淺析古建築電氣火災的預防對策

安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定 201801

【摘要】法國當地時間2019年4月15日下午，始建1163年的巴黎聖母院突發大火。巴西當地時間2018年9月2日晚，拉丁美洲曆史悠久、藏品豐(feng) 富的巴西國家博物館慘遭火災，200年曆史的建築隻剩“空殼"，2000多萬(wan) 件藏品中的92.5%被毀。文物古建築防火安全，引起了的討論。古建築起火原因很多，而電氣火災，如電氣設備的選型不當、設備亂(luan) 用、用電不規範等，是引發火災的原因之一。

【關(guan) 鍵詞】古建築；電氣火災；過載；短路；電弧；預防措施

1 古建築火災危險的特殊性

1.1 古建築耐火等級低，火災荷載大

與(yu) 西方古建築普遍采用磚石作為(wei) 建材不同，我國傳(chuan) 統上普遍采用易燃的木材作為(wei) 建築材料，木質材料耐火等級低，火災危險性大，而且古建築群裏存有大量商業(ye) 區域，用電設備較多。因此，我國麵臨(lin) 的防火壓力相比西方要更為(wei) 巨大。

1.2古建築群環境條件特殊，防火間距不足，火勢蔓延迅速

我國古建築多在偏遠的地區，以群落型式為(wei) 主，各單體(ti) 古建交織毗鄰，缺少防火分隔。如果有一處引起火災，易引發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。文物古建內(nei) 工作人員或者所在地居民自行開展滅火自救，缺乏專(zhuan) 業(ye) 的撲救技能，沒有有效的滅火設備，很難有效控製火勢的發展與(yu) 蔓延，而且木結構建築在火災中的倒塌危險性較大，對施救人員的安全構成威脅。

1.3 缺少消防設施，消防通道不暢，滅火救援困難

一般來講，我國古建築大多遠離城鎮，消防設施嚴(yan) 重滯後，消防器材配備達不到規範要求，無消防水池，沒有消防給水管網。古民居巷道窄，還多有台階，消防車無法通行，消防車難以靠近或進入古民居內(nei) 進行火源撲救。這都給消防滅火帶來很大困難。

2 古建築引發電氣火災的原因

2.1 過多使用電器設備威脅古建築的安全

很多古建築在承租給他人作為(wei) 旅遊商品店、展覽、餐飲、娛樂(le) 、住宿等同時還需滿足工作人員的日常辦公和生活所需，為(wei) 此增加了很多用電設備。景觀亮化、大功率照明設備、空調、計算機、電視機、電冰箱、電磁灶、電暖器、電水壺等電器在古建築中大量使用，這些電氣設備使用時間長而且多數單台設備功率較大，加重了配電線路的負擔，使線路長期處在過載狀態下使用，電氣保護措施存在嚴(yan) 重缺陷，很多古建築的配電設施陳舊，保護功能減退等問題嚴(yan) 重威脅著古建築的安全。比如在文物建築的木質構件上直接敷設電氣線路，大功率的照明設備和射燈直接架在木梁上，在木板牆上安裝電源插座或插線板，在文物單位內(nei) 使用大功率采暖電器（比如紅外電暖氣，俗稱小太陽），這些都是引發電氣火災的潛在原因。

