民用建筑电气火灾原因与防范探讨

摘要：旨在探讨民用建筑电气火灾的原因，并提出相应的预防措施。着重分析了电气火灾出现的主要成因，包括短路故障及线路过载、接触不良及散热不良、安装及使用不当等。针对这些原因，提出了一系列预防措施，如选用合格的电器产品、重视电气系统设计、正确选择和安装电气设备、重视电弧火灾的防范、加强电气设备的维护和管理等。通过采取综合的预防措施，可以有效降低民用建筑电气火灾风险，避免人民群众受到生命财产损失，提高用电线路、设备使用的安全性。

关键词：民用建筑；电气火灾；火灾原因分析；火灾防范

中图分类号：X928.7 文献标识码：A 文章编号：2096-1227（2024）08-0078-04

2024年5月30日，国家消防救援局新闻发布会介绍今年以来消防安全形势和专项行动开展情况，指出电气故障和用火不慎是导致火灾发生的主要原因，这两种原因导致的火灾占火灾总数的近一半，分别为26.2%、22.3%[1]。因此，必须特别重视电气火灾的防范。燃烧的三要素是可燃物、点火源、助燃剂（主要是氧气），不可控的燃烧就形成了火灾。电气火灾通常是指由于用电设备、电气线路以及供配电装置出现故障或非故障性高温、电弧、电火花等热能，在符合燃烧条件的情况下引燃可燃物所引起的火灾。电气火灾发生的原因有电器设备选用不当、电气设备超负荷运行、配电线路设计不当、电气装置安装及使用不当等。了解电气火灾的缘由，并在电器设备选用及电气设计安装环节采取切实有效的防范手段，是清除电气火灾潜在危险、保障人民生命财产安全的一个极其重要的课题。

1 引发电气火灾的常见原因

1.1 短路故障及线路过载

电气线路发生短路的原因很多，但电气线路及设备过载升温转化为短路才是引起电气火灾的主要原因。短路起火大部分是对地短路引起，而不是相间短路或者相线与中性线短路。因为相间短路或者相线与中性线短路的短路电流非常大，配电系统中的断路器脱扣器会瞬时动作，在很短时间内切断电路（现行国家规范要求发生短路故障时，线对地电压为交流220V的TN系统必须在0.4s内切断电源，线对地电压为交流380V的TN系统必须在0.2s内切断电源），从而避免火灾发生。对于对地短路（接地故障）而言，其故障点的阻抗可能很大，短路电流并不大，过电流保护器（通常是断路器和或者熔断器）不能及时动作来切断电源，而电弧可能一直存在，且电弧温度特别高，就会引燃附近的可燃物，发生火灾。

1.2 接触不良及散热不良

当电气线路及设备连接处接触不良时，接触不良的部位电阻会显著增加，电流通过时会在该部位产生大量热量，使局部温度快速升高。为减少导体之间接触不良引起的起火危险，应增加电气连接位置的接触压力和接触面，并且保持接触表面的光洁。

在电气线路的连接处（例如民用建筑中使用最为频繁的墙面固定式插座或者延长线插座），倘若出现连接点接触松动的状况，接触点之间的电压会击穿空气间隙进而形成电火花或者电弧，致使附近的可燃物被点燃而形成火灾。

对于用电功率较大的电器，如果通风散热设施缺失或者通风散热设施发生故障停止运行，就会形成热量积蓄，产生局部高温成为点火源，进而引燃附近的可燃物，发生火灾。

1.3 安装及使用不当

电气设备安装使用不当是导致民用建筑电气火灾的重要原因之一。主要有：

超负荷使用电气设备。在同一电路上连接过多的电器设备，超过了电路的承载能力。例如，在一个插座上同时连接多个大功率电器，如电热水器、空调、微波炉等，导致电路过载，引发火灾。

电线敷设不规范。电线未按照规定的方式敷设，如穿过易燃材料、未采取保护措施等。例如，电线直接敷设在木质结构中，或者在电线外面没有套管保护，容易受到损坏，导致短路或火灾。

电器设备安装位置不当。将电器设备安装在易燃物附近或通风不良的地方。例如，将电暖器放置在靠近窗帘、沙发等易燃物品的地方，或者将电器设备安装在封闭的空间内，导致散热不良，增加火灾风险。生产生活中应尽可能使用固定式插座，少用延长线插座，且延长线插座只能临时使用，不能作为固定式插座长期使用。这是因为延长线插座线路大部分情况下都没有电缆拖地保护措施，容易出现机械损伤，造成短路或接地故障。

未正确敷设保护接地导体（PE线）。电气设备的PE线接触不良，会导致故障电流无法正常回路，产生电火花、电弧或高温。例如，使用没有PE线的电器设备，或者PE线损坏或接触不良，容易引发触电事故和电气火灾。

