摘要：住宅电气线路火灾隐患的特点是电气线路没有专业人员管理，起火隐患多。文章介绍了我国住宅电气线路一些潜在的火灾隐患，如：住宅电气线路设计容量过小、危旧房中的铝导线连接情况恶化、lOkV变电所接地不完善等，并根据发达国家经验和国际电工标准提出了可行的防范措施。
居民住宅不同于一般企事业单位，一般没有技术安全部门负责电气线路的维护管理，所以电气火灾隐患较多，是电气火灾多发场所。重视住宅电气线路火灾隐患的消除，保证广大居民的生命财产安全，是维护社会安定的一项重要工作。为了减少我国居民住宅电气线路火灾的发生率，我们应对如下问题给予充分的重视。
1、住宅电气线路设计容量不宜过小
近年来，我国居民家电的快速普及导致了我国居民用电量增长加快。例如，1987年居民用电量为269.6亿千瓦时，而1996年便升为1131亿kwh，年平均增长率为17.3%。如果仅考虑城市居民用电量其增长率会更高。据有关专家预测，2005年我国居民用电量将达到2700亿kwh，为1996年的2.4倍。尽管如此，我国电力工业与发达国家的差距仍然很大。例如：1995年美国的人均用电量是我国的14．6倍，日本是我国的8.6倍。目前，我国电力部门已经开始走向市场经济，正在废止原来对居民用电限制的有关规定，这无形中又进一步加速了居民用电负荷的增长。因此可以预测，我国城市居民用电量在今后10年内将有一个较快的增长。例如，现在有些家庭已使用大功率的烘干机和电暖气，有的家庭每个卧室都安装了空调机。原国家环保局局长曲格平等代表在联名给九届人大的提案中强调，为了减少北京等大城市日益严重的空气污染，建议逐渐取消城市内的冬季取暖锅炉，采用电取暖器。因此，对居民用电的快速增长趋势，我们应有足够的估计。北京市90年代以前设计的楼房中的电气线路容量普遍难以承受目前住宅用电负荷的上升，故导致轻则频繁跳闸，重则引起火灾后果。
过去许多住宅火灾是由于电气线路过细，分支回路过少，使线路长期过载，绝缘下降，导致短路起火；也有许多住宅火灾是由于插座太少，住户乱拉临时线，产生异常高温和电弧、电火花，烤燃可燃物引起的。目前，我国正投入大量资金在各地兴建住宅楼，由于一般新建住宅楼的设计寿命为50年，并且住宅电气线路大都采用暗埋法，电线穿上一根塑料管，砌在水泥墙里，而如果日后需要对电气线路进行维修或扩容改造，不仅费工、费时、费用高，而且影响美观和安全。因此，住宅电气线路设计时必须充分考虑用电负荷快速增长等因素，否则目前住宅楼电气线路频频起火的惨剧将有增无减地继续重演。
目前，国外发达国家的住宅电气线路设计容量比我国高得多。现以两居室住宅电气设计为例，对北京、香港和日本的住宅电气设计有关规定的数据作一比较，结果见表1。其中北京的数据录自(96)Shou规办字第206号文，香港的数据录自1992年香港机电公用局《电气布线规程》，日本的数据录自1995年日本《内线规程》。
比较表1中数据可知，香港、日本住宅电气线路的设计容量比北京的要大许多，其中计算用电负荷约为北京的3~5．5倍，分支回路数约为2．3-3．0倍，计算负荷电流约为4~6倍，进线截面约为2．3-2．7倍，插座数量也多。香港、日本对线路容量、宽打宽算是正确的，具有超前意识，它充分考虑了几十年内住宅用电的增长，更重要的是提高了住宅电气安全水平，避免了许多电气火灾和其他电气事故。大约60％的电气火灾为线路短路(包括接地故障短路)所引起的，如果线路分支回路较多，线路截面较粗，则线路负荷电流密度较小，线路温升较低，绝缘水平就不易降低而导致短路起火。
