一起火灾中电气故障关联性的调查分析

陈龙玉

(衡阳市公安消防支队，湖南 衡阳 421000)

1 火灾基本情况

2016年6月19日11时20分许，湖南省郴州市永兴县便江镇某住宅小区发生火灾。该小区始建于20世纪80年代，共有三栋：住宅楼1栋、住宅楼2栋和办公楼(共三层，一层为餐饮门面，二层和三层空置)，均为坐南朝北的低多层砖混结构建筑。起火的位置包括两处：一是位于办公楼楼顶的为小区供电的变压器；二是1栋1单元301室(户主喻某)，过火面积约80 m2，主要烧毁部分家具、生活用品等物品，未造成人员伤亡，如图1、图2所示。

2 火灾事故调查情况

2.1 调查询问情况

火灾发生当天下午，火灾调查人员立即对报警人黄某、户主喻某、供电所职工陈某及周围群众展开调查询问，情况如下：报警人黄某及周围群众对1栋1单元301室和变压器起火先后顺序说法不一；办公楼一层的餐饮店门面、1栋1单元101和401、2栋1单元401和502、2栋2单元602等多户居民住房内存在线路及用电设备损坏现象；1栋1单元301室平时由喻某八十岁老母亲独自居住，喻某及其母亲均无抽烟习惯，起火前喻某家中无人；起火前该小区附近无可疑人员出入。

图1 起火小区方位情况

图2 变压器烧毁情况

2.2 现场勘验情况

位于办公楼顶的变压器已经烧坏，地上有大片油迹(变压器内部喷出的油)。小区的供电方式为由变压器引出两条三相四线制线路分别向办公楼和两栋住宅楼供电；该住户家总电闸开关为刀闸开关，用宽熔片代替细熔丝，熔片未熔断，左侧铜接线柱过热发黑。1栋1单元总配电盘的空气开关未跳闸；在1栋1单元301室发现两个起火点，分别位于客厅距离北墙0～0.62 m，距离西墙0～0.9 m上方位置和南侧卧室西墙中部的上方位置(见图3、图4)。未发现低位燃烧痕迹，地面无液体流淌痕迹，家中物品无翻动迹象，发现起火时门窗处于锁闭状态；现场无阴燃痕迹。现场未发现有自燃性物质；厨房内液化气灶、液化气罐完好，无异常；电冰箱未插电，电扇、空调等用电设备未使用。对喻某家客厅西墙上掉落的电线进行勘验，发现电线绝缘皮大部分已经烧毁，线芯裸露，在距北墙0～0.62 m，距西墙0～0.9 m(两个沙发之间小茶几)位置的电线断点处发现一颗熔珠，该处附近的窗帘已经烧损掉落。餐厅南墙上电线的塑料套管爆开。南侧卧室西墙中间靠近天花板位置的电线有烧损痕迹，电线套管烧损程度内重外轻，此处正下方的床头位置严重烧毁。

图3 客厅起火点

图4 南侧卧室起火点

2.3 对变压器的专项调查

2.3.1 从电力公司调取该变压器6月19日上午电压、电流的信息数据，显示7时、10时两个整小时点的C相电压瞬时值超上限值，分别为246 V、251 V，9时三相电流瞬时值不平衡度超过标准15%，达64%。

2.3.2 对办公楼顶的变压器进行勘验发现：该变压器为10 kV油浸式，容量为160 kVA。变压器高压侧A相避雷器掉落。低压侧A相设备线夹接头烧断、零相设备线夹接头烧黑。通过检测变压器高、低压线圈，发现高压线圈三相之间直流电阻不平衡大于标准的2%，达30%。

2.4 起火原因的认定

综合调查询问及勘验内容情况，排除雷击、自燃、吸烟、放火、用火不慎等因素，认定起火原因为：变压器内部线圈匝间短路，造成低压端用户家电压过高，形成过电流。而当时喻某家中无人，且电源总闸为刀闸式无保险丝的开关，长期过电流，使电线绝缘最不利点失效引燃周围可燃物而引发火灾。

3 电气故障关联性的分析

很多复杂的电气火灾是由多个电气故障交织形成的，在调查过程中要着重分析故障的型式,弄清楚故障之间的时空关系和传播时序，不仅要找出直接引发火灾的电气故障，还应根据回路中多点电气故障之间的关联性深入探索最根本的故障根源。

