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电气火灾安全不容忽视 原因、对策全面详解

2019-08-28 17:46 消息来源:施耐德电气

北京2019年8月28日 /美通社/ -- 面对电气引发的火灾,到底该如何有效地防范,针对这一问题,建筑工程鲁班联盟胡红松以施耐德电气系列产品为例,深入地解读电气火灾的起因及有效的防范措施,将电气火灾的风险伤害降低。以下为施耐德电气全文转载建筑工程鲁班联盟胡红松关于防范电气火灾的博客文章。

2018年8月25日,震惊全国的哈尔滨“8·25”火灾事故造成多达20人死亡,事故原因就是风机盘管机组电气线路短路形成高温电弧,引燃周围塑料绿植装饰材料并蔓延成灾。这起严重的电气火灾事故又一次为行业乃至社会敲响了警钟。电气火灾每年都在危害着人类的生命,而且情况愈发严重,如何全面有效地防范电气火灾,成为行业亟待反思及解决的问题。

的确,无论在中国还是在全球范围内,“电”都是引发火灾最重要的原因之一。在发达国家也至少有10%的火灾因电而起,而在中国,形势尤为严重,约有30%的火灾由电气系统出现问题导致2011年至2016年间,我国共发生电气火灾约52.4万起,造成约3261人死亡、约2063人受伤,直接经济损失约92亿余元,均占全国火灾总量及伤亡损失的30%以上;其中重特大电气火灾约17起,占重特大火灾总数的近70%

针对我国电气火灾频发的现状,中国建筑电气行业泰斗王厚余曾一针见血地指出:“多年来 , 我国对电气火灾的防范工作大多只限于一般性的防火检查 , 这与许多发达国家存在较明显的差异。他们更侧重依靠完善电气系统的设计、安装和管理来消除电气起火的隐患 , 从根本上杜绝电气起火事故的发生。正是由于侧重点的差异 , 造成可能导致今日我国电气火灾此起彼伏 , 防不胜防的严峻局面。”

原因及对策

要从根本上杜绝电气起火事故,就必须从本质上探究电气起火原因。简单来说,电流通过导线是要产生热量的,而且热量随电流增大呈几何倍数增大:Q=0.24I2R,一旦发热量过大导致线路或设备高温,就会引起自燃或引燃导致火灾发生。

由于电气系统的复杂性,电气火灾原因也复杂多样。构成电气系统的各环节:电气线路、用电设备、供配电设备等,只要是有电流通过,都有可能引发电气火灾。中国电气防火专业委员会的统计数据表明:过载、短路、漏电、电弧导致温度过热等故障占电气火灾起火原因的近90%。单单是由短路引起的火灾就占电气火灾总数的约50%,具体到起火位置,电气线路引起的火灾又占比超50%。

原因明晰后,防范措施就要从电气系统的各环节:电气线路、用电设备、供配电设备以及系统监控上,全面对过载、短路、漏电、电弧进行保护及消除。

首先,打铁还需自身硬,电气系统的线路与设备自身要经得起运行考验。线缆要认准正规厂家以防假冒伪劣产品,避免线径不足、线材掺假或绝缘耐火防护不合格。尤其是应急消防回路等重要线路,更应严格选用合规产品。配电箱柜内集成了线路和电气元器件,对电能进行分配和控制,则要求质量合格、布置合理、防护元件到位以及耐火等级符合要求。用电设备多种多样,重点在于防范不因温度升高或其他原因发生故障。

其次,针对电气系统在长期的运行中,不可避免会产生的过载、短路、漏电、电弧,要配置全面的保护元器件,做到防患于未然。

最后,通过电气火灾监控系统,对整个电气系统安全运行状态有一个全局的实时监控。电气火灾监控系统设计用于监控容易引发电气火灾的电气故障,可以为防火工作带来很好的时效性和目的性。我国在GB50016-2006《建筑设计防火规范》中明确了在诸如影剧院、馆所、仓库、住宅小区、医院、商店、学校等等场所需要设置电气火灾监控系统。利用监控探测器、监控单元、监控主机这几大功能模块,组合出满足不同电气系统的火灾监控体系,采集系统中各项被探测的数据,当高于报警设定值时发出报警或控制信号,实现全面实时的整体防护。

