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浅析电气火灾事故案例分析与防范对策

发布时间: 2022-01-08  点击次数: 13次

【摘要】某企业配电房在装修的过程中突发电气火灾事故,事故造成该工厂车间停电一天,造成非常大的生产损失。通过这起电气火灾事故过程的分析,为企业分析电气安全事故提供清晰的判断思路,同时也提出了如何防范电气火灾发生的方法。

 

【关键词】电气火灾,短路熔痕,短路,三匹配原则 

0 引言

        根据国家119消防网统计的数据显示,电气火灾事故是所有火灾中发生的原因比例高的,其占到所有事故45%以上(雷击和静电也属于电气安全管理范畴)。因此对于企业来讲防范火灾重点要防止电气火灾,本文通过一起配电房火灾事故来分析电气火灾发生的原因以及应对策略。  

1 古建筑消防安全风险分析

1.1事故过程分析 

        事故发生当天两名厂外装修人员在没有监护的情况下在400V的低压配电房未停电的情况下进行粉刷墙壁的装修作业,在他们刷完配电柜顶部的油漆后大约15分钟后发生配电柜母线铜排短路事故,事故没有造成人员伤亡,但是造成工厂停电一天损失惨重。 

        通过图1可以看出发现红、绿、黄三相铜排底部均(母线框与配电柜固定侧)烧出不同程度凹槽,只有短路才能有这么大的能量使得铜排烧毁,这是典型的短路熔痕,因此可以判断此次事故一定是短路造成的。而且各项均有烧毁说明存在相间短路,其中根据烧毁面积可以看出,红相大于黄相,黄相多于绿相。位于里侧的红色项损毁严重。

事故配电柜母线铜排

        通过图2配电柜顶部盖板可以看出红色相与配电柜顶部的盖板发生了短路。由于配电柜的柜体均为接地良好,因此可以通过这个短路熔痕可以判断也发生了对地短路。而且在靠近红色相的部位有发现不明液体向柜顶盖板两个方向(下端是母线框)流动的痕迹。

图2 事故配电柜顶部盖板

        在现场发现装修施工使用的喷枪放在配电柜顶部,发生事故当天有施工队在对配电房进行装修(侧面及顶面墙体刷白)。施工人员对当天09:35已做完喷漆工序,(喷漆过程从西面(抽气扇)到东面(火灾电柜为后喷),喷完后15分钟后发生了配电柜爆炸事故。 

        根据图3可知,根据现场询问相关人员,40#变压器当时的红相和黄相保险跌落;39#变压器红相保险跌落;另外两个低压MCB都已经跳闸。40#与39#变压器在配电系统中采用长期并列运行的运行方式。根据保险跌落情况可以看出,红色和黄色两相短路电流较大,这与现场配电柜母排灼烧严重程度相一致。两台变压器的红色相的保险均跌落,证明了红色相短路电流大,且持续时间长,其次是黄色相。根据现场情况,两台400kVA变压器长期带载大约720A电流,负载大约62%左右,因此排除了过负荷原因造成高压跌落保险的动作。 

配电系统示意图


1.2事故分析结论 

        事故分析结论:由于柜顶装修水溶性油漆流入配电柜顶端母线框/铜排引起短路造成火灾。   直接原因:母线框/铜排绝缘遭到破坏 

间接原因: 

        1)配电柜顶部有液体通过顶盖间缝隙流到母线框/铜排上,导致铜排与配电柜外壳短路起火 

        2)装修人员针对配电房装修不规范施工、无安全措施、现场无监管 

        3)配电柜未定期维护,顶盖弯曲、拼柜连接处有缝隙,液体易于流入到配电柜里面 

根据以下证据,先单相对地短路再进而造成相间短路可能性较大: 

        1)40#变压器红色和黄色跌落保险跌落,而39#变压器只有红色保险跌落。若是相间短路则应该两相都跌落。 

        2)母排上端被烧穿的柜顶盖板之间有液体渗入,且液体流向是更靠近红相母排两侧。 

        3)配电柜体都是接地的,因此如果是液体造成的短路,那么首先液体为母排到柜顶(接地)提供了通路。 

        4)柜体之间拼接处有缝隙,液体容易流入。 

        5)红相和黄相损毁严重,且两相距离远,位于两侧,不宜发生相间短路。 

        6)黄相和绿相铜排柜顶上端未见明显液体。 

        7)从柜顶面板灼烧可以看出,一定有接地的情况发生 

        8)相间短路容易发生在相邻两相,但从现场图片看出绿相与红相灼烧严重程度差别非常大,相间短路可能性较小。

2 电气火灾隐患防范与排查

2.1国内电气火灾发展特点 

2.1.1行业特点 

        遍及医药、纺织、烟草、建筑、钢铁、印刷、服装、包装等行业,商业、交通运输业、社会服务业等三产业在各行业中较为突出,呈上升趋势。 

2.1.2季节特点 

        冬夏季是电气火灾发生频率高的季节,全年各月电气火灾起数8、9月份为一低谷,后逐渐上升,在1、2月份达到一高峰后渐下。 

2.1.3时间性特点 

        节假日和夜间的电气火灾居多,发生频率在24小时内分布有明显规律,日电气火灾发生频率存在三个高峰,一个高峰为0-3时,二个是10-13时,三个是18-21时。重特大电气火灾的日分布也基本符合以上规律。

