浅析工业建筑电气火灾原因及对策分析
2024-06-25 16:59:29 来源：安科瑞电子商务（上海）有限公司
摘要：工业建筑在工业产品生产制造过程中，会使用大量的电气设备，电气火灾问题时有发生，一旦引起火灾或爆炸事故，不仅对人员和设备造成巨大的损失，还可能导致生命安全事故发生。因此，文章深入研究工业建筑电气火灾原因，然后提出针对性的火灾预防措施，希望可以为施工人员提供一些参考与借鉴，进而共同提升电气线路火灾的防控能力，推动建筑行业的健康长远发展。
关键词：工业建筑；电气火灾；原因分析；预防措施
0.引言
电气火灾事故的发生，其复杂性与危害性给社会带来巨大的威胁。当火灾发生后，大火会沿着电路快速蔓延，给后续救援带来一定困难。通过深入探究火灾发生原因，能够帮助人员更好地认识潜在火灾隐患，同时掌握合理的防范措施，有效降低故障发生的概率，进而保障财产与生命安全。
1.工业建筑电气火灾原因分析
1.1电气设计不合理
在工业建筑中，电力线路分布繁杂，如果线路布置不合理，可能会导致线路过长、过于密集，增加了线路短路和过载的可能性。同时，线路布置不合理还可能使得线路与可燃物或易燃物接触，一旦产生电弧或火花，容易引发火灾。其次，电气设备的选择不当也是导致电气火灾的原因之一。选择与实际工况不匹配的电气设备可能会在使用过程中产生过热或发生短路，增加了火灾的风险。例如，选择额定电流过小的电线或插座，无法承受所传输的电流，长期使用可能引发线路过载和火灾。与此同时，如果电气负荷计算错误，电气系统可能无法提供足够的电力保障，导致电气设备过载工作，进而引发火灾。此外，缺乏适当的保护措施，如过载保护、短路保护等，一旦出现电路故障或异常，短时间内无法及时切断电源，可能会导致电气设备过热、发生火灾。
1.2绝缘老化和损坏
绝缘材料在电气线路中起到隔离电流的作用，防止电流通过接触其他金属部件或周围环境而引起火灾。然而，长期使用、环境因素、过载和过热等因素都可能导致绝缘材料的老化，从而降低其绝缘性能。随着时间的推移和使用条件的变化，绝缘材料的物理和化学性质会发生变化，瓦解、变脆或失去绝缘能力。当绝缘材料的绝缘性能下降时，可能会出现电流泄漏的情况，电流泄漏会导致电线周围的温度升高，进一步加剧绝缘材料的老化。在绝缘材料破裂或破损的地方，电流可能会发生短路，形成电弧，产生极高的温度和能量，引发火灾。绝缘材料的损坏也可能导致电气线路火灾。绝缘材料可能会遭受物理损坏，如挤压、弯曲或刮擦等。化学腐蚀也可能导致绝缘材料的损坏，例如酸性或碱性物质的侵蚀。此外，动物等外部因素也可能对绝缘材料造成损坏，例如啮咬或刮伤。当绝缘材料被损坏后，其绝缘性能下降，可能会导致电压泄漏和电弧放电的发生，这些电弧和火花的存在增加了火灾的风险。
1.3接地故障
接地故障比较隐蔽且难以发现，其引起火灾的危险性也较大。接地故障引起电气火灾的原因主要有三个方面。首先，故障电压可能会引发火灾。当设备或电线发生接地故障时，可能会导致电压异常升高，超过设备或线路所能承受的极限。这种异常电压可能会引起电线、电缆或其他电气设备外壳等部分发生电火花，从而引发火灾。其次，故障电流也可能引起火灾。接地故障会导致电流异常地流向大地，如果周围存在易燃材料，例如生产相关的各种甲、乙、丙类物料等，当异常电流通过这些易燃材料时，可能会产生高温和火花，引发火灾。特别是当接地电阻很小或故障电流很大时，火灾的风险会进一步增加。此外，接线端子连接错误也是可能引发火灾的一种情况。如果在接线过程中发生错误，未正确连接零线和相线，电气设备就无法正常运行。当接地故障发生时，接地电阻会变得很高，这样在故障点附近会产生很大的短暂过电压，如果设备周围有易燃材料存在，这样的过电压可能引起火灾。