電氣線路私亂(luan) 搭建、線路老化、超負荷運行，未采取穿管敷設等防護措施等現象嚴(yan) 重，日益凸顯，由此引發的事故率逐年上升。

供電係統未做保護接地，配電櫃未設置在專(zhuan) 門的配電房間而隨意安裝，如配電箱直接在室外掛牆安裝，箱體(ti) 沒有采取相應的防護等級。

2.2 過載、短路、故障電弧等

過載，回路中接入許多大功率設備，超過了配電線路的負載能力，導致線路的溫度超過其高允許工作溫度，加速線纜老化，甚至由於(yu) 高溫可導致線纜絕緣層燃燒。

短路，指電路或電路中的一部分被短接。由於(yu) 線路絕緣層損壞，導致短路產(chan) 生強烈的火花，其溫度可達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(ti) 遊離放電現象。當電纜局部損壞或電器連接處鬆動時，有碳化和電阻性短路兩(liang) 種現象的電弧可引發火災。當導體(ti) 被損壞或連接處不緊固，會(hui) 出現局部的熱點，在導體(ti) 附近的絕緣材料發生碳化。碳是導電材料，它能使各點的電流變大，由於(yu) 碳以一種非均勻的方式沉澱，使得電流以更便捷的路徑傳(chuan) 輸並產(chan) 生電弧，久而久之，到達一定程度會(hui) 引起電弧自燃。當兩(liang) 個(ge) 帶電導體(ti) 之間的絕緣材料被損壞，兩(liang) 個(ge) 導體(ti) 之間將產(chan) 生一個(ge) 顯著電流，由於(yu) 不出現剩餘(yu) 電流，無法被監測裝置保護，還不能被視為(wei) 短路而被保護。當泄漏電流不斷增大，會(hui) 使絕緣材料變為(wei) 碳，直到碳被電弧點燃產(chan) 生火焰。

2.3 雷擊

雷電，一種伴有閃電和雷鳴的放電現象。雷電放電過程時間短，但是放電電流大，可達數十萬(wan) 安培，閃電的溫度，從(cong) 攝氏一萬(wan) 七千度至二萬(wan) 八千度不等。雷電對空曠區孤立的古建築（如古塔）和古建築群中高聳的建築危害大，可直接導致古建築物起火，使古建築遭受大麵積損毀。

3 古建築電氣火災的預防措施

3.1 規範電氣線路敷設方式

由於(yu) 大多古建築存在照明插座電線私拉亂(luan) 接、線纜直接明敷設在木質材料上、電氣線路老化等隱患，故對古建築內(nei) 安裝照明電器設備，必須經有關(guan) 部門批準，並嚴(yan) 格執行電氣安全技術規程。     

古建築內(nei) 的電氣線路，均采用銅芯絕緣線纜，嚴(yan) 禁亂(luan) 拉亂(luan) 接電線，全部采用阻燃型聚氯乙烯硬質管或金屬管敷設，不得直接將線纜敷設在梁、柱、枋等可燃構件上。

3.2 合理配電，選用保護電器

古建築內(nei) 嚴(yan) 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，不準使用大於(yu)  60W的白熾燈直接安裝在可燃物物體(ti) 上。如果需安裝照明燈具和電氣設備，必須嚴(yan) 格執行有關(guan) 電氣安裝使用的技術規範和規程。燈飾材料的燃燒性能不應低於(yu) B1級，不得靠近可燃物。

建議一座古建築單體(ti) 設置一個(ge) 配電箱，安裝斷路器和漏電保護器，做好各配電回路的過載保護、短路保護、接地故障保護及故障電弧防護。保護、控製電器均應安裝在專(zhuan) 用的配電箱內(nei) 。定期檢查絕緣性能、電器元件功能及設備狀況，特別是短路保護和過載保護的可靠性。

設置電氣火災監控係統，對主要的分支幹線采取泄漏電流監測，在電纜接頭、端子、重點發熱部件等部位設置測溫式探測器，並對照明、插座回路設置故障電弧保護器，降低火災事故發生的可能，變減少損失為(wei) 避免損失。

3.3 製定安全用電管理製度

文物古建築內(nei) 配電設備、電氣線路、電器選型、設備安裝等應符合相關(guan) 產(chan) 品標準、施工規範要求和防火要求，配備適用的保護電器作為(wei) 防護裝置。開關(guan) 、插座和照明燈具靠近可燃物時，采取隔熱、散熱等防火措施。文物建築內(nei) 一般不得使用電熱器具和大功率用電器具，確需使用的，要采取安全防護措施，製定並嚴(yan) 格落實使用管理製度。嚴(yan) 禁私拉亂(luan) 接電氣線路，室內(nei) 外電氣線路應采取穿管保護。對電氣線路和電器要定期檢查檢測，確保使用安全。

