浅谈电气火灾事故的原因与预防措施

摘要：当前，电力已成为人们生活中不可或缺的一部分，但是，在人们的生产和生活中用电不当往往会导致建筑物发生电气火灾事故。面对严峻的电气火灾形势，为保障建筑用电安全，文章对建筑电气火灾事故的主要原因进行分析，并提出相应的预防措施，为同类工程提供参考。 
关键词：建筑电气火灾；事故原因；预防措施
 
1建筑电气火灾事故原因分析
（1）短路火灾
      在建筑电气系统运行期间，受外部环境与动物啃食等因素影响，出现短路故障，电源通向用电设备的导线未经过负载而直接连接，进而产生较大的短路电流，电流瞬间释放大量热量，引发绝缘烧毁、导体变形损坏、金属熔化、可燃物燃烧等一系列问题，*终引发建筑火灾。而电气火灾的主要机理包括接触不良、炭化路径短路、击穿空气放电、过负荷、热颗粒喷溅、固体液体绝缘击穿、绝缘过热等，如图钉刺穿导体造成的接触不良，短接电路受到磁场作用与金属加热影响产生的预期电弧，出现短接故障时在短接部位喷溅的热颗粒。
      以炭化路径短路故障为例，由于电流通过自身或是受外加作用而产生的炭化路径。这一故障的产生机理主要体现在三方面：，在物质上方施加热源加热物质与出现建筑火灾时，电路在高温条件下容易出现炭化现象。第二，在线路持续出现表面电弧放电与电火花现象时，随着时间推移，导致两个导体之间的空气充分拉弧，且后者将具有高温和相当大的破坏性，*终形成炭化路径。第三，如果两相导线间横穿绝缘形成潮湿、受污染的路径时，容易出现潮湿炭化路径电弧。
此外，还可将短路故障分为三相短路、两相短路与接地故障。不同故障的表现形式有所不同，以接地故障为例，在连接导体与相导体处于异常电接触状态，故障相电压变为0，并构成系统短路时，可以判定为出现单相接地故障。
（2）过载
      受制作工艺、安装质量等因素影响，存在过电流问题，使得线路处于过载运行状态，热导体工作温度增加，加快线路老化速度，导致绝缘强度下降。在线路老化至一定程度，或是长时间处于过载运行状态时，将造成绝缘击穿，出现短路故障。同时，在系统运行期间线路电压异常波动时，在器件中产生不规则电压，当实际电压值超过额定值时，引发介电击穿与短路故障，而在线路设备老化程度过于严重时，更容易在电压波动时造成绝缘击穿，出现建筑电气火灾事故。此外，可以将过电压故障分为大气过电压、工频过电压、谐振过电压和操作过电压四类故障。以工频过电压故障为例，在系统运行期间，如果突然改变电网运行方式，受到变电容影响，会产生长线路电容效应，使得线路电压增加，这类故障具有持续时间长和过电压倍数低的特征。
（3）漏电
      漏电是由于线路绝缘部位损坏或是自然老化等原因引发的电流泄漏故障，在泄漏部位产生电弧与电火花，通过释放大量热量而引燃周围可燃物。针对这一问题，可以使用电笔等工具接触带电体，如果电笔的指示灯长时间处于点亮状态，则表明出现漏电故障，反之，则表明带电体处于静电状态。
（4）不同性质短路火灾
      在出现短路故障时，根据短路间另一端导体电位的短路接触状态，可以将短路引起的建筑电气火灾分为金属性短路和电弧性短路两种性质。其中，金属性短路故障表现为，故障短路两处导体接触点在高温条件下产生熔化现象，使得短路变为导电金属，产生较大的短路电流，这一故障的产生原因包括短路操作时间保护过长、短路装置故障失效。例如，在所配置熔断器的材质质量不达标，或是熔断器老化程度较为严重时，无法发挥出应有作用，使得短路电流烧伤线路，出现线芯烧红外露与引燃可燃物等问题。为预防金属性短路故障的出现，可以在线路中设置铝、铁线材的熔断器装置，通过调整熔丝连接情况来控制短路操作时间。     
      电弧性短路故障是在导体断开与接入电路过程中，如果电源电压值较高，将会产生高温阵列与电弧，从绝缘状态切换至导电状态，这一现象被称作为气体放电现象，而所出现的电弧则是气体放电的一种形式。与此同时，在电弧形成期间，将会持续释放大量的热能，将局部温度提高至3000℃左右，进而引燃周围的可燃物，严重时出现金属熔化与蒸发现象，有较高可能引发建筑电气火灾。此外，在出现短路接地故障与雷过电压问题时，也将产生电弧放电现象，出现电弧性短路故障。
（5）接触不良
      在建筑电气系统中，导电性电路是由一定数量的导电元件所组成，各导电元件之间通过机械连接方式保持导电接触状态，这一现象被称作为电接触现象。然而，在部分建筑电气工程中，受到人为、工艺、环境等多方面因素影响，偶尔出现电气连接不当现象，导电元件间的实际接触面积小于设计面积，或是在接触焊点表面附着灰尘污渍，设备机械连接松动，造成导电元件接触不良，*终引发建筑电气火灾事故。
