几种民用建筑火灾分析及防控

刘英欣 王 媛 戴玉琴

1.蓬莱市水利勘察设计院;2.石家庄职业技术学校;3.河北建筑工程学院

1 电气火灾发生的一些统计资料

根据有关数据统计,仅2009年1～10月份全国共发生火灾106191多起,死亡831多例,受伤509人,直接财产损失达10.6亿元,可见火灾造成的人员伤亡和经济损失是非常惨重的.虽然国家已制定了一系列的防范和救助措施,各级主管部门也给予了很大重视,使全国火灾的发生有所下降,然而由电气故障引发的火灾31731起,造成死亡265人,受伤114人,损失41514.6万元,分别占总数的29.9%、31.9%、22.4%和39.1%;约占火灾发生数目的三分之一.在电气事故引发的火灾中,其原因短路占52%,接触不良占12.6%,过热占18.5%,我国的电气火灾主要原因是由电气短路造成的,电气原因已成为我国建筑火灾的主要原因.

图1 火灾原因起数分布情况

2 由电气火灾看我国的用电安全水平

由电气火灾统计资料可知,我国的用电安全体制还没有彻底地深入到各个基层,一些对用电安全不重视、工作中不严格按照用电规程进行操作的现象时有发生,这些都是酿成电气火灾的根本原因.随着国民经济的增长,用电量也在迅猛地增长,因此由电气引发的火灾也存在上升的势头.

3 几类电气火灾的原因、检查及防控

大部分电气火灾事故是由于对电气设备运行人为的违反操作规程引发的,譬如忘了断开电热设备电源,在电热器上烘干衣服等;使用未经检验的,不符合制造规定的电气设备和装置是造成电气火灾的另一个危险根源,譬如,白炽灯泡(或其它发热量大的光源)和电热器等由于温度过高而引燃了周围可燃物;还有很大一部分原因是由于导线过载、线路接触不良、过电流保护装置特性差、谐波电流或电弧性接地故障等引起的火灾,都是应该引起重视的电气火灾隐患.

综上所述,下面主要介绍几种电气火灾发生的起因和防范:

(1)线路接触不良引发电气火灾.电气设备之间、导线之间、导线与设备之间因接触不良,在通电回路电流作用下,致使接触处局部产生高温、电弧,引起电气线路的绝缘层、附近的可燃物质及积落的可燃粉尘着火造成的火灾.它是线路火灾容易忽略并难以防止的一种.

1)连接处的金属受高温作用和氧化反应的影响,接触电阻将随温度升高逐渐增大,电阻越大,温度越高,温度越高又造成电阻越大,形成循环温度上升.

2)接触处的绝缘材料受到高温高热的影响,其化学反应加剧,使材料发生热分解并产生挥发物,形成孔状碳渣,使得空气中的氧更容易渗入,进一步引起化学反应,同时吸收热量,促进材料的热分解,产生累积性的温升.

同时,两种因素还会相互作用,最终导致发热温升达到绝缘材料的自燃温度,挥发物起燃,燃烧产生的热量为材料热分解提供足够的热能而维持线路燃烧.严重时还可使接触处的金属熔化,直接引起线路起火.实践证明,多起线路火灾事故都是由于接触不良,绝缘材料在局部高温作用下发生自燃,或导致热击穿短路,产生电弧将其引燃所致.

由接触不良引发的电气火灾的防范主要注意以下几点:一是施工安装要规范,使导线与导线之间,导线与电气设备之间连接牢靠.例如,导线间不允许采取“钩接”;连接处绝缘层剥离要留有足够的余量,绞、缠、压、焊导体部分方式要正确;二是线路连接处不允许有杂质;三是连接点由于热作用或长期振动,使接头松动;四是金属接触面由于长期受接触压力的作用,会发生永久的变形,使接触压力减小,接触电阻增大.这些都是容易导致电气火灾发生的原因,在实际工作中一定要引起足够的重视.