3.4 設置防雷設施

古建築防直擊雷可在建築高處加裝接閃短杆，在建築的屋脊、屋簷、女兒(er) 牆安裝接閃帶，並做好引下線安全接地。古建築內(nei) 部有電氣設施時，所有進出建築物的金屬導體(ti) 需要接地，並加裝電湧保護器，防止感應電壓和操作過電壓，電湧保護器根據電壓和使用範圍不同可分為(wei) 電源浪湧保護器、信號浪湧保護器、音頻浪湧保護器、視頻浪湧保護器等，具體(ti) 可根據不同要求分級加裝。

4 安科瑞限流式保護器與(yu) 智能安全配電裝置介紹

4.1 產(chan) 品概述

4.1.1 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(chuan) 統斷路器、空氣開關(guan) 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(chan) 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製短路電流以實現滅弧保護，從(cong) 而能顯著減少電氣火災事故，保障使用場所人員和財產(chan) 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(wei) 63A。可廣泛應用於(yu) 學校、醫院、商場、賓館、娛樂(le) 場所、寺廟、文物建築、會(hui) 展、住宅、倉(cang) 庫、幼兒(er) 園、老年人建築、集體(ti) 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幹、支路的線路保護。

4.1.2 AISD智能安全配電裝置

AISD 係列智能安全配電裝置是安科瑞電氣有限公司專(zhuan) 門為(wei) 低壓配電側(ce) 開發的一款智能安全用電產(chan) 品，本產(chan) 品主要針對低壓配電側(ce) 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(chan) 品主要應用於(yu) 學校、教育機構、醫院、療養(yang) 院、康複中心、敬老院、酒店娛樂(le) 、商場商鋪、企事業(ye) 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（包括故障並聯電弧、故障串聯電弧）進行有效的檢測，當檢測到線路中存在引起火災的故障電弧時，可以進行現場的聲光報警，並將報警信息傳(chuan) 輸給上端監控設備，以實現預警火災發生的目的。

故障電弧探測器適用於(yu) 工業(ye) 與(yu) 民用建築中10KW及其以下的電氣線路，其保護線路長度不宜大於(yu) 100米。

產(chan) 品遵循國標GB14287.4-2014，可適用於(yu) 養(yang) 老院、學校、商業(ye) 建築、賓館、工廠、庫房、圖書(shu) 館、辦公室、家庭住宅、以及娛樂(le) 場所等。

4.2 產(chan) 品功能特點

4.2.1 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(nei) 實現快速限流保護，並發出聲光報警信號。

■ 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，並發出聲光報警信號。

■ 表內(nei) 超溫保護功能。當保護器內(nei) 部器件工作溫度過高時，保護器實施超溫限流保護，並發出聲光報警信號。

■ 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，可以將數據發送到後台監控係統，實現遠程監控。監控後台可以是安科瑞 Acrel-6000/B 電氣火災監控主機，也可以是安科瑞Acrel-6000 安全用電管理雲(yun) 平台，或三方監控軟件或平台。

4.2.2 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，係統可持續供電，不會(hui) 切斷電源。

■ 供電安全性。裝置可以把係統的漏電流限製在很小的級別，人體(ti) 無意觸碰到供電線路，不會(hui) 造成觸電事故。

■ 限流滅弧。係統發生短路故障，裝置能快速切斷電源，不會(hui) 出現電弧火花。

■ 過載保護。裝置監測到係統過載，可以及時切斷電源，避免因過載引起線路故障。

■ 電壓監測。裝置實時監測係統電壓，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。在係統發生短路、過載、欠壓等異常時，裝置發出聲光報警信號，提醒相關(guan) 人員。

■ 事件記錄。裝置存儲(chu) 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(guan) 數據。可選配無線通訊模塊，無線方式將數據發送到雲(yun) 平台。

