民用建筑火灾分析及智能漏电火灾报警系统的应用

　　民用建筑包含两大部分，公共聚集区和住宅。公共聚集区是指商场、市场、宾馆饭店、影剧院、体育场馆、舞厅等场所，在为人们提供舒适的购物、住宿、娱乐环境的同时也会因为要使用大量的电气设备、设施，增大了电气火灾发生的危险性；而人民生活水平的迅速提高也必然用到更多更新的家庭电器产品，与这些电器产品直接接触的绝大多数是仅有使用常识而不具备电气专业知识的普通人群，不规范的用电习惯和移动延长插座的滥用等也使家庭电气火灾的发生率在逐年提高。
　　一、发生火灾的一些统计资料
　　根据确切的有关数据统计，仅2007年上半年全国城镇共发生火灾95336起，死亡898人，受伤488人，直接财产损失近5乙元，可见火灾造成的人身伤亡和经济损失是非常惨重的。国务院已制定出《生产安全事故报告和调查处理条例》等一系列的防范和救助措施，同时各级主管部门对火灾防范也给予了很大的重视，使全国火灾发生趋势稳中有降。然而值得重视的是，由于电气故障引发的火灾却在逐年递增，初步统计，约为10年前的4—5倍，占火灾发生数目的四分之一以上。在电气事故引发的火灾中，其原因电气设备占10％，线路占52.0％，用电设备及器具占36.4％（其中照明器具为10.6％），其它为1.6％；在重、特大的电气火灾中，其原因短路占52％，过负荷占4.6％，接触不良占12.6％，过热占18.5％，漏电占1.8％，雷击占0.5％，电气故障占10％。
　　二、从火灾统计结果看我国的用电安全水平
　　从电气事故及因其引发的火灾统计资料中可知。我国的用电安全体制还没有彻底地深入到各个基层，一些对用电安全不重视，工作中玩忽职守以及不严格按照用电规程进行操作的现象还时有发生，这些都是酿成电气火灾的根本原因。随着我国国民经济的不断增长，用电量也在迅猛地增长，因此由电气事故而引发的火灾，也存在着上升的势头。
　　大部分电气火灾事故是由于对电气设备运行人为地违反操作规程引发的，譬如忘了断开电热设备电源、在电热器上烘干衣服等，这些都是不规范用电酿成火灾的典型案例；使用未经检验的、不符合制造规定的电气设备和装置是造成电气火灾的另一个危险根源，譬如，白炽灯泡（或其它发热量大的光源）和电热器等由于温度过高而引燃了周围可燃物；还有很大一部分原因是由于导线过载、过电流保护装置特性差或短接导线保护开关、熔断器等引起了电源短路和接地故障。都是应该引起重视的电气火灾隐患。
　　综上所述，电气火灾发生的起因和防范有以下几点值得注意：
　　1、公众聚集区最严重的电气火灾隐患是电气设备、线路的温度过高，一方面在工程设计中因为没有把好关将导线选择的过小或偏小导致线路温度升高，另一方面电气线路的虚接、打火或是变压器地线？接点、配电室母排和桥架、保险丝等处都存在因施工不善，人为造成的局部温度升高都是火灾隐患，，在消防监督检查或电气设备检测过程中。可供助红外热像仪等检测设备寻找过热部位及热源，也可利用超声波探测仪查找电气线路、设备的虚接及打火现象等，还可采用红外点温仪等设备测量具体部位的温度。
　　2.施工安装不规范，导致电气设备故障。电线、电缆接头外露现象最为普遍，常见的有照明灯、移动插座、配电室柜式空调、广告射灯等电源线接头外露。吊顶、电缆井、装饰墙面、商品柜台、橱柜内暗装的插座电源线接头外露也普遍存在；
　　3.电气设备与可燃物间未采取有效隔离措施。加大了电气火灾的危险性，例如，有些电气设备直接安装在可燃构件上，或者电气设备采用可燃性物体作为箱体等，在日常生活中，最常见的是空气开关、漏电断路器、荧光灯镇流器、灯具控制开关、电源插座直接安装在木板上等；
　　4、电气线路敷设保护措施不到位：
　　（1）吊顶部位电气线路敷设存在的问题最为严重。例如，有的木质吊顶内灯具配线未穿保护管；吊顶内线缆明敷或者灯具配线进入吊顶后未采取保护措施；吊顶内灯具配线穿管保护不到位的现象也时有发生，有的导线即便穿管了但仍存有裸露部分或者配电支线的保护管没有引入接线盒或器具内；
　　（2）电线、电缆在穿墙、金属构件、可燃构件时未采取保护措施，，有的电线、电缆未穿金属保护管敷设在可燃装饰夹层内。或者在穿木隔墙、楼梯间隔墙时，以及在线缆出入配电箱穿钢管管口处均未做应有的保护措施等：
　　（3）室内电气线路敷设位置不当。电气线路敷设位置与热源距离过近，如：有的照明灯（特别是发热量较高的灯具）电源线贴暖气管敷设。或者电源护套线靠近散热器、金属管道敷设、缠绕在金属管上等；
　　5、移动延长插座存在的问题尤为突出，无论是公共聚集区还是家庭中，移动延长插座的问题都比较多，很多劣质插座未使用合格的绝缘护套，移动延长插座串接使用、供电导线过，需要采取防水措施的地方（如餐厅花坛处、商场出售洗衣机、鱼缸等处）未使用防水型的移动延长插座等；
