幾種民用建筑火災(zāi)分析及防控

劉英欣 王 媛 戴玉琴

1.蓬萊市水利勘察設(shè)計(jì)院;2.石家莊職業(yè)技術(shù)學(xué)校;3.河北建筑工程學(xué)院

1 電氣火災(zāi)發(fā)生的一些統(tǒng)計(jì)資料

根據(jù)有關(guān)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì),僅2009年1～10月份全國(guó)共發(fā)生火災(zāi)106191多起,死亡831多例,受傷509人,直接財(cái)產(chǎn)損失達(dá)10.6億元,可見(jiàn)火災(zāi)造成的人員傷亡和經(jīng)濟(jì)損失是非常慘重的.雖然國(guó)家已制定了一系列的防范和救助措施,各級(jí)主管部門(mén)也給予了很大重視,使全國(guó)火災(zāi)的發(fā)生有所下降,然而由電氣故障引發(fā)的火災(zāi)31731起,造成死亡265人,受傷114人,損失41514.6萬(wàn)元,分別占總數(shù)的29.9%、31.9%、22.4%和39.1%;約占火災(zāi)發(fā)生數(shù)目的三分之一.在電氣事故引發(fā)的火災(zāi)中,其原因短路占52%,接觸不良占12.6%,過(guò)熱占18.5%,我國(guó)的電氣火災(zāi)主要原因是由電氣短路造成的,電氣原因已成為我國(guó)建筑火災(zāi)的主要原因.

圖1 火災(zāi)原因起數(shù)分布情況

2 由電氣火災(zāi)看我國(guó)的用電安全水平

由電氣火災(zāi)統(tǒng)計(jì)資料可知,我國(guó)的用電安全體制還沒(méi)有徹底地深入到各個(gè)基層,一些對(duì)用電安全不重視、工作中不嚴(yán)格按照用電規(guī)程進(jìn)行操作的現(xiàn)象時(shí)有發(fā)生,這些都是釀成電氣火災(zāi)的根本原因.隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的增長(zhǎng),用電量也在迅猛地增長(zhǎng),因此由電氣引發(fā)的火災(zāi)也存在上升的勢(shì)頭.

3 幾類(lèi)電氣火災(zāi)的原因、檢查及防控

大部分電氣火災(zāi)事故是由于對(duì)電氣設(shè)備運(yùn)行人為的違反操作規(guī)程引發(fā)的,譬如忘了斷開(kāi)電熱設(shè)備電源,在電熱器上烘干衣服等;使用未經(jīng)檢驗(yàn)的,不符合制造規(guī)定的電氣設(shè)備和裝置是造成電氣火災(zāi)的另一個(gè)危險(xiǎn)根源,譬如,白熾燈泡(或其它發(fā)熱量大的光源)和電熱器等由于溫度過(guò)高而引燃了周?chē)扇嘉?還有很大一部分原因是由于導(dǎo)線(xiàn)過(guò)載、線(xiàn)路接觸不良、過(guò)電流保護(hù)裝置特性差、諧波電流或電弧性接地故障等引起的火災(zāi),都是應(yīng)該引起重視的電氣火災(zāi)隱患.

綜上所述,下面主要介紹幾種電氣火災(zāi)發(fā)生的起因和防范:

(1)線(xiàn)路接觸不良引發(fā)電氣火災(zāi).電氣設(shè)備之間、導(dǎo)線(xiàn)之間、導(dǎo)線(xiàn)與設(shè)備之間因接觸不良,在通電回路電流作用下,致使接觸處局部產(chǎn)生高溫、電弧,引起電氣線(xiàn)路的絕緣層、附近的可燃物質(zhì)及積落的可燃粉塵著火造成的火災(zāi).它是線(xiàn)路火災(zāi)容易忽略并難以防止的一種.

1)連接處的金屬受高溫作用和氧化反應(yīng)的影響,接觸電阻將隨溫度升高逐漸增大,電阻越大,溫度越高,溫度越高又造成電阻越大,形成循環(huán)溫度上升.

2)接觸處的絕緣材料受到高溫高熱的影響,其化學(xué)反應(yīng)加劇,使材料發(fā)生熱分解并產(chǎn)生揮發(fā)物,形成孔狀碳渣,使得空氣中的氧更容易滲入,進(jìn)一步引起化學(xué)反應(yīng),同時(shí)吸收熱量,促進(jìn)材料的熱分解,產(chǎn)生累積性的溫升.