私自改装电气设备。电气线路改造及回路中增加电器设备未由专业电工完成。私自改装电气设备，改变其原有的电气参数或结构。例如，自行更换照明灯具、插座等电气部件，或者在电路中增加电器设备，可能导致电气系统与原设计不匹配，引发火灾。

2 民用建筑电气火灾的预防措施

2.1 选用合格的用电线缆、插座及电器产品

一些商家为追求高额利润，未严格按照国家相关规范生产。此类不合格产品流入市场，存在极大的火灾隐患。因此，在建设工程施工、二次装修以及更换电器产品、设备、电线、电缆时，务必购置质量符合国家标准的电线、电缆与电器产品，严禁购买三无产品以及国家明令淘汰的电器产品。

固定电源插座及延长线插座在生活中使用频率非常高，也是很多电气火灾的起因。但由于缺乏电气安全的专业知识，部分消费者可能会因追求经济实惠而选择购买价格偏低的插座产品。国家市场监督管理总局和国家标准化管理委员会于2021年10月11日发布了《家用和类似用途插头插座 第1部分：通用要求》，为提升用电安全性，新标准要求必须对插座进行严格的灼热丝试验[2]。灼热丝试验是分别在850℃、750℃、650℃时对插座的相关绝缘材料部件用电热线接触进行的试验，以确保绝缘材料部件在此条件下不会着火，或者保证绝缘材料仅在有限的时间内燃烧，火势不会引燃周边可燃物而蔓延。而市场上的非国家标准的低劣插座产品往往无法满足上述灼热丝试验所要求的高标准安全性能。很多非标插座可能在未达到其额定负荷容量时，其绝缘材料就已起火燃烧。因此，购买合格的电器产品是预防电气火灾的一项重要有效措施。

2.2 重视电气系统设计

在实际设计过程中，应根据建筑物的具体情况和相关国家标准规范，并结合专业电气工程师的建议，制定合理的电气系统设计方案。

负荷计算与评估。进行详细的负荷计算，确定建筑物内各种电器设备的用电需求。考虑未来可能的扩展和变化，确保电气系统有足够的容量和余量。特别是商业用电负荷，如招商业态未定，后期负荷变化可能很大。在没有准确的用电设备容量资料时，可以按照最新国家规范及当地电力部门工程技术导则要求选用负荷密度指标和需要系数。并建议变压器无功补偿后，负荷率不超过80%，既保持变压器经济运行，又预留部分扩展容量。

配电系统设计采用合理的配电方式，如树干式、放射式或混合式配电，以确保电能的可靠分配，并注意配电系统的分级不宜过多，一般不宜超三级。安装适当的保护装置，如熔断器、断路器等，以防止过载和短路。住宅、商业、办公、餐饮等民用建筑各类场所电气设计时，应充分考虑运营要求，固定式插座布置要满足后期使用要求，以减少延长线插座的使用，减少电气火灾隐患。

线路敷设与保护。选择合适的电线电缆规格和类型，以满足电流承载能力和环境要求。采用正确的敷设方法，避免电线受损或受到外界因素的影响。使用阻燃或耐火材料对电线进行保护，提高防火性能。

接地与等电位联结系统。接地系统提供安全的电流回路：接地将电气设备的金属外壳与大地连接，为故障电流提供了一个低阻抗的回路。当一类电气设备发生碰壳故障时，接地能够迅速将电流引导到大地，避免电流通过人体或其他易燃物，TN-S系统中断路器的瞬时脱扣器还可以瞬间动作，从而降低了触电和电气火灾的风险。等电位联结可以消除电位差，将建筑物内的金属结构、管道、设备等连接在一起，形成一个等电位的整体。这样可以消除不同金属部件之间的电位差，避免因电位差引起的火花放电或电弧，减少电气火灾隐患。雷电击中建筑物时会产生高电位，等电位联结可以将建筑物内的各个部分保持在相同的电位，减少雷电反击的风险，防止雷电电流通过不同路径进入建筑物内部，引发火灾或损坏设备。

照明系统设计。选择节能、高效的照明灯具和控制方式，减少能源消耗和火灾风险。使用节能型照明灯具，如LED灯，不仅可以降低能源消耗，还可以减少灯具发热，降低火灾风险。避免照明灯具安装在易燃物附近，防止过热引发火灾。

配置电气火灾监控系统，实时监测电气线路和设备的运行状态，及时发现异常情况。利用智能化技术实现远程监控和自动控制，提高电气系统的安全性和管理效率。

2.3 正确选择和安装电气设备

设备选型。①依据实际需求：根据建筑物的用途、负荷大小和环境条件等因素，选择合适类型和规格的电气设备。避免超负荷运行或使用不适合特定环境的设备。②质量可靠：优先选择具有良好声誉和质量保证的品牌和制造商。确保设备符合相关的国家标准和安全认证，如CCC认证等。③防火性能：考虑设备的防火性能，选择具有防火外壳或采用阻燃材料制造的电气设备。这有助于减少火灾发生的风险、减缓火势蔓延速度。

