淺析古建筑電氣火災的預防對策

李婧婧?

安科瑞電氣股份有限公司  

【摘要】法國當?shù)貢r間2019年4月15日下午，始建1163年的巴黎圣母院突發(fā)大火。巴西當?shù)貢r間2018年9月2日晚，拉丁美洲歷史悠久、藏品豐富的巴西國家博物館慘遭火災，200年歷史的建筑只剩“空殼"，2000多萬件藏品中的92.5%被毀。文物古建筑防火安全，引起了全世jie的討論。古建筑起火原因很多，而電氣火災，如電氣設(shè)備的選型不當、設(shè)備亂用、用電不規(guī)范等，是引發(fā)火災的原因之一。

【關(guān)鍵詞】古建筑；電氣火災；過載；短路；電??；預防措施

1 古建筑火災危險的特殊性

1.1 古建筑耐火等級低，火災荷載大

與西方古建筑普遍采用磚石作為建材不同，我國傳統(tǒng)上普遍采用易燃的木材作為建筑材料，木質(zhì)材料耐火等級低，火災危險性大，而且古建筑群里存有大量商業(yè)區(qū)域，用電設(shè)備較多。因此，我國面臨的防火壓力相比西方要更為巨大。

1.2古建筑群環(huán)境條件特殊，防火間距不足，火勢蔓延迅速

我國古建筑多在偏遠的地區(qū)，以群落型式為主，各單體古建交織毗鄰，缺少防火分隔。如果有一處引起火災，易引發(fā)相連或相鄰的古建著火。等消防救援趕到，往往延誤滅火的佳時機。文物古建內(nèi)工作人員或者所在地居民自行開展滅火自救，缺乏專業(yè)的撲救技能，沒有有效的滅火設(shè)備，很難有效控制火勢的發(fā)展與蔓延，而且木結(jié)構(gòu)建筑在火災中的倒塌危險性較大，對施救人員的安全構(gòu)成威脅。

1.3 缺少消防設(shè)施，消防通道不暢，滅火救援困難

一般來講，我國古建筑大多遠離城鎮(zhèn)，消防設(shè)施嚴重滯后，消防器材配備達不到規(guī)范要求，無消防水池，沒有消防給水管網(wǎng)。古民居巷道窄，還多有臺階，消防車無法通行，消防車難以靠近或進入古民居內(nèi)進行火源撲救。這都給消防滅火帶來很大困難。

2 古建筑引發(fā)電氣火災的原因

2.1 過多使用電器設(shè)備威脅古建筑的安全

很多古建筑在承租給他人作為旅游商品店、展覽、餐飲、娛樂、住宿等同時還需滿足工作人員的日常辦公和生活所需，為此增加了很多用電設(shè)備。景觀亮化、大功率照明設(shè)備、空調(diào)、計算機、電視機、電冰箱、電磁灶、電暖器、電水壺等電器在古建筑中大量使用，這些電氣設(shè)備使用時間長而且多數(shù)單臺設(shè)備功率較大，加重了配電線路的負擔，使線路長期處在過載狀態(tài)下使用，電氣保護措施存在嚴重缺陷，很多古建筑的配電設(shè)施陳舊，保護功能減退等問題嚴重威脅著古建筑的安全。比如在文物建筑的木質(zhì)構(gòu)件上直接敷設(shè)電氣線路，大功率的照明設(shè)備和射燈直接架在木梁上，在木板墻上安裝電源插座或插線板，在文物單位內(nèi)使用大功率采暖電器（比如紅外電暖氣，俗稱小太陽），這些都是引發(fā)電氣火災的潛在原因。

電氣線路私亂搭建、線路老化、超負荷運行，未采取穿管敷設(shè)等防護措施等現(xiàn)象嚴重，日益凸顯，由此引發(fā)的事故率逐年上升。

供電系統(tǒng)未做保護接地，配電柜未設(shè)置在專門的配電房間而隨意安裝，如配電箱直接在室外掛墻安裝，箱體沒有采取相應的防護等級。

2.2 過載、短路、故障電弧等

過載，回路中接入許多大功率設(shè)備，超過了配電線路的負載能力，導致線路的溫度超過其高允許工作溫度，加速線纜老化，甚至由于高溫可導致線纜絕緣層燃燒。

短路，指電路或電路中的一部分被短接。由于線路絕緣層損壞，導致短路產(chǎn)生強烈的火花，其溫度可達3000℃以上，使短路點的金屬熔化成熔珠，引起線路起火及周圍可燃物燃燒。