3.1 两个起火点的指向性

弄清两个起火点的关联性对认定起火原因有着重要的指向性。在发现有多个起火点时，我们就要判断起火点的先后顺序以及关联性，如果两个起火点具备一定的关联性，就不能简单地认为是放火[1]。该起火灾中，1栋1单元301室存在两个起火点，通过调查走访及现场勘验，放火的可能性不大。两个起火点位于两个非毗邻的房间(中间相隔餐厅和过道)，起火初期同一起火物燃烧后掉落、飞溅形成两个起火点的可能性不大。两个起火点都是处于高位，沿导线分布，因此对电气情况应该进行重点排查。通过调查询问及对刀闸开关和配电盘的勘验可知当时喻某家电气线路处于通电状态，因此，电气故障引起火灾的可能性极大。

3.2 变压器故障和低压线路故障

火灾发生后，受灾户与供电公司僵持不下，各执一词。受灾户认为是变压器故障引发低压端住户家电气故障造成火灾，而供电公司则认为是住户家里先发生火灾引起电线短路，造成变压器故障。调查人员一开始把重点放在询问报警人及目击者，力争弄清喻某家起火和变压器故障的先后顺序，可是被询问人说法不一，时间上很难推定。之后，调查人员运用逻辑分析法，否定了供电公司的说法。

3.2.1 喻某家里发生电气故障后，虽然家里的闸刀开关无法跳闸，但是其上一级线路即本单元的总配电盘内的空气开关也未跳闸(空气开关本身质量完好)，说明故障不至于造成上一级线路有较大影响，况且从变压器至住户家中用电线路中间有多级开关保护措施，一户家中电气故障随即造成变压器故障属于极小概率事件。

3.2.2 通过对喻某家两个起火点的分析知道电气故障引发火灾的可能性极大，正常供电情况下，低压配电系统中能形成多起火点的电气故障包括短路、漏电、用电过负荷[2]。由于单元总配电盘空气开关在本身无质量问题的前提下未跳闸，排除短路；现场未发现漏电点，排除漏电故障；起火前喻某家中无人，用电设备未使用，通电线路不会发生用电过负荷，所以喻某家起火造成变压器故障这一假设可以被推翻。

3.3 短路故障和过电流故障

勘验中在喻某家客厅起火点位置发现一颗熔珠，容易让人联想是否为短路引发火灾。但是通过宏观鉴定发现熔珠本身较大，表面被熏黑、光泽不强，个别部位有小坑和塌瘪现象，不符合一次短路熔珠的特征[3]。一般说来，线路本身短路造成火灾的可能性很小，一是在电线绝缘完好的情况下，电压要达到350 V以上才能击穿绝缘引发短路；二是短路电弧高温低能，只能引燃比表面积较大的可燃物，例如棉花、可燃气体；三是保护装置在短路发生后会立即动作，作用时间短[4]。加之，楼道总配电盘空气开关未跳闸，所以，排除短路引发火灾的可能性。

南侧卧室起火点位置的电线套管由内而外烧穿，电线内焦、松弛，符合过电流痕迹特征。产生过电流的原因一般有以下几个方面：接入用电器过多、雷击、过电压、粘连性短路。起火前家中无人，现场电器设备都未使用，接入用电器过多可以排除，雷击和短路也可以排除， 那么最有可能就是过电压。结合现场变压器受损、喷油现象及起火前时间段变压器电压、电流值异常情况，最后锁定变压器故障引发过电流这一可能性。通过对变压器勘验及检测线圈电阻，发现内部确实存在故障。

后期对喻某家客厅起火点位置提取的熔珠进行金相分析，晶粒呈树枝状，具有明显的生长方向性，熔化区域与非熔化区域界限明显，内部仅出现一个大气孔，多以缩孔为主(见图5)，符合国家标准[5]中导体过电流痕迹特征，最终验证这一推断。因此，造成喻某家火灾的直接原因是老化的电气线路在过电流作用下造成绝缘失效引燃周围可燃物。根本原因是变压器内部线圈匝间短路，低压用户端电压升高引起住户家过电流。

(a)

(b)

4 电气火灾调查中应把握的关系

4.1 发生机理和认定条件

电气火灾是由电能的释放引起温度升高而引燃可燃物所导致的。经综合分析,电气火灾发生的机理可以用三个理论来认证,即电接触理论、弧光放电理论和电发热理论。电火源是一种能量,每次电气火灾的火源是电接触、弧光放电和电发热单独或综合作用的结果。上述三个理论是揭示过电流、短路、接触不良、漏电、火花放电等故障形式的基础,而这些故障是火灾发生的原因。认定电气类火灾时，应同时具有下列情形：起火时或者起火前的有效时间内，电气线路、电器设备处于通电或带电状态；电气线路、电器设备存在短路、过载、接触不良、漏电等电气故障或者发热等痕迹；电气故障点或发热点处存在能够被引燃的可燃物；可以排除其他起火原因。

