民用建筑電氣火災原因與防范探討

摘要：旨在探討民用建筑電氣火災的原因，并提出相應的預防措施。著重分析了電氣火災出現的主要成因，包括短路故障及線路過載、接觸不良及散熱不良、安裝及使用不當等。針對這些原因，提出了一系列預防措施，如選用合格的電器產品、重視電氣系統設計、正確選擇和安裝電氣設備、重視電弧火災的防范、加強電氣設備的維護和管理等。通過采取綜合的預防措施，可以有效降低民用建筑電氣火災風險，避免人民群眾受到生命財產損失，提高用電線路、設備使用的安全性。

關鍵詞：民用建筑；電氣火災；火災原因分析；火災防范

中圖分類號：X928.7 文獻標識碼：A 文章編號：2096-1227（2024）08-0078-04

2024年5月30日，國家消防救援局新聞發布會介紹今年以來消防安全形勢和專項行動開展情況，指出電氣故障和用火不慎是導致火災發生的主要原因，這兩種原因導致的火災占火災總數的近一半，分別為26.2%、22.3%[1]。因此，必須特別重視電氣火災的防范。燃燒的三要素是可燃物、點火源、助燃劑（主要是氧氣），不可控的燃燒就形成了火災。電氣火災通常是指由于用電設備、電氣線路以及供配電裝置出現故障或非故障性高溫、電弧、電火花等熱能，在符合燃燒條件的情況下引燃可燃物所引起的火災。電氣火災發生的原因有電器設備選用不當、電氣設備超負荷運行、配電線路設計不當、電氣裝置安裝及使用不當等。了解電氣火災的緣由，并在電器設備選用及電氣設計安裝環節采取切實有效的防范手段，是清除電氣火災潛在危險、保障人民生命財產安全的一個極其重要的課題。

1 引發電氣火災的常見原因

1.1 短路故障及線路過載

電氣線路發生短路的原因很多，但電氣線路及設備過載升溫轉化為短路才是引起電氣火災的主要原因。短路起火大部分是對地短路引起，而不是相間短路或者相線與中性線短路。因為相間短路或者相線與中性線短路的短路電流非常大，配電系統中的斷路器脫扣器會瞬時動作，在很短時間內切斷電路（現行國家規范要求發生短路故障時，線對地電壓為交流220V的TN系統必須在0.4s內切斷電源，線對地電壓為交流380V的TN系統必須在0.2s內切斷電源），從而避免火災發生。對于對地短路（接地故障）而言，其故障點的阻抗可能很大，短路電流并不大，過電流保護器（通常是斷路器和或者熔斷器）不能及時動作來切斷電源，而電弧可能一直存在，且電弧溫度特別高，就會引燃附近的可燃物，發生火災。

1.2 接觸不良及散熱不良

當電氣線路及設備連接處接觸不良時，接觸不良的部位電阻會顯著增加，電流通過時會在該部位產生大量熱量，使局部溫度快速升高。為減少導體之間接觸不良引起的起火危險，應增加電氣連接位置的接觸壓力和接觸面，并且保持接觸表面的光潔。

在電氣線路的連接處（例如民用建筑中使用最為頻繁的墻面固定式插座或者延長線插座），倘若出現連接點接觸松動的狀況，接觸點之間的電壓會擊穿空氣間隙進而形成電火花或者電弧，致使附近的可燃物被點燃而形成火災。

對于用電功率較大的電器，如果通風散熱設施缺失或者通風散熱設施發生故障停止運行，就會形成熱量積蓄，產生局部高溫成為點火源，進而引燃附近的可燃物，發生火災。

1.3 安裝及使用不當

電氣設備安裝使用不當是導致民用建筑電氣火災的重要原因之一。主要有：

超負荷使用電氣設備。在同一電路上連接過多的電器設備，超過了電路的承載能力。例如，在一個插座上同時連接多個大功率電器，如電熱水器、空調、微波爐等，導致電路過載，引發火災。

電線敷設不規范。電線未按照規定的方式敷設，如穿過易燃材料、未采取保護措施等。例如，電線直接敷設在木質結構中，或者在電線外面沒有套管保護，容易受到損壞，導致短路或火災。

電器設備安裝位置不當。將電器設備安裝在易燃物附近或通風不良的地方。例如，將電暖器放置在靠近窗簾、沙發等易燃物品的地方，或者將電器設備安裝在封閉的空間內，導致散熱不良，增加火災風險。生產生活中應盡可能使用固定式插座，少用延長線插座，且延長線插座只能臨時使用，不能作為固定式插座長期使用。這是因為延長線插座線路大部分情況下都沒有電纜拖地保護措施，容易出現機械損傷，造成短路或接地故障。

