任運業(yè)

安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定201801

摘要：當前，電力已成為人們生活中重要的一部分，但是，在人們的生產(chǎn)和生活中用電不當往往會導(dǎo)致建筑物發(fā)生電氣火災(zāi)事故。面對嚴峻的電氣火災(zāi)形勢，為保障建筑用電安全，文章對建筑電氣火災(zāi)事故的主要原因進行分析，并提出相應(yīng)的預(yù)防措施，為同類工程提供參考。 

關(guān)鍵詞：建筑電氣火災(zāi)；事故原因；預(yù)防措施

 

（1）短路火災(zāi)

      在建筑電氣系統(tǒng)運行期間，受外部環(huán)境與動物啃食等因素影響，出現(xiàn)短路故障，電源通向用電設(shè)備的導(dǎo)線未經(jīng)過負載而直接連接，進而產(chǎn)生較大的短路電流，電流瞬間釋放大量熱量，引發(fā)絕緣燒毀、導(dǎo)體變形損壞、金屬熔化、可燃物燃燒等一系列問題，最終引發(fā)建筑火災(zāi)。而電氣火災(zāi)的主要機理包括接觸不良、炭化路徑短路、擊穿空氣放電、過負荷、熱顆粒噴濺、固體液體絕緣擊穿、絕緣過熱等，如圖釘刺穿導(dǎo)體造成的接觸不良，短接電路受到磁場作用與金屬加熱影響產(chǎn)生的預(yù)期電弧，出現(xiàn)短接故障時在短接部位噴濺的熱顆粒。

      以炭化路徑短路故障為例，由于電流通過自身或是受外加作用而產(chǎn)生的炭化路徑。這一故障的產(chǎn)生機理主要體現(xiàn)在三方面：第一，在物質(zhì)上方施加熱源加熱物質(zhì)與出現(xiàn)建筑火災(zāi)時，電路在高溫條件下容易出現(xiàn)炭化現(xiàn)象。第二，在線路持續(xù)出現(xiàn)表面電弧放電與電火花現(xiàn)象時，隨著時間推移，導(dǎo)致兩個導(dǎo)體之間的空氣充分拉弧，且后者將具有高溫和相當大的破壞性，最終形成炭化路徑。第三，如果兩相導(dǎo)線間橫穿絕緣形成潮濕、受污染的路徑時，容易出現(xiàn)潮濕炭化路徑電弧。

此外，還可將短路故障分為三相短路、兩相短路與接地故障。不同故障的表現(xiàn)形式有所不同，以接地故障為例，在連接導(dǎo)體與相導(dǎo)體處于異常電接觸狀態(tài)，故障相電壓變?yōu)?，并構(gòu)成系統(tǒng)短路時，可以判定為出現(xiàn)單相接地故障。

（2）過載

      受制作工藝、安裝質(zhì)量等因素影響，存在過電流問題，使得線路處于過載運行狀態(tài)，熱導(dǎo)體工作溫度增加，加快線路老化速度，導(dǎo)致絕緣強度下降。在線路老化至一定程度，或是長時間處于過載運行狀態(tài)時，將造成絕緣擊穿，出現(xiàn)短路故障。同時，在系統(tǒng)運行期間線路電壓異常波動時，在器件中產(chǎn)生不規(guī)則電壓，當實際電壓值超過額定值時，引發(fā)介電擊穿與短路故障，而在線路設(shè)備老化程度過于嚴重時，更容易在電壓波動時造成絕緣擊穿，出現(xiàn)建筑電氣火災(zāi)事故。此外，可以將過電壓故障分為大氣過電壓、工頻過電壓、諧振過電壓和操作過電壓四類故障。以工頻過電壓故障為例，在系統(tǒng)運行期間，如果突然改變電網(wǎng)運行方式，受到變電容影響，會產(chǎn)生長線路電容效應(yīng)，使得線路電壓增加，這類故障具有持續(xù)時間長和過電壓倍數(shù)低的特征。

（3）漏電

      漏電是由于線路絕緣部位損壞或是自然老化等原因引發(fā)的電流泄漏故障，在泄漏部位產(chǎn)生電弧與電火花，通過釋放大量熱量而引燃周圍可燃物。針對這一問題，可以使用電筆等工具接觸帶電體，如果電筆的指示燈長時間處于點亮狀態(tài)，則表明出現(xiàn)漏電故障，反之，則表明帶電體處于靜電狀態(tài)。

（4）不同性質(zhì)短路火災(zāi)