1.4人为因素
在工业建筑电气系统的使用中，工作人员的不规范操作和不当行为可能引发火灾问题，他们可能没有对电气线路的技术参数进行准确测量，或者对电气设备的运行状态没有进行全面的判断。这种情况下，一些潜在的安全隐患可能被忽视，例如搭接的电线接触不牢固、设备运行时温度过高等，这些问题可能积累并*终导致火灾。其次，工作人员在日常操作中可能存在行为不当的情况。比如，一些工作人员可能随意更改电气线路的布局，使用不符合标准的电缆或电气元件，或者在电气设备故障检修时带电作业。这些行为可能会破坏电气系统的稳定性，增加火灾的风险。此外，一些员工可能会忽略安全操作规程，如在爆炸危险区域巡检作业未释放人体静电或使用非防爆电气设备等，这些违规行为都可能引发火灾或爆炸事故。
1.5自然因素
在雷雨天气中，大雨可能会对电气线路和设备造成严重的影响，进而导致火灾事故的发生。在雷雨天气中，降雨量较大时，积水可能会淹没地面上的电气线路和设备，这种情况下，电气线路和设备可能不能正常工作，甚至发生灼烧或短路现象。电线短路和设备的破裂可能会引发火灾，尤其是当水与电气设备的电流接触时，电弧可能产生极高的温度，从而引发火灾。同时，强烈的降雨可能导致电气线路和设备受到严重的侵害，例如电线的绝缘材料被水侵蚀，设备的外壳破损等。这些异常情况可能导致电线漏电、电气设备部件短路等问题，进而增加了火灾的发生概率。此外，雷雨天气中，雷电常常伴随着强烈的雷击，雷电可能直接击中电气设备或线路，引发火灾。雷电的高能量和高温可能导致设备破裂、电线短路等严重后果，进一步加剧了火灾的风险。
2.工业建筑电气火灾预防措施
2.1优化线路设计
相关人员应对设计图纸进行详细检查，确保线路布局合理、合理并避免管道之间的相互碰撞。可以借助BIM（建筑信息模型）技术，模拟建筑内部的线路排列，并优化线路布局，从而降低线路交叉和干扰的可能性[5]。同时，在配电线路设计中，应仔细计算负荷需求，确保电气设备能够满足工业建筑的实际用电需求。这样可以避免过载情况的发生，减少电气设备过热引发火灾的风险。其次，材料的选择也是优化线路设计的重要方面，特别是对于电线材质、截面积、规格型号、耐火等级和绝缘等级等方面要严格按照标准要求进行选择。适当选择耐高温、耐磨损、耐老化等性能良好的材料，可以提高线路的可靠性和安全性。此外，还应注意电线与其他材料的隔离，防止电线受到机械损坏或外力碰撞而导致火灾。另外，还应设置并定期检查火灾自动报警系统和灭火设备，以便在火灾发生时能够及时报警和处置。
2.2善用电气火灾预警系统
在工业建筑中，电气火灾是一种常见而严重的安全隐患，为了更好地预防和控制电气火灾的发生，应当结合电气火灾预警系统进行快速精准预防与处理。如，可以引入消防电源监控系统，其具有实时监测功能、报警功能、转发功能、主备电源监控互投功能、数据存储功能、自检功能等多种特点，可以有效地提升火灾预防能力，减少火灾事故的发生。通过实时监测功能，可以对电气设备的工作状态进行监控和检测，及时发现异常情况并进行报警，有效地防止因电气设备故障导致的火灾发生；而报警功能则能够及时提醒相关人员，进一步加强对火灾风险的预警和管理。同时，转发功能可以将报警信息及时传递到相关部门或个人，加快故障处置的响应速度，保障消防电源可靠运行。在工业建筑中，存在主备电源的情况，消防电源监控系统的主备电源监控互投功能可以实现主备电源之间的实时切换和监控，确保消防设备能够持续供电，保障火灾预防系统的正常运行。同时，数据存储功能可以记录和储存历史数据，为后期的数据分析和事故回溯提供有力的支持；而自检功能能够定期对消防电源监控系统的各项功能进行自动检查，确保系统的稳定性和可靠性。
