在大多数情况下，工业和商业电力系统正变得越来越安全可靠。美国消防局(U.S. Fire Administration)在分析2001年数据的最新报告中估计，美国47,785起非住宅火灾中有8.7%是由配电设备引起的。这比1998年减少了32%。
严格的建筑规范、高质量的设备、良好的系统设计、合格的安装和专业的维护都是推动下降趋势的因素。尽管如此，这意味着2001年有4157座商业、工业和机构建筑遭遇电气火灾。
商业低压系统包含许多子系统:开关柜，变压器，面板，插座，电机控制和照明，仅举几例。所有这些组件的共同之处是连接、绝缘和过流保护。这些基本机制的故障是许多电气火灾的根源，也是许多电气维护程序的目标。
NETA维护测试规范和NFPA标准70B《电气设备维护推荐实施规程》列出测试配电系统各部件的程序。ASTM E 1934《用红外热像仪检查电气和机械设备的标准指南》涵盖了热像仪测试。
许多旨在防止电气火灾的测试也涉及可靠性和安全性，因此一个好的测试程序可以满足这三个要求。事实上，许多工业保险公司要求提供定期电气测试计划的证据。
本文回顾了过热的基本原因，以及通常用于发现过热问题的测试和工具。
使用热成像仪检查带电部件是否有热、松动或腐蚀的连接。端子触点松动的热图像。
电气系统过热的根本原因
燃烧既需要热量也需要燃料。电气设备的设计者小心翼翼地使用耐火材料，使得电气系统成为一个糟糕的燃料提供者。火灾的燃料通常来自附近的一些材料，电气系统提供点火所需的热量。
热是电流流动的正常副产物。国家电气规范将热量考虑在内，并为建立安全的电气系统提供了规则。那么，一个按照NEC标准设计和建造的电气系统为什么还会引发火灾呢?
可怜的连接。振动或热应力会导致配电系统的连接松动。污染会腐蚀连接。这两个因素都增加了连接的电阻。所有的端子和接头都有过热的可能，尽管连接电流越大，保持低电阻就越重要。试想一下，如果一个50安培系统中的连接器只有0.1欧姆的电阻，它将在连接的接口上耗散250瓦!此外，如果允许这种情况持续存在，氧化物将在连接界面上积聚，导致电阻增加。最终，这可能导致所谓的“发光连接”，它可以在不跳闸保护装置的情况下产生大量热量。
周期性的连接松动也会导致串弧。电弧是通过气隙的放电。在这种情况下，当连接反复打开时，电弧在导体之间的小间隙中产生。产生的热量非常集中，如果附近有可燃燃料源，可能会导致绝缘失效或火灾。开关、继电器和断路器也是一种连接形式。它们被设计为重复打开和关闭而不会过热，但它们像任何其他连接一样受到振动、热和污染的影响。
绝缘失败。电气火灾不太常见的原因之一是绝缘的质量比过去更好。但任何绝缘系统都会随着时间、温度和污染而退化。
绝缘失效的最极端形式是短路。在这种情况下，两个导体接触并保持接触。由此产生的过流应该会导致保险丝或断路器打开。但如果过流保护装置开不开，短路上游的电路就会过热。
如果有接地故障(涉及设备接地的短路)，则断路器也应打开。如果没有，同样的过热现象也会出现。如果粘接系统中存在阻性连接，限制了电流，则产生的电流可能不足以跳闸上游保护设备，但仍可能导致粘接系统发热。
平行电弧发生时，两个连接器接近，或接触和分离。它具有类似于串联电弧(上面)的特征，但往往涉及更高的电流。这可能导致附近燃料源着火或绝缘进一步退化。电弧可以释放出炽热的金属火花，点燃附近的燃料源。
如果绝缘受到其他故障的热量，绝缘的表面会焦化并成为导电的。会产生一种被称为电弧跟踪的现象，引起类似于其他电弧的强烈局部加热。
闪电。地面系统的功能之一是提供一个低阻抗到地面的路径，允许雷击以尽可能小的损害通过。浪涌抑制器依赖于良好的地面路径来有效地运行。定期测试接地系统和接地电极与大地之间的电阻有助于确保该系统在需要时工作。
谐波。美国电力系统中的大部分电流以60赫兹的频率循环。谐波电流包含高频成分，在整个系统中产生热量。谐波失真存在于任何提供电子负载的电气系统中，如电机驱动器、计算机、控制系统或生产机器。严重的变形和重载会导致电气设备过热，特别是在旧的配电系统中。
