民用建筑電氣火災(zāi)原因與防范探討

摘要：旨在探討民用建筑電氣火災(zāi)的原因，并提出相應(yīng)的預(yù)防措施。著重分析了電氣火災(zāi)出現(xiàn)的主要成因，包括短路故障及線路過載、接觸不良及散熱不良、安裝及使用不當(dāng)?shù)取ａ槍@些原因，提出了一系列預(yù)防措施，如選用合格的電器產(chǎn)品、重視電氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)、正確選擇和安裝電氣設(shè)備、重視電弧火災(zāi)的防范、加強(qiáng)電氣設(shè)備的維護(hù)和管理等。通過采取綜合的預(yù)防措施，可以有效降低民用建筑電氣火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)，避免人民群眾受到生命財(cái)產(chǎn)損失，提高用電線路、設(shè)備使用的安全性。

關(guān)鍵詞：民用建筑；電氣火災(zāi)；火災(zāi)原因分析；火災(zāi)防范

中圖分類號：X928.7 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：2096-1227（2024）08-0078-04

2024年5月30日，國家消防救援局新聞發(fā)布會介紹今年以來消防安全形勢和專項(xiàng)行動開展情況，指出電氣故障和用火不慎是導(dǎo)致火災(zāi)發(fā)生的主要原因，這兩種原因?qū)е碌幕馂?zāi)占火災(zāi)總數(shù)的近一半，分別為26.2%、22.3%[1]。因此，必須特別重視電氣火災(zāi)的防范。燃燒的三要素是可燃物、點(diǎn)火源、助燃劑（主要是氧氣），不可控的燃燒就形成了火災(zāi)。電氣火災(zāi)通常是指由于用電設(shè)備、電氣線路以及供配電裝置出現(xiàn)故障或非故障性高溫、電弧、電火花等熱能，在符合燃燒條件的情況下引燃可燃物所引起的火災(zāi)。電氣火災(zāi)發(fā)生的原因有電器設(shè)備選用不當(dāng)、電氣設(shè)備超負(fù)荷運(yùn)行、配電線路設(shè)計(jì)不當(dāng)、電氣裝置安裝及使用不當(dāng)?shù)取Ａ私怆姎饣馂?zāi)的緣由，并在電器設(shè)備選用及電氣設(shè)計(jì)安裝環(huán)節(jié)采取切實(shí)有效的防范手段，是清除電氣火災(zāi)潛在危險(xiǎn)、保障人民生命財(cái)產(chǎn)安全的一個(gè)極其重要的課題。

1 引發(fā)電氣火災(zāi)的常見原因

1.1 短路故障及線路過載

電氣線路發(fā)生短路的原因很多，但電氣線路及設(shè)備過載升溫轉(zhuǎn)化為短路才是引起電氣火災(zāi)的主要原因。短路起火大部分是對地短路引起，而不是相間短路或者相線與中性線短路。因?yàn)橄嚅g短路或者相線與中性線短路的短路電流非常大，配電系統(tǒng)中的斷路器脫扣器會瞬時(shí)動作，在很短時(shí)間內(nèi)切斷電路（現(xiàn)行國家規(guī)范要求發(fā)生短路故障時(shí)，線對地電壓為交流220V的TN系統(tǒng)必須在0.4s內(nèi)切斷電源，線對地電壓為交流380V的TN系統(tǒng)必須在0.2s內(nèi)切斷電源），從而避免火災(zāi)發(fā)生。對于對地短路（接地故障）而言，其故障點(diǎn)的阻抗可能很大，短路電流并不大，過電流保護(hù)器（通常是斷路器和或者熔斷器）不能及時(shí)動作來切斷電源，而電弧可能一直存在，且電弧溫度特別高，就會引燃附近的可燃物，發(fā)生火災(zāi)。

1.2 接觸不良及散熱不良

當(dāng)電氣線路及設(shè)備連接處接觸不良時(shí)，接觸不良的部位電阻會顯著增加，電流通過時(shí)會在該部位產(chǎn)生大量熱量，使局部溫度快速升高。為減少導(dǎo)體之間接觸不良引起的起火危險(xiǎn)，應(yīng)增加電氣連接位置的接觸壓力和接觸面，并且保持接觸表面的光潔。

