淮亞利
安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定 201801
【摘要】某企業(yè)配電房在裝修的過程中突發(fā)電氣火災(zāi)事故，事故造成該工廠車間停電一天，造成非常大的生產(chǎn)損失。通過這起電氣火災(zāi)事故過程的分析，為企業(yè)分析電氣安全事故提供清晰的判斷思路，同時(shí)也提出了如何防范電氣火災(zāi)發(fā)生的方法。
【關(guān)鍵詞】電氣火災(zāi)，短路熔痕，短路，三匹配原則
0 引言
根據(jù)119消防網(wǎng)統(tǒng)計(jì)的數(shù)據(jù)顯示，電氣火災(zāi)事故是所有火災(zāi)中發(fā)生的原因比例高的，其占到所有事故45%以上(雷擊和靜電也屬于電氣安全管理范疇)。因此對(duì)于企業(yè)來講防范火災(zāi)重點(diǎn)要防止電氣火災(zāi)，本文通過一起配電房火災(zāi)事故來分析電氣火災(zāi)發(fā)生的原因以及應(yīng)對(duì)策略。
1 古建筑消防安全風(fēng)險(xiǎn)分析
1.1事故過程分析
事故發(fā)生當(dāng)天兩名廠外裝修人員在沒有監(jiān)護(hù)的情況下在400V的低壓配電房未停電的情況下進(jìn)行粉刷墻壁的裝修作業(yè)，在他們刷完配電柜頂部的油漆后大約15分鐘后發(fā)生配電柜母線銅排短路事故，事故沒有造成人員傷亡，但是造成工廠停電一天損失慘重。
通過圖1可以看出發(fā)現(xiàn)紅、綠、黃三相銅排底部均(母線框與配電柜固定側(cè))燒出不同程度凹槽，只有短路才能有這么大的能量使得銅排燒毀，這是典型的短路熔痕，因此可以判斷此次事故一定是短路造成的。而且各項(xiàng)均有燒毀說明存在相間短路，其中根據(jù)燒毀面積可以看出，紅相大于黃相，黃相多于綠相。位于里側(cè)的紅色項(xiàng)損毀嚴(yán)重。
圖1 事故配電柜母線銅排
通過圖2配電柜頂部蓋板可以看出紅色相與配電柜頂部的蓋板發(fā)生了短路。由于配電柜的柜體均為接地良好，因此可以通過這個(gè)短路熔痕可以判斷也發(fā)生了對(duì)地短路。而且在靠近紅色相的部位有發(fā)現(xiàn)不明液體向柜頂蓋板兩個(gè)方向(下端是母線框)流動(dòng)的痕跡。
圖2 事故配電柜頂部蓋板
在現(xiàn)場(chǎng)發(fā)現(xiàn)裝修施工使用的噴槍放在配電柜頂部，發(fā)生事故當(dāng)天有施工隊(duì)在對(duì)配電房進(jìn)行裝修(側(cè)面及頂面墻體刷白)。施工人員對(duì)當(dāng)天09:35已做完噴漆工序,(噴漆過程從西面(抽氣扇)到東面(火災(zāi)電柜為后噴)，噴完后15分鐘后發(fā)生了配電柜爆炸事故。
根據(jù)圖3可知，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)詢問相關(guān)人員，40#變壓器當(dāng)時(shí)的紅相和黃相保險(xiǎn)跌落；39#變壓器紅相保險(xiǎn)跌落；另外兩個(gè)低壓MCB都已經(jīng)跳閘。40#與39#變壓器在配電系統(tǒng)中采用長(zhǎng)期并列運(yùn)行的運(yùn)行方式。根據(jù)保險(xiǎn)跌落情況可以看出，紅色和黃色兩相短路電流較大，這與現(xiàn)場(chǎng)配電柜母排灼燒嚴(yán)重程度相一致。兩臺(tái)變壓器的紅色相的保險(xiǎn)均跌落，證明了紅色相短路電流大，且持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)，其次是黃色相。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況，兩臺(tái)400kVA變壓器長(zhǎng)期帶載大約720A電流，負(fù)載大約62%左右，因此排除了過負(fù)荷原因造成高壓跌落保險(xiǎn)的動(dòng)作。 圖3 配電系統(tǒng)示意圖