（6）电气线路设计负荷与使用负荷不匹配
      在部分建筑工程中，受设计因素影响，往往存在电气线路设计负荷与实际使用负荷不匹配的问题，在电气设备与线路运行期间，实际荷载超过额定值与可承受范围，长时间处于过载运行状态，不但加快了线路设备的老化速度，同时，还有可能引发绝缘击穿、线路烧损、引燃周围可燃物等一系列问题的出现。
（7）设备存在安全隐患
      在部分建筑电气工程中，电气设备与线路自身存在安全隐患，以某工程为例，一方面，没有正确认识到设备质量管理工作的重要性，在入场环节，仅对设备外观质量、规格型号与生产许可证等资料文件进行审核检查，并未对设备内部结构情况进行检查，也没有开展设备单体调试试验，致使部分存在质量缺陷的设备被投入使用。另一方面，施工人员没有严格遵循相关规范安装电气设备与敷设线路，存在设备安装位置偏差、导电元件接触不良、高温设备与易燃物间隔过小等问题，在建筑电气系统运行期间，存在安全隐患。
2建筑电气火灾事故的有效预防措施
（1）加强设备管理
      在建筑电气安装工程中，为预防电气故障，应加强设备管理力度，禁止安装存在质量缺陷的设备。首先，在入场环节，对电气设备与线缆的结构质量进行检查，开展单体设备试运行试验，从中随机抽取少量线缆等材料作为试样，将试样送至实验室检测，根据试验与检测结果，退回存在质量缺陷的设备材料。其次，在电气设备安装完毕后，依次开展设备单体试运行与联合调试试验，发现与处理设备潜在故障，确保设备安装质量达标。*后，在工程验收环节，对施工成果质量进行全面性检测，重点检查是否存在线路接线错误、设备安装位置偏移、导线接头缺乏保护、端子压线过多等质量问题，要求施工班组对其进行返工处理，确定电气安装质量达到设计要求与工程建设标准后，再将建筑电气工程交付使用。
（2）日常维护保养与定期检修
      首先，做好线路设备的日常维护保养工作，清除设备线路表面附着的灰尘污渍，恢复设备线路运行状态，预防电气故障与建筑火灾事故的出现。例如，清扫电路板表面的灰尘污渍，如果电路板灰尘受潮不易清扫，则使用无水酒精清洗电路板，将清洗后的电路板进行干燥处理，祛除潮气，避免电路板在受潮状态下出现漏电故障。同时，对电气设备与线路的运行状态进行监测，记录实时运行数据，将其与额定值和历史运行数据进行对比分析，以此来判断建筑电气系统和单体设备的实时运行状况，在发现异常情况时，及时组织开展故障诊断与检修作业，在必要情况下断开故障设备与非故障部位的连接，控制故障影响范围和受损程度，避免出现建筑电气火灾。
      其次，考虑到部分电气故障具有隐蔽性特征，很难通过目视检查与数据分析方法来发现全部的电气故障与安全隐患。因此，需要定期开展全面性检修工作，在停机状态下更换老旧破损与绝缘击穿的线路，将电气设备拆解为若干部件，对各部件的磨损情况进行检查处理，对松动的零部件进行紧固处理。待全部问题均得到妥善处理后，再恢复建筑电气系统的正常运行状态，藉此消除电气安全隐患与设备线路潜伏故障。
（3）加强重点部位防护
      为预防短路、漏电、过载运行、接触不良等常见电气故障的出现，需要对建筑电气系统中的重点部位采取防护措施，在系统处于异常状态时，自动执行相应的保护动作，从而起到切断故障部分与系统连接，或是恢复设备线路的正常运行。例如，在线路中设置过载保护装置，装置将持续对线路运行状态进行监测，当电源线路出现过载运行现象，致使保护器工作温度异常升高时，将自动触发过载保护装置的保护动作，对超出负荷的行为进行保护，如启动电源设备自动断开供电功能。同时，也可在系统中设置漏电保护器，当系统的实际漏电值超过设定值后，漏电保护器将自动切断电源，并发出报警信号。
（4）故障仿真分析与预防
      考虑到多数电气故障的发生遵循特定规律，可以提前开展故障仿真分析试验，模拟不同工况条件下的电气系统运行状况及过程，基于仿真分析结果来准确判断各类电气故障乃至建筑电气火灾事故的出现规律、产生原因、所造成具体影响，在其基础上针对性采取预防措施，以及制定事故应急处理方案。例如，在两相接地短路故障仿真分析试验中发现，在主线路上的电压波形与电流波形完全一致时，容易在变压器高压侧与低压侧出现两相间短路故障，进而导致变压器工作温度异常升高，在问题严重时出现变压器烧毁与全部用电设备停止工作的现象。*终，选择将主线路的电压与电流波形监测作为识别两相接地短路故障的主要手段。
