基于人防物防技防的电气火灾防治对策研究

赵雅娟，汤文婧

(1.天津市消防总队，天津 300090； 2.天津河西区消防支队，天津 300222)

2016年，全国共接报火灾31.2万起，亡1 582人，伤1 065人，直接财产损失37.2亿元。从引发火灾的直接原因看，因违反电气安装使用规定等引发的火灾占总量的30.4%，因用火不慎占17.5%，吸烟占5.2%，自燃占3.2%，玩火占2.9%，生产作业占2.8%，放火占1.5%，起火原因不明确占5.6%，其他原因占28.5 %，原因在查占2.3%。根据雷瑞军等的统计数据也可以看出，在众多火灾原因中，电气原因所造成的火灾数量远大于其他[1-4]。

一、电气火灾的具体起因

电气火灾一般是指由于电气线路、用电设备、器具以及供配电设备出现故障性释放的热能(如危险高温、电弧、电火花)以及非故障性释放的能量(如电热器具的炽热表面)，在具备燃烧条件下引燃本体或其他可燃物而造成的火灾，也包括由雷电和静电引起的火灾。在实际工程中，电气火灾发生的具体起因有连接不良、短路、过负荷、谐波、过电压、雷击和静电等；还有些火灾是由于人的不安全行为造成的，如不遵守消防法规、违反电气设备操作规程、电气设备布置不当、管理不善等。

(一)短路与过负荷

系统发生短路故障的原因有很多，而且比较复杂，其主要原因是导体的绝缘层被破坏或失效，次要原因是自然灾害、人为失误、其他原因，如鸟兽跨越裸露的相线或相线与接地物体之间造成短路。过负荷是指超过电气线路和设备允许负荷运行的现象。设备过负荷就是电气设备承受的负荷(功率)超过其额定值的现象。过负荷造成设备发热，达到一定温度时，就会引起火灾。

(二)过电压与谐波电流

过电压产生的危害形式除了击穿绝缘造成短路以外，还可能因工频过电压使照明或电热设备发热功率增大而烧坏设备，或使电动机、变压器等设备铁芯磁通密度增大，因铁损增大而烧坏设备，也可能因短时脉冲过电压而使电子元器件及设备损坏等。而谐波电流进入公用电网可引起设备产生附加谐波损耗，增加电网线路损耗，引起一些敏感的自动化设备误动作，导致电气测量仪表计量不准确；电力系统继电保护误启动、误动作跳闸。过电压以及谐波电流均会产生火灾隐患。

(三)散热不良和电气装置的布置不当

散热不良会导致热量积聚，从而使电气设备或线路所在的微环境温度超过允许的最高环境温度，进而引起电气设备或线路的发热异常，轻则导致电气设备或线路的绝缘受到损害，重则引起燃烧。有些电气设备正常工作时会产生高温，例如红外线加热器、白炽灯；还有些线路防护电器动作时会迸发出电火花，例如熔断器和火花间隙型的电涌防护器。如果这类设备布置不当，离可燃物太近，即使未发生任何故障，其正常工作时的高温或电火花也可能引燃可燃物起火。

二、国外电气火灾防控经验

我国与发达国家相比电气火灾发生率明显偏高，这其中有技术层面的问题，也有管理和体制的问题。发达国家更重视用设计、安装和管理手段来消除电气系统的火灾隐患，有一些经验值得借鉴。

(一)全民教育

(二)完善的设计规范和监督

美国第一版《国家电气规范》(National Electrical Code，简称NEC)，对建筑电气的工程设计、施工器材、施工工艺、质量控制及验收检验等与用电安全有关的各个方面,均有细致、明确的规定，是建筑电气设计、施工、验收等人员共同遵循的基本标准文件。

(三)完善的检测服务机构

不少发达国家很早就成立了独立于施工和用户的第三方检测电气火灾隐患的服务机构，其检测报告是业主使用和保险公司承保火险的重要依据。这种电气火灾隐患检测就如同人的常规体格检查一样，已成为减少火灾、保障社会安定的自觉行为。

三、我国电气火灾防治中出现的问题

(一)源头防控措施滞后

源头防控措施滞后，主要体现为以下几点：(1)我国电气火灾防范技术研发和产品推广滞后。1999年美国《国家电气规范》(NEC)要求在新建建筑和老建筑的卧室安装故障电弧断路器(AFCI)和AFCI墙插座，安装后作用明显。我国2010年全国低压电器标准化委员会项目组才开始对电弧故障保护电器(AFDD)进行研究和相关试验，2014年推出《电弧故障保护电器(AFDD)一般要求》，而这一规范只是产品规范并不是设计规范。(2)电气火灾隐患检测方式落后，电气火灾隐患排查仍停留在眼看、手摸、鼻闻的较低水平。(3)在电气火灾防控体系中，研发和应用新技术、新产品的更新速度慢，尚不能将被动防火变主动，不能实现电气火灾的早期发现与控制。

