韓歡慶

安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定 201801

      【摘要】近年來(lái)，電氣火災事故時(shí)有發(fā)生，尤其人員密集場(chǎng)所發(fā)生的電氣火災，不僅會(huì )造成重大人員傷亡和財產(chǎn)損失，而且還會(huì )影響社會(huì )的和諧穩定。電氣火災事故的發(fā)生，主要是由于相關(guān)單位存在消防安全主體責任落實(shí)不到位、消防安全管理制度不健全、日常消防安全管理水平低下、員工消防安全意識淡薄等問(wèn)題。對此，各相關(guān)單位需要認真開(kāi)展生產(chǎn)作業(yè)場(chǎng)所尤其是人員密集場(chǎng)所的火災隱患排查治理，深入分析火災發(fā)生的主要原因，制定科學(xué)有效的防范措施。

      【關(guān)鍵詞】電氣火災；防火設計；防火安全

1電氣引燃源

     電氣火災是由電氣引燃源引起的火災，電氣引燃源的主要形式包括危險溫度、電火花和電弧。

1.1危險溫度

      電流通過(guò)電氣設備或線(xiàn)路時(shí)的發(fā)熱量與電流的平方、導體的電阻、時(shí)間成正比，如果電流產(chǎn)生的熱量不能及時(shí)散發(fā)出去，將導致溫度異常升高，進(jìn)而引起火災。導致危險溫度的原因主要有以下6個(gè)方面：

      一是短路。線(xiàn)路短路時(shí)的電流是正常時(shí)的數倍乃至數十倍，溫度將急劇上升。短路的原因包括：電氣設備安裝和檢修中的接線(xiàn)和操作錯誤，運行中的電氣設備或線(xiàn)路發(fā)生絕緣老化、變質(zhì)、失去絕緣能力，導電性粉塵、纖維、動(dòng)植物進(jìn)入電氣設備內部等。

      二是過(guò)載。過(guò)載的原因主要包括：電氣線(xiàn)路或設備設計選型不合理，或沒(méi)有考慮足夠的裕量；電氣設備或線(xiàn)路使用不合理，負載超過(guò)額定值或連續使用時(shí)間過(guò)長(cháng)，超過(guò)線(xiàn)路或設備的設計能力；設備故障運行造成設備和線(xiàn)路過(guò)負載；電氣回路諧波能使線(xiàn)路電流變大而過(guò)載。

      三是漏電。當漏電電流集中在某一點(diǎn)時(shí)，可能引起比較嚴重的局部發(fā)熱，引燃成災。

      四是接觸不良。電氣線(xiàn)路或電氣裝置中的電路連接部位是系統中的薄弱環(huán)節，是產(chǎn)生危險溫度的主要部位之一。電氣接頭連接不牢、焊接不良或接頭處夾有雜物，都會(huì )增加接觸電阻而導致接頭過(guò)熱。

      五是電壓異常。電壓過(guò)高和過(guò)低均屬電壓異常。電壓過(guò)高時(shí)，會(huì )使鐵心發(fā)熱增加；電壓過(guò)低時(shí)，可能造成電動(dòng)機堵轉、電磁鐵銜鐵吸合不上，使線(xiàn)圈電流大大增加而發(fā)熱。

      六是其他原因。包括機械故障、鐵心過(guò)熱、散熱不良、電熱器具和照明器具、電磁輻射能量等。

1.2電火花和電弧

      電火花是電極間的擊穿放電，電弧是大量電火花匯集而成的。電火花和電弧，不僅能引起可燃物燃燒，還能使金屬熔化、飛濺，構成危險的火源、甚至引發(fā)爆炸。電火花和電弧分為工作電火花及電弧、事故電火花及電弧。工作電火花及電弧是指電氣設備正常工作或正常操作過(guò)程中所產(chǎn)生的電火花，如刀開(kāi)關(guān)、斷路器、接觸器、控制器接通和斷開(kāi)線(xiàn)路時(shí)會(huì )產(chǎn)生電火花，插銷(xiāo)拔出或插入時(shí)的火花，電動(dòng)機的電刷與換向器或滑環(huán)的滑動(dòng)接觸處產(chǎn)生的電火花等。事故電火花及電弧是線(xiàn)路或設備發(fā)生故障時(shí)出現的火花，如絕緣損壞、導線(xiàn)斷線(xiàn)或連接松動(dòng)導致短路或接地時(shí)產(chǎn)生的火花，熔絲熔斷時(shí)產(chǎn)生的火花等。