那么,在实际工程应用中,一个较全面地防范电气火灾的系统配置是什么样的?以建筑工程电气系统中常用的施耐德电气系列产品为例,针对引发电气火灾的不同原因和触发位置,基于施耐德电气的 EcoStruxure 架构,构建一整套安全可靠、智能高效,且覆盖中低压配电的软硬件产品组合,从电气系统的各环节:电气线路、用电设备、供配电设备以及系统监控上,全面防范了过载、短路、漏电、电弧等故障引起的火灾。

环节一:电气线路

  • 耐火母线槽

随着用电负荷的增长,原用于应急与消防回路的耐火电缆逐渐被耐火母线槽取代。耐火母线槽具备体积小,使用寿命长,安装与维护方便等特点。施耐德电气 I-LINE Z 耐火母线槽,采用工厂预制式设计,现场只需要进行简单的拼装即可,比起市面上常见的以浇注式树脂母线为主的耐火母线槽,安装简便,并充分保证了施工质量。产品符合 GA/T 537-2005 和 GB/T 7251.6-2015 标准,耐火时间不少于180分钟,由高品质铜导体、高绝缘性和耐热性的绝缘层、低导热耐高温的隔热层,耐火温度可达1600℃的耐火层构成,达到耐火隔热和散热的最佳平衡,并覆盖630A到4000A电流,为火灾情况下消防设备提供可靠的电力供应。

  • 多系列断路器

断路器兼顾过载、短路、漏电保护,即“过电流保护”和“剩余电流动作保护”,其重要性不言而喻。施耐德电气拥有业内最高等级的断路器产品,包括 Compact NSX 系列、Masterpact MT/MTZ 系列、Acti 9 微型断路器等,产品均具备高分断和应对严酷环境的能力,可为高规格电力应用提供出色的保护和服务连续性。此外,利用施耐德电气在数字化方面的优势,助其产品可集成电能测量、警报、诊断和通信等功能,有助于有效提高能源效率和网络可靠性,实现更进一步地火灾预防。

  • 电弧故障检测装置

施耐德电气 iARC 系列电弧故障保护电器采用高质量材料制造,可安装在绝大多数配电箱的DIN导轨上,通过持续分析大量的电气参数,可检测出会引发电气火灾的故障电弧,并可在火焰出现前自动切断被保护电路,有效降低火灾风险;此外,施耐德电气万高的 WAFD 故障电弧探测器同样拥有卓越性能,符合GB14287.4-2014标准,可在-10摄氏度到40摄氏度的温度下正常工作,精准判别故障电弧和工作电弧,更安全灵活,全方位智能监控,有效降低由故障电弧带来的安全隐患。

环节二:用电设备

  • 电机控制与保护系统

在电子、工业、商业建筑等建筑中,由于要保持高效生产或持续控温,高负荷运转的电机无处不在,因此确保电机不因温度升高或其他原因发生故障,引发火灾,成为很多企业在安全方面考虑的重点。施耐德电气TeSys GV 系列电动机断路器兼顾可靠性与易用性,并拥有独特的脱口机构,在安全的基础上,为客户提供了高分断、长寿命、多功能的电动机保护方案,并预留设计变更空间;而 2019 年全新发布的 TeSys island 是一款全新的数字化电机控制与保护系统,可实现对80A以下负载的控制、保护与能耗监测,帮助用户节省设计、布线和调试时间。

环节三:供配电设备

  • 中低压成套开关设备

各类中低压元器件往往需要集成于开关柜之中,通过连接共同发挥作用,因此,为了防止电气火灾因各类原因而发生,可靠的中低压配电成套设备也是各类场所中所必需的。无论是中压还是低压部分,施耐德电气都拥有多系列质量卓越的开关设备,包括 Okken、Blokset、Prisma iPM、Prisma E 等系列,均拥有超过20 年的本地化使用经验,以 Prisma E 系列为例,切合中国市场情况,额定电流升至630A,以模块化零件为基础,可完美集成各类元件,组成优质、高性价比的标准化分配电系统应用方案。此外,结合施耐德电气独有的授权合作模式,可充分迎合成套厂商的需求,更符合本地客户使用习惯的设置。