(二)产品设计以及施工操作不合格

变更设计、违章施工和使用假冒伪劣电气产品会造成大量火灾隐患。施工队伍在施工过程中偷工减料，未严格遵守电气施工设计的图纸，未经设计部门和上级主管部门的审批擅自进行线路改造，都会加大电气火灾发生概率。还有部分电气火灾是由于使用存在质量问题的电气产品。

另外，监督检查周期长、流于形式，监督管理制度不规范，公众消防安全意识不强等也是造成电气火灾多发的重要原因。

四、人防物防技防措施

人防、物防、技防是指基于互联网、物联网的电力安全管理思维，通过智能人防、智慧终端、数据监控相结合，达到一种可复制、可推广的运行模式。

(一)人防措施

人防措施是指一套长效性、常态化的电气安全检查与维护机制。目前，进行电气安全大检查的主要方式是监管部门直接深入企业单位进行隐患排查，或聘请具有高级职称的评估师，深入现场检查安全生产制度、安全生产措施落实情况。这种方式存在很多不足：(1)专业性较差，监管部门执法人员大多不具备专业电气知识，隐患排查过程中，不易发现电气隐患；(2)专业检测设备的使用率不高，不能通过多个角度判断电气隐患；(3)专家检测时，主要对管理制度、安全工作记录以及整体安全工作等进行检查，缺少专项电气检测；(4)专家人数有限，不能满足隐患大排查、运维的需求；(5)每位专家每次仅能深入一个现场，未能充分发挥鉴定的作用。

1.对当前人防措施进行改进。基于人防本身专业性较差、设备使用率较低、电气检测专项不足等弱点，对电气安全隐患排查方式进行改进。首先建立专家库，并将专家库划分为隐排人员和鉴定专家。隐排人员是具有电气开关元件专业知识、电气防火技术、专用仪器使用技术、电力数据分析和电气故障分析处理等技能的人员；鉴定专家是具有一定资质的高级工程师或安全评估师。具体操作流程：隐排人员手机中安装有“电管医生”的隐患排查APP软件，具有位置定位、图片上传、隐患登记、隐患应急处理和隐患清单查询等功能，现场登录后，可精确定位人员所属位置进行隐患预判与登记上传，而后由专人对隐排系统数据平台材料进行提取整理，由后台管理员进行二次筛查和留存。现场检测完成后，后台管理员可通过平台直接生成《电气安全隐患分析报告》，再由鉴定专家进行鉴定，出具鉴定结果发至排查单位。同时，隐排人员随身佩戴摄录仪，以工作痕迹方式对检查情况存档备案。

隐排系统可根据不同场所的消防设施、电气线路和安全隐患做专业性防护。该模块由隐患排查标准、隐患排查治理信息化应用、隐患排查治理线下辅导“三位一体”组成。检测设备有超声波放电测试仪、漏电保护测试仪、插座回路测试仪、热成像仪、电能质量分析仪、可燃气体浓度检测仪等。检测范围包括：(1)变、配电室，包括高低压配电装置、补偿设备、低压电器(如低压断路器、低压隔离开关、漏电保护器、配电箱及开关箱)等。(2)低压配电线路，包括室内配线、导线连接、导线与设备的连接、导线的绝缘强度、电力电缆线路等；照明装置、开关与插座回路；电缆、线路和设备故障点。(3)地下电缆、墙体线缆、架空线缆。

2.改进后人防措施的优势。人防措施具有以下优势：(1)隐排人员更加满足大排查的需求，具有一定经验和设备检测判断能力，在短期内进行集中授课培训即可。(2)鉴定专家具备电气专业知识并具有安监部门颁发的高/低压操作证，在办公室即可进行隐患鉴定，可处理多个检查结果，充分提高专家的利用率，达到专业人做专业事的效果。(3)建立长效性、常态化的电气安全检查机制，在用电现场检测设备和线路的工作情况，经过巡查/维护→分析→结论→整改的工作流程，解决已经凸显的先兆性隐患，达到标本兼治。(4)规范自检、自查的工作流程。