2典型事故原因分析

      對典型火災進(jìn)行系統安全分析，找出事故原因，有助相關(guān)單位采取針對性的預防措施。例如，2017年11月18日，位于北京市大興區西紅門(mén)鎮新建二村的一幢建筑發(fā)生火災，事故造成聚福緣公寓內19人死亡、8人受傷，并造成重大經(jīng)濟損失。經(jīng)調查，事故的直接原因是在冷庫制冷設備調試過(guò)程中，被覆蓋在聚氨酯保溫材料內為冷庫壓縮冷凝機組供電的鋁芯電纜電氣故障造成短路，引燃周?chē)扇嘉?，可燃物燃燒產(chǎn)生的一氧化碳等有毒有害煙氣蔓延導致人員傷亡。針對此次事故，從“人"“物"“管理"“環(huán)境"4個(gè)方面分析（如圖1所示），可以看出，“人"的問(wèn)題主要包括違規操作、違章建設、安全意識不強、逃生自救能力差等；“物"的問(wèn)題主要包括電纜短路，消防設計、設施及建設有缺陷，電氣保護裝置故障，保溫材料可燃等；“管理"的問(wèn)題主要包括消防制度不健全、違法出租、監督檢查不力、消防責任制不落實(shí)、應急管理不完善教育培訓不夠等；“環(huán)境"的問(wèn)題主要包括通風(fēng)不良、存在有毒煙氣、人員密集等。

圖1火災因果分析圖

3預防對策

3.1保障電氣安全設計和電氣產(chǎn)品安全

      保障建設工程電氣安全設計和電氣產(chǎn)品的質(zhì)量安全，是預防電氣火災的源頭。對此，各相關(guān)單位，一是要嚴格人員密集場(chǎng)所消防安全設計審核和驗收，嚴格電器產(chǎn)品及其線(xiàn)路施工進(jìn)場(chǎng)檢查驗收。二是要嚴查施工單位不按設計圖紙施工、偷工減料、使用劣質(zhì)電線(xiàn)及質(zhì)量不合格電器產(chǎn)品等問(wèn)題和隱患。三是要規范消防設施的設計和建設，配備合格的消防器材，按要求設置電氣火災監控系統。四是嚴格落實(shí)電器產(chǎn)品生產(chǎn)企業(yè)資質(zhì)審批、認證管理，嚴厲查處無(wú)證非法生產(chǎn)行為和偽劣產(chǎn)品。五是嚴格查處電線(xiàn)電纜、開(kāi)關(guān)插座等生產(chǎn)企業(yè)在絕緣材料、阻燃原料、線(xiàn)芯材質(zhì)、線(xiàn)徑等方面不按標準或降低標準生產(chǎn)的違法行為，嚴查質(zhì)量不合格電器產(chǎn)品在工程上使用和安裝。

3.2加強電氣設備使用安全管理

      各相關(guān)單位要嚴格按照電氣設備的技術(shù)要求正確使用電氣設備，及時(shí)進(jìn)行定期檢測、維護保養，強化電氣安全隱患排查治理，尤其對于人員密集場(chǎng)所來(lái)說(shuō)，相關(guān)單位要嚴格排查電氣線(xiàn)路敷設不規范、用電負荷超額、電源插座數量不足以及未設短路保護裝置、私拉亂接電線(xiàn)、使用無(wú)證電器產(chǎn)品等問(wèn)題，避免施工不規范造成電線(xiàn)絕緣層損壞、電纜井（溝）封堵不嚴密等隱患。對于整治難度大的電氣安全隱患，應實(shí)行掛牌督辦，限期整改。同時(shí)，各相關(guān)單位還應積極推行“智慧用電"。所謂“智慧用電"，是一種基于大數據的電氣火災隱患治理系統，可以實(shí)現電氣火災等涉電安全隱患的準確定位、準確排查。其主要是利用智能傳感終端對電氣引發(fā)火災的主要因素，如線(xiàn)纜溫度、電流負荷、剩余電量等進(jìn)行實(shí)時(shí)監測監控，然后通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)采集上傳電氣線(xiàn)路實(shí)時(shí)運行數據，經(jīng)大數據技術(shù)分析隱患成因，并實(shí)時(shí)將隱患信息推送給用電單位和管理人員手機終端處理，監管隱患信息并向監管部門(mén)提供火災隱患風(fēng)險評估報告，從而實(shí)現電氣火災隱患從發(fā)現、監管到治理的有效閉環(huán)，減少電氣火災等涉電安全事故的發(fā)生。