      在出現(xiàn)短路故障時，根據(jù)短路間另一端導(dǎo)體電位的短路接觸狀態(tài)，可以將短路引起的建筑電氣火災(zāi)分為金屬性短路和電弧性短路兩種性質(zhì)。其中，金屬性短路故障表現(xiàn)為，故障短路兩處導(dǎo)體接觸點在高溫條件下產(chǎn)生熔化現(xiàn)象，使得短路變?yōu)閷?dǎo)電金屬，產(chǎn)生較大的短路電流，這一故障的產(chǎn)生原因包括短路操作時間保護過長、短路裝置故障失效。例如，在所配置熔斷器的材質(zhì)質(zhì)量不達標，或是熔斷器老化程度較為嚴重時，無法發(fā)揮出應(yīng)有作用，使得短路電流燒傷線路，出現(xiàn)線芯燒紅外露與引燃可燃物等問題。為預(yù)防金屬性短路故障的出現(xiàn)，可以在線路中設(shè)置鋁、鐵線材的熔斷器裝置，通過調(diào)整熔絲連接情況來控制短路操作時間。     

      電弧性短路故障是在導(dǎo)體斷開與接入電路過程中，如果電源電壓值較高，將會產(chǎn)生高溫陣列與電弧，從絕緣狀態(tài)切換至導(dǎo)電狀態(tài)，這一現(xiàn)象被稱作為氣體放電現(xiàn)象，而所出現(xiàn)的電弧則是氣體放電的一種形式。與此同時，在電弧形成期間，將會持續(xù)釋放大量的熱能，將局部溫度提高至3000℃左右，進而引燃周圍的可燃物，嚴重時出現(xiàn)金屬熔化與蒸發(fā)現(xiàn)象，有較高可能引發(fā)建筑電氣火災(zāi)。此外，在出現(xiàn)短路接地故障與雷過電壓問題時，也將產(chǎn)生電弧放電現(xiàn)象，出現(xiàn)電弧性短路故障。

（5）接觸不良

      在建筑電氣系統(tǒng)中，導(dǎo)電性電路是由一定數(shù)量的導(dǎo)電元件所組成，各導(dǎo)電元件之間通過機械連接方式保持導(dǎo)電接觸狀態(tài)，這一現(xiàn)象被稱作為電接觸現(xiàn)象。然而，在部分建筑電氣工程中，受到人為、工藝、環(huán)境等多方面因素影響，偶爾出現(xiàn)電氣連接不當現(xiàn)象，導(dǎo)電元件間的實際接觸面積小于設(shè)計面積，或是在接觸焊點表面附著灰塵污漬，設(shè)備機械連接松動，造成導(dǎo)電元件接觸不良，最終引發(fā)建筑電氣火災(zāi)事故。

（6）電氣線路設(shè)計負荷與使用負荷不匹配

      在部分建筑工程中，受設(shè)計因素影響，往往存在電氣線路設(shè)計負荷與實際使用負荷不匹配的問題，在電氣設(shè)備與線路運行期間，實際荷載超過額定值與可承受范圍，長時間處于過載運行狀態(tài)，不但加快了線路設(shè)備的老化速度，同時，還有可能引發(fā)絕緣擊穿、線路燒損、引燃周圍可燃物等一系列問題的出現(xiàn)。

（7）設(shè)備存在安全隱患

      在部分建筑電氣工程中，電氣設(shè)備與線路自身存在安全隱患，以某工程為例，一方面，沒有正確認識到設(shè)備質(zhì)量管理工作的重要性，在入場環(huán)節(jié)，僅對設(shè)備外觀質(zhì)量、規(guī)格型號與生產(chǎn)許可證等資料文件進行審核檢查，并未對設(shè)備內(nèi)部結(jié)構(gòu)情況進行檢查，也沒有開展設(shè)備單體調(diào)試試驗，致使部分存在質(zhì)量缺陷的設(shè)備被投入使用。另一方面，施工人員沒有嚴格遵循相關(guān)規(guī)范安裝電氣設(shè)備與敷設(shè)線路，存在設(shè)備安裝位置偏差、導(dǎo)電元件接觸不良、高溫設(shè)備與易燃物間隔過小等問題，在建筑電氣系統(tǒng)運行期間，存在安全隱患。

