会展建筑电气接地故障风险的识别与应对措施

王 磊

(清华大学建筑设计研究院有限公司，北京 100084)

会展建筑电气接地故障风险的识别与应对措施

王 磊

(清华大学建筑设计研究院有限公司，北京 100084)

通过对会展建筑的建筑特征和功能特性进行分析，运用风险管理的方法对电气接地故障引发的电气安全风险进行识别、评估和处理，并以此为依据，对会展建筑的电气设计和运维管理提出了建议。

会展建筑 电气接地故障 风险管理

0 引言

近年来，随着我国经济和科技水平的不断进步，以会议和展览为代表的会展经济以每年超20%的递增速度飞速发展，对区域经济的发展也起到了巨大的推动作用。但是，随着会展建筑的数量和单体体量的加大，伴随的各类风险程度也逐渐加剧。以火灾为例，空间高大、人员密集的会展建筑一旦失火，极有可能造成严重后果。根据消防部门的统计，在全国的火灾事故中，电气火灾约占30%，而电气接地故障电弧引发的事故约占电气火灾事故的50%。此外，电气接地故障还会造成人员触电、非正常供电、电压波动等后果。

控制接地故障风险最有效的手段之一就是风险管理。通常，风险管理流程包含风险识别与分析、风险评价、风险处理、监管和沟通几个步骤。

在电气设计中，如果将风险管理的方法应用到建筑电气设计中，可以帮助设计师全面和系统地分析问题，并有效地解决问题。故本文就以电气接地故障为例说明如何利用风险管理的方法应对会展建筑的电气安全风险。

1 会展建筑电气安全风险的识别与分析

根据风险管理理论，要减少损失，首先要识别风险，即在特定背景下判断风险发生的可能性与后果的严重程度，从成因和结果对风险进行分析量化，然后对从原因到结果的所有路径加以控制，达到风险管理的目的。对于电气接地故障风险，同样可采用这一流程进行分析。

在进行风险识别和分析时，本文采用定性的枚举法分析会展建筑和接地故障的特点，并综合两者，再判别出会展建筑的电气接地故障风险存在于哪些环节。

1.1会展建筑的安全风险特点

会展建筑的本体功能是适应各种会议和展览，其存在的安全风险主要有以下几点。

1)由于展会内容的不同，参展商都会根据自己的需求在会展建筑内搭建各自的展台，布展阶段更像是会展建筑施工阶段的延续，“施工过程”在会展建筑的全生命期中始终存在。

不同于建筑施工有明确的法律、规章、制度进行约束，持续时间只有几天甚至几小时的展台施工在监管、审查上存在极大的漏洞，布展施工人员水平参差不齐，存在很大的施工质量风险。

2)展会期间不仅人员数量较多，而且人员构成复杂，除了会展的工作人员外，参展商、参观者、服务供应商都会随着展会内容的不同而变化，他们中的很多人对场地和环境不熟悉，一旦发生紧急事故，存在无法快速、有效疏散人员的风险。

3)参展的各类设备和材料由参展商提供，其电气安全性不易控制，存在安全风险。

4)会展建筑需要提供大规模会议和展示的空间，因此通常采用高大、开敞、灵活的建筑形式，现有的火灾探测方式报警延时较大，且容易发生误报和漏报。

5)展会期间情况复杂，不易迅速发现和解决问题，可能导致问题的程度和范围加大。

6)从经济状况分析，会展运营部门会针对展览的顺利进行签订相关的合同和协议，某些断电故障可能导致索赔发生。

总之，会展建筑是永不竣工的工程，而变化的过程必然带来不断变化的风险。

1.2会展建筑的电气接地故障特点

单相接地故障通常是由导体的绝缘损坏或错误接线导致的，常见的接地故障一般为各种因素导致的配电回路中导体绝缘损坏或接线故障。

接地故障发生后，接地故障电压和接地电流会随之产生，如果接地故障后触发保护装置动作会造成非正常断电(如未切断故障电流可能造成间接电击的人员触电事故)以及引起电网的电压波动。

