本文根據(jù)剩磁形成的機(jī)理，提出剩磁的大小由斷電瞬間的電參數(shù)決定。僅靠剩磁大小判斷是否短路是不嚴(yán)謹(jǐn)?shù)摹Ｎ恼陆榻B了導(dǎo)線不同的懸掛方式對釘子剩磁的影響，提出用切割法測量穿線鐵管剩磁，是對剩磁測量技術(shù)的拓寬。文章分析了目前普遍采用的表磁替代剩磁的方法存在弊端，需要研發(fā)真正的剩磁測量儀器。

　　1引言

　　剩磁法在雷電火災(zāi)的勘驗中起到了很大作用，成功案例不少。但在電氣線路故障引發(fā)的火災(zāi)中，借助剩磁測量證明線路故障的案例卻很少。剩磁法在電氣線路火災(zāi)的現(xiàn)場勘驗上，使用頻率不高的原因有二：一是剩磁測量技術(shù)還沒有被普遍掌握。二是表磁測量中，數(shù)據(jù)離散帶來的不確定因素影響了線路故障的準(zhǔn)確判斷。為了使剩磁法適應(yīng)電氣線路火災(zāi)調(diào)查的需要，了解測量原理，掌握測量技術(shù)，提高測量數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確度顯得十分重要。

　　2剩磁形成機(jī)理

　　通電導(dǎo)體在周圍的空間形成磁場。磁場內(nèi)某一點的磁場強(qiáng)度與電流成正比，與該點到導(dǎo)線的距離成反比。磁場內(nèi)的鐵磁性物體會被磁化而成為磁體。磁體的磁感應(yīng)強(qiáng)度隨磁場強(qiáng)度的增大而增大。磁場強(qiáng)度增大到一定程度之后，磁體的磁感應(yīng)強(qiáng)度不再隨磁場強(qiáng)度的增大而增大，此時的磁體達(dá)到了磁飽和狀態(tài)。在磁飽和狀態(tài)時突然斷電，導(dǎo)線電流趨向于零。此時磁體仍保留一定的磁感應(yīng)強(qiáng)度，而不是降為零。這就形成了剩磁。導(dǎo)線通過交流電時，交流電的電流瞬時值是按正弦曲線變化的，磁體會被反復(fù)的磁化和消磁，磁感應(yīng)強(qiáng)度變化曲線形成了閉合的回線，稱作磁滯回線。在磁滯回線的不同點斷電，釘子剩磁是不同的。短路后斷電時機(jī)是隨機(jī)的，不確定的。釘子上的剩磁大小和磁極方向也是不確定的。短路電流也許很大，斷電后的剩磁不一定很大，甚至可能為零。假如全線路的釘子上的剩磁全部為零時，反倒可以認(rèn)定該電路發(fā)生了短路故障。因為只有短路的強(qiáng)大交變磁場才可能消除沿線釘子上的全部歷史遺留剩磁。而強(qiáng)大的短路電流卻在磁滯回線的磁感應(yīng)強(qiáng)度為零時斷電，導(dǎo)致全線釘子上的剰磁為零。因此，單憑剩磁大小判斷電線是否發(fā)生短路是不科學(xué)、不嚴(yán)謹(jǐn)?shù)摹?/p>

　　3釘子上的剩磁與導(dǎo)線懸掛方式相關(guān)

　　3.1兩線分掛

　　單相電源的零線和火線分別掛在上下兩排釘子上時，兩排釘子剩磁絕對值相近而極性相反。

　　3.2兩線同掛

　　單相電源的零線和火線同掛一根釘子上時，由于兩根線上的電流方向相反，產(chǎn)生的磁感線互相抵消，對釘子的磁化能力減弱，釘子上測出的較大剩磁基本上是歷史遺留剩磁，沒有證據(jù)力。

　　3.3釘子處于絞合線中間

　　零線和火線組成的雙絞線或平行護(hù)套線，釘子在兩根線中間釘在墻上時，釘子兩側(cè)電線上的電流方向相反，等效于一個螺線管，對釘子的磁化能力增強(qiáng)，釘子剩磁較大。