　　6、端子导线压接不规范。空气开关和漏电断路器的接线端子及中性线汇流端子排等处的接线端子压接多根导线或多股导线无端子压接，还有接线端子压接不牢的现象时有发生；
　　7、管理措施不到位。仓库灯具垂直下方堆放可燃物；有的发电机与明火锅炉及其它可燃物同置一室；配电柜周围堆放杂物；照明灯具与周围可燃物距离过近；电缆沟遗留有可燃性杂物等；
　　8、很多消防用电设备、设施由于施工等原因自身就存在不同程度的火灾隐患。设计计算选型的失误使消防用电设备或导线过热或烧毁的现象时有发生在消防检查中还经常发现消防配电箱接线端子温度过热或电气设备已被烧毁不起作用等，还有空气开关外壳烧毁、导线接头外绝缘老化、断路器压接导线被锈蚀导致接触不良等，这样的消防设施、消防电路不仅在火灾时起不到应有作用。反而成为火灾发生的起因，应引起重视；
　　9、竖井、7㈠同未采取防火封堵措施、高层民用建筑电缆井在每层楼板处未进行防火封堵，变压器裸母排等电气设备穿过防火隔墙孔洞时未实施防火封堵等会使火焰通过竖井或其它通路延燃，造成更大的损失。
　　可以这样说。我国的安全用电还需要做大量的工作。根据消防部门火灾的统计数字。不难看出由电气故障引发的火灾是呈上升趋势的。这就要求在制造电气设备、装置或是电气安装、维护时，都要严格按照规程进行施工操作，做好每一道工序，完善每一个细节。火灾隐患绝大多数是因为违反消防法规和消防技术标准造成的，因此确定一个不安全因素是否构成火灾隐患，不仅要在消防行政法律、法规上有依据，而且还应在消防技术标准上也有所依据。
　　在日常生活中。与中、高压配变电系统接触的多是经过专业培训并有一定经验的专业人员，因此由于中、高压引发的电气事故次数远远低于与普通人群接触广泛的低压系统（AC220／380V）。因此。低压电气设备装置的防火措施在电气工程设计、施工及日常使用和维护时就显得尤为重要。人们在一个世纪的用电过程中，逐步完善了对不同电压等级的不同保护，用于低压设备的保护的内容主要有过电流保护、接地故障保护、过电压和欠电压保护、接地与等电位联结、绝缘或隔离措施及特殊场所与特殊装置的保护等。这些措施不仅能有效地保护人身安全还可以预防电气故障火灾。
　　三、用于防火措施的漏电保护
　　剩余电流保护的相关知识：在低压配电系统中，任何一个用电设备都是一个节点，设备中的电流是一个矢量，在任意时刻流进流出的矢量和应为零，这就大家熟悉的基尔荷夫第一定律，只要设备中的电流不“泄露”，那么设备的绝缘就是可靠的。如果设备或供电线路发生绝缘故障。那么电流会经大地返回到变压器，电流是具有激磁作用的，将电流互感线圈与开关的脱扣机构连接。则互感器中激磁的差动电流超过一个限度时，开关就会动作，由于保护开关的脱扣取决于故障电流。而与电压无关。这种开关就被称之为剩余电流保护开关。因此剩余电流保护与接地保护一样。为使电流在绝缘故障时能形成回路。就要求被保护的电气设备必须接地，
　　对于正常工作的用电器具及其敷设线路而言，剩余电流保护开关都不应该动作，如果回路中有剩余电流存在，那么无论这个电流是流过保护线（PL线）的。还是保护开关后并没有用电设备但线路中存在故障电流（如因导线绝缘损坏而通过金属保护管流向大地的剩余电流）等。剩余电流保护开关都应及时的动作，切断回路。所以，故障电流保护开关在防止接地电流引起火灾的电气安装系统中也能起到很大作用。
　　剩余电流在什么条件下会引发火灾呢？一般来说，当故障部位自由释放的能量达到可点燃周围易燃物体时。就会产生明火从而引起火灾。多数的电气火灾都是由电弧引发的，经过大量的试验和现实经验表明，几百毫安的小电流就能产生电弧，所以应用剩余电流保护开关进行故障电流保护就能有效的防范电气线路火灾。
　　四、电弧性短路起火的防范
　　短路起火大部分由电弧性接地故障引起，在AC220V系统中，300-500mA的电流就足以产生电弧，因此使用剩余电流保护开关（以下简称RCD）及时有效地切断电源开关或发出信号。就可以尽早的发现问题、避免火灾的发生。同时，利用剩余电流保护开关还可以对接地故障隐患起到预防作用，例如由于施工不当导致中性线和接地线接错，或者施工不慎将线缆绝缘损坏都会使RCD报警或动作，这是因为泄露电流经PE线由大地返回到电源，使总进线处电流矢量和不为零，RCD就会发生动作或发出信号，只有排除接地故障，消除了隐患，保护开关才能复位。
　　为了有效地避免人身电击事故和接地故障电弧火灾，按照IEG的标准，应在建筑内设置两级或三级RCD.