会展建筑与接地故障有关的电气风险有如下特点。

1)大量使用便携、移动设备

供电电缆和设备宜受损，绝缘损坏后存在触电、断电、火灾等风险。

2)电气连接点多

由于展位箱后配电设备由运营商提供，展位设备又为临时装设，导致展厅内存在大量插头、插座、端子排等。这些节点的不可靠连接可能导致发热和电弧，存在触电、断电和火灾等风险。

3)误操作风险

由于展会期间人员构成复杂，非电气人员的误操作、错误接线发生几率高，存在人员触电和非正常断电等风险。

4)由于会展建筑为人员密集场所，因此，电气安全风险的后果相对于其他公共建筑更加严重。

1.3接地故障风险的分析

在分析了会展建筑的特点、电气安全的风险以及接地故障的特点后，就需要针对性地采取相应的手段去减少和消除风险的发生并降低风险后果的不利影响。

在风险管理理论中，由不利的后果推出故障原因的方法称为“故障树分析法”，通过事故去总结可能发生的不利后果的方法称为“事故树分析法”，将故障树和事故树分析法结合在一起称为“蝴蝶结分析法”。图1就是将接地故障的成因和后果以故障树和事故树的方式表达的示例。

图1 接地故障的蝴蝶结分析法

由图1可以看出，配电设备的损坏、导体绝缘的损坏、接线错误和用电设备损坏是造成接地故障的主要原因，以故障树的方式表示；当发生接地故障时，可能引起的不利后果包括人员触电、电气火灾、非正常断电和电压波动，以事故树的方式表达；而二者结合后形成了完整的接地故障的蝴蝶结分析图，进而全面、系统地表示了与接地故障有关的成因与结果。

因此，要减少电气接地故障，在成因上要减少绝缘损坏和误操作，对后果的限制主要在于防止电弧和接触电压的产生。

2 会展建筑电气接地故障的风险规避

在分析了接地故障的成因和结果后，如何在电气设计、施工安装和运行维护中采取相应措施去规避风险并降低不利后果影响是风险管理关注的重点。

根据图1，切断故障树中接地故障成因的路径是风险管理措施中的防范控制手段。当所有的路径都被截断后，接地故障就不会发生；而切断事故树中导致后果的路径则可以防止不利后果的发生。

切断成因和防止后果所采取的手段在风险管理理论中主要有以下四种，其优先级从高到低分别是：消除、替换、隔离和管理。

1)消除：从根本上阻止风险的发生，彻底消除或中止造成危险的根源，是风险管理中首选的手段。例如在布展施工中采用气动工具替代电动工具，就可以防止电气接地故障的发生。

2)替换：用危害更小的方式替换原有的方式。如采用适用于移动设备的橡皮电缆或采用机械强度更高的铠装电缆替代普通导线或电缆，可以减少物损造成的绝缘损坏，从而降低接地故障发生的几率。

3)隔离：采用防护手段将风险与受害环节分开。将带电部分置于伸臂范围之外是典型的隔离手段。

4)管理：运用程序和制度防止风险的发生。

在图1的任意成因到后果之间的路径都可以采用上述四种方法中的一种或多种的组合对风险进行管理。因此，在图1的基础上，逐条分析就形成了图2，即针对接地故障的风险管理的处置图。

图2 接地故障的风险管理的处置图

对于会展建筑的设计师、运营人员、参展商来说，可以参照图2逐条制订符合各自需求的风险管控策略，若这些策略均被实施，即可以为在此认知范围内，风险被消除或控制到可接受的范围之内。分析表格中的措施，体现到电气设计中，安全、可靠和合理的设计是减少接地故障的关键，主要包括以下几个方面。