2.2电气火灾事故主要原因

        所有电气火灾事故中因为施工和设计的问题造成的事故占事故原因的绝大多数。因此必须十分重视电气设计和施工电缆敷设这两个环节。 

        电气安全管理中有关电气设计需要遵循“三匹配原则"即保护开关、电缆线路、负载设备特性需求三者相互匹配的原则来设计。开关设计不是越大越好,开关配置的太大线路过细可能会造成线路超载的情况下开关仍然不动作;开关设计的太小会导致停电事故增加影响生产。根据负载的特性和被保护需求需要匹配选择开关需要配置什么保护;负载的性质和特性需求与电缆选型也非常重要,因为除了线径选择外还要考虑材质、安全、芯线根数等。 

2.2电气火灾事故防范 

        利用红外热成像测试设备进行带电检测,定期检测发热点,根据热点判断法、温差判断法、历史图像判断法来分析所拍摄的红外热成像图片来确认缺陷等级。

        利用超声波探测仪器对电气系统进行电火花测试。

        利用电能分析设备在线检测:在线测量电气系统总负荷,各分回路的有功功率、无功功率、视在功率、功率因数、三相不平衡率并及时打印记录数据。通常与红外检测数据相配合,综合分析。

        利用接地检测仪器和绝缘测试仪对重点大负荷配电柜开关、设备进行接地电阻和绝缘检测,确保设备绝缘水平处于正常状态,减少短路事故风险。

        需要分别设计现场配电柜和设备的电气安全专项检查表,包括电缆敷设、电缆颜色管理规范、零线和地线使用规范、临时用电、绝缘检测记录、移动设备手持电动工具等点检表。

        流程管理方面:电气设备安装工程需要从设计选型-采购-电缆安装敷设、测试检查消缺、图纸记录、送电检查等几个方面进行管控。同时应当非常注意带电作业应遵守国家相关规定。

        电气设计选型遵循保护开关、电缆线路、负载设备特性需求三者相互匹配的原则来设计。从源头端避免电气火灾事故的发生。

3 安科瑞限流式保护器与智能安全配电装置介绍

3.1产品概述

3.1.1 ASCP200-1 型单相电气防火限流式保护器

        电气防火限流式保护器可有效克服传统断路器、空气开关和监控设备存在的短路电流大、切断短路电流时间长、短路时产生的电弧火花大,以及使用寿命短等弊端,发生短路故障时,能以微秒级速度快速限制短路电流以实现灭弧保护,从而能显著减少电气火灾事故,保障使用场所人员和财产的安全。

        ASCP200-1 型电气防火限流式保护器是单相限流式保护器,大额定电流为 63A。可广泛应用于学校、医院、商场、宾馆、娱乐场所、寺庙、文物建筑、会展、住宅、仓库、幼儿园、老年人建筑、集体宿舍、电动车充电站及租赁式商场商铺、批发市场、集贸市场、甲乙丙类危险品库房等各种用电场所末端干、支路的线路保护。

3.1.2 AISD智能安全配电装置

        AISD 系列智能安全配电装置是安科瑞电气有限公司专门为低压配电侧开发的一款智能安全用电产品,本产品主要针对低压配电侧人身触电安全事故、线路老化、漏电引起电气火灾等等常见隐患而设计。

        产品主要应用于学校、教育机构、医院、疗养院、康复中心、敬老院、酒店娱乐、商场商铺、企事业单位、家庭电器等各类低压用电的场合。

3.2 产品功能特点

3.2.1 ASCP200-1型电气防火限流式保护器主要功能如下

        ■ 短路保护功能。保护器实时监测用电线路电流,当线路发生短路故障时,能在150微秒内实现快速限流保护,并发出声光报警信号。

        ■ 过载保护功能。当被保护线路的电流过载且过载持续时间超过动作时间(3~60 秒可设)时,保护器启动限流保护,并发出声光报警信号。

        ■ 表内超温保护功能。当保护器内部器件工作温度过高时,保护器实施超温限流保护,并发出声光报警信号。

        ■ 过欠压保护功能。当保护器检测到线路电压欠压或过压时,保护器发出声光报警信号,可预先设置是否启动限流保护。

        ■ 配电线缆温度监测功能。当被监测线缆温度超过报警设定值时,保护器发出声光报警信号,可预先设置是否启动限流保护。

        ■ 漏电流监测功能。当被监测的线路漏电超过报警设定值时,保护器发出声光报警信号,可预先设置是否启动限流保护。

        ■ 保护器具有1路RS485接口,1路2G无线通讯,可以将数据发送到后台监控系统,实现远程监控。监控后台可以是安科瑞 Acrel-6000/B 电气火灾监控主机,也可以是安科瑞Acrel-6000 安全用电管理云平台,或三方监控软件或平台。