4.2.3 AAFD-40型電弧故障保護電器主要功能如下

■監測單相回路的故障電弧；

■通過對電氣線路的實時監測能及時、準確的發現電氣線路中的故障和異常狀態，可幫助用戶迅速查明電氣故障發生的區域，以便及時消除電氣火災隱患；

■具有聲光報警功能；

■本探測器尺寸小巧、安裝方便，采用標準35mm導軌安裝；

■具有故障電弧模擬發生功能，可以通過模擬故障電弧對本機進行性能測試；

■具有通用485總線接口，采用標準Modbus協議進行數據交換，信號兼容性強。

4.3 產(chan) 品技術參數

表1 ASCP200-1型電氣防火限流式保護器

表2 AISD智能安全配電裝置主要功能如下

表3 AAFD-40型電弧故障保護電器

4.4 產(chan) 品使用注意事項

4.4.1 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(yu) 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(wei) 32A時，應將限流式保護器的額定電流設置為(wei) 32A。為(wei) 保障限流式保護器的正常使用，嚴(yan) 禁將其使用於(yu) 與(yu) 其前端斷路器的額定電流不匹配的配電線路中。

ASCP200係列采用限流式保護器采用壁掛式安裝，可以掛牆安裝，也可以安裝在箱體(ti) 內(nei) ，應確保安裝場所無滴水、腐蝕性化學氣體(ti) 和沉澱物質，並注意環境溫度和通風散熱。

為(wei) 確保可靠連接，接線時應按接線圖進行，同時為(wei) 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形冷壓頭壓接後，再插入保護器相應端子上並將螺釘擰緊壓實。

保護器內(nei) 部帶有交流電，嚴(yan) 禁非專(zhuan) 業(ye) 人士擅自打開產(chan) 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，保護器仍處於(yu) 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，並排除故障後，長按保護器的複位按鍵約2秒鍾，使保護器恢複正常運行時。

當保護器因超溫而發生限流保護時，則可能是因為(wei) 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後，再長按複位鍵，使保護器複位，恢複正常運行。

4.4.2 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(yu) 後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(wei) 3kVA時，後方用電設備的額定容量應不超過3kVA，嚴(yan) 禁將其使用於(yu) 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，可以裸機掛牆安裝，也可以落地安裝，應確保安裝場所無滴水、腐蝕性化學氣體(ti) 和沉澱物質，並注意環境溫度和通風散熱。

接線時應按接線圖操作，同時為(wei) 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(yan) 禁非專(zhuan) 業(ye) 人士擅自打開產(chan) 品外殼。

4.4.3 AAFD-40型電弧故障保護電器

每月一次操作“複位"按鈕，以保證產(chan) 品處於(yu) 正常工作狀態。

報警發生後，應對供電電路進行隱患排除，隱患排除以後進行複位操作，使產(chan) 品恢複正常工作狀態。

每次故障處理後，應對發生故障的時間、類型及處理方式等內(nei) 容進行記錄，以便日後查詢。

未經本公司同意，任何人員不得拆開本產(chan) 品或進行維修。

本產(chan) 品屬於(yu) 精密儀(yi) 器儀(yi) 表類，應在其主要技術特性下工作，應避免衝(chong) 擊、碰撞，嚴(yan) 禁雨水淋濕。

在安裝前要切斷上端輸入線電源，保證人身安全。

安裝入導軌時，上端在裏側(ce) 先裝入導軌，然後向下用力，將下端兩(liang) 卡扣卡入導軌.

每個(ge) 產(chan) 品側(ce) 麵標簽處都會(hui) 有本機通訊地址，與(yu) 上端服務器通訊時，查詢到報警信息都是以本機通訊地址來區分的。

如對產(chan) 品地址進行修改，請對應修改側(ce) 麵標簽對應的本機地址，防止出現地址混亂(luan) 不清楚的現象。

5 結論

文物古建築是的寶貴財富，保護古建築、保護人類的共同文化遺產(chan) ，是我們(men) 每一個(ge) 人的責任。據悉，今年國家文物局將開展多方麵工作，其中就考慮到文物建築類型複雜，將出台《文物建築電氣火災防護標準》。以新的理念和先進的現代科學技術來麵對當前古建築物防火安全問題，采取有效措施，確保古建築物的電氣消防安全。

參考文獻:

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

[2] 李新野.淺析古建築電氣火災的預防.

[3] 安科瑞企業(ye) 微電網設計與(yu) 應用手冊(ce) ，2020.06版

作者簡介：侯文莉，女，安科瑞電氣股份有限公司，主要從(cong) 事電氣防火限流式保護器的研發與(yu) 應用.