在電氣線路的連接處（例如民用建筑中使用最為頻繁的墻面固定式插座或者延長線插座），倘若出現(xiàn)連接點(diǎn)接觸松動的狀況，接觸點(diǎn)之間的電壓會擊穿空氣間隙進(jìn)而形成電火花或者電弧，致使附近的可燃物被點(diǎn)燃而形成火災(zāi)。

對于用電功率較大的電器，如果通風(fēng)散熱設(shè)施缺失或者通風(fēng)散熱設(shè)施發(fā)生故障停止運(yùn)行，就會形成熱量積蓄，產(chǎn)生局部高溫成為點(diǎn)火源，進(jìn)而引燃附近的可燃物，發(fā)生火災(zāi)。

1.3 安裝及使用不當(dāng)

電氣設(shè)備安裝使用不當(dāng)是導(dǎo)致民用建筑電氣火災(zāi)的重要原因之一。主要有：

超負(fù)荷使用電氣設(shè)備。在同一電路上連接過多的電器設(shè)備，超過了電路的承載能力。例如，在一個(gè)插座上同時(shí)連接多個(gè)大功率電器，如電熱水器、空調(diào)、微波爐等，導(dǎo)致電路過載，引發(fā)火災(zāi)。

電線敷設(shè)不規(guī)范。電線未按照規(guī)定的方式敷設(shè)，如穿過易燃材料、未采取保護(hù)措施等。例如，電線直接敷設(shè)在木質(zhì)結(jié)構(gòu)中，或者在電線外面沒有套管保護(hù)，容易受到損壞，導(dǎo)致短路或火災(zāi)。

電器設(shè)備安裝位置不當(dāng)。將電器設(shè)備安裝在易燃物附近或通風(fēng)不良的地方。例如，將電暖器放置在靠近窗簾、沙發(fā)等易燃物品的地方，或者將電器設(shè)備安裝在封閉的空間內(nèi)，導(dǎo)致散熱不良，增加火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)。生產(chǎn)生活中應(yīng)盡可能使用固定式插座，少用延長線插座，且延長線插座只能臨時(shí)使用，不能作為固定式插座長期使用。這是因?yàn)檠娱L線插座線路大部分情況下都沒有電纜拖地保護(hù)措施，容易出現(xiàn)機(jī)械損傷，造成短路或接地故障。

未正確敷設(shè)保護(hù)接地導(dǎo)體（PE線）。電氣設(shè)備的PE線接觸不良，會導(dǎo)致故障電流無法正?；芈?，產(chǎn)生電火花、電弧或高溫。例如，使用沒有PE線的電器設(shè)備，或者PE線損壞或接觸不良，容易引發(fā)觸電事故和電氣火災(zāi)。

私自改裝電氣設(shè)備。電氣線路改造及回路中增加電器設(shè)備未由專業(yè)電工完成。私自改裝電氣設(shè)備，改變其原有的電氣參數(shù)或結(jié)構(gòu)。例如，自行更換照明燈具、插座等電氣部件，或者在電路中增加電器設(shè)備，可能導(dǎo)致電氣系統(tǒng)與原設(shè)計(jì)不匹配，引發(fā)火災(zāi)。

2 民用建筑電氣火災(zāi)的預(yù)防措施

2.1 選用合格的用電線纜、插座及電器產(chǎn)品

一些商家為追求高額利潤，未嚴(yán)格按照國家相關(guān)規(guī)范生產(chǎn)。此類不合格產(chǎn)品流入市場，存在極大的火災(zāi)隱患。因此，在建設(shè)工程施工、二次裝修以及更換電器產(chǎn)品、設(shè)備、電線、電纜時(shí)，務(wù)必購置質(zhì)量符合國家標(biāo)準(zhǔn)的電線、電纜與電器產(chǎn)品，嚴(yán)禁購買三無產(chǎn)品以及國家明令淘汰的電器產(chǎn)品。