与此同时，还可以引入电气火灾监控系统，以实时监测为基础，准确地监控电气设备的温度和电流信号等关键参数。通过对这些参数的监控，系统可以及时感知到任何异常情况的发生，如电气设备过热、电流过载等，有助于提前发现火灾隐患。同时，该系统还能够监测所涉及区域内的温度和电流信号等指标，通过对比分析，能够更全面地了解工业建筑内部的安全状况。电气火灾监控系统还能处理各种电气火灾探测器的探测信号，这些火灾探测器可以是温度传感器、烟雾探测器、图像型感温探测器等，能够实时地探测到电气设备内部的异常情况。当系统接收到这些探测器的信号并判断其超过了预定的报警值时，自动发出警报信息，及时通知相关人员进行紧急处理和处置，将电气火灾隐患消灭在萌芽状态，以避免火灾事故的发生。
2.3安装漏电保护以及接地保护
在实施漏电防护工作时，可以选择额定漏电电流不大于30mA的漏电防护器作为主要解决方法。这种漏电防护器能够及时地检测到电流的偏差，一旦有漏电情况发生，漏电保护器会迅速切断电源，从而避免潜在的风险。同时，在选择漏电保护器时需要适应实际的电压和电流要求，以保证其正常工作和防护效果。此外，直流限流熔断器的能力也很重要，它能够保护设备免受过大的电流冲击。不同的电力线路和设备可能面临不同的漏电隐患，因此应当根据实际情况选择合适的漏电保护器进行防护。同时，合理规划还能避免漏电和混乱现象的发生，从而降低火灾隐患。
接地保护也是非常重要的一项工作，包括防雷防静电接地、施工接地和维护接地等[7]。在防雷防静电接地方面，关键是做好建筑物防雷、设备接地和防静电接地，并且根据规范要求设置避雷针、避雷网格、人体静电导除柱、防静电跨接，配电箱设置电涌保护器，用以减少设备周围的操作人员和设备受到雷电的威胁以及静电导致的爆炸事故伤害。同时，在施工和维护过程中，通过电气设备接地点与地面接地线或等电位接地端子箱可靠连接来降低风险的出现。施工保护零线与地面接地线相连可以有效降低故障的发生和危险程度。
2.4加强重点部位防护
在建筑电气系统中，存在着一些重要的部位和设备，其安全运行对整个系统的稳定性和可靠性至关重要。因此，针对这些重点部位，采取必要的防护措施是非常必要的。首先，电线和电缆一旦出现断线、短路或接触不良等问题，很容易引发火灾，因此，需要保证电线和电缆的绝缘性能良好，可以使用防火、耐高温的绝缘材料进行包覆，确保其可以承受电气设备正常工作时的高温和高电压环境。其次，对于电气设备和开关插座等设施，要加强过载和漏电保护[8]。通过安装电动机保护器、热继电器和漏电保护器，可以在设备过载或发生漏电时自动切断电源。电动机保护器和热继电器可以根据设备运行电流来判断是否过载，漏电保护器可以检测到漏电电流并切断电源。这样可以及时消除隐藏的火灾隐患，保护设备和人员的安全。此外，对于火灾风险较高的区域，还需要考虑使用防爆设备。例如，在易燃易爆物品生产和储存区域，应选择防爆型电气设备，这些设备具有防爆特性，能够在遇到火源时自动断开电源，防止火灾蔓延。这些措施的实施不仅可以保护设备的安全运行，也能够保障人员的生命安全和财产的安全。
2.5提高操作人员的综合素养