环节四:系统监控

  • 电气火灾监控系统

施耐德电气的 WEFP 电气火灾监控系统符合国家标准GB14287-2014,通过国家消防电子产品质量监督检验中心认证并获得 CCCF 证书,可对剩余电流、异常温升、故障电弧、过电流、过电压进行监测;精度高,响应快速,通讯距离长;主机具备主备电源自动切换功能;可集成仪表监测功能,降低多系统设计复杂性,同时节省项目整体成本,而且操作便捷;可充分考虑系统自然泄漏电流,具备固有漏电补偿功能,同时考虑工业环境复杂性,设计为传输数字量信号,可有效降低系统误报警。

  • 集成数字化软件

连接故障同样是引发电气火灾的高发原因,因此,除要保障接头按规定铰接、导线用绝缘胶布包裹、电气设备出线要用铜铝过渡接头等绝对的规范操作外,对于防范因此类问题引发的火灾,还要加强对线路等方面的实时监测,一旦发现异常,及时进行处理。施耐德电气在此方面除具有体系化的培训,还可基于 EcoStruxure 架构与平台提供从互联互通的产品,到边缘控制,再到应用、分析与服务层面的一系列更具数字化的软硬件及专业化服务,更全面地防范火灾地发生。例如利用 PowerTag 终端配电系统对线路各项电气参数进行精准测量和收集,对系统的潜在火情和热度进行持续地监测,并通过 Facility Expert 千里眼专家或 PME 电能监测软件对数据统一集中和可视化,让运营者对电力系统状态一目了然,并根据建议进行快速、恰当的处理,避免火灾发生。

协作

除了上述分析,我们也必须明确,电气工程是多单位多环节整合完成的活动,电气系统全面防火的实现,始终是需要整个行业参与方的共同协作,涉及到设计院、成套厂商、施工单位以及使用单位等,任何环节出现问题,都有可能导致事故的发生。屡屡频发的电气火灾事故案例调查结果表明,设计的不合理、产品的不合格、施工的不合规以及使用的不重视,始终是联合导致灾难发生的根源。

  • 设计的不合理

很多电气火灾的发生是保护电器与电线电缆的不匹配造成的,诸如短路保护、过负荷保护、 接地故障保护不满足国家设计规范,且布线系统载流量没有根据载流量校正系数进行导线载流量修正等等。一起典型的因设计不合理导致电气火灾发生的案例调查表明:断路器的过负荷保护不满足设计规范要求,过载长延时整定电流与电缆的载流量严重不匹配,电缆长时间工作于过负荷运行状态,但断路器却拒动,导致绝缘加速老化;断路器的短路保护不满足设计规范要求,瞬动脱扣整定电流与电缆的线芯截面、线路长度严重不匹配,发生短路事故时,断路器拒动;断路器的接地故障保护不满足设计规范要求,利用过电流保护兼作接地故障保护的动作灵敏度不满足要求,又未设置剩余电流动作保护装置,当发生接地故障事故时,断路器同样拒动……这些教训都在警示设计院工作人员,要具有电气防火设计的意识,加强对技术规范的学习以及与项目关联方的沟通,也不要把电气设计隐患的发现寄希望于审图机构,而是要从自身提高认识,负起责任,加强设计的校审,方能把电气火灾隐患从源头掐断。

  • 产品的不合格

电气成套设备是由成套厂商采购组装完成的,电气系统产品质量的好坏很大程度上是由成套厂商决定的,而当前电气产品行业可谓是鱼龙混杂,充斥着家庭作坊式的加工企业,产品质量参差不齐,这种现状从屡屡曝光的“问题电缆”事件中便可见一斑。性能不合标准的电线电缆及设备,严重降低了电气系统本该有的防火性能。成套厂商在面临鱼龙混杂的市场选择时,经常难以辨别原厂设备差别和等级,在柜体设计改造中难以保证规范性,从而留下电气火灾隐患。因此,成套厂商不应把自己只是定位于简单的组装厂,而应从电气事故防范主体的高度来服务客户,重视电气系统技术研发,整合行业优秀的电气产品资源。