固定電源插座及延長線插座在生活中使用頻率非常高，也是很多電氣火災(zāi)的起因。但由于缺乏電氣安全的專業(yè)知識，部分消費(fèi)者可能會因追求經(jīng)濟(jì)實(shí)惠而選擇購買價(jià)格偏低的插座產(chǎn)品。國家市場監(jiān)督管理總局和國家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會于2021年10月11日發(fā)布了《家用和類似用途插頭插座 第1部分：通用要求》，為提升用電安全性，新標(biāo)準(zhǔn)要求必須對插座進(jìn)行嚴(yán)格的灼熱絲試驗(yàn)[2]。灼熱絲試驗(yàn)是分別在850℃、750℃、650℃時(shí)對插座的相關(guān)絕緣材料部件用電熱線接觸進(jìn)行的試驗(yàn)，以確保絕緣材料部件在此條件下不會著火，或者保證絕緣材料僅在有限的時(shí)間內(nèi)燃燒，火勢不會引燃周邊可燃物而蔓延。而市場上的非國家標(biāo)準(zhǔn)的低劣插座產(chǎn)品往往無法滿足上述灼熱絲試驗(yàn)所要求的高標(biāo)準(zhǔn)安全性能。很多非標(biāo)插座可能在未達(dá)到其額定負(fù)荷容量時(shí)，其絕緣材料就已起火燃燒。因此，購買合格的電器產(chǎn)品是預(yù)防電氣火災(zāi)的一項(xiàng)重要有效措施。

2.2 重視電氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)

在實(shí)際設(shè)計(jì)過程中，應(yīng)根據(jù)建筑物的具體情況和相關(guān)國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，并結(jié)合專業(yè)電氣工程師的建議，制定合理的電氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案。

負(fù)荷計(jì)算與評估。進(jìn)行詳細(xì)的負(fù)荷計(jì)算，確定建筑物內(nèi)各種電器設(shè)備的用電需求?？紤]未來可能的擴(kuò)展和變化，確保電氣系統(tǒng)有足夠的容量和余量。特別是商業(yè)用電負(fù)荷，如招商業(yè)態(tài)未定，后期負(fù)荷變化可能很大。在沒有準(zhǔn)確的用電設(shè)備容量資料時(shí)，可以按照最新國家規(guī)范及當(dāng)?shù)仉娏Σ块T工程技術(shù)導(dǎo)則要求選用負(fù)荷密度指標(biāo)和需要系數(shù)。并建議變壓器無功補(bǔ)償后，負(fù)荷率不超過80%，既保持變壓器經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，又預(yù)留部分?jǐn)U展容量。

配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)采用合理的配電方式，如樹干式、放射式或混合式配電，以確保電能的可靠分配，并注意配電系統(tǒng)的分級不宜過多，一般不宜超三級。安裝適當(dāng)?shù)谋Ｗo(hù)裝置，如熔斷器、斷路器等，以防止過載和短路。住宅、商業(yè)、辦公、餐飲等民用建筑各類場所電氣設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)充分考慮運(yùn)營要求，固定式插座布置要滿足后期使用要求，以減少延長線插座的使用，減少電氣火災(zāi)隱患。

線路敷設(shè)與保護(hù)。選擇合適的電線電纜規(guī)格和類型，以滿足電流承載能力和環(huán)境要求。采用正確的敷設(shè)方法，避免電線受損或受到外界因素的影響。使用阻燃或耐火材料對電線進(jìn)行保護(hù)，提高防火性能。