3.3加強有關(guān)人員的安全教育培訓

      一是各相關(guān)單位要確保電工持證上崗，并定期開(kāi)展教育培訓。二是加強電氣設備管理、使用和維護等相關(guān)從業(yè)人員安全教育培訓、考核和管理工作，健全規范電氣相關(guān)資格證書(shū)的發(fā)放、考核機制，切實(shí)提高電氣從業(yè)人員的技能水平。三是政府監管部門(mén)應通過(guò)多種形式開(kāi)展安全用電宣傳教育，利用各類(lèi)媒介宣傳涉電安全生產(chǎn)事故和火災事故教訓，普及安全用電常識。

3.4加強應急管理工作

     各相關(guān)單位，尤其是人員密集場(chǎng)所的管理單位和經(jīng)營(yíng)單位要按照法律法規要求，制定火災或電氣火災專(zhuān)項應急預案，并保證其科學(xué)性、有效性和實(shí)用性；配備報警裝置和必要的應急救援設備、設施，注明其使用方法，并在顯著(zhù)位置標明安全撤離的通道、路線(xiàn)，保證安全通道、出口的暢通；應定期檢測、維護報警裝置和應急救援設備、設施，使其處于良好狀態(tài)，確保正常使用。同時(shí)，各相關(guān)單位還應通過(guò)積極組織開(kāi)展必要的應急演練，使工作人員掌握必要的自救、互救、急救知識。

4限流式保護器在電氣防火的應用

4.1限流式保護器的功能及應用方案

4.1.1限流式保護器的設計

      電氣防火限流式保護器可有效克服傳統斷路器、空氣開(kāi)關(guān)和監控設備存在的短路電流大、切斷短路電流時(shí)間長(cháng)、短路時(shí)產(chǎn)生的電弧火花大，以及使用壽命短等當弊端，發(fā)生短路故障時(shí)，能以微秒級速度快速限制短路電流以實(shí)現滅弧保護，從而能顯著(zhù)減少電氣火災事故，保障使用場(chǎng)所人員和財產(chǎn)的安全。

      安科瑞ASCP200-1電氣防火限流式保護器的主要元件是固態(tài)開(kāi)關(guān)，不同于傳統家用的空氣開(kāi)關(guān)（微斷）。我們知道，傳統空氣開(kāi)關(guān)的斷開(kāi)是一種機械運動(dòng)過(guò)程，分斷時(shí)間需要幾十毫秒(一般30～50ms)，帶負載斷開(kāi)時(shí)通常伴隨有電弧的產(chǎn)生。而固態(tài)開(kāi)關(guān)的斷開(kāi)則是依靠半導體內部的載流子運動(dòng)實(shí)現，分斷時(shí)間微秒級，速度快，無(wú)電弧產(chǎn)生。

      如圖1所示，當發(fā)生短路故障時(shí)，傳統空氣開(kāi)關(guān)在電流升至C點(diǎn)時(shí)才能動(dòng)作，且無(wú)法瞬時(shí)切斷電流，而固態(tài)開(kāi)關(guān)則可以在電流升至B點(diǎn)時(shí)即瞬間切斷短路電流。

圖2短路故障前后電流與時(shí)間關(guān)系圖

      從流過(guò)電阻的電流熱量公式Q=I2Rt，可以很容易看出，傳統空氣開(kāi)關(guān)與固態(tài)開(kāi)關(guān)在短路時(shí)所釋放的能量差別可以達到數千倍之多。因此當裝配限流式保護器的回路發(fā)生短路故障時(shí)，就可以避免電弧的產(chǎn)生，從而有效降低了電氣火災。