首先，可以引入权责与问责机制。建立起明确的责任分工，明确每个操作人员在电气火灾预防方面的职责和权力，并建立一套完善的问责机制，对不履行职责或故意违反规定的操作人员进行纪律处罚或组织调离等。这样可以督促操作人员始终保持高度的警惕性和责任感，增强其防范意识，降低火灾风险。其次，要定期对上岗员工进行培训，对于同类工程的电气火灾事故案例，可以定期举办案例分析会议，对这些案例进行深入分析并总结经验教训。同时，也能提醒操作人员时刻保持警惕，及时发现和解决潜在的安全隐患，以避免类似事故再次发生。此外，在建筑电气施工阶段，监督人员应对现场施工情况和操作行为进行严格的监督，及时纠正违章操作和不规范行为，确保施工过程符合相关操作规范和安全要求，从而减少电气火灾的发生。
3.安科瑞电气火灾监控系统
3.1概述
Acre1-6000电气火灾监控系统，是根据国家现行规范标准由安科瑞电气股份有限公司研发的全数字化独立运行的系统，已通过国家消防电子产品质量监督检验中心的消防电子产品试验认证，并且均通过严格的EMC电磁兼容试验，保证了该系列产品在低压配电系统中的安全正常运行，现均已批量生产并在全国得到广泛地应用。该系统通过对剩余电流、过电流、过电压、温度和故障电弧等信号的采集与监视，实现对电气火灾的早期预防和报警，当必要时还能联动切除被检测到剩余电流、温度和故障电弧等超标的配电回路;并根据用户的需求，还可以满足与AcreIEMS企业微电网管理云平台或火灾自动报警系统等进行数据交换和共享。
3.2应用场合
适用于智能楼宇、高层公寓、宾馆、饭店、商厦、工矿企业、国家重点消防单位以及石油化工、文教卫生、金融、电信等领域。
3.3系统结构
3.4系统功能
1）监控设备能接收多台探测器的剩余电流、温度信息，报警时发出声、光报警信号，同时设备上红色“报警”指示灯亮，显示屏指示报警部位及报警类型，记录报警时间，声光报警一直保持，直至按设备的“复位”按钮或触摸屏的“复位”按键远程对探测器实现复位。对于声音报警信号也可以使用触摸屏“消声”按键手动消除。
2）当被监测回路报警时，控制输出继电器闭合，用于控制被保护电路或其他设备，当报警消除后，控制输出继电器释放。
3）通讯故障报警：当监控设备与所接的任一台探测器之间发生通讯故障或探测器本身发生故障时，监控画面中相应的探测器显示故障提示，同时设备上的黄色“故障”指示灯亮，并发出故障报警声音。电源故障报警：当主电源或备用电源发生故障时，监控设备也发出声光报警信号并显示故障信息，可进入相应的界面查看详细信息并可解除报警声响。
4）当发生剩余电流、超温报警或通讯、电源故障时，将报警部位、故障信息、报警时间等信息存储在数据库中，当报警解除、排除故障时，同样予以记录。历史数据提供多种便捷、快速的查询方法。
3.5配置方案
4.结束语
工业建筑电气火灾的原因多种多样，线路设计不合理、绝缘老化、接地故障以及人为因素是较为常见的原因。为了防范和控制电气火灾，应当优化线路设计、善用电气火灾预警系统、安装漏电保护和防雷防静电接地保护、加强重点部位防护、提高操作人员的综合素养等对策来减少火灾的发生。只有全面落实这些对策，才能够有效预防和控制工业建筑电气火灾的发生，确保人员和设备的安全。
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[9]安科瑞消防应急照明和疏散指示系统/防火门监控系统/消防设备电源监控系统/电气火灾监控系统选型手册.2022.05版
[10]张鹏飞.工业建筑电气火灾原因及对策分析
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3.5配置方案
4.结束语