接地與等電位聯(lián)結(jié)系統(tǒng)。接地系統(tǒng)提供安全的電流回路：接地將電氣設(shè)備的金屬外殼與大地連接，為故障電流提供了一個(gè)低阻抗的回路。當(dāng)一類電氣設(shè)備發(fā)生碰殼故障時(shí)，接地能夠迅速將電流引導(dǎo)到大地，避免電流通過人體或其他易燃物，TN-S系統(tǒng)中斷路器的瞬時(shí)脫扣器還可以瞬間動作，從而降低了觸電和電氣火災(zāi)的風(fēng)險(xiǎn)。等電位聯(lián)結(jié)可以消除電位差，將建筑物內(nèi)的金屬結(jié)構(gòu)、管道、設(shè)備等連接在一起，形成一個(gè)等電位的整體。這樣可以消除不同金屬部件之間的電位差，避免因電位差引起的火花放電或電弧，減少電氣火災(zāi)隱患。雷電擊中建筑物時(shí)會產(chǎn)生高電位，等電位聯(lián)結(jié)可以將建筑物內(nèi)的各個(gè)部分保持在相同的電位，減少雷電反擊的風(fēng)險(xiǎn)，防止雷電電流通過不同路徑進(jìn)入建筑物內(nèi)部，引發(fā)火災(zāi)或損壞設(shè)備。

照明系統(tǒng)設(shè)計(jì)。選擇節(jié)能、高效的照明燈具和控制方式，減少能源消耗和火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)。使用節(jié)能型照明燈具，如LED燈，不僅可以降低能源消耗，還可以減少燈具發(fā)熱，降低火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)。避免照明燈具安裝在易燃物附近，防止過熱引發(fā)火災(zāi)。

配置電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)，實(shí)時(shí)監(jiān)測電氣線路和設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)異常情況。利用智能化技術(shù)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控和自動控制，提高電氣系統(tǒng)的安全性和管理效率。

2.3 正確選擇和安裝電氣設(shè)備

設(shè)備選型。①依據(jù)實(shí)際需求：根據(jù)建筑物的用途、負(fù)荷大小和環(huán)境條件等因素，選擇合適類型和規(guī)格的電氣設(shè)備。避免超負(fù)荷運(yùn)行或使用不適合特定環(huán)境的設(shè)備。②質(zhì)量可靠：優(yōu)先選擇具有良好聲譽(yù)和質(zhì)量保證的品牌和制造商。確保設(shè)備符合相關(guān)的國家標(biāo)準(zhǔn)和安全認(rèn)證，如CCC認(rèn)證等。③防火性能：考慮設(shè)備的防火性能，選擇具有防火外殼或采用阻燃材料制造的電氣設(shè)備。這有助于減少火災(zāi)發(fā)生的風(fēng)險(xiǎn)、減緩火勢蔓延速度。

安裝要求。①專業(yè)安裝：由合格的持證電工或?qū)I(yè)安裝人員進(jìn)行電氣設(shè)備的安裝。他們具備相關(guān)的知識和技能，能夠確保安裝過程符合規(guī)范和安全要求。②合適的位置：將電氣設(shè)備安裝在干燥、通風(fēng)良好的位置，遠(yuǎn)離易燃物和水源。避免將設(shè)備安裝在潮濕、高溫或有腐蝕性物質(zhì)的環(huán)境中，以防止設(shè)備損壞和火災(zāi)事故的發(fā)生。③固定可靠：確保電氣設(shè)備安裝牢固，避免因振動或松動而導(dǎo)致故障或短路。使用合適的固定裝置和連接件，確保設(shè)備的穩(wěn)定性。④布線規(guī)范：按照電氣安裝規(guī)范進(jìn)行布線，使用合適的電線和電纜，并確保其敷設(shè)整齊、牢固，避免電線受損或交叉。避免電線過長或過短，以減少電阻和熱量的產(chǎn)生。⑤接地保護(hù)系統(tǒng)：正確接地是防止電氣設(shè)備漏電和觸電事故的重要措施。確保設(shè)備的金屬外殼與接地系統(tǒng)可靠連接，以提供安全的故障電流回路。

過載和短路保護(hù)。①安裝過載保護(hù)電器：根據(jù)設(shè)備的額定電流和負(fù)載情況，選擇合適的過載保護(hù)器，如熱繼電器。過載保護(hù)器能夠在電流超過額定值時(shí)自動切斷電源，防止設(shè)備過載損壞和火災(zāi)發(fā)生。②短路保護(hù)電器：安裝短路保護(hù)裝置，如熔斷器或斷路器。短路保護(hù)裝置能夠在短路故障發(fā)生時(shí)迅速切斷電源，避免電流急劇增大導(dǎo)致絕緣材料燃燒而引發(fā)火災(zāi)。

