高校充電安全風(fēng)險評估與防火管理

■ 李銳 上海市松江區(qū)消防救援支隊■ 余陽 閻林平 東華大學(xué)保衛(wèi)處

隨著技術(shù)發(fā)展，使用充電電池的各類電子產(chǎn)品、電氣設(shè)備和交通工具（包括電動車、電動自行車等）在人們的生產(chǎn)生活中應(yīng)用逐漸增多。充電電池中使用最為廣泛的有鉛酸電池、鋰離子電池、鎳氫電池及鎳鎘電池等[1]。目前，鋰離子電池由于具備設(shè)備裝置體積較小且能量密集的特點，用量最大，也成為便攜式充電電池的最佳選擇[2]。鋰離子電池工作原理見圖1：

鋰離子電池正極一般為LixCoO2、LixNiO2等復(fù)合材料，負極采用鋰－碳層間化合物L(fēng)ixC6 等材料，充放電過程中，鋰離子在正負極間往返嵌入和脫嵌，其中，充電池時，鋰離子從正極脫嵌，經(jīng)過電解質(zhì)嵌入負極，放電時則相反[3]。

充電電池使用常見的安全隱患一般包括漏電、功率模塊異常和通訊功能失效過充等。比如：電池功率模塊輸入輸出欠（過）壓、溫度異常都會造成充電異常，可能導(dǎo)致電池局部溫度過高，進而引發(fā)火情[4,5]；電池通訊功能失效會導(dǎo)致充電設(shè)備接收不到停止充電請求，導(dǎo)致充電電池損壞或者電池爆炸引發(fā)火災(zāi)[6]。

充電電池引發(fā)火災(zāi)的特點表現(xiàn)為熱失控時溫度高、熱失控速度快、會生成許多有害且可燃氣體及煙霧、要撲滅比較困難，且在電池著火后存在爆炸隱患[7]。而且，充電電池燃燒不用氧氣參與，屬于內(nèi)部材料化學(xué)反應(yīng)，傳統(tǒng)隔絕氧氣滅火辦法不起作用[8]。目前的消防標(biāo)準(zhǔn)不適用于充電電池燃燒情況，滅火系統(tǒng)中的滅火劑和滅火措施無法保證有效，這給消防、滅火及救援都帶來了巨大難題[9]。

高校人群密集，教學(xué)科研活動和生活中經(jīng)常涉及電化學(xué)儲能充電電子產(chǎn)品、設(shè)備、電器和交通工具的使用。近年來，高校中充放電過程發(fā)生的火災(zāi)事故和充電設(shè)備、電動車自燃事故時有發(fā)生，比如：2009年1月5日，北京航空航天大學(xué)科研南1 號樓某實驗室給實驗用蓄電池充電，蓄電池突然冒出火花并著火，火勢蔓延迅速，滅火器無法撲滅，火災(zāi)過火面積30m2，造成嚴(yán)重設(shè)備財產(chǎn)損失；2014年11月30日，廣西建設(shè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院相思湖校區(qū)，學(xué)生宿舍架空層的電動車突發(fā)起火，造成多輛電動車被燒；2014年12月30日凌晨，陜西榆林學(xué)院公寓樓5 號樓5 層一間女生宿舍突發(fā)大火，起火原因為學(xué)生未將手機充電器從電源插板拔下導(dǎo)致短路起火；2016年3月23日，東北大學(xué)西門附近的9 舍二樓一寢室發(fā)生火災(zāi)，起火原因為該寢室學(xué)生在屋內(nèi)使用充電寶，引發(fā)著火；2017年4月4日，北京郵電大學(xué)因UPS（不間斷電源）蓄電池組事故突發(fā)火災(zāi)，導(dǎo)致北京地區(qū)多所高校網(wǎng)絡(luò)中斷，校園網(wǎng)無法使用；2017年4月6日，福建農(nóng)林大學(xué)校區(qū)的電動自行車棚凌晨突然起火，有上百輛自行車和電動自行車被燒毀，消防部門判定為電動自行車充電時引發(fā)火災(zāi)；2017年5月17日凌晨4 時，清華大學(xué)紫荊學(xué)生公寓16 號樓起火，起火原因系宿舍內(nèi)電動車電池充電時發(fā)生火災(zāi)；2019年5月5日，住在桂林雁山大學(xué)城內(nèi)的5 名廣西師范大學(xué)漓江學(xué)院學(xué)生在電動車起火引發(fā)的火災(zāi)事故中遇難[10]。

高校實驗室、宿舍等地方人員集中，火災(zāi)發(fā)生時，現(xiàn)場容易引起恐慌，易導(dǎo)致群死群傷，在社會上造成嚴(yán)重的負面影響。因此，高校必須關(guān)注校園內(nèi)充放電過程的火災(zāi)風(fēng)險控制，排查各類充電過程的安全隱患，并進行風(fēng)險評估，做好充電安全教育和防火管理工作。

