可靠的設計數據。同時也提醒設計師們在住宅電氣線路設計時能著眼未來的發展，并預留發展裕量，滿足未來20-30年負荷增長的需要，加大線路干線截面，增加分支回路數和插座數目，提高我國居民電氣安全水平。
2、危舊房電氣線路中的鋁導線應換成銅線
90年代以前，受當時國家有關技術經濟政策的影響，絕大多數我國民用住宅電線都使用鋁質絕緣導線，容易引起火災。單純鋁線本身并不起火，起火的原因主要在鋁線的連接。由于安裝不良或使用年代過長，鋁線連接處接觸電阻往往過大。當線路電流大時，連接處溫度大大升高，有時還伴有電火花，足以引燃鄰近可燃物質，釀成火災。下面分析鋁線連接不良導致起火的幾種原因。
2．1、鋁線表面的氧化層
鋁線表面極易氧化，在施工接頭時氧化層雖被刮凈，但在若干秒鐘內又能迅速形成新的氧化層。氧化層的厚度雖僅3~6微米，但卻具有高電阻，隨著時間的增長，此電阻還會不斷增大。大電流通過高電阻時能產生高溫，引燃可燃物質。此高電阻又增加了回路阻抗，減少了短路電流，阻礙了過流保護電器的快速動作，也增加了起火的危險。
2．2、鋁與銅膨脹系數的差異
當將銅端子用于鋁線的連接時，因鋁的膨脹系數比銅的大36％，在通過負荷電流時溫度升高，鋁線比銅端子膨脹更多。使銅端子稍稍撐大，而鋁線則受擠壓。切斷電流后，接線端子冷卻，而兩者的連接較前松弛。這時空氣乘虛而人，鋁線表面被氧化，這些都會引起連接處接觸電阻的增大。再通過電流時，發熱更加劇，形成惡性循環，以致可能引起火災。
2．3、鋁與銅的電解作用
鋁為3價，而銅為2價，即鋁比銅正。如果鋁銅連接處進入潮氣就形成局部電池，發生電解作用，結果是鋁被腐蝕，而這時形成的銅鹽也能腐蝕鋁。這些因素都能增加接觸電阻。同樣條件下銅與銅導體比鋁與銅導體連接的接觸電阻要小約10~30倍，據美國消費晶安全委員會(CPCS)統計的火災事故率，銅芯線纜只有鋁芯線纜的1／55。實踐證明，銅芯線纜比鋁芯線纜的連接可靠，而且安全性高。
2．4、氯化氫的產生和影響
因線路過載或上述連接不良的原因，鋁線連接處的溫度可能超過75℃。如果此溫度持續時間較長，鋁線的PVC絕緣將分解出氯化氫氣體，此氣體能腐蝕鋁線表面，從而增加接觸電阻。由于鋁線的連接存在上述問題，鋁線起火的危險很大，這已被國內外許多次火災案例所證明。與鋁線相比，銅不易被腐蝕，氧化銅的形成比氧化鋁要慢得多。因為，銅的導電率和熔點(1,083)高、機械性能好、工作可靠、使用壽命長。因此，銅線連接處起火事故要少得多。另外，小截面的鋁芯比較脆，安裝施工不慎易引起導線外傷而開裂，運行中可能發生折斷事故。隨著近年來用電負荷和線路電流的增大，鋁線連接不良的起火危險也隨之增大，因此，在一些已出現鋁線連接不良隱患跡象的住宅中(例如電路導電不良，絕緣因接頭高溫變脆有異味等)，應測量回路阻抗，如發現回路電阻異常增大，應盡早將鋁線換成銅線。同時，在城市危房改造和新建住宅工程中，電氣線路應全部采用銅導線，減少居民住宅的火災隱患。
3、警惕10kV變電所接地不完善導致的住宅電氣線路過電壓起火危險
過去，我國部分地區10kV電網多為架空線配電，采用不接地系統，接地故障電流為電容電流，其值規定不超過30A，發生接地故障時電氣危險不大，一般不需切斷電路以保證不間斷供電。目前大城市10kV配電電纜增多，故障電容電流增大，接地故障電弧很快導致電纜相間短路而使回路跳閘斷電。因此，我國借鑒國外經驗，將10kV電網改用經小電阻接地系統，如圖2所示。這種系統對lOkV電網的絕緣要求較低，可節約建設投資，但接地故障電流不再是電容電流，其值可達幾百甚至上千安培。對這一電流增大的變化，如不采取相應安全措施，將對包括住宅在內的低壓用戶導致人身電擊和電氣火災危險。
假定10kV電網接地故障電流Id為600A，變電所接地電阻RB為4Ω，則RB上產生的對地故障電壓或過電壓為
Uf=IdxRB=600x4=2400V
如果低壓用戶采用TN系統(過去稱保護接零系統)，此時Ur沿PEN線或PE線(過去稱保護零線)傳導至低壓用戶金屬設備外殼，在用戶處，特別是用戶的戶外部分，引起人身電擊事故。由于它對用戶引起電氣火災的危險不大，因此本文不作論述。
如果用戶采用TY系統(過去稱接地系統)，除電源處接地外，低壓中性線(N線)不允許接地和接設備外殼，用戶電氣設備外殼需另打接地極接地，如圖2中RA所示。這時Ur不傳導至設備外殼，不致引起人身電擊事故，但它能引起電氣設備和線路對地絕緣承受過電壓導致絕緣被擊穿的危險。從圖2虛線所示可知此過電壓Us為對地故障電壓Uf與相電壓Uo 的向量和，即：ω Us=ω Uf+ω Uo