如果插座回路和插座数量不够，居民为使用各种家用电器势必要乱拉临时线，用插座板接电。这种临时线往往是没有护套不带地线的双芯绞线，而我国插座板又有很多没有产品标准检验的劣质产品，负荷电流稍大就出现异常高温。多装几个插座花费有限，但却对保障住宅安全起到很大作用。为避免乱拉临时线引起电气火灾，一些发达国家都对住宅插座的安装数量有严格的规定。例如美国的国家电气法规规定住宅内两个墙上插座间沿墙距离不得超过3.6m，如图1所示。这样，一个家用电器不能从左侧插座接电就一定能从右侧插座接电；墙的宽度超过0.6m就必须装设墙上插座。这些规定都是为了尽量避免住户乱拉临时线而引起火灾。
限制线路截面和电度表安培数并不能真正达到限制用户用电量的目的。目前，市场上的新型电度表可以在4倍额定电流下长期使用，电气线路也可在不十分严重过载情况下长时间使用，这时熔断器和断路器在相当长的一段过载时间内也不动作。然而，由于线路温度的升高，绝缘的老化却加速了，据经验数字表明：允许工作温度为70℃的塑料绝缘，其工作温度每超过8℃，其绝缘使用寿命将相应地减少约一半。所以，压低线路截面的做法不能限制用户的用电，只能增加用户短路起火的危险。
目前，小部分开发商为减少投资，牟取更高利润，压低线路容量，留下了火灾的隐患。就住宅建设而言，电气线路、插座、开关所占的投资份额是极其有限的。例如，北京某6层住宅楼内的一套两居室住房的工程总造价为93，750元，如将上面北京标准改为香港的标准进行电气设针，则其电气部分投资(包括安装费)仅增加950元，不过总投资的1％，以牺牲住户的电气安全和生活方便为代价来换取这950元的经济效益显然是不妥当的。
1997年底，北京市又下发了(97)Shou规办规字第235号《关于住宅电气设计标准的补充通知》，将上列数据改成下限值。如每户电源干线截面改为不小于6m㎡将照明、空调及其它电器的插座线路规定为三路及以上等，说明有关部门己认识此问题。但下限值的规定对问题的解决并不彻底，因为设计人员在设计过程中总是习惯地采用下限值，所以该补充通知中的下限值难以确保居民电气安全。
为了尽量减少在基建时给住宅留下电气火灾隐患，建议各地区在制定本地区住宅电气设计标准时，能够借鉴国外发达国家的经验，考虑今后的居民电力负荷增长能力，规定安全可靠的设计数据。同时也提醒设计师们在住宅电气线路设计时能着眼未来的发展，并预留发展裕量，满足未来20-30年负荷增长的需要，加大线路干线截面，增加分支回路数和插座数目，提高我国居民电气安全水平。
2、危旧房电气线路中的铝导线应换成铜线
90年代以前，受当时国家有关技术经济政策的影响，绝大多数我国民用住宅电线都使用铝质绝缘导线，容易引起火灾。单纯铝线本身并不起火，起火的原因主要在铝线的连接。由于安装不良或使用年代过长，铝线连接处接触电阻往往过大。当线路电流大时，连接处温度大大升高，有时还伴有电火花，足以引燃邻近可燃物质，酿成火灾。下面分析铝线连接不良导致起火的几种原因。
2．1、铝线表面的氧化层
铝线表面极易氧化，在施工接头时氧化层虽被刮净，但在若干秒钟内又能迅速形成新的氧化层。氧化层的厚度虽仅3~6微米，但却具有高电阻，随着时间的增长，此电阻还会不断增大。大电流通过高电阻时能产生高温，引燃可燃物质。此高电阻又增加了回路阻抗，减少了短路电流，阻碍了过流保护电器的快速动作，也增加了起火的危险。
2．2、铝与铜膨胀系数的差异
当将铜端子用于铝线的连接时，因铝的膨胀系数比铜的大36％，在通过负荷电流时温度升高，铝线比铜端子膨胀更多。使铜端子稍稍撑大，而铝线则受挤压。切断电流后，接线端子冷却，而两者的连接较前松弛。这时空气乘虚而人，铝线表面被氧化，这些都会引起连接处接触电阻的增大。再通过电流时，发热更加剧，形成恶性循环，以致可能引起火灾。
2．3、铝与铜的电解作用