（1）加強設(shè)備管理

      在建筑電氣安裝工程中，為預(yù)防電氣故障，應(yīng)加強設(shè)備管理力度，禁止安裝存在質(zhì)量缺陷的設(shè)備。首先，在入場環(huán)節(jié)，對電氣設(shè)備與線纜的結(jié)構(gòu)質(zhì)量進行檢查，開展單體設(shè)備試運行試驗，從中隨機抽取少量線纜等材料作為試樣，將試樣送至實驗室檢測，根據(jù)試驗與檢測結(jié)果，退回存在質(zhì)量缺陷的設(shè)備材料。其次，在電氣設(shè)備安裝完畢后，依次開展設(shè)備單體試運行與聯(lián)合調(diào)試試驗，發(fā)現(xiàn)與處理設(shè)備潛在故障，確保設(shè)備安裝質(zhì)量達標。最后，在工程驗收環(huán)節(jié)，對施工成果質(zhì)量進行全面性檢測，重點檢查是否存在線路接線錯誤、設(shè)備安裝位置偏移、導(dǎo)線接頭缺乏保護、端子壓線過多等質(zhì)量問題，要求施工班組對其進行返工處理，確定電氣安裝質(zhì)量達到設(shè)計要求與工程建設(shè)標準后，再將建筑電氣工程交付使用。

（2）日常維護保養(yǎng)與定期檢修

      首先，做好線路設(shè)備的日常維護保養(yǎng)工作，清除設(shè)備線路表面附著的灰塵污漬，恢復(fù)設(shè)備線路運行狀態(tài)，預(yù)防電氣故障與建筑火災(zāi)事故的出現(xiàn)。例如，清掃電路板表面的灰塵污漬，如果電路板灰塵受潮不易清掃，則使用*清洗電路板，將清洗后的電路板進行干燥處理，祛除潮氣，避免電路板在受潮狀態(tài)下出現(xiàn)漏電故障。同時，對電氣設(shè)備與線路的運行狀態(tài)進行監(jiān)測，記錄實時運行數(shù)據(jù)，將其與額定值和歷史運行數(shù)據(jù)進行對比分析，以此來判斷建筑電氣系統(tǒng)和單體設(shè)備的實時運行狀況，在發(fā)現(xiàn)異常情況時，及時組織開展故障診斷與檢修作業(yè)，在必要情況下斷開故障設(shè)備與非故障部位的連接，控制故障影響范圍和受損程度，避免出現(xiàn)建筑電氣火災(zāi)。

      其次，考慮到部分電氣故障具有隱蔽性特征，很難通過目視檢查與數(shù)據(jù)分析方法來發(fā)現(xiàn)全部的電氣故障與安全隱患。因此，需要定期開展全面性檢修工作，在停機狀態(tài)下更換老舊破損與絕緣擊穿的線路，將電氣設(shè)備拆解為若干部件，對各部件的磨損情況進行檢查處理，對松動的零部件進行緊固處理。待全部問題均得到妥善處理后，再恢復(fù)建筑電氣系統(tǒng)的正常運行狀態(tài)，藉此消除電氣安全隱患與設(shè)備線路潛伏故障。

（3）加強重點部位防護

      為預(yù)防短路、漏電、過載運行、接觸不良等常見電氣故障的出現(xiàn)，需要對建筑電氣系統(tǒng)中的重點部位采取防護措施，在系統(tǒng)處于異常狀態(tài)時，自動執(zhí)行相應(yīng)的保護動作，從而起到切斷故障部分與系統(tǒng)連接，或是恢復(fù)設(shè)備線路的正常運行。例如，在線路中設(shè)置過載保護裝置，裝置將持續(xù)對線路運行狀態(tài)進行監(jiān)測，當電源線路出現(xiàn)過載運行現(xiàn)象，致使保護器工作溫度異常升高時，將自動觸發(fā)過載保護裝置的保護動作，對超出負荷的行為進行保護，如啟動電源設(shè)備自動斷開供電功能。同時，也可在系統(tǒng)中設(shè)置漏電保護器，當系統(tǒng)的實際漏電值超過設(shè)定值后，漏電保護器將自動切斷電源，并發(fā)出報警信號。

（4）故障仿真分析與預(yù)防

      考慮到多數(shù)電氣故障的發(fā)生遵循特定規(guī)律，可以提前開展故障仿真分析試驗，模擬不同工況條件下的電氣系統(tǒng)運行狀況及過程，基于仿真分析結(jié)果來準確判斷各類電氣故障乃至建筑電氣火災(zāi)事故的出現(xiàn)規(guī)律、產(chǎn)生原因、所造成具體影響，在其基礎(chǔ)上針對性采取預(yù)防措施，以及制定事故應(yīng)急處理方案。例如，在兩相接地短路故障仿真分析試驗中發(fā)現(xiàn)，在主線路上的電壓波形與電流波形一致時，容易在變壓器高壓側(cè)與低壓側(cè)出現(xiàn)兩相間短路故障，進而導(dǎo)致變壓器工作溫度異常升高，在問題嚴重時出現(xiàn)變壓器燒毀與全部用電設(shè)備停止工作的現(xiàn)象。最終，選擇將主線路的電壓與電流波形監(jiān)測作為識別兩相接地短路故障的主要手段。

