淮亞利
安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定 201801
【摘要】某企業配電房在裝修的過程中突發電氣火災事故，事故造成該工廠車間停電一天，造成非常大的生產損失。通過這起電氣火災事故過程的分析，為企業分析電氣安全事故提供清晰的判斷思路，同時也提出了如何防范電氣火災發生的方法。
【關鍵詞】電氣火災，短路熔痕，短路，三匹配原則
0 引言
根據119消防網統計的數據顯示，電氣火災事故是所有火災中發生的原因比例高的，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)。因此對于企業來講防范火災重點要防止電氣火災，本文通過一起配電房火災事故來分析電氣火災發生的原因以及應對策略。
1 古建筑消防安全風險分析
1.1事故過程分析
事故發生當天兩名廠外裝修人員在沒有監護的情況下在400V的低壓配電房未停電的情況下進行粉刷墻壁的裝修作業，在他們刷完配電柜頂部的油漆后大約15分鐘后發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可以看出發現紅、綠、黃三相銅排底部均(母線框與配電柜固定側)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。而且各項均有燒毀說明存在相間短路，其中根據燒毀面積可以看出，紅相大于黃相，黃相多于綠相。位于里側的紅色項損毀嚴重。
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，因此可以通過這個短路熔痕可以判斷也發生了對地短路。而且在靠近紅色相的部位有發現不明液體向柜頂蓋板兩個方向(下端是母線框)流動的痕跡。
圖2 事故配電柜頂部蓋板
在現場發現裝修施工使用的噴槍放在配電柜頂部，發生事故當天有施工隊在對配電房進行裝修(側面及頂面墻體刷白)。施工人員對當天09:35已做完噴漆工序,(噴漆過程從西面(抽氣扇)到東面(火災電柜為后噴)，噴完后15分鐘后發生了配電柜爆炸事故。
根據圖3可知，根據現場詢問相關人員，40#變壓器當時的紅相和黃相保險跌落；39#變壓器紅相保險跌落；另外兩個低壓MCB都已經跳閘。40#與39#變壓器在配電系統中采用長期并列運行的運行方式。根據保險跌落情況可以看出，紅色和黃色兩相短路電流較大，這與現場配電柜母排灼燒嚴重程度相一致。兩臺變壓器的紅色相的保險均跌落，證明了紅色相短路電流大，且持續時間長，其次是黃色相。根據現場情況，兩臺400kVA變壓器長期帶載大約720A電流，負載大約62%左右，因此排除了過負荷原因造成高壓跌落保險的動作。 圖3 配電系統示意圖
1.2事故分析結論
事故分析結論：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。 ? 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，導致銅排與配電柜外殼短路起火
2)裝修人員針對配電房裝修不規范施工、無安全措施、現場無監管
3)配電柜未定期維護，頂蓋彎曲、拼柜連接處有縫隙，液體易于流入到配電柜里面
根據以下證據，先單相對地短路再進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跌落，而39#變壓器只有紅色保險跌落。若是相間短路則應該兩相都跌落。
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。
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)紅相和黃相損毀嚴重，且兩相距離遠，位于兩側，不宜發生相間短路。
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生 。
8)相間短路容易發生在相鄰兩相，但從現場圖片看出綠相與紅相灼燒嚴重程度差別非常大，相間短路可能性較小。
2 電氣火災隱患防范與排查
2.1國內電氣火災發展特點
2.1.1行業特點
遍及醫藥、紡織、煙草、建筑、鋼鐵、印刷、服裝、包裝等行業，商業、交通運輸業、社會服務業等三產業在各行業中較為突出，呈上升趨勢。
2.1.2季節特點
冬夏季是電氣火災發生頻率高的季節，全年各月電氣火災起數8、9月份為一低谷，后逐漸上升，在1、2月份達到一高峰后漸下。
2.1.3時間性特點
節假日和夜間的電氣火災居多，發生頻率在24小時內分布有明顯規律，日電氣火災發生頻率存在三個高峰，一個高峰為0-3時，二個是10-13時，三個是18-21時。重特大電氣火災的日分布也基本符合以上規律。
2.2電氣火災事故主要原因
所有電氣火災事故中因為施工和設計的問題造成的事故占事故原因的絕大多數。因此必須十分重視電氣設計和施工電纜敷設這兩個環節。
電氣安全管理中有關電氣設計需要遵循“三匹配原則”即保護開關、電纜線路、負載設備特性需求三者相互匹配的原則來設計。開關設計不是越大越好，開關配置的太大線路過細可能會造成線路超載的情況下開關仍然不動作；開關設計的太小會導致停電事故增加影響生產。根據負載的特性和被保護需求需要匹配選擇開關需要配置什么保護；負載的性質和特性需求與電纜選型也非常重要，因為除了線徑選擇外還要考慮材質、安全、芯線根數等。
2.2電氣火災事故防范
利用紅外熱成像測試設備進行帶電檢測，定期檢測發熱點，根據熱點判斷法、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缺陷等級。
利用超聲波探測儀器對電氣系統進行電火花測試。
利用電能分析設備在線檢測：在線測量電氣系統總負荷，各分回路的有功功率、無功功率、視在功率、功率因數、三相不平衡率并及時打印記錄數據。通常與紅外檢測數據相配合，綜合分析。
利用接地檢測儀器和絕緣測試儀對重點大負荷配電柜開關、設備進行接地電阻和絕緣檢測，確保設備絕緣水平處于正常狀態，減少短路事故風險。