未正確敷設保護接地導體（PE線）。電氣設備的PE線接觸不良，會導致故障電流無法正常回路，產生電火花、電弧或高溫。例如，使用沒有PE線的電器設備，或者PE線損壞或接觸不良，容易引發觸電事故和電氣火災。

私自改裝電氣設備。電氣線路改造及回路中增加電器設備未由專業電工完成。私自改裝電氣設備，改變其原有的電氣參數或結構。例如，自行更換照明燈具、插座等電氣部件，或者在電路中增加電器設備，可能導致電氣系統與原設計不匹配，引發火災。

2 民用建筑電氣火災的預防措施

2.1 選用合格的用電線纜、插座及電器產品

一些商家為追求高額利潤，未嚴格按照國家相關規范生產。此類不合格產品流入市場，存在極大的火災隱患。因此，在建設工程施工、二次裝修以及更換電器產品、設備、電線、電纜時，務必購置質量符合國家標準的電線、電纜與電器產品，嚴禁購買三無產品以及國家明令淘汰的電器產品。

固定電源插座及延長線插座在生活中使用頻率非常高，也是很多電氣火災的起因。但由于缺乏電氣安全的專業知識，部分消費者可能會因追求經濟實惠而選擇購買價格偏低的插座產品。國家市場監督管理總局和國家標準化管理委員會于2021年10月11日發布了《家用和類似用途插頭插座 第1部分：通用要求》，為提升用電安全性，新標準要求必須對插座進行嚴格的灼熱絲試驗[2]。灼熱絲試驗是分別在850℃、750℃、650℃時對插座的相關絕緣材料部件用電熱線接觸進行的試驗，以確保絕緣材料部件在此條件下不會著火，或者保證絕緣材料僅在有限的時間內燃燒，火勢不會引燃周邊可燃物而蔓延。而市場上的非國家標準的低劣插座產品往往無法滿足上述灼熱絲試驗所要求的高標準安全性能。很多非標插座可能在未達到其額定負荷容量時，其絕緣材料就已起火燃燒。因此，購買合格的電器產品是預防電氣火災的一項重要有效措施。

2.2 重視電氣系統設計

在實際設計過程中，應根據建筑物的具體情況和相關國家標準規范，并結合專業電氣工程師的建議，制定合理的電氣系統設計方案。

負荷計算與評估。進行詳細的負荷計算，確定建筑物內各種電器設備的用電需求。考慮未來可能的擴展和變化，確保電氣系統有足夠的容量和余量。特別是商業用電負荷，如招商業態未定，后期負荷變化可能很大。在沒有準確的用電設備容量資料時，可以按照最新國家規范及當地電力部門工程技術導則要求選用負荷密度指標和需要系數。并建議變壓器無功補償后，負荷率不超過80%，既保持變壓器經濟運行，又預留部分擴展容量。

配電系統設計采用合理的配電方式，如樹干式、放射式或混合式配電，以確保電能的可靠分配，并注意配電系統的分級不宜過多，一般不宜超三級。安裝適當的保護裝置，如熔斷器、斷路器等，以防止過載和短路。住宅、商業、辦公、餐飲等民用建筑各類場所電氣設計時，應充分考慮運營要求，固定式插座布置要滿足后期使用要求，以減少延長線插座的使用，減少電氣火災隱患。

線路敷設與保護。選擇合適的電線電纜規格和類型，以滿足電流承載能力和環境要求。采用正確的敷設方法，避免電線受損或受到外界因素的影響。使用阻燃或耐火材料對電線進行保護，提高防火性能。

接地與等電位聯結系統。接地系統提供安全的電流回路：接地將電氣設備的金屬外殼與大地連接，為故障電流提供了一個低阻抗的回路。當一類電氣設備發生碰殼故障時，接地能夠迅速將電流引導到大地，避免電流通過人體或其他易燃物，TN-S系統中斷路器的瞬時脫扣器還可以瞬間動作，從而降低了觸電和電氣火災的風險。等電位聯結可以消除電位差，將建筑物內的金屬結構、管道、設備等連接在一起，形成一個等電位的整體。這樣可以消除不同金屬部件之間的電位差，避免因電位差引起的火花放電或電弧，減少電氣火災隱患。雷電擊中建筑物時會產生高電位，等電位聯結可以將建筑物內的各個部分保持在相同的電位，減少雷電反擊的風險，防止雷電電流通過不同路徑進入建筑物內部，引發火災或損壞設備。

