建筑電氣火災(zāi)事故原因分析及預(yù)防措施

解倩

摘要：當(dāng)前，電力已成為人們生活中不可或缺的一部分，但是，在人們的生產(chǎn)和生活中用電不當(dāng)往往會導(dǎo)致建筑物發(fā)生電氣火災(zāi)事故。面對嚴(yán)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

中圖分類號：X928.2? ? ? ?文獻標(biāo)識碼：A? ? ? ?文章編號：2096-1227（2022）01-0100-03

1? 建筑電氣火災(zāi)事故原因分析

1.1? 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(dāng)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。

1.2? 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(dāng)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(yán)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。

1.3? 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)。

1.4? 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(biāo)，或是熔斷器老化程度較為嚴(yán)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3 000℃左右，進而引燃周圍的可燃物，嚴(yán)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。

1.5? 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(dāng)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。

1.6? 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)。

1.7? 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(yán)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。

2? 建筑電氣火災(zāi)事故的有效預(yù)防措施

2.1? 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(biāo)。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(biāo)準(zhǔn)后，再將建筑電氣工程交付使用。

2.2? 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)備線路的最佳運行狀態(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，則使用無水酒精清洗電路板，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。

2.3? 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(dāng)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(dāng)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。

2.4? 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(zhǔn)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完全一致時，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(yán)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。

2.5? 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(zhǔn)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(dāng)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)。

2.6? 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)。

2.7? 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(biāo)準(zhǔn)、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)。

2.8? 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(biāo)，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，必須加強人員管理力度，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(zé)與問責(zé)機制。明確劃分各部門人員的職責(zé)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(zé)任人進行追責(zé)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(yán)格遵循相關(guān)操作規(guī)范。

3? 結(jié)語

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，必須掌握建筑電氣火災(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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Cause analysis and preventive measures of building electrical fire accidents

Xie Qian

（Fire and Rescue Brigade of Tianjin Binhai High-tech Industrial Development Zone，Tianjin? 300000）

Abstract：At present， electricity has become an indispensable part of people's lives， but improper use of electricity in people's production and life often leads to electrical fire accidents in buildings. Facing the severe electrical fire situation， in order to ensure the safety of building electricity use， the paper analyzes the main causes of building electrical fire accidents and proposes corresponding preventive measures to provide references for similar projects.

Keywords：building electrical fire; accident cause; preventive measure

3352500338222