需要分別設計現場配電柜和設備的電氣安全專項檢查表，包括電纜敷設、電纜顏色管理規范、零線和地線使用規范、臨時用電、絕緣檢測記錄、移動設備手持電動工具等點檢表。
流程管理方面：電氣設備安裝工程需要從設計選型-采購-電纜安裝敷設、測試檢查消缺、圖紙記錄、送電檢查等幾個方面進行管控。同時應當非常注意帶電作業應遵守相關規定。
電氣設計選型遵循保護開關、電纜線路、負載設備特性需求三者相互匹配的原則來設計。從源頭端避免電氣火災事故的發生。
3 安科瑞限流式保護器與智能安全配電裝置介紹
3.1產品概述
3.1.1 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斷路器、空氣開關和監控設備存在的短路電流大、切斷短路電流時間長、短路時產生的電弧火花大，以及使用壽命短等弊端，發生短路故障時，能以微秒級速度快速限制短路電流以實現滅弧保護，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、批發市場、集貿市場、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。
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開發的一款智能安全用電產品，本產品主要針對低壓配電側人身觸電安全事故、線路老化、漏電引起電氣火災等等常見隱患而設計。
產品主要應用于學校、教育機構、醫院、療養院、康復中心、敬老院、酒店娛樂、商場商鋪、企事業單位、家庭電器等各類低壓用電的場合。
3.2 產品功能特點
3.2.1 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。保護器實時監測用電線路電流，當線路發生短路故障時，能在150微秒內實現快速限流保護，并發出聲光報警信號。
■ 過載保護功能。當被保護線路的電流過載且過載持續時間超過動作時間(3~60 秒可設)時，保護器啟動限流保護，并發出聲光報警信號。
■ 表內超溫保護功能。當保護器內部器件工作溫度過高時，保護器實施超溫限流保護，并發出聲光報警信號。
■ 過欠壓保護功能。當保護器檢測到線路電壓欠壓或過壓時，保護器發出聲光報警信號，可預先設置是否啟動限流保護。
■ 配電線纜溫度監測功能。當被監測線纜溫度超過報警設定值時，保護器發出聲光報警信號，可預先設置是否啟動限流保護。
■ 漏電流監測功能。當被監測的線路漏電超過報警設定值時，保護器發出聲光報警信號，可預先設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，可以將數據發送到后臺監控系統，實現遠程監控。監控后臺可以是安科瑞 Acrel-6000/B 電氣火災監控主機，也可以是安科瑞Acrel-6000 安全用電管理云平臺，或三方監控軟件或平臺。
3.2.2 AISD智能安全配電裝置主要功能如下
■ 供電穩定性。負載端發生單相接地故障，裝置報警，系統可持續供電，不會切斷電源。
■ 供電安全性。裝置可以把系統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。系統發生短路故障，裝置能快速切斷電源，不會出現電弧火花。
■ 過載保護。裝置監測到系統過載，可以及時切斷電源，避免因過載引起線路故障。
■ 電壓監測。裝置實時監測系統電壓，發生過、欠壓時，發出報警信號，可以設置是否切斷電源。
■ 報警功能。在系統發生短路、過載、欠壓等異常時，裝置發出聲光報警信號，提醒相關人員。
■ 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協議，可以遠程讀取相關數據。可選配無線通訊模塊，無線方式將數據發送到云平臺。
3.3 產品技術參數
3.4 產品使用注意事項
3.4.1 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，應確保安裝場所無滴水、腐蝕性化學氣體和沉淀物質，并注意環境溫度和通風散熱。
為確保可靠連接，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。
保護器內部帶有交流電，嚴禁非專業人士擅自打開產品外殼。保護器在使用期間，若被保護線路發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，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生限流保護時，則可能是因為負載電流過大，環境溫度過高或通風散熱不良等原因導致，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。
3.4.2 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，并注意環境溫度和通風散熱。
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。
嚴禁非專業人士擅自打開產品外殼。
4 結語
電氣火災事故的發生過程分析，需要從線路走向、保護開關配置情況、電氣接線圖以及負載情況綜合判斷事故發生的原因，這樣可從技術上實現電氣安全；同時為了保證效果需要結合安全管理以及規范遵守情況來加強電氣安全管理來強化安全意識，這樣基于技術和管理兩個方面的加強才能夠大幅度降低電氣火災事故的發生概率。本文針對電氣火災發生的原因以及具體防范方法做了細致的描述，為企業電氣火災安全管理提供了清晰的管理思路，值得借鑒和參考。
參考文獻:
[1] 消防網www.119.cn.
[2] DLT 664-2008帶電設備紅外診斷應用規范.
[3] 楊杰.電氣火災事故案例分析與防范.
[4] 安科瑞企業微電網設計與應用手冊，2020.06版
作者簡介：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器的研發與應用