照明系統設計。選擇節能、高效的照明燈具和控制方式，減少能源消耗和火災風險。使用節能型照明燈具，如LED燈，不僅可以降低能源消耗，還可以減少燈具發熱，降低火災風險。避免照明燈具安裝在易燃物附近，防止過熱引發火災。

配置電氣火災監控系統，實時監測電氣線路和設備的運行狀態，及時發現異常情況。利用智能化技術實現遠程監控和自動控制，提高電氣系統的安全性和管理效率。

2.3 正確選擇和安裝電氣設備

設備選型。①依據實際需求：根據建筑物的用途、負荷大小和環境條件等因素，選擇合適類型和規格的電氣設備。避免超負荷運行或使用不適合特定環境的設備。②質量可靠：優先選擇具有良好聲譽和質量保證的品牌和制造商。確保設備符合相關的國家標準和安全認證，如CCC認證等。③防火性能：考慮設備的防火性能，選擇具有防火外殼或采用阻燃材料制造的電氣設備。這有助于減少火災發生的風險、減緩火勢蔓延速度。

安裝要求。①專業安裝：由合格的持證電工或專業安裝人員進行電氣設備的安裝。他們具備相關的知識和技能，能夠確保安裝過程符合規范和安全要求。②合適的位置：將電氣設備安裝在干燥、通風良好的位置，遠離易燃物和水源。避免將設備安裝在潮濕、高溫或有腐蝕性物質的環境中，以防止設備損壞和火災事故的發生。③固定可靠：確保電氣設備安裝牢固，避免因振動或松動而導致故障或短路。使用合適的固定裝置和連接件，確保設備的穩定性。④布線規范：按照電氣安裝規范進行布線，使用合適的電線和電纜，并確保其敷設整齊、牢固，避免電線受損或交叉。避免電線過長或過短，以減少電阻和熱量的產生。⑤接地保護系統：正確接地是防止電氣設備漏電和觸電事故的重要措施。確保設備的金屬外殼與接地系統可靠連接，以提供安全的故障電流回路。

過載和短路保護。①安裝過載保護電器：根據設備的額定電流和負載情況，選擇合適的過載保護器，如熱繼電器。過載保護器能夠在電流超過額定值時自動切斷電源，防止設備過載損壞和火災發生。②短路保護電器：安裝短路保護裝置，如熔斷器或斷路器。短路保護裝置能夠在短路故障發生時迅速切斷電源，避免電流急劇增大導致絕緣材料燃燒而引發火災。

環境因素。①溫度和濕度：確保電氣設備在適宜的溫度和濕度范圍內運行。高溫和潮濕環境可能影響設備的性能和安全性，增加火災風險。②防護措施：對于特殊環境，如易燃氣體、粉塵等場所，應選擇具有相應防護等級的電氣設備，并采取額外的防護措施，如防爆外殼、密封等。③雷電保護：在雷電活動頻繁的地區，安裝適當的雷電保護裝置，如避雷器、電涌保護器，以防止雷電對電氣設備的損壞和火災的引發。

2.4 重視電弧火災的防范

在生產生活中，電氣故障產生的電弧持續存在很容易導致火災的發生，電氣線路電弧性短路的起火危險遠大于金屬性短路的起火危險。所以必須特別重視電弧火災的防范。電弧火災的發生過程如下：線路、設備過負荷→線路、設備溫度升高→絕緣材料老化→產生接地故障、電弧→引燃周邊可燃物。電弧火災的防范可采取以下措施：

設備選擇與安裝。選用質量可靠的電氣設備，減少電弧故障的發生概率。確保設備的正確安裝，包括插頭插座的連接、線路的敷設等，避免松動或接觸不良導致電弧產生。為減少導體不良引起的電弧性起火危險，應盡量提高連接的質量，也就是電氣的連接應具有足夠的接觸面和接觸壓力，并具有光潔的接觸表面。