  • 施工的不合规

施工单位往往由于整体理论水平的不足,对法规、标准等敏感度低,不能从原理上认识到施工不当对电气火灾隐患的影响,现场违规操作的情况比比皆是:无证电工随意操作、电气安装欠缺技术指导、工程验收敷衍了事。比如,在很多电气火灾事故的背后,都存在电缆敷设不规范的影子,为追求空间利用率,电缆成束敷设导致电缆散热不良、载流量下降,又致使绝缘老化加剧,最终绝缘损坏、击穿发生接地故障或短路,进而引发电气火灾;电线电缆敷设不注意防护措施,导致绝缘损坏;无证电工随意上岗,且无电气专业人员监管以及验收,根本不顾国家标准规范的要求……目前国家已出台多项政策,越来越重视施工人员技能培训及上岗资格要求,这也是解决当前建筑工程施工不规范通病的根本办法。

  • 使用的不重视

电气系统是长期运行的系统,问题的发生往往也是长期积累的结果,线路在使用过程中不可避免地会出现绝缘老化或受损、以及接头松动等情况,过程维护对于防火安全至关重要。然而现状是,使用单位往往不具备基本的电气安全常识,电气设备私接乱拉、电线电缆乱接乱放,使得电气系统长时间在极端不利的状态下工作、电线电缆绝缘老化或损坏,使得过载、短路、漏电、电弧等问题频繁发生。在电气安全使用方面,物业管理服务企业应担负其电气安全隐患排查及教育责任,及时整改不符合安全标准的电线及电器设施设备,全面加强电气安全使用意识。

丰富可靠的产品是实现目的的工具,而上述各参与方的人,才是工具的集成者和使用者。国家消防电子产品检测中心副主任丁宏军曾指出:“电气防火的发展趋势,应该是电气防火与电气设计、施工、选材,以及产品制造行业相互结合,互相促进。”

在整合全行业参与方全面防范电气火灾方面,有责任有远见的企业也正在为此深耕和实践。施耐德电气在使用完整可靠的电气防火产品的基础上,正在联动整个行业生态圈,加强从事设计、制造、安装、运维等工作人员的技能,提供支持,强化各环节的规范性:

  • 定期提供创新的产品、市场趋势、法规信息及解决方案,帮助掌握合规且有效的电气火灾防范技术,优化定制方案的设计能力;加强合作伙伴与项目关联方合作,获取更精准的用户需求,提高效率,优化成本,设计符合项目设备特点、系统特性及配置属性,且具备可靠防火能力的方案,提升赢单概率。
  • 提供安全可靠,性能出众且高度合规的低压配电元器件及成套设备;配合完善培训,加强设备改造规范性,排除火灾发生隐患;通过数字化工具及全生命周期服务,加强与最终用户沟通,实时监测设备状态,避免电气火灾,保障生产现场的的安全及稳定供电。
  • 以标准化且符合当地法规、行业标准的产品系列,使安装流程更加规范、便捷,有效避免因产品问题、最初安装不当、使用不当引起电气系统火灾;数字化工具及专业运维团队,加强对系统各部分的长期监测,彻底消灭因绝缘老化、断路器和保护装置失效等问题带来的火灾风险。

电气火灾的危害之大有目共睹,但电气火灾绝不是不可避免的“顽疾”。在防范电气火灾的未来之路上,全行业不同参与方应携起手来,不断挖掘场景之需,提升产品性能,以高质量创新,形成更加完善的智能配电解决方案,共同将火灾风险化于无形。

原文链接 《如何正确防范电气火灾?我太难了! -- “电”安全之防火篇》:http://www.sohu.com/a/336848476_304959?spm=smpc.author.fd-d.2.1566966101568uIjvgHT