其Zui大值為
Us-max=2400+220=2620V
Zui小值
Us-min=2400-220=2180V
按IEC《低壓裝置對高壓系統接地故障引起的過電壓的防護》標準，低壓絕緣能承受此過電壓不被擊穿的持續時間，即變電所lOkV斷路器接地故障保護動作時間如表2所示。
從表2可知2620V和2180V都超過絕緣允許承受的過電壓，存在絕緣擊穿短路起火的危險。如果將變電所接地電阻RB降低為2，則上述過電壓值范圍為980~1420V，這時只要lOOkV斷路器能在5s內切斷電源即可避免低壓絕緣的被擊穿，這是不難做到的，但必須注意，表2的規定是對正常合格的電氣絕緣而言的。對于我國危舊住宅中無人管理，絕緣嚴重老化的線路，表2的數值并不適用，故障電壓Uf引起的短路起火的危險不容忽視。
雷電瞬態高頻過電壓觸發的短路起火緊隨于雷擊之后，很易判斷起火原因。例如，北京中山公園音樂堂雷擊引起的配電盤短路火災，這種過電壓電氣火災可裝用合適的避雷器來防止。而本文所述的lOkV電網接地故障導致的低壓用戶暫態工頻過電壓引起的短路起火，其原因卻難以判斷，一旦起火人們習慣地將它歸于絕緣老化短路起火，不再追究引起短路的深一層原因。人們很難意識到引起短路的過電壓沖擊的禍Shou竟是遠處電源變電所內的一個10kV側的接地故障。由于這種電氣危險具有隱蔽性，它可一再為害而不被察覺，這就顯得更為危險了。其實，這種故障的防范并不復雜，國外多年使用lOk電網接地系統，對此已有成熟經驗。國外供電公司為了用戶的安全，都將變電所低壓中性點的接地用絕緣電纜自低壓配電盤內引出至戶外單打接地板接地，即將變電所高低壓設備外殼的保護接地和低壓側的系統接地分開設置，使高壓側的接地故障電壓U／無從影響。我國借鑒了國外城市lOkV電網采用小電阻接地系統的做法，但對它帶來的電氣危險的防范措施卻沒跟上，對于無人管理的住宅電氣線路危險更大。建議盡早將變電所內兩個接地分開設置，以減少這類過電壓故障，特別是住宅樓因過電壓擊穿絕緣導致的短路起火事故。
4、呼吁供電部門對住宅安全用電嚴格把關
1990年以來，我國電氣火災已占火災起因的Shou位，接近火災總數的30％。1995年日本人均用電量是我國的8．5倍，而電氣火災僅占大災總數的2-3％，其他發達國家的情況也大抵如此。原因是多方面的，其中重要的一條是國外供電公司對用戶安全用電的把關。用戶電氣裝置必需滿足安全要求，逐條經檢驗人員認可簽字后供電公司才予接電。國外供電公司也有類似我國《供用電規則》的供電細則，其中也有關于投資、電費等營業性規定，但其主要內容是詳細的電氣安全要求，對線路的導通狀況、等電位聯結、線路絕緣電阻、電源總進線和分支插座回路上的漏電保護、保護電器動作有效性都有十分具體的規定和要求。用戶總配電箱前還設有電源進線箱，其內部設備如圖4所示。
箱中除電度表外還裝有斷路器、零序電流互感器、漏電繼電器。這三者的組合除實現了短路防護、過載防護外，還實現了漏電火災防護，使常見多發的接地短路電弧火災隱患消除在住宅建設之初，大大減少了電氣火災的發生。中性線(N)線上的連接板則是用以電氣檢修時斷開中性線，以防檢修時沿中性線進入的危險電壓導致電氣火災或人身電擊事故。這個電源進線箱由用戶投資安裝，供電公司整定上鎖。供電公司用這個電源進線箱對電氣安全無人過問的住宅用房在防電氣火災和人身電擊等事故方面進行總的把關，起到了十分有效的作用。
我國供電部門也十分重視用戶的電氣安全，各地供電部門都設有管理安全用電、計劃用電、節約用電的三電辦公室。只是因為我國閉關自守多年，缺少溝通交流，尚未做到洋為中用而己。建議我國供電部門積極引進國外行之有效的安全用電管理經驗，將我國廣大電氣用戶，特別是電氣危險大的住宅用戶的安全用電工作做得更好。
5 結束語
住宅建筑量大面廣，電氣消防安全無人監督管理，是電氣火災防范的重點。目前，一些地區限制住宅電氣線路設計容量的做法無異在新建住宅內留下日后的電氣火災隱患。危舊民房中的鋁導線接頭導電情況日益惡化，易引起火災，而一些地區lOkV電網改用經小電阻接地系統后，引起了低壓用戶過電壓危險，但安全措施卻未跟上，這又為住宅內不良的電氣絕緣擊穿起火增加了新的危險。這些情況應引起消防和建設部門的重視，以盡量消除住宅電氣線路的種種電氣火災隱患，否則，住宅電氣火災有可能進一步增多。
供電部門吸取發達國家安全用電管理經驗，做好用戶安全用電的管理工作，對減少住宅電氣火災將起到十分積極有效的作用。