環(huán)境因素。①溫度和濕度：確保電氣設(shè)備在適宜的溫度和濕度范圍內(nèi)運(yùn)行。高溫和潮濕環(huán)境可能影響設(shè)備的性能和安全性，增加火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)。②防護(hù)措施：對于特殊環(huán)境，如易燃?xì)怏w、粉塵等場所，應(yīng)選擇具有相應(yīng)防護(hù)等級的電氣設(shè)備，并采取額外的防護(hù)措施，如防爆外殼、密封等。③雷電保護(hù)：在雷電活動頻繁的地區(qū)，安裝適當(dāng)?shù)睦纂姳Ｗo(hù)裝置，如避雷器、電涌保護(hù)器，以防止雷電對電氣設(shè)備的損壞和火災(zāi)的引發(fā)。

2.4 重視電弧火災(zāi)的防范

在生產(chǎn)生活中，電氣故障產(chǎn)生的電弧持續(xù)存在很容易導(dǎo)致火災(zāi)的發(fā)生，電氣線路電弧性短路的起火危險(xiǎn)遠(yuǎn)大于金屬性短路的起火危險(xiǎn)。所以必須特別重視電弧火災(zāi)的防范。電弧火災(zāi)的發(fā)生過程如下：線路、設(shè)備過負(fù)荷→線路、設(shè)備溫度升高→絕緣材料老化→產(chǎn)生接地故障、電弧→引燃周邊可燃物。電弧火災(zāi)的防范可采取以下措施：

設(shè)備選擇與安裝。選用質(zhì)量可靠的電氣設(shè)備，減少電弧故障的發(fā)生概率。確保設(shè)備的正確安裝，包括插頭插座的連接、線路的敷設(shè)等，避免松動或接觸不良導(dǎo)致電弧產(chǎn)生。為減少導(dǎo)體不良引起的電弧性起火危險(xiǎn)，應(yīng)盡量提高連接的質(zhì)量，也就是電氣的連接應(yīng)具有足夠的接觸面和接觸壓力，并具有光潔的接觸表面。

安裝剩余電流動作保護(hù)器（RCD）。由于電弧阻抗較大限制了短路電流值，一般過電流保護(hù)裝置（斷路器或熔斷器）很難切斷電源。根據(jù)低壓配電系統(tǒng)接地方式不同，接地電弧產(chǎn)生的故障電流通過PE線或者大地流回電源側(cè)。GB50054—2011《低壓配電設(shè)計(jì)規(guī)范》第 6.4.3條，為減少接地故障引起的電氣火災(zāi)危險(xiǎn)而裝設(shè)的剩余電流監(jiān)測或保護(hù)電器，其動作電流不應(yīng)大于300mA。常用的剩余電流動作保護(hù)斷路器可以檢測這個(gè)故障電流，而且動作靈敏度也可以滿足要求。目前大多數(shù)民用建筑項(xiàng)目都采用300mA的RCD作為預(yù)防接地故障引發(fā)電氣火災(zāi)的預(yù)防措施。建議300mA的RCD只報(bào)警，不脫扣，因?yàn)橐话愕蛪号潆娤到y(tǒng)中電氣電弧引燃絕緣材料需要一段時(shí)間，在這段時(shí)間內(nèi)排查、消除接地故障即可。如果RCD立即脫扣，會對供電可靠性產(chǎn)生很大影響，生產(chǎn)生活都會受到影響。

安裝電弧故障保護(hù)器（AFDD）。在低壓配電回路中，當(dāng)相線發(fā)生斷裂、接觸不良產(chǎn)生電弧，或是帶電導(dǎo)體（相線與相線、相線與中性線）之間的電弧發(fā)生故障時(shí)，由于沒有接故障電流產(chǎn)生，剩余電流動作保護(hù)器（RCD）無法檢測到這類故障。而且故障點(diǎn)的阻抗可能很大，短路電流并不大，過電流保護(hù)器（通常是斷路器）不能及時(shí)動作來切斷電源。