一、高校校園充電安全風(fēng)險評估

（一）高校校園車輛充電風(fēng)險評估

隨著電動車技術(shù)（包括電動自行車、四輪電動車等）的發(fā)展，電動車成為很多師生的交通工具，同時，很多高校內(nèi)也出現(xiàn)了電動車亂停、充電電纜私自亂接、違規(guī)充電等安全管理問題[11]。

由于充電引起的火災(zāi)事故頻發(fā)，2017年6月1日發(fā)布的《國務(wù)院安委會辦公室關(guān)于印發(fā)電氣火災(zāi)綜合治理自查檢查要點及檢查表的通知》中的《電氣火災(zāi)綜合治理自查檢查要點》中明確提出：“人員密集場所不應(yīng)在場所內(nèi)為電動車充電，不應(yīng)停放電動車”，因此，不少高校并不提倡校園內(nèi)使用電動車，有的高校在學(xué)校安全手冊中將電動車電池列為在學(xué)生公寓、實驗室、辦公室禁止使用的違章電器[12]。但需要指出的是：電動車作為一種相對環(huán)保、節(jié)能、省錢的交通工具，很多師生依然把電動車作為出行首選，眾多的電動車使用量必然涉及龐大的充電需求，而學(xué)校管理部門對是否安裝電動車充電樁以滿足充電要求的呼聲是“疏”還是“堵”，陷入了兩難。

電動車（特別是電動自行車）亂接電線充電或者通宵充電，存在消防隱患[13]；充電電池正常使用壽命一般為3 到4年，如果電線老化或者電動車本身電瓶出現(xiàn)了問題，則更容易發(fā)生火災(zāi)，風(fēng)險更大[14]。因此，校園內(nèi)必須嚴(yán)禁私拉電線，并嚴(yán)禁使用有過期電池的電動車。另外，如果電動車加裝電瓶，也容易造成線路過負荷，引發(fā)火災(zāi)；電動車使用者如果不注意加強對電動車的電線、電路等方面的檢查，很可能會發(fā)生電路接觸不良而引起接觸點打火、發(fā)熱，進而造成短路、串電事故的發(fā)生[15]。目前，國內(nèi)部分高校已經(jīng)建設(shè)了電動車共享充電設(shè)施，但充電樁一般集中分布在車庫、路邊等位置，難以做到專人監(jiān)管，集中的充電樁中，如果某一充電樁發(fā)生起火問題，火勢極易蔓延，造成大的火災(zāi)事故。

（二）學(xué)生宿舍充電風(fēng)險評估

隨著現(xiàn)代科技的發(fā)展，高校學(xué)生使用的充電類電子產(chǎn)品逐漸增多，學(xué)生宿舍被允許的充電行為主要涉及手機、平板電腦、充電臺燈等小功率鋰電池電子產(chǎn)品，但充電電子產(chǎn)品如果電池質(zhì)量不佳或電子產(chǎn)品過充，容易造成過熱燃燒而引發(fā)火災(zāi)。比如：手機電池充電保護機理是在電池內(nèi)安裝一個電壓檢測的保護電路，當(dāng)檢測到電池內(nèi)部電壓超過額定電壓時，保護電路啟動以阻止電池繼續(xù)充電，但如果保護電路功能失效，電池超壓充電會造成短路，此時電池會急劇放電，導(dǎo)致放出大量的熱，進而發(fā)生爆炸乃至火災(zāi)。另外，如果電子產(chǎn)品充電時放置在接近熱源的區(qū)域或者散熱不暢的地方，也容易引發(fā)爆炸、火災(zāi)等事故。除此之外，電動自行車電池在高校宿舍充電情況也時常發(fā)生，宿舍內(nèi)違規(guī)充電也增加了引發(fā)較大規(guī)?；馂?zāi)的風(fēng)險。因此，學(xué)生宿舍必須要制定有效的充電防火監(jiān)督策略，加大充電防火治理力度。

（三）實驗室充電風(fēng)險評估

高校實驗室是人才培養(yǎng)和科學(xué)研究的重要場所，隨著技術(shù)發(fā)展，各類充電類實驗設(shè)備在實驗室內(nèi)得到了越來越多的應(yīng)用。實驗室充電類設(shè)備的電池能量密度一般較大，如果對電池過充電且過充保護失效，往往會造成電芯本體溫度不斷升高達到熱爆炸的狀態(tài)，從而發(fā)生破裂、冒煙、起火乃至爆炸的危險。另外，電池內(nèi)部電阻低的實驗室充電設(shè)備如果發(fā)生短路會產(chǎn)生大的電流，使電池內(nèi)部達到高溫狀態(tài)，非常容易引發(fā)火災(zāi)。