（5）设备在线监测与故障自动识别
      一些电气故障在早期阶段呈现出明显特征，如线路电流电压值异常波动、工作温度升高、发出异常声响、释放电弧等，且电气故障形成与出现建筑电气火灾之间存在时间差，如果在时间差内发现并解决电气故障，可以有效控制故障造成的损失，避免出现建筑火灾。
      凭借这一特性，可选择引入在线自动监测技术，在建筑电气系统中设置若干种类与数量的传感器，持续对实时电流值、电压值、设备运行参数等要素进行监测识别，并对周边环境进行感知。随后，装置将采集现场监测信号上传至系统处理，将信号转换后的监测数据与额定值进行对比分析，准确判断建筑电气系统与单体设备的实时运行状况，将实时信息发布给管理者。*后，当监测到异常状况时，自动对故障类型与产生原因进行诊断，向管理人员发送报警信号，快速组织开展设备检修工作，将诊断报告作为制定检修计划的主要依据。
（6）构建火灾预警平台
      基于物联网开发建筑火灾预警平台，在建筑室内外区域中布置一定数量的信息传感装置，持续对温度、空气湿度与空气成分等要素进行监测采集。如此，在平台运行期间，将持续调用并读取温度、烟雾浓度、湿度等数据，将监测数据与额定值进行对比分析，判断是否超过阈值，如果任意一项或多项数据超过安全阀值时，表明出现建筑电气火灾事故，平台将自动发出警报，通过网络向管理人员、消防部门发送相关信息，快速组织开展现场救援工作，快速扑灭与有效控制火势。
      与此同时，在出现建筑电气火灾事故时，火灾预警平台还将通过信息传感装置，在三维模型中实时反映建筑火势蔓延范围与记录相关数据，便于现场救援工作的开展，以及对建筑电气火灾事故出现原因的分析，将其为依据对建筑电气管理体系和具体的预防措施方案进行改进，预防电气故障与火灾事故的反复出现。
（7）健全技术规范与管理体系
      近年来，随着科技水平的不断提高，在建筑工程中使用了大量的新型电气设备，建筑电气系统运行水平得到明显提升。然而，在相关技术规范与电气管理体系中，却并未对新型设备的技术标准、操作流程进行明确规定，致使设备安装质量与运行状态受到人为主观因素影响，存在安全隐患。因此，需要定期对建筑电气工程的相关技术规范和设备运维管理体系进行完善补充，为设备安装、调试运行、维护保养、故障诊断与检修等具体活动的开展提供明确依据。
（8）人员管理
      人员是开展建筑电气设备安装与电气运行维护等活动的主体，如果工作人员素养不达标，或是缺乏安全生产意识，将会形成新的安全隐患，提高建筑电气火灾事故与电气故障的出现概率。因此，加强人员管理力度，采取以下措施，减少人为因素对建筑用电安全造成的影响，引入权责与问责机制。明确划分各部门人员的职责范围与工作内容，如电气设备线路的日常维护保养内容。如此，既可以确保预防措施与管理计划得到贯彻执行，同时，在受到人为因素影响出现建筑电气火灾事故时，可以对相关责任人进行追责惩处。第二，事故案例分析。定期举办案例分析会议，对同类工程的电气火灾事故案例进行深入分析，如分析事故的直接、间接、根本、原因，探讨各类建筑电气火灾事故的正确处理措施，不断总结建筑电气运维管理与事故预防的工作经验。第三，行为监督。在建筑电气施工阶段，对现场施工情况与操作行为进行监督，及时纠正违章操作等不规范行为，及时发现并消除安全隐患与质量问题。随后，在建筑电气运维管理阶段，对设备线路日常维护、定期检修、故障诊断等工作的开展情况进行监督记录，要求工作人员严格遵循相关操作规范。
3安科瑞电气火灾监控系统
（1）概述
      Acre1-6000电气火灾监控系统，是根据国家现行规范标准由安科瑞电气股份有限公司研发的全数字化独立运行的系统，已通过国家消防电子产品质量监督检验中心的消防电子产品试验认证，并且均通过严格的EMC电磁兼容试验，保证了该系列产品在低压配电系统中的安全正常运行，现均已批量生产并在全国得到广泛地应用。该系统通过对剩余电流、过电流、过电压、温度和故障电弧等信号的采集与监视，实现对电气火灾的早期预防和报警，当必要时还能联动切除被检测到剩余电流、温度和故障电弧等超标的配电回路;并根据用户的需求，还可以满足与AcreIEMS企业微电网管理云平台或火灾自动报警系统等进行数据交换和共享。
（2） 应用场合
      适用于智能楼宇、高层公寓、宾馆、饭店、商厦、工矿企业、国家重点消防单位以及石油化工、文教卫生、金融、电信等领域。
（3）系统结构