（5）設(shè)備在線監(jiān)測與故障自動識別

      一些電氣故障在早期階段呈現(xiàn)出明顯特征，如線路電流電壓值異常波動、工作溫度升高、發(fā)出異常聲響、釋放電弧等，且電氣故障形成與出現(xiàn)建筑電氣火災(zāi)之間存在時間差，如果在時間差內(nèi)發(fā)現(xiàn)并解決電氣故障，可以有效控制故障造成的損失，避免出現(xiàn)建筑火災(zāi)。

      憑借這一特性，可選擇引入在線自動監(jiān)測技術(shù)，在建筑電氣系統(tǒng)中設(shè)置若干種類與數(shù)量的傳感器，持續(xù)對實時電流值、電壓值、設(shè)備運行參數(shù)等要素進行監(jiān)測識別，并對周邊環(huán)境進行感知。隨后，裝置將采集現(xiàn)場監(jiān)測信號上傳至系統(tǒng)處理，將信號轉(zhuǎn)換后的監(jiān)測數(shù)據(jù)與額定值進行對比分析，準確判斷建筑電氣系統(tǒng)與單體設(shè)備的實時運行狀況，將實時信息發(fā)布給管理者。最后，當監(jiān)測到異常狀況時，自動對故障類型與產(chǎn)生原因進行診斷，向管理人員發(fā)送報警信號，快速組織開展設(shè)備檢修工作，將診斷報告作為制定檢修計劃的主要依據(jù)。

（6）構(gòu)建火災(zāi)預(yù)警平臺

      基于物聯(lián)網(wǎng)開發(fā)建筑火災(zāi)預(yù)警平臺，在建筑室內(nèi)外區(qū)域中布置一定數(shù)量的信息傳感裝置，持續(xù)對溫度、空氣濕度與空氣成分等要素進行監(jiān)測采集。如此，在平臺運行期間，將持續(xù)調(diào)用并讀取溫度、煙霧濃度、濕度等數(shù)據(jù)，將監(jiān)測數(shù)據(jù)與額定值進行對比分析，判斷是否超過閾值，如果任意一項或多項數(shù)據(jù)超過安全閥值時，表明出現(xiàn)建筑電氣火災(zāi)事故，平臺將自動發(fā)出警報，通過網(wǎng)絡(luò)向管理人員、消防部門發(fā)送相關(guān)信息，快速組織開展現(xiàn)場救援工作，快速撲滅與有效控制火勢。

      與此同時，在出現(xiàn)建筑電氣火災(zāi)事故時，火災(zāi)預(yù)警平臺還將通過信息傳感裝置，在三維模型中實時反映建筑火勢蔓延范圍與記錄相關(guān)數(shù)據(jù)，便于現(xiàn)場救援工作的開展，以及對建筑電氣火災(zāi)事故出現(xiàn)原因的分析，將其為依據(jù)對建筑電氣管理體系和具體的預(yù)防措施方案進行改進，預(yù)防電氣故障與火災(zāi)事故的反復(fù)出現(xiàn)。

（7）健全技術(shù)規(guī)范與管理體系

      近年來，隨著科技水平的不斷提高，在建筑工程中使用了大量的新型電氣設(shè)備，建筑電氣系統(tǒng)運行水平得到明顯提升。然而，在相關(guān)技術(shù)規(guī)范與電氣管理體系中，卻并未對新型設(shè)備的技術(shù)標準、操作流程進行明確規(guī)定，致使設(shè)備安裝質(zhì)量與運行狀態(tài)受到人為主觀因素影響，存在安全隱患。因此，需要定期對建筑電氣工程的相關(guān)技術(shù)規(guī)范和設(shè)備運維管理體系進行完善補充，為設(shè)備安裝、調(diào)試運行、維護保養(yǎng)、故障診斷與檢修等具體活動的開展提供明確依據(jù)。