實驗室人員密集、設(shè)備多，重大危險源多，如果實驗室由于平面設(shè)計、結(jié)構(gòu)設(shè)計、防火分區(qū)設(shè)置不合理，達不到《建筑設(shè)計防火規(guī)范》標(biāo)準(zhǔn)，一旦發(fā)生火災(zāi)，往往發(fā)展迅速且后果嚴(yán)重，因此實驗室充電安全需要得到高校安全管理部門的充分重視。

二、高校安全充電管理

（一）電動車安全充電管理

電動車的使用必須以安全為前提，電動車的充電方式必須規(guī)范安全，比如：校園內(nèi)必須嚴(yán)禁在辦公樓、實驗樓和宿舍區(qū)等樓宇建筑內(nèi)給電動自行車充電，禁止私拉插線板等方式違規(guī)充電。

校園內(nèi)電動車的使用，宜導(dǎo)不宜堵。高校在嚴(yán)禁違規(guī)充電的同時，應(yīng)根據(jù)學(xué)校的電動車保有量配置相應(yīng)的充電樁集中點，以方便電動車充電，同時做好充電樁集中場所的消防防火工作，并以《建筑設(shè)計防火規(guī)范》為參考制定電動車充電場所防火規(guī)定，明確耐火等級、電氣防火要求，建設(shè)消防設(shè)施，將電動車停放充電場所建設(shè)納入消防設(shè)計審查驗收內(nèi)容中。

電動車充電樁作為一種電氣設(shè)備，如果質(zhì)量不合格或管理不善有一定的危險性，而且電動車電池質(zhì)量不合格有導(dǎo)致爆炸、起火等事故的可能。因此，為了保證安全，校園內(nèi)建設(shè)的充電樁設(shè)施一定要符合國家相應(yīng)建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)，保證充電設(shè)施充電的安全性。并且，充電樁集中點平時運行過程中需要進行定期的電氣設(shè)備安全檢查，并進行記錄，出現(xiàn)設(shè)備問題應(yīng)及時通知售后技術(shù)人員進行維修，保證設(shè)備無缺陷運行。充電樁集中點必須建設(shè)監(jiān)控攝像頭，一旦發(fā)生火災(zāi)事故，監(jiān)控室能第一時間發(fā)現(xiàn)并進行應(yīng)急滅火響應(yīng)。

（二）學(xué)生宿舍充電防火管理

高校學(xué)生公寓里的每一場火災(zāi)，都伴隨著學(xué)生財產(chǎn)損失甚至生命的傷害，而且，經(jīng)歷火災(zāi)的學(xué)生也會有心理影響。因此，防火是高校宿管部門工作的重中之重。

為了防止學(xué)生宿舍出現(xiàn)充電火災(zāi)事故，首先要加強學(xué)生的充電安全教育和宿舍充電管理。比如：要求學(xué)生宿舍內(nèi)使用的充電電子產(chǎn)品必須是正規(guī)廠家生產(chǎn)的合格產(chǎn)品，學(xué)生使用的充電類電子產(chǎn)品其充電器必須與電子產(chǎn)品配套，防止輸入電壓、輸入電流與產(chǎn)品要求不一致；宿舍內(nèi)充電需避免電子產(chǎn)品過載充電，如果發(fā)現(xiàn)電子產(chǎn)品溫度比平時高許多或者有異味產(chǎn)生應(yīng)立即停止使用；電子產(chǎn)品應(yīng)該在通風(fēng)、散熱好的地方充電，不要放在書包、衣服兜或被子里，盡量多面散熱；充電類電子產(chǎn)品應(yīng)該避免磕碰、進水或高溫環(huán)境下使用，電子產(chǎn)品充滿電后應(yīng)該及時拔掉插頭。

對于宿舍的安全監(jiān)管，高校宿管部門必須承擔(dān)主要責(zé)任，必須對宿舍進行定期的安全巡查，尋找充電安全隱患并及時進行整改消除。需要指出的是：國內(nèi)很多高校宿舍樓管理人員數(shù)量偏少，存在安全監(jiān)管覆蓋面不夠的現(xiàn)實問題。因此，高校應(yīng)該充分發(fā)揮學(xué)生自我防范的主觀能動性和積極性。比如：在學(xué)生中成立“安全自律委員會”等學(xué)生安全志愿者組織，以公寓樓為單位，設(shè)置樓長、樓層層長等志愿者崗位，并以宿舍長為節(jié)點，細化宿舍樓安全網(wǎng)格，積極發(fā)動學(xué)生安全志愿者組織成員參與到宿舍內(nèi)務(wù)檢查、安全隱患排查、消防安全宣傳等工作中。