铝为3价，而铜为2价，即铝比铜正。如果铝铜连接处进入潮气就形成局部电池，发生电解作用，结果是铝被腐蚀，而这时形成的铜盐也能腐蚀铝。这些因素都能增加接触电阻。同样条件下铜与铜导体比铝与铜导体连接的接触电阻要小约10~30倍，据美国消费晶安全委员会(CPCS)统计的火灾事故率，铜芯线缆只有铝芯线缆的1／55。实践证明，铜芯线缆比铝芯线缆的连接可靠，而且安全性高。
2．4、氯化氢的产生和影响
因线路过载或上述连接不良的原因，铝线连接处的温度可能超过75℃。如果此温度持续时间较长，铝线的PVC绝缘将分解出氯化氢气体，此气体能腐蚀铝线表面，从而增加接触电阻。由于铝线的连接存在上述问题，铝线起火的危险很大，这已被国内外许多次火灾案例所证明。与铝线相比，铜不易被腐蚀，氧化铜的形成比氧化铝要慢得多。因为，铜的导电率和熔点(1,083)高、机械性能好、工作可靠、使用寿命长。因此，铜线连接处起火事故要少得多。另外，小截面的铝芯比较脆，安装施工不慎易引起导线外伤而开裂，运行中可能发生折断事故。随着近年来用电负荷和线路电流的增大，铝线连接不良的起火危险也随之增大，因此，在一些已出现铝线连接不良隐患迹象的住宅中(例如电路导电不良，绝缘因接头高温变脆有异味等)，应测量回路阻抗，如发现回路电阻异常增大，应尽早将铝线换成铜线。同时，在城市危房改造和新建住宅工程中，电气线路应全部采用铜导线，减少居民住宅的火灾隐患。
3、警惕10kV变电所接地不完善导致的住宅电气线路过电压起火危险
过去，我国部分地区10kV电网多为架空线配电，采用不接地系统，接地故障电流为电容电流，其值规定不超过30A，发生接地故障时电气危险不大，一般不需切断电路以保证不间断供电。目前大城市10kV配电电缆增多，故障电容电流增大，接地故障电弧很快导致电缆相间短路而使回路跳闸断电。因此，我国借鉴国外经验，将10kV电网改用经小电阻接地系统，如图2所示。这种系统对lOkV电网的绝缘要求较低，可节约建设投资，但接地故障电流不再是电容电流，其值可达几百甚至上千安培。对这一电流增大的变化，如不采取相应安全措施，将对包括住宅在内的低压用户导致人身电击和电气火灾危险。
假定10kV电网接地故障电流Id为600A，变电所接地电阻RB为4Ω，则RB上产生的对地故障电压或过电压为
Uf=IdxRB=600x4=2400V
如果低压用户采用TN系统(过去称保护接零系统)，此时Ur沿PEN线或PE线(过去称保护零线)传导至低压用户金属设备外壳，在用户处，特别是用户的户外部分，引起人身电击事故。由于它对用户引起电气火灾的危险不大，因此本文不作论述。
如果用户采用TY系统(过去称接地系统)，除电源处接地外，低压中性线(N线)不允许接地和接设备外壳，用户电气设备外壳需另打接地极接地，如图2中RA所示。这时Ur不传导至设备外壳，不致引起人身电击事故，但它能引起电气设备和线路对地绝缘承受过电压导致绝缘被击穿的危险。从图2虚线所示可知此过电压Us为对地故障电压Uf与相电压Uo 的向量和，即：ω Us=ω Uf+ω Uo
其Zui大值为
Us-max=2400+220=2620V
Zui小值
Us-min=2400-220=2180V
按IEC《低压装置对高压系统接地故障引起的过电压的防护》标准，低压绝缘能承受此过电压不被击穿的持续时间，即变电所lOkV断路器接地故障保护动作时间如表2所示。
从表2可知2620V和2180V都超过绝缘允许承受的过电压，存在绝缘击穿短路起火的危险。如果将变电所接地电阻RB降低为2，则上述过电压值范围为980~1420V，这时只要lOOkV断路器能在5s内切断电源即可避免低压绝缘的被击穿，这是不难做到的，但必须注意，表2的规定是对正常合格的电气绝缘而言的。对于我国危旧住宅中无人管理，绝缘严重老化的线路，表2的数值并不适用，故障电压Uf引起的短路起火的危险不容忽视。