《工業(yè)與民用供配電設(shè)計(jì)手冊》第四版11.3.6條（1），AFDD宜安裝在以下場所的終端回路：臥室；由加工或儲存物而引起火災(zāi)危險(xiǎn)的場所；易燃結(jié)構(gòu)材料構(gòu)成的場所，例如竹木建筑；一旦起火將危及不可替代的珍貴物品的場所。GB51348—2019《民用建筑電氣設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》第7.6.6條，配電線路的電弧故障保護(hù)電器應(yīng)符合下列規(guī)定：商場、超市以及人員密集場所的照明、插座回路，宜裝設(shè)電弧故障保護(hù)電器；儲存可燃物品的庫房的照明、插座回路，宜裝設(shè)電弧故障保護(hù)電器。

隨著電弧監(jiān)測技術(shù)的發(fā)展，更多的技術(shù)應(yīng)用到電弧故障檢測中，目前國內(nèi)已經(jīng)有部分生產(chǎn)企業(yè)可以生產(chǎn)電弧故障保護(hù)器（AFDD）的模塊化產(chǎn)品，可以與微斷配套使用。電弧故障保護(hù)電器可實(shí)現(xiàn)對終端配電的全面保護(hù)，它提供了過電流及絕緣故障的保護(hù)來防止人員觸電危險(xiǎn)，同時(shí)電弧故障保護(hù)電器還可探測電纜老化處或接頭松動處產(chǎn)生的容易引發(fā)火災(zāi)的故障電弧。電弧故障保護(hù)電器適用于以下三種會引發(fā)火災(zāi)的情形：①并聯(lián)電弧。當(dāng)兩個(gè)帶電導(dǎo)體發(fā)生絕緣損壞時(shí)會產(chǎn)生電阻性短路，由于故障電流微弱，導(dǎo)致斷路器無法檢測到故障電流；同時(shí)由于對地?zé)o泄漏電流，漏電保護(hù)裝置也無法檢測到故障電流。②串聯(lián)電弧。當(dāng)單個(gè)導(dǎo)體或接頭發(fā)生損壞，由于局部溫度升高，絕緣材料會發(fā)生碳化，進(jìn)而導(dǎo)致部分電流流經(jīng)碳化了的絕緣材料。③過電壓。過電壓導(dǎo)致負(fù)載中電子元件過熱。

2.5 加強(qiáng)電氣設(shè)備的維護(hù)和管理

定期檢查和維護(hù)：建立定期檢查制度，對電氣設(shè)備進(jìn)行定期巡檢，包括插座、開關(guān)、電線、配電箱等。檢查設(shè)備是否正常工作，有無損壞、老化或松動的部件。及時(shí)發(fā)現(xiàn)并修復(fù)潛在問題，避免故障引發(fā)火災(zāi)。特別有些室外電氣設(shè)備受紫外線輻射作用，塑料絕緣材料老化比較快，通過電流未超過額定電流也有可能造成絕緣材料破壞、相間短路或者對地短路起火。因此，需要及時(shí)檢查或者更換。清潔和防塵：保持電氣設(shè)備的清潔，定期清除灰塵和雜物。

3 結(jié)束語

民用建筑電氣火災(zāi)的預(yù)防是一個(gè)系統(tǒng)工程，需要從多個(gè)方面入手。通過對電氣火災(zāi)原因的深入分析，可以采取針對性的預(yù)防措施，包括選用合格的用電線纜、插座及電器產(chǎn)品、合理設(shè)計(jì)安裝電氣系統(tǒng)、正確選擇和安裝電氣設(shè)備、安裝剩余電流動作保護(hù)器、安裝電弧故障保護(hù)器（AFDD）、加強(qiáng)安全管理等。同時(shí)，提高公眾的電氣安全意識也是至關(guān)重要的。只有綜合運(yùn)用這些措施，才能有效降低電氣火災(zāi)的風(fēng)險(xiǎn)。在未來的研究中，還可以進(jìn)一步探索新的技術(shù)和方法，不斷完善電氣火災(zāi)預(yù)防體系，為人們的生命財(cái)產(chǎn)安全提供更加可靠的保障。

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