第三次谐波是由单相负载引起的，如计算机和其他办公机器。这种谐波在三相系统中加入中性，如果它太小，会导致中性导体过热。
通过测试电缆上的绝缘电阻来避免电气短路。定期检查电力质量电压下降，谐波和其他过热原因。
重载。如果负载吸收的电流过大，则负载上游的系统组件必须携带该电流。过流保护装置是防止过载的主要保护装置，过流保护装置应该打开。如果它不打开，大电流将导致沿系统过载上游部分分布的过热。
接线错误。商业建筑的电气系统是一个动态的实体。随着时间的推移，租户会发生变化，生产线会移动，新设备也会安装。在时间紧迫的情况下，错误是很常见的，尽管系统可能在一段时间内运行良好，但潜在的问题可能会产生。
当有人在不改变电线尺寸的情况下“增大”保护装置时，存在潜在的火灾危险。例如，简单地将20安培的断路器替换为30安培的断路器可能会使现有的12 AWG线路承载过多的电流。类似的情况发生在任何时候，有人连接一个小规格的电线与一个高容量的电路。
使用一个中性导体作为多个相导体的返回路径将使负载正常工作，但很容易使“共享”中性导体过热。
检测发热和故障部件的测试和测量
检测电气火灾危险的诀窍是知道异常读数是什么样子的。最好的解决方案是收集特别重要的部件和设备的基线读数。这给了你一个比较点。然后，养成每年进行一次这些测试的习惯。这将发现工程中的其他类型的故障，以及产生预测性的维护成本节约和防火。
以下是测试专业人员用来检查过热或过热倾向的最常用工具和测量方法。
视觉检查。电可能是看不见的，但加热对金属和绝缘体的影响是看不见的。变色或烧焦是部件过热的确切迹象。还要注意气味，比如过热部件会产生的气味。
温度记录。热成像仪可以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。热的，松散的连接器在这些热图上表现得非常明显，特别是与冷的，紧密的连接相比。这种非接触式技术非常适合于检查带电部件和扫描操作设备，但它不能测量隐藏的(隔热的)绝缘或连接。同样，电子面板必须打开，以便成像仪测量组件。在这些情况下，请遵守NFPA 70E安全程序，并穿戴适当的个人防护装备(PPE)。
连接/开关阻力。检查连接器的另一种方法是电测量连接的电阻。在通电的系统中，电阻连接将在整个连接上引起可测量的电压降。一个精确的，适当额定值的手持电压表就可以完成这项工作。然而，该测试涉及探测通电系统，因此安全性是一个问题。技术人员必须严格遵守个人防护装备要求和OSHA规程。
在断电系统上，使用微欧姆计将产生更准确的结果。该工具通过连接器施加10安培或更大的直流电流，并精确测量电压降。该测试显示连接的电阻低至微欧姆的几分之一，确保连接不会散发过多的热量-或识别可能有危险的连接器。
绝缘测试。绝缘电阻是测量相导体之间和相导体与地导体之间的绝缘电阻。好的绝缘应具有很高的电阻。绝缘测试仪对断电、隔离的元件施加高直流电压。然后仪器测量两点之间的电阻。这种测试可用于检查大段绝缘，包括长长度的电缆、变压器绕组和电机绕组。绝缘电阻读数低可能表明该长度的电缆某处发生故障，可能导致短路。
接地电阻测试。定期的地面测量可以帮助确保在闪电袭击的情况下将闪电伤害降至最低。显然，如果你负责雷击易发地区的设施，这个需求就更加迫切。接地电阻测试通常在系统停机时进行，因为必须暂时断开接地电极。
变压器匝数比。变压器内部绝缘失效可导致短匝数，有效地减少受影响侧的匝数。匝数短的变压器容易过热。您可以通过将次级电压与负载隔离，并使用电压表比较初级电压和次级电压来检查低压变压器上的比率。更准确的方法是使用一种特殊的变压器绕组测试装置，它将给出精确的比率以及磁特性的良好图像。
断路器测试。断路器是电气防火的关键。正确的断路器测试需要特殊的设备和专业知识。在将断路器从电路中移除的情况下进行测试，测试验证跳闸电流和延迟。
电能质量测量。电能质量研究可以发现潜在过热的信号。定期测量谐波失真将提醒您由于谐波电流过大而可能出现的加热问题。电压下降可以被视为烦恼，但在负载一致的系统中，电压下降可能是由连接恶化引起的。在全面的电能质量研究中，许多布线问题变得很明显。