　　3.4電線在釘子上纏繞

　　電線在釘子上纏繞一圈時，相當(dāng)于通電螺線管，釘子處在螺線管中磁感線最密集的地方，對釘子的磁化作用大，釘子剩磁較大。3.5導(dǎo)線與釘子距離釘子與導(dǎo)線的距離越大，剩磁越小，剩磁的證據(jù)力也越小。距導(dǎo)線15cm以上的釘子剩磁失去取證價值。在距離導(dǎo)線較遠(yuǎn)的釘子上檢測到較大的剩磁，一定是歷史遺留剩磁，沒有證據(jù)力。出了雷電火災(zāi)可以采用盲測以外，電氣線路火災(zāi)一定要在緊貼線路的釘子上測量。

　　4剩磁的測量方法

　　4.1測量儀器

　　特斯拉儀或高斯計。量程：0-100mT。自動顯示N、S極性。

　　4.2釘子剩磁測量

　　導(dǎo)線掛在釘子上，釘子的軸向與導(dǎo)線的環(huán)形磁感線是相切的，釘尖和釘帽是剩磁的兩個磁極。釘尖釘入墻內(nèi)不方便測量，沒有提取之前先測量釘帽。在釘帽的外沿或釘帽的平頂處尋找剩磁最大值。常用的釘子主要分為高碳鋼釘和軟鐵釘，在現(xiàn)場測量時要注意區(qū)分。它們在相同的磁場強(qiáng)度下剩磁是不同的，鋼釘剩磁大，軟鐵釘剩磁小，它們的剩磁差有時可達(dá)十多倍甚至幾十倍。鋼釘剩磁大。但是，它的歷史遺留剩磁有時會造成干擾。當(dāng)短路電流產(chǎn)生的磁場強(qiáng)度不能對遺留剩磁徹底消磁時，同一條線路上，有的釘子的剩磁會明顯大于大部分釘子的剰磁。所以，在剩磁測量的數(shù)據(jù)集群中要忽略這些最高值，而不是采信最高值。軟鐵釘?shù)氖４泡^小。但是，它沒有歷史遺留剩磁的干擾。

　　4.3穿線鐵管剩磁的測量

　　對鐵管內(nèi)部磁感應(yīng)強(qiáng)度的測量，沒有見過相關(guān)資料介紹。4.3.1鐵管外部剩磁與內(nèi)部導(dǎo)線電流無關(guān)有人測量鐵管兩端，在管頭的斷面處或尖突處，確實測出了鐵管橫向或縱向的剩磁。并以此判斷穿管電線發(fā)生了短路。這個測量方法和得出的結(jié)論都是錯誤的。測得的剩磁不是內(nèi)部導(dǎo)線短路大電流形成的，很可能是歷史遺留剩磁，而且是外部磁場形成。判斷雷電是否發(fā)生，可以采用此法。但判斷內(nèi)部導(dǎo)線是否短路就不能如此簡單了。4.3.2鐵管外部有剩磁證明內(nèi)部導(dǎo)線沒有發(fā)生短路鐵管外部測出較大剩磁，恰恰說明了管內(nèi)電線沒有發(fā)生短路故障。假設(shè)管內(nèi)電線發(fā)生了短路故障，管內(nèi)電流的強(qiáng)大磁場會把外部剩磁消退，鐵管內(nèi)部的磁疇，將重新按照內(nèi)部導(dǎo)線大電流產(chǎn)生的磁感線方向排序，對外就不顯磁性了。4.3.3鐵管外面的釘子上測不到內(nèi)部導(dǎo)線短路形成的剩磁鐵管對管內(nèi)磁場起到屏蔽作用，電線短路大電流產(chǎn)生的磁感線都在鐵管壁內(nèi)部形成了閉合環(huán)路，向外泄露極少，不會對鐵管外面的釘子產(chǎn)生磁化，懸掛鐵管的釘子上測不到管內(nèi)導(dǎo)線短路造成的剩磁。4.3.4猜測：鐵管壁一定留有與電流相關(guān)的磁信息短路大電流產(chǎn)生的磁感線都進(jìn)入了鐵管壁，形成了閉合環(huán)路，那么，鐵管壁內(nèi)一定會保留短路電流最后的信息，只是對外不顯磁性而已。閉合的環(huán)形鐵管壁內(nèi)，能長期保存剩磁，受外界影響很小，不會輕易消失。4.3.5切割法測量鐵管內(nèi)部剩磁基于上述的猜測，我們通過實驗，摸索出一種測量鐵管剩磁的全新方法，撲捉到了鐵管壁上與短路電流相關(guān)的磁信息。把現(xiàn)場提取的穿線鐵管用角磨機(jī)切割約5—10mm的管頭一段，得到一個閉合小鐵環(huán)。把小鐵環(huán)切出一個開口，形成一個非閉合鐵環(huán)，在開口處測到的剩磁與導(dǎo)線電流相關(guān)。切割要領(lǐng)：角磨機(jī)割片要用超薄型，厚度不超過1.2mm。采用間歇切割方式，每次割片接觸工件時間不超過一秒。先在切口處淋水便于散熱，再進(jìn)行切割，再淋水，直到切割完成。這樣切割的目的是不使切割部件發(fā)熱，最大限度的保留磁化信息，所以切割越慢越好。切割后要用非鐵磁性工具，如竹簽，清理掉開口處的鐵屑就可以測量了。如嫌鐵環(huán)開口縫隙太小測量不方便，不可用手掰大或用工具撬大，可以用上述切割方法在開口的一側(cè)再切掉一點，但開口間隙不要超過5mm。在同一根鐵管上，無論切割多少段，它們的磁化信息都是相同的。各段測量數(shù)據(jù)的差異是切割過程的不一致造成的，或表磁測量的離散性造成的。單相電源的零、火線一同穿入一根鐵管時，無論短路與否，兩根導(dǎo)線電流產(chǎn)生的磁感線，在鐵管內(nèi)部全部抵消，鐵管內(nèi)是不會留有剩磁的。但可能有歷史遺留剩磁。若火線發(fā)生對地大電流漏電，也會在鐵管內(nèi)留有剩磁。歷史遺留剩磁和漏電產(chǎn)生的剩磁是無法區(qū)分的，需要通過其它的現(xiàn)場勘驗手段才能確認(rèn)。這就是剩磁檢測方法應(yīng)用的局限性。