3.2.2 AISD智能安全配电装置主要功能如下

        ■ 供电稳定性。负载端发生单相接地故障,装置报警,系统可持续供电,不会切断电源。

        ■ 供电安全性。装置可以把系统的漏电流限制在很小的级别,人体无意触碰到供电线路,不会造成触电事故。

        ■ 限流灭弧。系统发生短路故障,装置能快速切断电源,不会出现电弧火花。

        ■ 过载保护。装置监测到系统过载,可以及时切断电源,避免因过载引起线路故障。

        ■ 电压监测。装置实时监测系统电压,发生过、欠压时,发出报警信号,可以设置是否切断电源。

        ■ 报警功能。在系统发生短路、过载、欠压等异常时,装置发出声光报警信号,提醒相关人员。

        ■ 事件记录。装置存储30条事件记录,可供用户查询。

        ■ 通讯功能。装置配置RS485通讯接口,Modbus-RTU协议,可以远程读取相关数据。可选配无线通讯模块,无线方式将数据发送到云平台。

3.3 产品技术参数

3.4 产品使用注意事项

3.4.1 ASCP200-1 型单相电气防火限流式保护器

        在选用限流式保护器时,限流式保护器的设定的额定电流应该与其前上级的断路器的额定电流保持一致。例如,当限流式保护器输入端断路器的额定电流为32A时,应将限流式保护器的额定电流设置为32A。为保障限流式保护器的正常使用,严禁将其使用于与其前端断路器的额定电流不匹配的配电线路中。

        ASCP200系列采用限流式保护器采用壁挂式安装,可以挂墙安装,也可以安装在箱体内,应确保安装场所无滴水、腐蚀性化学气体和沉淀物质,并注意环境温度和通风散热。

        为确保可靠连接,接线时应按接线图进行,同时为了防止接头处接触电阻过大而导致局部过热,也避免因接触不良而导致保护器工作不正常,线头应采用合适大小的U形冷压头压接后,再插入保护器相应端子上并将螺钉拧紧压实。

        保护器内部带有交流电,严禁非专业人士擅自打开产品外壳。保护器在使用期间,若被保护线路发生短路或过载故障而被限流保护时,保护器仍处于带电状态,不允许随意碰触用电线路的金属部分。待检查线路,并排除故障后,长按保护器的复位按键约2秒钟,使保护器恢复正常运行时。

        当保护器因超温而发生限流保护时,则可能是因为负载电流过大,环境温度过高或通风散热不良等原因导致,可通过加强通风等措施,等保护器温度降下来后,再长按复位键,使保护器复位,恢复正常运行。

3.4.2 AISD智能安全配电装置

        在选用智能安全配电装置时,装置的额定容量应该与后方用电设备的额定容量保持一致。例如,当智能安全配电装置的额定容量为3kVA时,后方用电设备的额定容量应不超过3kVA,严禁将其使用于额定容量不匹配的配电线路中。

        智能安全配电装置器采用壁挂式安装,可以裸机挂墙安装,也可以落地安装,应确保安装场所无滴水、腐蚀性化学气体和沉淀物质,并注意环境温度和通风散热。

        接线时应按接线图操作,同时为了防止接头处接触电阻过大而导致局部过热,也避免因接触不良而导致装置工作不正常,应确保装置相应端子接线拧紧压实。

        严禁非专业人士擅自打开产品外壳。

4 结语

        电气火灾事故的发生过程分析,需要从线路走向、保护开关配置情况、电气接线图以及负载情况综合判断事故发生的原因,这样可从技术上实现电气安全;同时为了保证效果需要结合安全管理以及规范遵守情况来加强电气安全管理来强化安全意识,这样基于技术和管理两个方面的加强才能够大幅度降低电气火灾事故的发生概率。本文针对电气火灾发生的原因以及具体防范方法做了细致的描述,为企业电气火灾安全管理提供了清晰的管理思路,值得借鉴和参考。 

参考文献:

        [1] 国家消防网

        [2] DLT 664-2008带电设备红外诊断应用规范.

        [3] 杨杰.电气火灾事故案例分析与防范.

        [4] 安科瑞企业微电网设计与应用手册,2020.06版


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