雷电瞬态高频过电压触发的短路起火紧随于雷击之后，很易判断起火原因。例如，北京中山公园音乐堂雷击引起的配电盘短路火灾，这种过电压电气火灾可装用合适的避雷器来防止。而本文所述的lOkV电网接地故障导致的低压用户暂态工频过电压引起的短路起火，其原因却难以判断，一旦起火人们习惯地将它归于绝缘老化短路起火，不再追究引起短路的深一层原因。人们很难意识到引起短路的过电压冲击的祸Shou竟是远处电源变电所内的一个10kV侧的接地故障。由于这种电气危险具有隐蔽性，它可一再为害而不被察觉，这就显得更为危险了。其实，这种故障的防范并不复杂，国外多年使用lOk电网接地系统，对此已有成熟经验。国外供电公司为了用户的安全，都将变电所低压中性点的接地用绝缘电缆自低压配电盘内引出至户外单打接地板接地，即将变电所高低压设备外壳的保护接地和低压侧的系统接地分开设置，使高压侧的接地故障电压U／无从影响。我国借鉴了国外城市lOkV电网采用小电阻接地系统的做法，但对它带来的电气危险的防范措施却没跟上，对于无人管理的住宅电气线路危险更大。建议尽早将变电所内两个接地分开设置，以减少这类过电压故障，特别是住宅楼因过电压击穿绝缘导致的短路起火事故。
4、呼吁供电部门对住宅安全用电严格把关
1990年以来，我国电气火灾已占火灾起因的Shou位，接近火灾总数的30％。1995年日本人均用电量是我国的8．5倍，而电气火灾仅占大灾总数的2-3％，其他发达国家的情况也大抵如此。原因是多方面的，其中重要的一条是国外供电公司对用户安全用电的把关。用户电气装置必需满足安全要求，逐条经检验人员认可签字后供电公司才予接电。国外供电公司也有类似我国《供用电规则》的供电细则，其中也有关于投资、电费等营业性规定，但其主要内容是详细的电气安全要求，对线路的导通状况、等电位联结、线路绝缘电阻、电源总进线和分支插座回路上的漏电保护、保护电器动作有效性都有十分具体的规定和要求。用户总配电箱前还设有电源进线箱，其内部设备如图4所示。
箱中除电度表外还装有断路器、零序电流互感器、漏电继电器。这三者的组合除实现了短路防护、过载防护外，还实现了漏电火灾防护，使常见多发的接地短路电弧火灾隐患消除在住宅建设之初，大大减少了电气火灾的发生。中性线(N)线上的连接板则是用以电气检修时断开中性线，以防检修时沿中性线进入的危险电压导致电气火灾或人身电击事故。这个电源进线箱由用户投资安装，供电公司整定上锁。供电公司用这个电源进线箱对电气安全无人过问的住宅用房在防电气火灾和人身电击等事故方面进行总的把关，起到了十分有效的作用。
我国供电部门也十分重视用户的电气安全，各地供电部门都设有管理安全用电、计划用电、节约用电的三电办公室。只是因为我国闭关自守多年，缺少沟通交流，尚未做到洋为中用而己。建议我国供电部门积极引进国外行之有效的安全用电管理经验，将我国广大电气用户，特别是电气危险大的住宅用户的安全用电工作做得更好。
5 结束语
住宅建筑量大面广，电气消防安全无人监督管理，是电气火灾防范的重点。目前，一些地区限制住宅电气线路设计容量的做法无异在新建住宅内留下日后的电气火灾隐患。危旧民房中的铝导线接头导电情况日益恶化，易引起火灾，而一些地区lOkV电网改用经小电阻接地系统后，引起了低压用户过电压危险，但安全措施却未跟上，这又为住宅内不良的电气绝缘击穿起火增加了新的危险。这些情况应引起消防和建设部门的重视，以尽量消除住宅电气线路的种种电气火灾隐患，否则，住宅电气火灾有可能进一步增多。
供电部门吸取发达国家安全用电管理经验，做好用户安全用电的管理工作，对减少住宅电气火灾将起到十分积极有效的作用。