浅谈电气火灾事故的原因与预防措施.docx

浅谈电气火灾事故的原因与预防措施吴海英安科瑞电气股份有限公司上海嘉定201801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，最终引发建筑火灾。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：第一，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，最终形成炭化路径。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O ,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。C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，最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3佥，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。最后，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购昔施，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。最终， 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。最后，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 果工作人员的专业素养不达标，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：第一，引入