（4）系统功能
      监控设备能接收多台探测器的剩余电流、温度信息，报警时发出声、光报警信号，同时设备上红色“报警”指示灯亮，显示屏指示报警部位及报警类型，记录报警时间，声光报警一直保持，直至按设备的“复位”按钮或触摸屏的“复位”按键远程对探测器实现复位。对于声音报警信号也可以使用触摸屏“消声”按键手动消除。

      当被监测回路报警时，控制输出继电器闭合，用于控制被保护电路或其他设备，当报警消除后，控制输出继电器释放。
      通讯故障报警：当监控设备与所接的任一台探测器之间发生通讯故障或探测器本身发生故障时，监控画面中相应的探测器显示故障提示，同时设备上的黄色“故障”指示灯亮，并发出故障报警声音。电源故障报警：当主电源或备用电源发生故障时，监控设备也发出声光报警信号并显示故障信息，可进入相应的界面查看详细信息并可解除报警声响。

      当发生剩余电流、超温报警或通讯、电源故障时，将报警部位、故障信息、报警时间等信息存储在数据库中，当报警解除、排除故障时，同样予以记录。历史数据提供多种便捷、快速的查询方法。

（5） 配置方案
  

 
4结语
      综上所述，为预防和减少建筑电气火灾事故的出现，保证建筑电气系统安全稳定运行。因此，掌握建筑电气火灾事故的主要产生原因，落实预防措施，不断对建筑电气管理体系进行完善补充，强化电气设备日常维护与监督管理力度，进一步提高我国的建筑电气火灾鉴定与预防水平。
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