1.2事故分析結(jié)論
事故分析結(jié)論：由于柜頂裝修水溶性油漆流入配電柜頂端母線框/銅排引起短路造成火災(zāi)。 ? 直接原因：母線框/銅排絕緣遭到破壞間接原因：
1)配電柜頂部有液體通過頂蓋間縫隙流到母線框/銅排上，導(dǎo)致銅排與配電柜外殼短路起火
2)裝修人員針對(duì)配電房裝修不規(guī)范施工、無安全措施、現(xiàn)場(chǎng)無監(jiān)管
3)配電柜未定期維護(hù)，頂蓋彎曲、拼柜連接處有縫隙，液體易于流入到配電柜里面
根據(jù)以下證據(jù)，先單相對(duì)地短路再進(jìn)而造成相間短路可能性較大：
1)40#變壓器紅色和黃色跌落保險(xiǎn)跌落，而39#變壓器只有紅色保險(xiǎn)跌落。若是相間短路則應(yīng)該兩相都跌落。
2)母排上端被燒穿的柜頂蓋板之間有液體滲入，且液體流向是更靠近紅相母排兩側(cè)。
3)配電柜體都是接地的，因此如果是液體造成的短路，那么首先液體為母排到柜頂(接地)提供了通路。
4)柜體之間拼接處有縫隙，液體容易流入。
5)紅相和黃相損毀嚴(yán)重，且兩相距離遠(yuǎn)，位于兩側(cè)，不宜發(fā)生相間短路。
6)黃相和綠相銅排柜頂上端未見明顯液體。
7)從柜頂面板灼燒可以看出，一定有接地的情況發(fā)生 。
8)相間短路容易發(fā)生在相鄰兩相，但從現(xiàn)場(chǎng)圖片看出綠相與紅相灼燒嚴(yán)重程度差別非常大，相間短路可能性較小。
2 電氣火災(zāi)隱患防范與排查
2.1國(guó)內(nèi)電氣火災(zāi)發(fā)展特點(diǎn)
2.1.1行業(yè)特點(diǎn)
遍及醫(yī)藥、紡織、煙草、建筑、鋼鐵、印刷、服裝、包裝等行業(yè)，商業(yè)、交通運(yùn)輸業(yè)、社會(huì)服務(wù)業(yè)等三產(chǎn)業(yè)在各行業(yè)中較為突出，呈上升趨勢(shì)。
2.1.2季節(jié)特點(diǎn)
冬夏季是電氣火災(zāi)發(fā)生頻率高的季節(jié)，全年各月電氣火災(zāi)起數(shù)8、9月份為一低谷，后逐漸上升，在1、2月份達(dá)到一高峰后漸下。
2.1.3時(shí)間性特點(diǎn)
節(jié)假日和夜間的電氣火災(zāi)居多，發(fā)生頻率在24小時(shí)內(nèi)分布有明顯規(guī)律，日電氣火災(zāi)發(fā)生頻率存在三個(gè)高峰，一個(gè)高峰為0-3時(shí)，二個(gè)是10-13時(shí)，三個(gè)是18-21時(shí)。重特大電氣火災(zāi)的日分布也基本符合以上規(guī)律。
2.2電氣火災(zāi)事故主要原因
所有電氣火災(zāi)事故中因?yàn)槭┕ず驮O(shè)計(jì)的問題造成的事故占事故原因的絕大多數(shù)。因此必須十分重視電氣設(shè)計(jì)和施工電纜敷設(shè)這兩個(gè)環(huán)節(jié)。
電氣安全管理中有關(guān)電氣設(shè)計(jì)需要遵循“三匹配原則”即保護(hù)開關(guān)、電纜線路、負(fù)載設(shè)備特性需求三者相互匹配的原則來設(shè)計(jì)。開關(guān)設(shè)計(jì)不是越大越好，開關(guān)配置的太大線路過細(xì)可能會(huì)造成線路超載的情況下開關(guān)仍然不動(dòng)作；開關(guān)設(shè)計(jì)的太小會(huì)導(dǎo)致停電事故增加影響生產(chǎn)。根據(jù)負(fù)載的特性和被保護(hù)需求需要匹配選擇開關(guān)需要配置什么保護(hù)；負(fù)載的性質(zhì)和特性需求與電纜選型也非常重要，因?yàn)槌司€徑選擇外還要考慮材質(zhì)、安全、芯線根數(shù)等。
2.2電氣火災(zāi)事故防范
利用紅外熱成像測(cè)試設(shè)備進(jìn)行帶電檢測(cè)，定期檢測(cè)發(fā)熱點(diǎn)，根據(jù)熱點(diǎn)判斷法、溫差判斷法、歷史圖像判斷法來分析所拍攝的紅外熱成像圖片來確認(rèn)缺陷等級(jí)。