4.2 厘清电气故障之间的关系

大部分电气火灾中不是单单只在电气回路中某一独立点或部位发生故障，而是在回路中发生多点故障。一般表现为三种形式：一是在回路中造成多点电压击穿，二是在回路中造成多处过电流过热，三是过压和过电流合成作用。对于此类电气火灾的调查，不仅要弄清直接引发火灾的诱发性电气故障，还应根据回路中多点电气故障之间的关联性深入探索最根本的故障根源即原发性电气故障。例如线路过载能引起线路短路、接触不良、漏电等故障,接触不良能引起短路等故障,短路故障能引起过电流、过电压等故障。因此,我们分析火灾的同时应着重分清故障的形式,分析故障之间的时空关系[6]。有些火灾调查人员，在对起火点位置的电气物证进行提取送检后，仅根据鉴定结论直接判定起火原因，完全不考虑现场的实际情况，忽略了电气故障之间的关联性，也未对引发电气故障的深层次原因进行挖掘[7]。这对后续解决当事人纠纷及为防火工作提出指导性意见都不利。

4.3 合理运用逻辑分析法

从逻辑学的角度看,假设是根据归纳推理的规则得出的,即是从具体到普遍的一种推论。电气火灾调查工作中, 由于故障起火不仅涉及电路原理，还涉及燃烧学等学科，各种故障引发的火灾各有其特点，较为复杂，实际中各种故障还往往交织在一起引发火灾，情况更为复杂。如果能准确而又巧妙地运用假设、推理对已了解的火灾现场情况，与火灾有关的事实和各种燃烧痕迹、物证等证据进行综合分析，必然会达到事半功倍的效果[8]。由于归纳推理具有一定的或然性,因而其是否可靠,还需要对分析结果加以验证[9]。因此，还应将局部特征分析结果、电气故障传播时序分析结果及电气火灾技术鉴定结果三者之间进行相互验证。电气火灾原因的认定与排除是一个极为复杂的系统辨识过程，是多学科知识和调查经验综合运用的结果。若不注重调查过程中的每一个重要环节,都将导致火灾原因认定缺乏科学性、准确性,甚至出现偏差或错判[10]。

5 结束语

电气火灾中往往存在多种电气故障，很容易迷惑和误导火灾调查人员。因此，在熟知各种故障发生机理的基础上，运用逻辑分析法厘清各种故障之间的关系对于准确认定起火原因有着至关重要的作用。在电气火灾调查中，调查人员不仅要找出直接引发火灾的电气故障，还应深入探索最根本的故障根源，这对于总结火灾经验教训，完善消防安全措施，教育广大民众增强消防意识十分有意义。

[1] 吴军.浅析多火点火灾事故调查要点[J].消防技术与产品信息,2016(5):47-50.

[2] 陈立民.谈认定起火点的原则与注意事项[J].武警学院学报,2012,28(8):92-93.

[3] 公安部沈阳消防研究所.电气火灾痕迹物证技术鉴定方法 第1部分：宏观法：GB/T 16840.1—2008[S].北京：中国计划出版社，2008.

[4] NFPA 921. Guide for fire and explosion investigations[M]. USA: Jones and Bartlett Publishers, Inc. 2014.

[5] 公安部沈阳消防研究所.电气火灾痕迹物证技术鉴定方法 第6部分:SEM微观形貌分析法：GB/T 16840.6—2012[S].北京：中国计划出版社，2013.

[6] 刘岩.典型建筑电气火灾故障分析及其模式识别[D].沈阳：沈阳工业大学,2009.

[7] 裴锴,黄子鹏.电气火灾现场勘验与技术鉴定的综合运用[J].消防科学与技术,2015,34(3):407-410.

[8] 林松.一起涉外火灾的现场重建[J].消防科学与技术,2011,30(2):174-176.

[9] 潘刚,高伟,赵长征,等.电气火灾综合鉴定技术[J].消防科学与技术,2005,24(4):495-497.

[10] 赵长征.电气火灾原因认定和痕迹鉴定[J].消防技术与产品信息,2003(12):3-5.