電弧，是一種氣體游離放電現(xiàn)象。當電纜局部損壞或電器連接處松動時，有碳化和電阻性短路兩種現(xiàn)象的電弧可引發(fā)火災。當導體被損壞或連接處不緊固，會出現(xiàn)局部的熱點，在導體附近的絕緣材料發(fā)生碳化。碳是導電材料，它能使各點的電流變大，由于碳以一種非均勻的方式沉淀，使得電流以更便捷的路徑傳輸并產(chǎn)生電弧，久而久之，到達一定程度會引起電弧自燃。當兩個帶電導體之間的絕緣材料被損壞，兩個導體之間將產(chǎn)生一個顯著電流，由于不出現(xiàn)剩余電流，無法被監(jiān)測裝置保護，還不能被視為短路而被保護。當泄漏電流不斷增大，會使絕緣材料變?yōu)樘?，直到碳被電弧點燃產(chǎn)生火焰。

2.3 雷擊

雷電，一種伴有閃電和雷鳴的放電現(xiàn)象。雷電放電過程時間短，但是放電電流大，可達數(shù)十萬安培，閃電的溫度，從攝氏一萬七千度至二萬八千度不等。雷電對空曠區(qū)孤立的古建筑（如古塔）和古建筑群中高聳的建筑危害大，可直接導致古建筑物起火，使古建筑遭受大面積損毀。

3 古建筑電氣火災的預防措施

3.1 規(guī)范電氣線路敷設(shè)方式

由于大多古建筑存在照明插座電線私拉亂接、線纜直接明敷設(shè)在木質(zhì)材料上、電氣線路老化等隱患，故對古建筑內(nèi)安裝照明電器設(shè)備，必須經(jīng)有關(guān)部門批準，并嚴格執(zhí)行電氣安全技術(shù)規(guī)程。     

古建筑內(nèi)的電氣線路，均采用銅芯絕緣線纜，嚴禁亂拉亂接電線，全部采用阻燃型聚氯乙烯硬質(zhì)管或金屬管敷設(shè)，不得直接將線纜敷設(shè)在梁、柱、枋等可燃構(gòu)件上。

3.2 合理配電，選用保護電器

古建筑內(nèi)嚴禁使用鹵鎢燈、高壓鈉燈等高溫照明燈具和大功率電加熱器具，不準使用大于 60W的白熾燈直接安裝在可燃物物體上。如果需安裝照明燈具和電氣設(shè)備，必須嚴格執(zhí)行有關(guān)電氣安裝使用的技術(shù)規(guī)范和規(guī)程。燈飾材料的燃燒性能不應低于B1級，不得靠近可燃物。

建議一座古建筑單體設(shè)置一個配電箱，安裝斷路器和漏電保護器，做好各配電回路的過載保護、短路保護、接地故障保護及故障電弧防護。保護、控制電器均應安裝在專用的配電箱內(nèi)。定期檢查絕緣性能、電器元件功能及設(shè)備狀況，特別是短路保護和過載保護的可靠性。

設(shè)置電氣火災監(jiān)控系統(tǒng)，對主要的分支干線采取泄漏電流監(jiān)測，在電纜接頭、端子、重點發(fā)熱部件等部位設(shè)置測溫式探測器，并對照明、插座回路設(shè)置故障電弧保護器，降低火災事故發(fā)生的可能，變減少損失為避免損失。

3.3 制定安全用電管理制度

文物古建筑內(nèi)配電設(shè)備、電氣線路、電器選型、設(shè)備安裝等應符合相關(guān)產(chǎn)品標準、施工規(guī)范要求和防火要求，配備適用的保護電器作為防護裝置。開關(guān)、插座和照明燈具靠近可燃物時，采取隔熱、散熱等防火措施。文物建筑內(nèi)一般不得使用電熱器具和大功率用電器具，確需使用的，要采取安全防護措施，制定并嚴格落實使用管理制度。嚴禁私拉亂接電氣線路，室內(nèi)外電氣線路應采取穿管保護。對電氣線路和電器要定期檢查檢測，確保使用安全。

3.4 設(shè)置防雷設(shè)施

古建筑防直擊雷可在建筑高處加裝接閃短桿，在建筑的屋脊、屋檐、女兒墻安裝接閃帶，并做好引下線安全接地。古建筑內(nèi)部有電氣設(shè)施時，所有進出建筑物的金屬導體需要接地，并加裝電涌保護器，防止感應電壓和操作過電壓，電涌保護器根據(jù)電壓和使用范圍不同可分為電源浪涌保護器、信號浪涌保護器、音頻浪涌保護器、視頻浪涌保護器等，具體可根據(jù)不同要求分級加裝。

4 安科瑞限流式保護器與智能安全配電裝置介紹

4.1 產(chǎn)品概述

4.1.1 ASCP200-1 型單相電氣防火限流式保護器

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

  ASCP200-1 型電氣防火限流式保護器是單相限流式保護器，大額定電流為 63A。可廣泛應用于學校、醫(yī)院、商場、賓館、娛樂場所、寺廟、文物建筑、會展、住宅、倉庫、幼兒園、老年人建筑、集體宿舍、電動車充電站及租賃式商場商鋪、批發(fā)市場、集貿(mào)市場、甲乙丙類危險品庫房等各種用電場所末端干、支路的線路保護。