利用超聲波探測(cè)儀器對(duì)電氣系統(tǒng)進(jìn)行電火花測(cè)試。
利用電能分析設(shè)備在線檢測(cè)：在線測(cè)量電氣系統(tǒng)總負(fù)荷，各分回路的有功功率、無功功率、視在功率、功率因數(shù)、三相不平衡率并及時(shí)打印記錄數(shù)據(jù)。通常與紅外檢測(cè)數(shù)據(jù)相配合，綜合分析。
利用接地檢測(cè)儀器和絕緣測(cè)試儀對(duì)重點(diǎn)大負(fù)荷配電柜開關(guān)、設(shè)備進(jìn)行接地電阻和絕緣檢測(cè)，確保設(shè)備絕緣水平處于正常狀態(tài)，減少短路事故風(fēng)險(xiǎn)。
需要分別設(shè)計(jì)現(xiàn)場(chǎng)配電柜和設(shè)備的電氣安全專項(xiàng)檢查表，包括電纜敷設(shè)、電纜顏色管理規(guī)范、零線和地線使用規(guī)范、臨時(shí)用電、絕緣檢測(cè)記錄、移動(dòng)設(shè)備手持電動(dòng)工具等點(diǎn)檢表。
流程管理方面：電氣設(shè)備安裝工程需要從設(shè)計(jì)選型-采購(gòu)-電纜安裝敷設(shè)、測(cè)試檢查消缺、圖紙記錄、送電檢查等幾個(gè)方面進(jìn)行管控。同時(shí)應(yīng)當(dāng)非常注意帶電作業(yè)應(yīng)遵守相關(guān)規(guī)定。
電氣設(shè)計(jì)選型遵循保護(hù)開關(guān)、電纜線路、負(fù)載設(shè)備特性需求三者相互匹配的原則來設(shè)計(jì)。從源頭端避免電氣火災(zāi)事故的發(fā)生。
3 安科瑞限流式保護(hù)器與智能安全配電裝置介紹
3.1產(chǎn)品概述
3.1.1 ASCP200-1 型單相電氣防火限流式保護(hù)器
電氣防火限流式保護(hù)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(shí)間長(zhǎng)、短路時(shí)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(shí)，能以微秒級(jí)速度快速限制短路電流以實(shí)現(xiàn)滅弧保護(hù)，從而能顯著減少電氣火災(zāi)事故，保障使用場(chǎng)所人員和財(cái)產(chǎn)的安全。
ASCP200-1 型電氣防火限流式保護(hù)器是單相限流式保護(hù)器，大額定電流為 63A?？蓮V泛應(yīng)用于學(xué)校、醫(yī)院、商場(chǎng)、賓館、娛樂場(chǎng)所、寺廟、文物建筑、會(huì)展、住宅、倉(cāng)庫(kù)、幼兒園、老年人建筑、集體宿舍、電動(dòng)車充電站及租賃式商場(chǎng)商鋪、批發(fā)市場(chǎng)、集貿(mào)市場(chǎng)、甲乙丙類危險(xiǎn)品庫(kù)房等各種用電場(chǎng)所末端干、支路的線路保護(hù)。
3.1.2 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(duì)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(zāi)等等常見隱患而設(shè)計(jì)。
產(chǎn)品主要應(yīng)用于學(xué)校、教育機(jī)構(gòu)、醫(yī)院、療養(yǎng)院、康復(fù)中心、敬老院、酒店娛樂、商場(chǎng)商鋪、企事業(yè)單位、家庭電器等各類低壓用電的場(chǎng)合。
3.2 產(chǎn)品功能特點(diǎn)
3.2.1 ASCP200-1型電氣防火限流式保護(hù)器主要功能如下
■ 短路保護(hù)功能。保護(hù)器實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)用電線路電流，當(dāng)線路發(fā)生短路故障時(shí)，能在150微秒內(nèi)實(shí)現(xiàn)快速限流保護(hù)，并發(fā)出聲光報(bào)警信號(hào)。