(二)物防措施

物防是指通过具有安全防护功能的产品，及时保护供电设备和线路，以达到消除安全隐患的目的。

1.安全防护产品。按照功能可将安全防护产品分为防过载、防漏电、防虚接、故障电弧报警和环境预警装置等。(1)防过载插座。设备和线路发生过载时，会形成热积累，引发火灾。防过载插座具有过载主动断电功能，可有效避免因下段负载过大造成的火灾隐患。防过载插座设计使用环境为：家庭应用于厨房；学校应用于食堂、宿舍；市场/商场应用于商户。(2)防漏电插座。漏电是电器外壳和市电火线间由于某种原因连通后与地之间有一定的电位差产生的。通常在实际配电系统中，插座回路设置漏电保护器，保护值为30～50 mA，保护时间为100 ms，这种设计对使用人特别是婴幼儿的保护不够，容易造成触电。针对此种情况，研发了防漏电插座，设计值为10 mA，安装位置处于线路末端，保护时间短，能够更及时有效地对漏电故障进行保护，主要应用在潮湿的环境、插座安装高度低和幼儿园的场合。(3)防虚接断路器。虚接是指因接线端子接触不实、氧化、老化等外因引起的线路问题，从而造成温度过高的现象，严重的即可造成火灾。防虚接断路器同时具有漏电和虚接保护功能，能够对两种故障进行及时保护，杜绝火灾隐患，主要用于替换传统漏电保护器。(4)防电火花插座和断路器。电流通过某些绝缘介质(例如空气)所产生的瞬间火花，为火灾发生的主要隐患之一，防电火花插座和断路器主要应用在非固定式负荷且运行电流超过线路承载量30%的情况。(5)智能防过载插座。智能防过载插座除具有正常防过载功能外，可随意设置上限功率，当出现阻性负载、过欠压故障、温度过高、短路保护等异常时，可及时断开用电回路，保护输电线路和用电设备，主要应用于公寓宿舍。(6)智能终端设备。智能终端设备包括插座和开关，通过物联网技术，将插座和开关的运行数据上传至手机客户端。用户可以随时知道终端的工作情况，设置保护上下限，当发生故障时，会根据实际情况，进行黄色预警和红色警告，并切断回路。

2.物防措施的优势。物防措施具有以下优势：安装具有电弧探测或保护的装置，能及时对故障电弧进行探测；安装具有防过载功能的插座，将延伸用电安全的最后一公里；安装具有防虚接探测或保护的设备，可避免接触不良引起的电气火灾。通过“物防”，根据现场故障、用电条件和安全需求等，经过勘查→讨论→研发→应用的工作流程，进行定制化开发，可第一时间解决突发性故障，实现源头治理。

(三)技防措施

技防是指结合互联网、物联网技术，通过系统建设，建立隐患排查、电气环境监测、运行数据监测等一整套的用电管理及安全监控平台，成立配备专业的电力数据监控和分析团队，实现电气安全早期预警及电力运行数据监控，提升管理水平。技防具有以下优势：(1)建立电气外部环境的监督预警机制；(2)建立电气运行数据监督预警机制；(3)依托物联网、大数据，从配电系统中提取运行数据和环境数据，经过采集→监控→分析→处理的工作流程，解决预见性隐患，实现技术防范。

五、基于人防物防技防的电气火灾综合治理几方面固化标准

依据“以维止患、以维代改”的方针，采用“大曝光、大整治、常态化”流程，使用“人防、物防、技防”的手段，在天津财经大学集中开展的电气火灾综合治理中取得了显著成效。其治理经验具有可推广、可复制的优点，总结起来包括以下10个方面的内容：(1)检查区域重点化，根据实际现场环境，加大重点区域的自查和巡查密度，制定合理的工作计划。(2)责任制度网格化，坚决落实安全责任制度，责任落实到个人。(3)电气设备功能化，安装具有防护功能的电气类产品，第一时间消除隐患。(4)配电系统台账化，建立用电单位的系统图、配电图和设备清单，实行台账管理。当发生线路或设备更改，及时更新台账。(5)检测手段专业化，采用望闻问切的工作方式和先进的设备仪器进行电气隐患探测。(6)功能检测专项化，在雷季、雨季、空调高峰期和采暖期等特殊时期，建立接地、空调等专项隐患排查。(7)隐患排查清单化，建立自查清单、巡查清单和排查清单。(8)维护记录表格化，建立电气设备运行维护手册，记录维护内容。(9)安全教育常态化，定期组织电气安全教育及专业知识培训活动，加强安全意识。(10)电气故障失效分析，当发生电气故障时，要实现对电气故障的失效分析，切莫直接进行设备更换，避免再次发生电气事故。

六、结束语

本文结合电气火灾发展现状，通过人防、物防、技防建立常态化检测及维护机制，落实社会单位消防安全主体责任，推动社会单位整合系统平台，建立电气设备和隐患的电子档案数据库，定期组织隐排人员及专家进行巡检、检测、鉴定，可有效促使社会单位电气使用维护安全水平明显提升，减少电气火灾事故。