（8）人員管理

      人員是開展建筑電氣設(shè)備安裝與電氣運行維護等活動的主體，如果工作人員的專業(yè)素養(yǎng)不達標，或是缺乏安全生產(chǎn)意識，將會形成新的安全隱患，提高建筑電氣火災(zāi)事故與電氣故障的出現(xiàn)概率。因此，加強人員管理力度，采取以下措施，減少人為因素對建筑用電安全造成的影響：第一，引入權(quán)責與問責機制。明確劃分各部門人員的職責范圍與工作內(nèi)容，如電氣設(shè)備線路的日常維護保養(yǎng)內(nèi)容。如此，既可以確保預(yù)防措施與管理計劃得到貫徹執(zhí)行，同時，在受到人為因素影響出現(xiàn)建筑電氣火災(zāi)事故時，可以對相關(guān)責任人進行追責懲處。第二，事故案例分析。定期舉辦案例分析會議，對同類工程的電氣火災(zāi)事故案例進行深入分析，如分析事故的直接、間接、根本、原因，探討各類建筑電氣火災(zāi)事故的正確處理措施，不斷總結(jié)建筑電氣運維管理與事故預(yù)防的工作經(jīng)驗。第三，行為監(jiān)督。在建筑電氣施工階段，對現(xiàn)場施工情況與操作行為進行監(jiān)督，及時糾正違章操作等不規(guī)范行為，及時發(fā)現(xiàn)并消除安全隱患與質(zhì)量問題。隨后，在建筑電氣運維管理階段，對設(shè)備線路日常維護、定期檢修、故障診斷等工作的開展情況進行監(jiān)督記錄，要求工作人員嚴格遵循相關(guān)操作規(guī)范。

（1）概述

      Acre1-6000電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)，是根據(jù)國家現(xiàn)行規(guī)范標準由安科瑞電氣股份有限公司研發(fā)的全數(shù)字化獨立運行的系統(tǒng)，已通過國家消防電子產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗中心的消防電子產(chǎn)品試驗認證，并且均通過嚴格的EMC電磁兼容試驗，保證了該系列產(chǎn)品在低壓配電系統(tǒng)中的安全正常運行，現(xiàn)均已批量生產(chǎn)并在全國得到廣泛地應(yīng)用。該系統(tǒng)通過對剩余電流、過電流、過電壓、溫度和故障電弧等信號的采集與監(jiān)視，實現(xiàn)對電氣火災(zāi)的早期預(yù)防和報警，當必要時還能聯(lián)動切除被檢測到剩余電流、溫度和故障電弧等超標的配電回路;并根據(jù)用戶的需求，還可以滿足與AcreIEMS企業(yè)微電網(wǎng)管理云平臺或火災(zāi)自動報警系統(tǒng)等進行數(shù)據(jù)交換和共享。

（2） 應(yīng)用場合

      適用于智能樓宇、高層公寓、賓館、飯店、商廈、工礦企業(yè)、國家重點消防單位以及石油化工、文教衛(wèi)生、金融、電信等領(lǐng)域。

（3）系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

（4）系統(tǒng)功能

      監(jiān)控設(shè)備能接收多臺探測器的剩余電流、溫度信息，報警時發(fā)出聲、光報警信號，同時設(shè)備上紅色“報警"指示燈亮，顯示屏指示報警部位及報警類型，記錄報警時間，聲光報警一直保持，直至按設(shè)備的“復(fù)位"按鈕或觸摸屏的“復(fù)位"按鍵遠程對探測器實現(xiàn)復(fù)位。對于聲音報警信號也可以使用觸摸屏“消聲"按鍵手動消除。

      當被監(jiān)測回路報警時，控制輸出繼電器閉合，用于控制被保護電路或其他設(shè)備，當報警消除后，控制輸出繼電器釋放。

      通訊故障報警：當監(jiān)控設(shè)備與所接的任一臺探測器之間發(fā)生通訊故障或探測器本身發(fā)生故障時，監(jiān)控畫面中相應(yīng)的探測器顯示故障提示，同時設(shè)備上的黃色“故障"指示燈亮，并發(fā)出故障報警聲音。電源故障報警：當主電源或備用電源發(fā)生故障時，監(jiān)控設(shè)備也發(fā)出聲光報警信號并顯示故障信息，可進入相應(yīng)的界面查看詳細信息并可解除報警聲響。

      當發(fā)生剩余電流、超溫報警或通訊、電源故障時，將報警部位、故障信息、報警時間等信息存儲在數(shù)據(jù)庫中，當報警解除、排除故障時，同樣予以記錄。歷史數(shù)據(jù)提供多種便捷、快速的查詢方法。

（5） 配置方案

  

 

      綜上所述，為預(yù)防和減少建筑電氣火災(zāi)事故的出現(xiàn)，保證建筑電氣系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行。因此，掌握建筑電氣火災(zāi)事故的主要產(chǎn)生原因，落實預(yù)防措施，不斷對建筑電氣管理體系進行完善補充，強化電氣設(shè)備日常維護與監(jiān)督管理力度，進一步提高我國的建筑電氣火災(zāi)鑒定與預(yù)防水平。

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作者簡介

任運業(yè)，男，現(xiàn)任職于安科瑞電氣股份有限公司，主要從事電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)的研發(fā)和應(yīng)用。