(2)电弧接地故障引起短路火灾.电气短路不外两个起因:一是线路受机械损伤而短路,例如线路与金属管道构件接触而无套管保护.另一短路起因是绝缘材料因过载、外热烘烤、日光辐射、潮气侵入等原因引起绝缘水平下降而导致短路.绝缘水平下降的线路在大幅值过电压的冲击下,老化的绝缘层将被击穿而燃弧短路.过电压转眼消失,工频短路电弧却能长时间延续,这是因为电弧的高阻抗限制了短路电流,使断路器不能或不及时动作.这类过电压多出现在带电导体与地之间,所以这种短路多为接地故障.所以电弧性短路引起的火灾危险要远大于金属性短路.

对于电弧性短路起火的防范,我们知道在AC220V系统中,300～500mA的电流就足以产生电弧,因此使用剩余电流保护开关(以下简称RCD)及时有效的切断电源开关或发出信号,就可以尽早的发现问题,避免火灾的发生.同时,利用剩余电流保护开关还可以对接地故障隐患起到预防作用,例如由于施工不当导致中性线和接地线接错,或者施工不慎将线缆绝缘损坏都会使RCD报警或动作,这是因为泄露电流经PE线由大地返回到电源,使总进线处电流矢量和不为零,RCD就会发生动作或发出信号,只有排除接地故障,消除了隐患,保护开关才能复位.

(3)谐波电流引发中性线热故障和火灾.当前,随着大量用电设备的投入使用,非线性负载的比例增加,例如,带电子镇流器的各式照明装置、电脑、传真机、复印机、彩电、空调以及开关电源等不胜枚举,众所周知,当正弦电压加在线性负载上不会产生非正弦的畸变电流,因此也就不会产生高次谐波电流,然而,当正弦电压加在非线性负载时将会产生非正弦的畸变电流或者说产生高次谐波电流.

高次谐波造成的危害是多方面的,有时不易被发现,诸如三相感应电动机烧毁、断路器误动作、三相四线制配电线路中性线过载,引发过热而烧毁线路等.下面简单分析一下三相正弦电压加在三相不平衡线性负载和非线性负载上的情况:(一)在三相不平衡线性负载情况下,各相在中性线上将产生不平衡的三相电流,中性线上的不平衡电流,可表示为:ⅰN 1=ⅰA+ⅰB+ⅰC≠0这是三相不平衡线性负载的主要特征.(二)在三相不平衡非线性负载情况下,零序谐波与基波相序无关,三者同相,则中性线零序电流有效值可表示为:IN2=[(I3A+I3B+I3C)2+(I9A+I9B+I9C)2+(I15A+I15B+I15C)2+…+…]1/2因为只有零序电流通过中性线,而正序电流和负序电流在中性线上其有效值矢量和为零.这样相对于三相不平衡线性负载的不平衡电流IN 1来说.零序电流的有效值In2将成为中性线电流的一个新成分.这是三相不平衡非线性负载的一个重要特点.因此,按过去电路理论中关于三相平衡线性负载的理论来解决当今三相不平衡非线性负载的问题已经显得无能为力了.

因此,在三相四线制或二相三线制配电线路中,既含有线性负载又含有非线性负载的情况,中性线的截面应作合理的选择,否则,截面过小同样会出现中性线的过载问题,这或许并未引起人们的足够重视.然而,这正是目前中性线热故障和火灾发生的重要原因.

根据有关技术规范的规定:一是以气体放电灯为主要负荷的回路,其中性线截面不应小于相线截面;二是给可控硅调光或计算机供电的三相四线制或二相三线制的配电线路,其中性线截面不应小于相线截面的两倍,应当在工程设计和施工安装中予以认真考虑,以免带来后患.

4 结 语

从以上所述可知,针对我国电气火灾居高不下的特点,还需要尽快制定电气消防方面的专门法规,从源头上预防电气火灾的发生.国外许多发达国家都有有关电气的专门法规,他们的许多管理体制值得我们借鉴.因此,我国也要尽快制定相应的规范及规章制度,如针对电气线路,电气设备等的防火设计规范,以此作为设计人员、施工单位和审核、验收企业及用电单位用电的准则和行为规范.也希望电气设计工作者在科学和务实的基础上,消除不必要的疑虑认真执行有关规范的规定,为遏制我国居高不下的电气火灾做贡献.

[1]公安部.2009年1至10月份全国火灾情况统计[EB/OL].2009-11-18/2010-4-25

[2]王厚余.电弧性接地故障的防范.电气信息快递,2002,(09):10～14