同時(shí),兩種因素還會(huì)相互作用,最終導(dǎo)致發(fā)熱溫升達(dá)到絕緣材料的自燃溫度,揮發(fā)物起燃,燃燒產(chǎn)生的熱量為材料熱分解提供足夠的熱能而維持線(xiàn)路燃燒.嚴(yán)重時(shí)還可使接觸處的金屬熔化,直接引起線(xiàn)路起火.實(shí)踐證明,多起線(xiàn)路火災(zāi)事故都是由于接觸不良,絕緣材料在局部高溫作用下發(fā)生自燃,或?qū)е聼釗舸┒搪?產(chǎn)生電弧將其引燃所致.

由接觸不良引發(fā)的電氣火災(zāi)的防范主要注意以下幾點(diǎn):一是施工安裝要規(guī)范,使導(dǎo)線(xiàn)與導(dǎo)線(xiàn)之間,導(dǎo)線(xiàn)與電氣設(shè)備之間連接牢靠.例如,導(dǎo)線(xiàn)間不允許采取“鉤接”;連接處絕緣層剝離要留有足夠的余量,絞、纏、壓、焊導(dǎo)體部分方式要正確;二是線(xiàn)路連接處不允許有雜質(zhì);三是連接點(diǎn)由于熱作用或長(zhǎng)期振動(dòng),使接頭松動(dòng);四是金屬接觸面由于長(zhǎng)期受接觸壓力的作用,會(huì)發(fā)生永久的變形,使接觸壓力減小,接觸電阻增大.這些都是容易導(dǎo)致電氣火災(zāi)發(fā)生的原因,在實(shí)際工作中一定要引起足夠的重視.

(2)電弧接地故障引起短路火災(zāi).電氣短路不外兩個(gè)起因:一是線(xiàn)路受機(jī)械損傷而短路,例如線(xiàn)路與金屬管道構(gòu)件接觸而無(wú)套管保護(hù).另一短路起因是絕緣材料因過(guò)載、外熱烘烤、日光輻射、潮氣侵入等原因引起絕緣水平下降而導(dǎo)致短路.絕緣水平下降的線(xiàn)路在大幅值過(guò)電壓的沖擊下,老化的絕緣層將被擊穿而燃弧短路.過(guò)電壓轉(zhuǎn)眼消失,工頻短路電弧卻能長(zhǎng)時(shí)間延續(xù),這是因?yàn)殡娀〉母咦杩瓜拗屏硕搪冯娏?使斷路器不能或不及時(shí)動(dòng)作.這類(lèi)過(guò)電壓多出現(xiàn)在帶電導(dǎo)體與地之間,所以這種短路多為接地故障.所以電弧性短路引起的火災(zāi)危險(xiǎn)要遠(yuǎn)大于金屬性短路.

對(duì)于電弧性短路起火的防范,我們知道在A(yíng)C220V系統(tǒng)中,300～500mA的電流就足以產(chǎn)生電弧,因此使用剩余電流保護(hù)開(kāi)關(guān)(以下簡(jiǎn)稱(chēng)RCD)及時(shí)有效的切斷電源開(kāi)關(guān)或發(fā)出信號(hào),就可以盡早的發(fā)現(xiàn)問(wèn)題,避免火災(zāi)的發(fā)生.同時(shí),利用剩余電流保護(hù)開(kāi)關(guān)還可以對(duì)接地故障隱患起到預(yù)防作用,例如由于施工不當(dāng)導(dǎo)致中性線(xiàn)和接地線(xiàn)接錯(cuò),或者施工不慎將線(xiàn)纜絕緣損壞都會(huì)使RCD報(bào)警或動(dòng)作,這是因?yàn)樾孤峨娏鹘?jīng)PE線(xiàn)由大地返回到電源,使總進(jìn)線(xiàn)處電流矢量和不為零,RCD就會(huì)發(fā)生動(dòng)作或發(fā)出信號(hào),只有排除接地故障,消除了隱患,保護(hù)開(kāi)關(guān)才能復(fù)位.

(3)諧波電流引發(fā)中性線(xiàn)熱故障和火災(zāi).當(dāng)前,隨著大量用電設(shè)備的投入使用,非線(xiàn)性負(fù)載的比例增加,例如,帶電子鎮(zhèn)流器的各式照明裝置、電腦、傳真機(jī)、復(fù)印機(jī)、彩電、空調(diào)以及開(kāi)關(guān)電源等不勝枚舉,眾所周知,當(dāng)正弦電壓加在線(xiàn)性負(fù)載上不會(huì)產(chǎn)生非正弦的畸變電流,因此也就不會(huì)產(chǎn)生高次諧波電流,然而,當(dāng)正弦電壓加在非線(xiàn)性負(fù)載時(shí)將會(huì)產(chǎn)生非正弦的畸變電流或者說(shuō)產(chǎn)生高次諧波電流.

