淺析古建筑電氣火災(zāi)的預(yù)防對策

劉細(xì)鳳

安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定 201801

【摘要】法國當(dāng)?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(dāng)?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(zāi)，200年歷史的建筑只?！翱諝?，2000多萬件藏品中的92.5%被毀。文物古建筑防火，引起了的討論。古建筑起火原因很多，而電氣火災(zāi)，如電氣設(shè)備的選型不當(dāng)、設(shè)備亂用、用電不規(guī)范等，是引發(fā)火災(zāi)的原因之一。

【關(guān)鍵詞】古建筑；電氣火災(zāi)；過載；短路；電??；預(yù)防措施

1 古建筑火災(zāi)危險的特殊性

1.1 古建筑耐火等級低，火災(zāi)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(zāi)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(yuǎn)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(zāi)，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(jī)。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(zāi)中的倒塌危險性較大，對施救人員的構(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(yuǎn)離城鎮(zhèn)，消防設(shè)施嚴(yán)重滯后，消防器材配備達(dá)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(jìn)入古民居內(nèi)進(jìn)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(zāi)的原因

2.1 過多使用電器設(shè)備威脅古建筑的

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(jī)、電視機(jī)、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(fù)擔(dān)，使線路長期處在過載狀態(tài)下使用，電氣保護(hù)措施存在嚴(yán)重缺陷，很多古建筑的配電設(shè)施陳舊，保護(hù)功能減退等問題嚴(yán)重威脅著古建筑的。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(zāi)的潛在原因。

電氣線路私亂搭建、線路老化、超負(fù)荷運(yùn)行，未采取穿管敷設(shè)等防護(hù)措施等現(xiàn)象嚴(yán)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(hù)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(yīng)的防護(hù)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(fù)載能力，導(dǎo)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(dǎo)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(dǎo)致短路產(chǎn)生強(qiáng)烈的火花，其溫度可達(dá)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(dāng)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(zāi)。當(dāng)導(dǎo)體被損壞或連接處不緊固，會出現(xiàn)局部的熱點，在導(dǎo)體附近的絕緣材料發(fā)生碳化。碳是導(dǎo)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(dá)一定程度會引起電弧自燃。當(dāng)兩個帶電導(dǎo)體之間的絕緣材料被損壞，兩個導(dǎo)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(hù)，還不能被視為短路而被保護(hù)。當(dāng)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(dá)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(dǎo)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(zāi)的預(yù)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(zhǔn)，并嚴(yán)格執(zhí)行電氣技術(shù)規(guī)程。     

古建筑內(nèi)的電氣線路，均采用銅芯絕緣線纜，嚴(yán)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(hù)電器

古建筑內(nèi)嚴(yán)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(zhǔn)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(yán)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(yīng)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(hù)器，做好各配電回路的過載保護(hù)、短路保護(hù)、接地故障保護(hù)及故障電弧防護(hù)。保護(hù)、控制電器均應(yīng)安裝在的配電箱內(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(hù)和過載保護(hù)的可靠性。

設(shè)置電氣火災(zāi)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(hù)器，降低火災(zāi)事故發(fā)生的可能，變減少損失為避免損失。

3.3 制定用電管理制度

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(yīng)符合相關(guān)產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)、施工規(guī)范要求和防火要求，配備適用的保護(hù)電器作為防護(hù)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，要采取防護(hù)措施，制定并嚴(yán)格落實使用管理制度。嚴(yán)禁私拉亂接電氣線路，室內(nèi)外電氣線路應(yīng)采取穿管保護(hù)。對電氣線路和電器要定期檢查檢測，確保使用。

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，并做好引下線接地。古建筑內(nèi)部有電氣設(shè)施時，所有進(jìn)出建筑物的金屬導(dǎo)體需要接地，并加裝電涌保護(hù)器，防止感應(yīng)電壓和操作過電壓，電涌保護(hù)器根據(jù)電壓和使用范圍不同可分為電源浪涌保護(hù)器、信號浪涌保護(hù)器、音頻浪涌保護(hù)器、視頻浪涌保護(hù)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(hù)器與智能配電裝置介紹

4.1 產(chǎn)品概述

4.1.1 ASCP200-1 型單相電氣防火限流式保護(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(hù)，從而能顯著減少電氣火災(zāi)事故，保障使用場所人員和財產(chǎn)的。

  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。可廣泛應(yīng)用于學(xué)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(hù)。