■ 過載保護(hù)功能。當(dāng)被保護(hù)線路的電流過載且過載持續(xù)時(shí)間超過動(dòng)作時(shí)間(3~60 秒可設(shè))時(shí)，保護(hù)器啟動(dòng)限流保護(hù)，并發(fā)出聲光報(bào)警信號(hào)。
■ 表內(nèi)超溫保護(hù)功能。當(dāng)保護(hù)器內(nèi)部器件工作溫度過高時(shí)，保護(hù)器實(shí)施超溫限流保護(hù)，并發(fā)出聲光報(bào)警信號(hào)。
■ 過欠壓保護(hù)功能。當(dāng)保護(hù)器檢測(cè)到線路電壓欠壓或過壓時(shí)，保護(hù)器發(fā)出聲光報(bào)警信號(hào)，可預(yù)先設(shè)置是否啟動(dòng)限流保護(hù)。
■ 配電線纜溫度監(jiān)測(cè)功能。當(dāng)被監(jiān)測(cè)線纜溫度超過報(bào)警設(shè)定值時(shí)，保護(hù)器發(fā)出聲光報(bào)警信號(hào)，可預(yù)先設(shè)置是否啟動(dòng)限流保護(hù)。
■ 漏電流監(jiān)測(cè)功能。當(dāng)被監(jiān)測(cè)的線路漏電超過報(bào)警設(shè)定值時(shí)，保護(hù)器發(fā)出聲光報(bào)警信號(hào)，可預(yù)先設(shè)置是否啟動(dòng)限流保護(hù)。
■ 保護(hù)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(tái)監(jiān)控系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控。監(jiān)控后臺(tái)可以是安科瑞 Acrel-6000/B 電氣火災(zāi)監(jiān)控主機(jī)，也可以是安科瑞Acrel-6000 安全用電管理云平臺(tái)，或三方監(jiān)控軟件或平臺(tái)。
3.2.2 AISD智能安全配電裝置主要功能如下
■ 供電穩(wěn)定性。負(fù)載端發(fā)生單相接地故障，裝置報(bào)警，系統(tǒng)可持續(xù)供電，不會(huì)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(jí)別，人體無意觸碰到供電線路，不會(huì)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(huì)出現(xiàn)電弧火花。
■ 過載保護(hù)。裝置監(jiān)測(cè)到系統(tǒng)過載，可以及時(shí)切斷電源，避免因過載引起線路故障。
■ 電壓監(jiān)測(cè)。裝置實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)電壓，發(fā)生過、欠壓時(shí)，發(fā)出報(bào)警信號(hào)，可以設(shè)置是否切斷電源。
■ 報(bào)警功能。在系統(tǒng)發(fā)生短路、過載、欠壓等異常時(shí)，裝置發(fā)出聲光報(bào)警信號(hào)，提醒相關(guān)人員。
■ 事件記錄。裝置存儲(chǔ)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(yuǎn)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(tái)。
3.3 產(chǎn)品技術(shù)參數(shù)
3.4 產(chǎn)品使用注意事項(xiàng)
3.4.1 ASCP200-1 型單相電氣防火限流式保護(hù)器