高次諧波造成的危害是多方面的,有時(shí)不易被發(fā)現(xiàn),諸如三相感應(yīng)電動(dòng)機(jī)燒毀、斷路器誤動(dòng)作、三相四線(xiàn)制配電線(xiàn)路中性線(xiàn)過(guò)載,引發(fā)過(guò)熱而燒毀線(xiàn)路等.下面簡(jiǎn)單分析一下三相正弦電壓加在三相不平衡線(xiàn)性負(fù)載和非線(xiàn)性負(fù)載上的情況:(一)在三相不平衡線(xiàn)性負(fù)載情況下,各相在中性線(xiàn)上將產(chǎn)生不平衡的三相電流,中性線(xiàn)上的不平衡電流,可表示為:ⅰN 1=ⅰA+ⅰB+ⅰC≠0這是三相不平衡線(xiàn)性負(fù)載的主要特征.(二)在三相不平衡非線(xiàn)性負(fù)載情況下,零序諧波與基波相序無(wú)關(guān),三者同相,則中性線(xiàn)零序電流有效值可表示為:IN2=[(I3A+I3B+I3C)2+(I9A+I9B+I9C)2+(I15A+I15B+I15C)2+…+…]1/2因?yàn)橹挥辛阈螂娏魍ㄟ^(guò)中性線(xiàn),而正序電流和負(fù)序電流在中性線(xiàn)上其有效值矢量和為零.這樣相對(duì)于三相不平衡線(xiàn)性負(fù)載的不平衡電流IN 1來(lái)說(shuō).零序電流的有效值In2將成為中性線(xiàn)電流的一個(gè)新成分.這是三相不平衡非線(xiàn)性負(fù)載的一個(gè)重要特點(diǎn).因此,按過(guò)去電路理論中關(guān)于三相平衡線(xiàn)性負(fù)載的理論來(lái)解決當(dāng)今三相不平衡非線(xiàn)性負(fù)載的問(wèn)題已經(jīng)顯得無(wú)能為力了.

因此,在三相四線(xiàn)制或二相三線(xiàn)制配電線(xiàn)路中,既含有線(xiàn)性負(fù)載又含有非線(xiàn)性負(fù)載的情況,中性線(xiàn)的截面應(yīng)作合理的選擇,否則,截面過(guò)小同樣會(huì)出現(xiàn)中性線(xiàn)的過(guò)載問(wèn)題,這或許并未引起人們的足夠重視.然而,這正是目前中性線(xiàn)熱故障和火災(zāi)發(fā)生的重要原因.

根據(jù)有關(guān)技術(shù)規(guī)范的規(guī)定:一是以氣體放電燈為主要負(fù)荷的回路,其中性線(xiàn)截面不應(yīng)小于相線(xiàn)截面;二是給可控硅調(diào)光或計(jì)算機(jī)供電的三相四線(xiàn)制或二相三線(xiàn)制的配電線(xiàn)路,其中性線(xiàn)截面不應(yīng)小于相線(xiàn)截面的兩倍,應(yīng)當(dāng)在工程設(shè)計(jì)和施工安裝中予以認(rèn)真考慮,以免帶來(lái)后患.

4 結(jié) 語(yǔ)

從以上所述可知,針對(duì)我國(guó)電氣火災(zāi)居高不下的特點(diǎn),還需要盡快制定電氣消防方面的專(zhuān)門(mén)法規(guī),從源頭上預(yù)防電氣火災(zāi)的發(fā)生.國(guó)外許多發(fā)達(dá)國(guó)家都有有關(guān)電氣的專(zhuān)門(mén)法規(guī),他們的許多管理體制值得我們借鑒.因此,我國(guó)也要盡快制定相應(yīng)的規(guī)范及規(guī)章制度,如針對(duì)電氣線(xiàn)路,電氣設(shè)備等的防火設(shè)計(jì)規(guī)范,以此作為設(shè)計(jì)人員、施工單位和審核、驗(yàn)收企業(yè)及用電單位用電的準(zhǔn)則和行為規(guī)范.也希望電氣設(shè)計(jì)工作者在科學(xué)和務(wù)實(shí)的基礎(chǔ)上,消除不必要的疑慮認(rèn)真執(zhí)行有關(guān)規(guī)范的規(guī)定,為遏制我國(guó)居高不下的電氣火災(zāi)做貢獻(xiàn).

[1]公安部.2009年1至10月份全國(guó)火災(zāi)情況統(tǒng)計(jì)[EB/OL].2009-11-18/2010-4-25

[2]王厚余.電弧性接地故障的防范.電氣信息快遞,2002,(09):10～14