4.1.2 AISD智能安全配電裝置

AISD 系列智能安全配電裝置是安科瑞電氣有限公司專門為低壓配電側(cè)開發(fā)的一款智能安全用電產(chǎn)品，本產(chǎn)品主要針對低壓配電側(cè)人身觸電安全事故、線路老化、漏電引起電氣火災等等常見隱患而設(shè)計。

產(chǎn)品主要應用于學校、教育機構(gòu)、醫(yī)院、療養(yǎng)院、康復中心、敬老院、酒店娛樂、商場商鋪、企事業(yè)單位、家庭電器等各類低壓用電的場合。

4.1.3 AAFD-40型電弧故障保護電器

故障電弧探測器（以下簡稱探測器）對接入線路中的故障電弧（包括故障并聯(lián)電弧、故障串聯(lián)電弧）進行有效的檢測，當檢測到線路中存在引起火災的故障電弧時，可以進行現(xiàn)場的聲光報警，并將報警信息傳輸給上端監(jiān)控設(shè)備，以實現(xiàn)預警火災發(fā)生的目的。

故障電弧探測器適用于工業(yè)與民用建筑中10KW及其以下的電氣線路，其保護線路長度不宜大于100米。

產(chǎn)品遵循國標GB14287.4-2014，可適用于養(yǎng)老院、學校、商業(yè)建筑、賓館、工廠、庫房、圖書館、辦公室、家庭住宅、以及娛樂場所等。

4.2 產(chǎn)品功能特點

4.2.1 ASCP200-1型電氣防火限流式保護器主要功能如下

■ 短路保護功能。保護器實時監(jiān)測用電線路電流，當線路發(fā)生短路故障時，能在150微秒內(nèi)實現(xiàn)快速限流保護，并發(fā)出聲光報警信號。

■ 過載保護功能。當被保護線路的電流過載且過載持續(xù)時間超過動作時間（3~60 秒可設(shè)）時，保護器啟動限流保護，并發(fā)出聲光報警信號。

■ 表內(nèi)超溫保護功能。當保護器內(nèi)部器件工作溫度過高時，保護器實施超溫限流保護，并發(fā)出聲光報警信號。

■ 過欠壓保護功能。當保護器檢測到線路電壓欠壓或過壓時，保護器發(fā)出聲光報警信號，可預先設(shè)置是否啟動限流保護。

■ 配電線纜溫度監(jiān)測功能。當被監(jiān)測線纜溫度超過報警設(shè)定值時，保護器發(fā)出聲光報警信號，可預先設(shè)置是否啟動限流保護。

■ 漏電流監(jiān)測功能。當被監(jiān)測的線路漏電超過報警設(shè)定值時，保護器發(fā)出聲光報警信號，可預先設(shè)置是否啟動限流保護。

■ 保護器具有1路RS485接口，1路2G無線通訊，可以將數(shù)據(jù)發(fā)送到后臺監(jiān)控系統(tǒng)，實現(xiàn)遠程監(jiān)控。監(jiān)控后臺可以是安科瑞 Acrel-6000/B 電氣火災監(jiān)控主機，也可以是安科瑞Acrel-6000 安全用電管理云平臺，或三方監(jiān)控軟件或平臺。

4.2.2 AISD智能安全配電裝置主要功能如下

■ 供電穩(wěn)定性。負載端發(fā)生單相接地故障，裝置報警，系統(tǒng)可持續(xù)供電，不會切斷電源。

■ 供電安全性。裝置可以把系統(tǒng)的漏電流限制在很小的級別，人體無意觸碰到供電線路，不會造成觸電事故。

■ 限流滅弧。系統(tǒng)發(fā)生短路故障，裝置能快速切斷電源，不會出現(xiàn)電弧火花。

■ 過載保護。裝置監(jiān)測到系統(tǒng)過載，可以及時切斷電源，避免因過載引起線路故障。

■ 電壓監(jiān)測。裝置實時監(jiān)測系統(tǒng)電壓，發(fā)生過、欠壓時，發(fā)出報警信號，可以設(shè)置是否切斷電源。

■ 報警功能。在系統(tǒng)發(fā)生短路、過載、欠壓等異常時，裝置發(fā)出聲光報警信號，提醒相關(guān)人員。

■ 事件記錄。裝置存儲30條事件記錄，可供用戶查詢。

■ 通訊功能。裝置配置RS485通訊接口，Modbus-RTU協(xié)議，可以遠程讀取相關(guān)數(shù)據(jù)?？蛇x配無線通訊模塊，無線方式將數(shù)據(jù)發(fā)送到云平臺。