學(xué)生參與到高校消防安全管理工作中，可充分發(fā)揮學(xué)生在防火工作中的主人翁地位，提高學(xué)生的自覺能力，克服宿舍管理者和被管理者的對立現(xiàn)象，激發(fā)學(xué)生自我管理、自我監(jiān)督、自我教育的動力，可為提高學(xué)生安全意識并建立安全文化打下好的基礎(chǔ)。

（三）實驗室安全充電管理

高校必須重視實驗室充電設(shè)備的安全使用問題，高校除需要完善實驗室消防安全管理體系外，還要在實驗室初建、改建、擴建工程中有防火設(shè)計內(nèi)容，必須建設(shè)煙感報警系統(tǒng)、室內(nèi)外消火栓系統(tǒng)、配備送風(fēng)排煙系統(tǒng)、消防廣播系統(tǒng)，并配備滅火器、滅火毯等消防設(shè)備。其中，對于充電設(shè)備引發(fā)的火災(zāi)，不能簡單使用常規(guī)滅火器滅火。中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)曾經(jīng)研究了干粉、二氧化碳、七氟丙烷等滅火劑對鋰電池火災(zāi)的滅火效果，研究發(fā)現(xiàn)：常規(guī)滅火劑無法從根本上中斷充電電池內(nèi)部的連鎖分解反應(yīng)，但七氟丙烷能有較好的滅火效果。因此，對于有充電設(shè)備的實驗室，應(yīng)配備有七氟丙烷等特種滅火器；另外，由于環(huán)境溫度高會引起充電電池的內(nèi)部故障，加大電池?zé)崾Э氐目赡苄?，因此，實驗室?nèi)應(yīng)避免充電類設(shè)備與高溫設(shè)備放在一起。

考慮到充電過程中，若長時間過流充電，電池所產(chǎn)生并積累的熱量可能使電池損傷，而且，長時間過流充電也會造成導(dǎo)線過熱引起絕緣層破損而發(fā)生短路故障，為避免長時間過流充電而產(chǎn)生火災(zāi)風(fēng)險，實驗室內(nèi)充電設(shè)備不使用期間電源線應(yīng)拔離插座。并且，充電設(shè)備使用時應(yīng)插在定時斷電插座上，以能在規(guī)定的時間內(nèi)停止充電。

有充電設(shè)備的實驗室負責(zé)人必須建立科學(xué)有效的充電設(shè)備防火應(yīng)急預(yù)案，在救援方式上，根據(jù)充電設(shè)備火災(zāi)特點不同，制定不同的救援機制。當(dāng)充電設(shè)備火災(zāi)發(fā)生時，應(yīng)科學(xué)有效的及時控制并撲滅火源，若火勢較大，則要做好應(yīng)急疏散工作，避免發(fā)生煙中毒、觸電及爆炸災(zāi)害。

三、結(jié)論與建議

第一，對于高校的電動車充電，從管理效果看，宜疏不宜堵，而且需要建立規(guī)范的安全充電制度以解決電動車亂停、亂放、亂充電問題。高校內(nèi)必須禁止在實驗室、教室、辦公場所等室內(nèi)對電動車電池充電，也應(yīng)禁止師生將電動車停放在樓梯間、樓道、疏散通道、安全出口等區(qū)域。但同時，高校應(yīng)該響應(yīng)師生的電動車充電需求，并優(yōu)化電動車充電管理，實現(xiàn)校園電動車充電安全有序。比如：結(jié)合校園環(huán)境建設(shè)共享充電樁，充電樁需具備定時充電、實時監(jiān)測、異常斷電等功能，并明確電動自行車集中充電點消防安全技術(shù)防范要求。

第二，安全的校園環(huán)境是高校管理的基本要求，不安全的充電過程往往會引發(fā)危害大的火災(zāi)、爆炸等消防事故，因此，高校內(nèi)的充電安全不能掉以輕心，必須引起高校管理部門的重視。高校應(yīng)該居安思危，定期進行充電安全專項安全檢查工作。有較大規(guī)模集中充電場所的高校，應(yīng)聘請專業(yè)的安全工程師對充電場所進行專業(yè)安全評價，并落實安全隱患整改建議。

第三，充電行為是高校消防安全的重要風(fēng)險因素之一。高校充電安全風(fēng)險防范宣傳，應(yīng)貫徹“預(yù)防為主，防消結(jié)合”方針，努力在師生中實現(xiàn)“要我安全到我要安全”的意識轉(zhuǎn)變。對于宿舍消防管理，高校還應(yīng)該充分激發(fā)學(xué)生的主人翁意識，引導(dǎo)建立學(xué)生自治安全管理組織，真正實現(xiàn)安全隱患的群防群治。