4.1.2 AISD智能配電裝置

AISD 系列智能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)的一款智能用電產(chǎn)品，本產(chǎn)品主要針對低壓配電側(cè)人身觸電事故、線路老化、漏電引起電氣火災(zāi)等等常見隱患而設(shè)計。

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)、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(hù)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?。┻M(jìn)行有效的檢測，當(dāng)檢測到線路中存在引起火災(zāi)的故障電弧時，可以進(jìn)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(yù)警火災(zāi)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(hù)線路長度不宜大于100米。

產(chǎn)品遵循國標(biāo)GB14287.4-2014，可適用于養(yǎng)老院、學(xué)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(hù)器主要功能如下

■ 短路保護(hù)功能。保護(hù)器實時監(jiān)測用電線路電流，當(dāng)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(hù)，并發(fā)出聲光報警信號。

■ 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)時間超過動作時間（3~60 秒可設(shè)）時，保護(hù)器啟動限流保護(hù)，并發(fā)出聲光報警信號。

■ 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，保護(hù)器實施超溫限流保護(hù)，并發(fā)出聲光報警信號。

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

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

■ 漏電流監(jiān)測功能。當(dāng)被監(jiān)測的線路漏電超過報警設(shè)定值時，保護(hù)器發(fā)出聲光報警信號，可預(yù)先設(shè)置是否啟動限流保護(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)送到后臺監(jiān)控系統(tǒng)，實現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控。監(jiān)控后臺可以是安科瑞 Acrel-6000/B 電氣火災(zāi)監(jiān)控主機(jī)，也可以是安科瑞Acrel-6000 用電管理云平臺，或三方監(jiān)控軟件或平臺。

4.2.2 AISD智能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，裝置報警，系統(tǒng)可持續(xù)供電，不會切斷電源。

■ 供電性。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(hù)。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(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。

4.2.3 AAFD-40型電弧故障保護(hù)電器主要功能如下

■監(jiān)測單相回路的故障電弧；

■通過對電氣線路的實時監(jiān)測能及時、準(zhǔn)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，以便及時電氣火災(zāi)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(biāo)準(zhǔn)35mm導(dǎo)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(jī)進(jìn)行性能測試；

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

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(hù)器

表2 AISD智能配電裝置主要功能如下

表3 AAFD-40型電弧故障保護(hù)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(hù)器

在選用限流式保護(hù)器時，限流式保護(hù)器的設(shè)定的額定電流應(yīng)該與其前上級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，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，接線時應(yīng)按接線圖進(jìn)行，同時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。

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，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。

當(dāng)保護(hù)器因超溫而發(fā)生限流保護(hù)時，則可能是因為負(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，再長按復(fù)位鍵，使保護(hù)器復(fù)位，恢復(fù)正常運(yùn)行。

4.4.2 AISD智能配電裝置

在選用智能配電裝置時，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(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。

接線時應(yīng)按接線圖操作，同時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。

嚴(yán)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(hù)電器

每月一次操作“復(fù)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(yīng)對供電電路進(jìn)行隱患排除，隱患排除以后進(jìn)行復(fù)位操作，使產(chǎn)品恢復(fù)正常工作狀態(tài)。

每次故障處理后，應(yīng)對發(fā)生故障的時間、類型及處理方式等內(nèi)容進(jìn)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(jìn)行維修。

本產(chǎn)品屬于儀器儀表類，應(yīng)在其主要技術(shù)特性下工作，應(yīng)避免沖擊、碰撞，嚴(yán)禁雨水淋濕。

在安裝前要切斷上端輸入線電源，保證人身。

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

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

如對產(chǎn)品地址進(jìn)行修改，請對應(yīng)修改側(cè)面標(biāo)簽對應(yīng)的本機(jī)地址，防止出現(xiàn)地址混亂不清楚的現(xiàn)象。

5 結(jié)論

文物古建筑是的寶貴財富，保護(hù)古建筑、保護(hù)人類的共同文化遺產(chǎn)，是我們每一個人的責(zé)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(fù)雜，將出臺《文物建筑電氣火災(zāi)防護(hù)標(biāo)準(zhǔn)》。以新的理念和先進(jìn)的現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)來面對當(dāng)前古建筑物防火問題，采取有效措施，確保古建筑物的電氣消防。

參考文獻(xiàn):

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

[2] 李新野.淺析古建筑電氣火災(zāi)的預(yù)防.

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

作者簡介：劉細(xì)鳳，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