安裝剩余電流動作保護器（RCD）。由于電弧阻抗較大限制了短路電流值，一般過電流保護裝置（斷路器或熔斷器）很難切斷電源。根據低壓配電系統接地方式不同，接地電弧產生的故障電流通過PE線或者大地流回電源側。GB50054—2011《低壓配電設計規范》第 6.4.3條，為減少接地故障引起的電氣火災危險而裝設的剩余電流監測或保護電器，其動作電流不應大于300mA。常用的剩余電流動作保護斷路器可以檢測這個故障電流，而且動作靈敏度也可以滿足要求。目前大多數民用建筑項目都采用300mA的RCD作為預防接地故障引發電氣火災的預防措施。建議300mA的RCD只報警，不脫扣，因為一般低壓配電系統中電氣電弧引燃絕緣材料需要一段時間，在這段時間內排查、消除接地故障即可。如果RCD立即脫扣，會對供電可靠性產生很大影響，生產生活都會受到影響。

安裝電弧故障保護器（AFDD）。在低壓配電回路中，當相線發生斷裂、接觸不良產生電弧，或是帶電導體（相線與相線、相線與中性線）之間的電弧發生故障時，由于沒有接故障電流產生，剩余電流動作保護器（RCD）無法檢測到這類故障。而且故障點的阻抗可能很大，短路電流并不大，過電流保護器（通常是斷路器）不能及時動作來切斷電源。

《工業與民用供配電設計手冊》第四版11.3.6條（1），AFDD宜安裝在以下場所的終端回路：臥室；由加工或儲存物而引起火災危險的場所；易燃結構材料構成的場所，例如竹木建筑；一旦起火將危及不可替代的珍貴物品的場所。GB51348—2019《民用建筑電氣設計標準》第7.6.6條，配電線路的電弧故障保護電器應符合下列規定：商場、超市以及人員密集場所的照明、插座回路，宜裝設電弧故障保護電器；儲存可燃物品的庫房的照明、插座回路，宜裝設電弧故障保護電器。

隨著電弧監測技術的發展，更多的技術應用到電弧故障檢測中，目前國內已經有部分生產企業可以生產電弧故障保護器（AFDD）的模塊化產品，可以與微斷配套使用。電弧故障保護電器可實現對終端配電的全面保護，它提供了過電流及絕緣故障的保護來防止人員觸電危險，同時電弧故障保護電器還可探測電纜老化處或接頭松動處產生的容易引發火災的故障電弧。電弧故障保護電器適用于以下三種會引發火災的情形：①并聯電弧。當兩個帶電導體發生絕緣損壞時會產生電阻性短路，由于故障電流微弱，導致斷路器無法檢測到故障電流；同時由于對地無泄漏電流，漏電保護裝置也無法檢測到故障電流。②串聯電弧。當單個導體或接頭發生損壞，由于局部溫度升高，絕緣材料會發生碳化，進而導致部分電流流經碳化了的絕緣材料。③過電壓。過電壓導致負載中電子元件過熱。

2.5 加強電氣設備的維護和管理

定期檢查和維護：建立定期檢查制度，對電氣設備進行定期巡檢，包括插座、開關、電線、配電箱等。檢查設備是否正常工作，有無損壞、老化或松動的部件。及時發現并修復潛在問題，避免故障引發火災。特別有些室外電氣設備受紫外線輻射作用，塑料絕緣材料老化比較快，通過電流未超過額定電流也有可能造成絕緣材料破壞、相間短路或者對地短路起火。因此，需要及時檢查或者更換。清潔和防塵：保持電氣設備的清潔，定期清除灰塵和雜物。

3 結束語

民用建筑電氣火災的預防是一個系統工程，需要從多個方面入手。通過對電氣火災原因的深入分析，可以采取針對性的預防措施，包括選用合格的用電線纜、插座及電器產品、合理設計安裝電氣系統、正確選擇和安裝電氣設備、安裝剩余電流動作保護器、安裝電弧故障保護器（AFDD）、加強安全管理等。同時，提高公眾的電氣安全意識也是至關重要的。只有綜合運用這些措施，才能有效降低電氣火災的風險。在未來的研究中，還可以進一步探索新的技術和方法，不斷完善電氣火災預防體系，為人們的生命財產安全提供更加可靠的保障。

參考文獻

[1]郴州消防.實錄|國家消防救援局舉行首次新聞發布會[EB/OL].https：//mp.weixin.qq.com/s？__biz=MzA5NDQwOTU4NA==&mid=2649447599&idx=1&sn=3370756196448360102049960b1ffc1d&chksm=897266ddf6f9c64d600d51e11a609204f7ddbf98a6aab2898ab62c945d324950e81e6eec425a&scene=27

[2]GB/T 2099.1—2021 家用和類似用途插頭插座 第1部分：通用要求[S].