在選用限流式保護(hù)器時(shí)，限流式保護(hù)器的設(shè)定的額定電流應(yīng)該與其前上級(jí)的斷路器的額定電流保持一致。例如，當(dāng)限流式保護(hù)器輸入端斷路器的額定電流為32A時(shí)，應(yīng)將限流式保護(hù)器的額定電流設(shè)置為32A。為保障限流式保護(hù)器的正常使用，嚴(yán)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(hù)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(yīng)確保安裝場(chǎng)所無滴水、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，接線時(shí)應(yīng)按接線圖進(jìn)行，同時(shí)為了防止接頭處接觸電阻過大而導(dǎo)致局部過熱，也避免因接觸不良而導(dǎo)致保護(hù)器工作不正常，線頭應(yīng)采用合適大小的U形冷壓頭壓接后，再插入保護(hù)器相應(yīng)端子上并將螺釘擰緊壓實(shí)。
保護(hù)器內(nèi)部帶有交流電，嚴(yán)禁非專業(yè)人士擅自打開產(chǎn)品外殼。保護(hù)器在使用期間，若被保護(hù)線路發(fā)生短路或過載故障而被限流保護(hù)時(shí)，保護(hù)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(zhǎng)按保護(hù)器的復(fù)位按鍵約2秒鐘，使保護(hù)器恢復(fù)正常運(yùn)行時(shí)。
當(dāng)保護(hù)器因超溫而發(fā)生限流保護(hù)時(shí)，則可能是因?yàn)樨?fù)載電流過大，環(huán)境溫度過高或通風(fēng)散熱不良等原因?qū)е?，可通過加強(qiáng)通風(fēng)等措施，等保護(hù)器溫度降下來后，再長(zhǎng)按復(fù)位鍵，使保護(hù)器復(fù)位，恢復(fù)正常運(yùn)行。
3.4.2 AISD智能安全配電裝置
在選用智能安全配電裝置時(shí)，裝置的額定容量應(yīng)該與后方用電設(shè)備的額定容量保持一致。例如，當(dāng)智能安全配電裝置的額定容量為3kVA時(shí)，后方用電設(shè)備的額定容量應(yīng)不超過3kVA，嚴(yán)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(jī)掛墻安裝，也可以落地安裝，應(yīng)確保安裝場(chǎng)所無滴水、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。
接線時(shí)應(yīng)按接線圖操作，同時(shí)為了防止接頭處接觸電阻過大而導(dǎo)致局部過熱，也避免因接觸不良而導(dǎo)致裝置工作不正常，應(yīng)確保裝置相應(yīng)端子接線擰緊壓實(shí)。
嚴(yán)禁非專業(yè)人士擅自打開產(chǎn)品外殼。
4 結(jié)語(yǔ)
電氣火災(zāi)事故的發(fā)生過程分析，需要從線路走向、保護(hù)開關(guān)配置情況、電氣接線圖以及負(fù)載情況綜合判斷事故發(fā)生的原因，這樣可從技術(shù)上實(shí)現(xiàn)電氣安全；同時(shí)為了保證效果需要結(jié)合安全管理以及規(guī)范遵守情況來加強(qiáng)電氣安全管理來強(qiáng)化安全意識(shí)，這樣基于技術(shù)和管理兩個(gè)方面的加強(qiáng)才能夠大幅度降低電氣火災(zāi)事故的發(fā)生概率。本文針對(duì)電氣火災(zāi)發(fā)生的原因以及具體防范方法做了細(xì)致的描述，為企業(yè)電氣火災(zāi)安全管理提供了清晰的管理思路，值得借鑒和參考。
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作者簡(jiǎn)介：淮亞利，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(hù)器的研發(fā)與應(yīng)用
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