4.1.2 ASCP200-1功能特點(diǎn)

      ASCP200-1型電氣防火限流式保護器是單相限流式保護器，較大額定電流為63A。主要功能如下:

      A）短路保護功能，線(xiàn)路發(fā)生短路故障時(shí)，能在150微秒內實(shí)現快速限流保護；

     B）過(guò)載保護功能，線(xiàn)路持續過(guò)載時(shí)，保護器限流保護；

     C）表內超溫保護功能，保護器內部器件工作溫度過(guò)高時(shí)，保護器限流保護；

     D）過(guò)/欠壓保護功能，線(xiàn)路欠壓或過(guò)壓時(shí)，保護器告警或限流保護（可設）；

     E）電纜溫度監測功能，被測線(xiàn)纜溫度超過(guò)報警設定值時(shí)，保護器告警或限流保護（可設）；

     F）漏電流監測功能，線(xiàn)路漏電超過(guò)報警設定值時(shí)，保護器告警或限流保護（可設）；

     G）通訊功能，保護器配置1路RS485接口，1路2G無(wú)線(xiàn)通訊，可以將數據發(fā)送到安科瑞Acrel-6000安全云平臺，或第三方監控軟件或平臺，從而實(shí)現遠程監控。

4.1.3 ASCP200-1技術(shù)參數

4.1.4應用方案圖示

      ASCP200-1型電氣防火限流式保護器建議安裝在入戶(hù)開(kāi)關(guān)下端，額定電流值根據入戶(hù)開(kāi)關(guān)的具體規格進(jìn)行設置，典型應用示意圖如圖2所示：

圖3 ASCP200-1家用防火解決方案安裝示意圖

4.1.5使用注意事項

      在選用限流式保護器時(shí)，限流式保護器的設定的額定電流應該與其前一級的斷路器的額定電流保持一致。例如，當限流式保護器輸入端斷路器的額定電流為32A時(shí)，應將限流式保護器的額定電流設置為32A。為保障限流式保護器的正常使用，嚴禁將其使用于與其前端斷路器的額定電流不匹配的配電線(xiàn)路中。

      ASCP200系列采用限流式保護器采用壁掛式安裝，可以?huà)靿Π惭b，也可以安裝在箱體內，應確保安裝場(chǎng)所無(wú)滴水、腐蝕性化學(xué)氣體和沉淀物質(zhì)，并注意環(huán)境溫度和通風(fēng)散熱。

      為確?？煽窟B接，接線(xiàn)時(shí)應按接線(xiàn)圖進(jìn)行，同時(shí)為了防止接頭處接觸電阻過(guò)大而導致局部過(guò)熱，也避免因接觸不良而導致保護器工作不正常，線(xiàn)頭應采用合適大小的U形冷壓頭壓接后，再插入保護器相應端子上并將螺釘擰緊壓實(shí)。

      保護器內部帶有交流電，嚴禁非專(zhuān)業(yè)人士擅自打開(kāi)產(chǎn)品外殼。保護器在使用期間，若被保護線(xiàn)路發(fā)生短路或過(guò)載故障而被限流保護時(shí)，保護器仍處于帶電狀態(tài)，不允許隨意碰觸用電線(xiàn)路的金屬部分。待檢查線(xiàn)路，并排除故障后，長(cháng)按保護器的復位按鍵約2秒鐘，使保護器恢復正常運行時(shí)。

      當保護器因超溫而發(fā)生限流保護時(shí)，則可能是因為負載電流過(guò)大，環(huán)境溫度過(guò)高或通風(fēng)散熱不良等原因導致，可通過(guò)加強通風(fēng)等措施，等保護器溫度降下來(lái)后，再長(cháng)按復位鍵，使保護器復位，恢復正常運行。

參考文獻

[1]謝振華，中國勞動(dòng)關(guān)系學(xué)院

[2]安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設計與應用手冊.2020.06版

作者簡(jiǎn)介：韓歡慶，女，安科瑞電氣股份有限公司，主要從事電氣防火限流式保護器的研發(fā)與應用