　　（1）配置两级RCD的方案：末端回路上设置30mA或100mA瞬动RCD，并设置当额定电流为5倍时的最大动作时间为0.04s；前端为电源进户线处，宜设置可延时动作的300~500mA智能选择型RCD，其动作时间为0.15s，最小不动作时间为0.05s.
　　（2）配置三级RCD的方案：与配置两级RCD的方案比较，其多出的第三级RCD一般为固定延时式（如在1s延时时，1△n取1A），这一级别的RCD是作用于零序互感器的，一般用于火灾信号系统，只报警不动作（如需要也可作用于断路器的动作），在大型建筑物内常常需要装设三级RCD.
　　五、设置漏电火灾报警系统的原由
　　建筑物电源进线处安装具备剩余漏电保护功能的断路器或者进线断路器与独立的剩余漏电保护开关配合使用是有效防止电气短路火灾的措施。在我国经济持续稳定发展的今天，由于人们对安全规范用电常识的深入，使得由电气故障引发的人身伤害事故逐年递减，但是每年由电气事故引发的火灾数量却在增加，这与我国火灾数目呈逐年递减的趋势形成了鲜明对比。80年代，在RCD作为防范电气火灾的一种措施推广时，我国很多省市，包括一些经济发达的地区都没有足够地重视，一些建设单位和设计人员甚至认为装设RCD保护是可有可无或者是没必要的！而一些赞成使用RCD的设计人员也由于种种原因只设计了两级，这样就使建筑物内存在未被线路防火保护的空白区，因此线路防火就存在一定的隐患，这与我国现今提倡“以人为本”的人性化和谐社会格格不入。
　　RCD的应用在国家规范中其实早有规定，如《低压配电设计规范》GB50054-95第4.4.21条：“为减少接地故障引起的电气火灾危险而装设的漏电电流动作保护器，其额定动作电流不应超过0.5A”；又如《高层民用建筑设计防火规范》GB50045-95（2005年版）新增第9.5.1条：“高层建筑内火灾危险性大，人员密集等场所宜设置漏电火灾报警系统”；《建筑设计防火规范》GB50016-2006第11.2.7条规定了宜设置漏电火灾报警系统的场所。
　　因此，必须充分认识到在建筑物电源进线处设置RCD保护功能是重要的防范电气火灾的举措之一，随着低压电气设备的不断发展，剩余电流保护器存在的一些技术问题已被攻克，为漏电火灾报警系统在民用建筑中的应用打好了基础。《高规》、《建规》补充“智能漏电火灾报警系统”这一章节，把它作为新系统加以推广的理由是这个系统将监测、分析、报警及控制集成一体并实现了统一管理，由于中心计算机的参与使数据即时分析和操作得以实现。系统由多个监控子系统、专用软件、计算机网络构成，全面实现了遥调、遥测和遥控，能够及时地实现电气故障报警和切断电源，有效防止电气火灾的发生，从而保护了整个低压电气系统。目前，“智能漏电火灾报警系统”作为一种新生的先进保护措施已经得到了消防部门、施工图审查中心和消防工程设计工人员的重视，作为一种预报警系统，其优于火灾自动报警系统及消防联动系统的地方是可以提前报警并采取应急手段，将用户损失尽量减少到最低限度，因此在工程设计中应严格按照规范要求设置“漏电火灾报警系统”。
　　我国电气火灾在各类火灾中占有相当大的比例，针对电气火灾居高不下的特点，还需要尽快制定电气消防方面的专门法律，从源头上预防电气火灾的发生。美国和日本等发达国家都有有关电气的专门法律法规，例如美国的《国家电气安全规范》（NFPA70），日本的《电气事业法》等。
　　国外管理体制优势在于以下几方面，值得借鉴：（1）电气安全法规制订的详细、全面，易于管理者的操作；（2）规范的法律约束力强，依法对电气设计、安装部门的资质认证，特别是对从事电气安全工作人员的定期考核千口资格许可提高了专业人员的技术水平和能力；（3）管理机构不论设在何处，监督检查都存在，电气安装和施工不留盲区；（4）使用单位（包括工业建筑、民用建筑和住宅）电气安全意识和保险意识较强，促进了电气安全的管理；（5）产品质量是防范电气火灾的决定因素，日本的《电气用品取缔法》实施和不断改进是保证电气安全、防止火灾发生的成功范例。因此。要尽快制订我国有关国家电气安全的规范，并且这个规范应该具有较高法律效力，是强制性的，各行各业还应据此制订出各类子规范及规章制度，如针对电气线路、电气设备等的防火设计规范，电气设备防火设计规范，以此作为设计人员、施工单位和审核、验收企业及用电单位用电的准则和行为规范。