1)合理选择布线系统，采用满足环境要求的封闭式绝缘母线或铠装电缆，有利于防止绝缘的破损。

2)合理设置配电系统的连接点，首先减少配电系统中连接点的数量，特别是临时连接点的数量。当必需使用连接点时，采用满足标准的端子箱和工业连接器，保证展位中采用合规的插头和插座，防止连接点因接触不良导致的电弧和温升。

3)设置完善的接地设施，展沟内设置接地干线，为展位的接地提供条件，展厅运营中也要发挥监管职能，对于可能存在接地故障风险的场所要求参展商设置局部等电位联结，减少接地电位差，减轻接地故障的不良影响。

4)合理设置剩余电流保护装置(RCD)，对于手持和移动设备设置30mA动作电流RCD。但在展厅电气设计中，干线和展位箱内慎用脱扣型RCD，因为展台配电支路的正常泄漏电流会在干线叠加，可能造成干线RCD在非接地故障时误动作。

此外，干线RCD与参展商配电箱内的RCD很难形成选择性保护，一旦用户端出现接地故障，RCD可能发生越级脱扣。而展位箱在展沟内安装，如果布展时展台压占了展沟盖板，可能影响RCD的及时复位，造成复电延迟。展厅配电干线和展位箱通常在保护良好的展沟内敷设，属于固定安装设备，受损的概率较小，可以采用电气火灾监控系统监控其绝缘水平。

总之，在运营商与参展商的合同中应明确展台的移动设备由参展商配电箱内的RCD保护，运营商也应尽到监管职责，保证参展商的RCD安装到位，起到有效的保护作用。

5)应设置剩余电流监控系统。此系统可以实时监控配电回路中剩余电流的数值，协助运维人员提前发现接地问题，并屏蔽某些存在谐波回路的大型设备造成的较大泄漏电流引起的误动作。

笔者曾对某汽车展展台进行测试，由于安装了调光设备和大容量功放，设备运行时此展台电源端的单相泄漏电流达1 150mA，而调光和功放设备不工作时的剩余电流仅2.7mA。如不考虑杂散电流的干扰因素，系统的电气安全风险尚在可控范围内，鉴于现阶段会展行业中对于参展商提供的设备的泄漏电流限值标准未达成共识，同时也不宜仅通过RCD脱扣来切断某些设备的电源，因此通过设置剩余电流监控系统对运行的设备进行监控，保证其在安全的前提下运行更为适合。

6)合理设置配电设备。在故障树中，配电设备的损坏和误操作也是导致接地故障的重要原因。电气设计中，将电气设备安装到专用的电气间，防止无关人员随意触碰，既减少了设备受损和误操作的概率，也减少了接地故障发生后因人员接触导致受伤的可能。

上述6项措施中1)～5)均为消除措施，4)和6)为隔离措施，5)同时也属于监管措施。而且，除上述6项措施外，会展建筑中防止接地故障风险的手段还包括采用隔离变压器为设备供电、采用气动工具和动力源、指定完善的设备日常维护要求和应急预案等。

风险是不断变化的，风险管理也贯穿在项目的整个生命周期中，风险管理要求持续的监控、审查与改进。对会展建筑设计、使用过程中的接地问题、事故、案例在图2的基础上进行审查、总结，不断改进和完善相应措施，就可以更加有效地控制接地风险。

3 结束语

虽然会展建筑的接地故障风险高于其他公共建筑，但是只要充分考虑到电气设计、施工、运维的各个环节，利用风险管理是能够将接地故障的风险有效限制在可控范围之内的。

风险管理是一种方法论，本文介绍的接地故障风险的分析过程同理可以推广到电气短路故障风险、电气过载故障风险、雷电风险等涉及建筑电气安全的其他领域。

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IdentificationandSolutionsforEarthFaultRiskinConferenceandExhibitionBuildings

Wang Lei

Based on the analysis of the characteristics of conference and exhibition buildings, the electrical safety risks of earth fault are recognized, evaluated and handled by ways of risk management. Suggestions for electrical design and operation are given according to the conclusion.

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