　　5表磁替代剩磁的弊端

　　我們用特斯拉儀測量釘子上的剩磁時，測出的是釘子表面某一點的磁感應(yīng)強(qiáng)度，簡稱表磁。在勻強(qiáng)磁場內(nèi)，磁極表面各點的磁感應(yīng)強(qiáng)度是相同的。而火災(zāi)現(xiàn)場的磁體卻沒有這種理想的勻強(qiáng)磁場。表磁大小隨磁極表面凸凹變化而不同，不同位置測出的值相差很大。懸掛導(dǎo)線的釘子，只有體積、形狀、特性相近時，表磁與剩磁才存在相關(guān)性，即表磁越大剩磁也越大。我們現(xiàn)在的做法是用表磁代替剩磁，是權(quán)宜之計，不得已而為之。雖然，特斯拉儀使用方便。但是，表磁測量結(jié)果離散性很大，表磁與剩磁的相關(guān)性變得模糊。剩磁失去了單值屬性，就失去了量化比較的根基。將不能準(zhǔn)確的反映線路故障與剩磁的相關(guān)性�；馂�(zāi)調(diào)查面臨的剩磁測量對象已經(jīng)是五花八門，很難進(jìn)行同一的量化對比，再加上測量結(jié)果的不確定性，將使剩磁法很難推廣應(yīng)用并得到社會認(rèn)可。解決此問題的唯一辦法就是盡快研發(fā)出便攜式的剩磁測量儀，恢復(fù)剩磁的單值性，不再用表磁替代剩磁。

　　6結(jié)語

　　從剩磁產(chǎn)生的機(jī)理可知，電路發(fā)生短路故障而斷電，剩磁大小由斷電瞬間電路的參數(shù)決定，并不完全與短路電流相關(guān)，短路電流也許很大，斷電后的剩磁也許很小，甚至為零。僅憑剩磁大小判斷電線是否發(fā)生了短路故障是不科學(xué)不嚴(yán)謹(jǐn)?shù)�。掌握�?dǎo)線懸掛方式與剩磁的相關(guān)性可以使剩磁測量減少盲目性。切割法測量穿線鐵管的剩磁，是剩磁測量技術(shù)領(lǐng)域的創(chuàng)新。用特斯拉儀測量剩磁的方法測得的是表磁，數(shù)據(jù)離散性很大，不具有剩磁的單值性。因而，不能真正的反映出剩磁的大小，影響火災(zāi)調(diào)查的準(zhǔn)確判斷。急需開發(fā)出直接測量剩磁的便攜儀器。

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　　作者：徐剛

　　剩磁測量技術(shù)在火災(zāi)調(diào)查的應(yīng)用相關(guān)推薦火災(zāi)隱患存在的原因分析

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