4.2.3 AAFD-40型電弧故障保護電器主要功能如下

■監(jiān)測單相回路的故障電??；

■通過對電氣線路的實時監(jiān)測能及時、準確的發(fā)現(xiàn)電氣線路中的故障和異常狀態(tài)，可幫助用戶迅速查明電氣故障發(fā)生的區(qū)域，以便及時消除電氣火災隱患；

■具有聲光報警功能；

■本探測器尺寸小巧、安裝方便，采用標準35mm導軌安裝；

■具有故障電弧模擬發(fā)生功能，可以通過模擬故障電弧對本機進行性能測試；

■具有通用485總線接口，采用標準Modbus協(xié)議進行數(shù)據(jù)交換，信號兼容性強。

4.3 產(chǎn)品技術(shù)參數(shù)

表1 ASCP200-1型電氣防火限流式保護器

表2 AISD智能安全配電裝置主要功能如下

表3 AAFD-40型電弧故障保護電器

4.4 產(chǎn)品使用注意事項

4.4.1 ASCP200-1 型單相電氣防火限流式保護器

在選用限流式保護器時，限流式保護器的設(shè)定的額定電流應該與其前上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，應將限流式保護器的額定電流設(shè)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路中。

ASCP200系列采用限流式保護器采用壁掛式安裝，可以掛墻安裝，也可以安裝在箱體內(nèi)，應確保安裝場所無滴水、腐蝕性化學氣體和沉淀物質(zhì)，并注意環(huán)境溫度和通風散熱。

為確?？煽窟B接，接線時應按接線圖進行，同時為了防止接頭處接觸電阻過大而導致局部過熱，也避免因接觸不良而導致保護器工作不正常，線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。

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

當保護器因超溫而發(fā)生限流保護時，則可能是因為負載電流過大，環(huán)境溫度過高或通風散熱不良等原因?qū)е?，可通過加強通風等措施，等保護器溫度降下來后，再長按復位鍵，使保護器復位，恢復正常運行。

4.4.2 AISD智能安全配電裝置

在選用智能安全配電裝置時，裝置的額定容量應該與后方用電設(shè)備的額定容量保持一致。例如，當智能安全配電裝置的額定容量為3kVA時，后方用電設(shè)備的額定容量應不超過3kVA，嚴禁將其使用于額定容量不匹配的配電線路中。

智能安全配電裝置器采用壁掛式安裝，可以裸機掛墻安裝，也可以落地安裝，應確保安裝場所無滴水、腐蝕性化學氣體和沉淀物質(zhì)，并注意環(huán)境溫度和通風散熱。

接線時應按接線圖操作，同時為了防止接頭處接觸電阻過大而導致局部過熱，也避免因接觸不良而導致裝置工作不正常，應確保裝置相應端子接線擰緊壓實。

嚴禁非專業(yè)人士擅自打開產(chǎn)品外殼。

4.4.3 AAFD-40型電弧故障保護電器

每月一次操作“復位"按鈕，以保證產(chǎn)品處于正常工作狀態(tài)。

報警發(fā)生后，應對供電電路進行隱患排除，隱患排除以后進行復位操作，使產(chǎn)品恢復正常工作狀態(tài)。

每次故障處理后，應對發(fā)生故障的時間、類型及處理方式等內(nèi)容進行記錄，以便日后查詢。

未經(jīng)本公司同意，任何人員不得拆開本產(chǎn)品或進行維修。

本產(chǎn)品屬于精密儀器儀表類，應在其主要技術(shù)特性下工作，應避免沖擊、碰撞，嚴禁雨水淋濕。

在安裝前要切斷上端輸入線電源，保證人身安全。

安裝入導軌時，上端在里側(cè)先裝入導軌，然后向下用力，將下端兩卡扣卡入導軌.

每個產(chǎn)品側(cè)面標簽處都會有本機通訊地址，與上端服務器通訊時，查詢到報警信息都是以本機通訊地址來區(qū)分的。

如對產(chǎn)品地址進行修改，請對應修改側(cè)面標簽對應的本機地址，防止出現(xiàn)地址混亂不清楚的現(xiàn)象。

5 結(jié)論

文物古建筑是全ren類的寶貴財富，保護古建筑、保護人類的共同文化遺產(chǎn)，是我們每一個人的責任。據(jù)悉，今年國家文物局將開展多方面工作，其中就考慮到文物建筑類型復雜，將出臺《文物建筑電氣火災防護標準》。以新的理念和先進的現(xiàn)代科學技術(shù)來面對當前古建筑物防火安全問題，采取有效措施，確保古建筑物的電氣消防安全。

參考文獻:

[1] GB/T31143—2014.電弧故障保護電器(AFDD)的一般要求[S].

[2] 李新野.淺析古建筑電氣火災的預防.

[3] 安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設(shè)計與應用手冊，2020.06版

作者簡介：李婧婧，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。