安装要求。①专业安装：由合格的持证电工或专业安装人员进行电气设备的安装。他们具备相关的知识和技能，能够确保安装过程符合规范和安全要求。②合适的位置：将电气设备安装在干燥、通风良好的位置，远离易燃物和水源。避免将设备安装在潮湿、高温或有腐蚀性物质的环境中，以防止设备损坏和火灾事故的发生。③固定可靠：确保电气设备安装牢固，避免因振动或松动而导致故障或短路。使用合适的固定装置和连接件，确保设备的稳定性。④布线规范：按照电气安装规范进行布线，使用合适的电线和电缆，并确保其敷设整齐、牢固，避免电线受损或交叉。避免电线过长或过短，以减少电阻和热量的产生。⑤接地保护系统：正确接地是防止电气设备漏电和触电事故的重要措施。确保设备的金属外壳与接地系统可靠连接，以提供安全的故障电流回路。

过载和短路保护。①安装过载保护电器：根据设备的额定电流和负载情况，选择合适的过载保护器，如热继电器。过载保护器能够在电流超过额定值时自动切断电源，防止设备过载损坏和火灾发生。②短路保护电器：安装短路保护装置，如熔断器或断路器。短路保护装置能够在短路故障发生时迅速切断电源，避免电流急剧增大导致绝缘材料燃烧而引发火灾。

环境因素。①温度和湿度：确保电气设备在适宜的温度和湿度范围内运行。高温和潮湿环境可能影响设备的性能和安全性，增加火灾风险。②防护措施：对于特殊环境，如易燃气体、粉尘等场所，应选择具有相应防护等级的电气设备，并采取额外的防护措施，如防爆外壳、密封等。③雷电保护：在雷电活动频繁的地区，安装适当的雷电保护装置，如避雷器、电涌保护器，以防止雷电对电气设备的损坏和火灾的引发。

2.4 重视电弧火灾的防范

在生产生活中，电气故障产生的电弧持续存在很容易导致火灾的发生，电气线路电弧性短路的起火危险远大于金属性短路的起火危险。所以必须特别重视电弧火灾的防范。电弧火灾的发生过程如下：线路、设备过负荷→线路、设备温度升高→绝缘材料老化→产生接地故障、电弧→引燃周边可燃物。电弧火灾的防范可采取以下措施：

设备选择与安装。选用质量可靠的电气设备，减少电弧故障的发生概率。确保设备的正确安装，包括插头插座的连接、线路的敷设等，避免松动或接触不良导致电弧产生。为减少导体不良引起的电弧性起火危险，应尽量提高连接的质量，也就是电气的连接应具有足够的接触面和接触压力，并具有光洁的接触表面。

安装剩余电流动作保护器（RCD）。由于电弧阻抗较大限制了短路电流值，一般过电流保护装置（断路器或熔断器）很难切断电源。根据低压配电系统接地方式不同，接地电弧产生的故障电流通过PE线或者大地流回电源侧。GB50054—2011《低压配电设计规范》第 6.4.3条，为减少接地故障引起的电气火灾危险而装设的剩余电流监测或保护电器，其动作电流不应大于300mA。常用的剩余电流动作保护断路器可以检测这个故障电流，而且动作灵敏度也可以满足要求。目前大多数民用建筑项目都采用300mA的RCD作为预防接地故障引发电气火灾的预防措施。建议300mA的RCD只报警，不脱扣，因为一般低压配电系统中电气电弧引燃绝缘材料需要一段时间，在这段时间内排查、消除接地故障即可。如果RCD立即脱扣，会对供电可靠性产生很大影响，生产生活都会受到影响。

安装电弧故障保护器（AFDD）。在低压配电回路中，当相线发生断裂、接触不良产生电弧，或是带电导体（相线与相线、相线与中性线）之间的电弧发生故障时，由于没有接故障电流产生，剩余电流动作保护器（RCD）无法检测到这类故障。而且故障点的阻抗可能很大，短路电流并不大，过电流保护器（通常是断路器）不能及时动作来切断电源。

《工业与民用供配电设计手册》第四版11.3.6条（1），AFDD宜安装在以下场所的终端回路：卧室；由加工或储存物而引起火灾危险的场所；易燃结构材料构成的场所，例如竹木建筑；一旦起火将危及不可替代的珍贵物品的场所。GB51348—2019《民用建筑电气设计标准》第7.6.6条，配电线路的电弧故障保护电器应符合下列规定：商场、超市以及人员密集场所的照明、插座回路，宜装设电弧故障保护电器；储存可燃物品的库房的照明、插座回路，宜装设电弧故障保护电器。

随着电弧监测技术的发展，更多的技术应用到电弧故障检测中，目前国内已经有部分生产企业可以生产电弧故障保护器（AFDD）的模块化产品，可以与微断配套使用。电弧故障保护电器可实现对终端配电的全面保护，它提供了过电流及绝缘故障的保护来防止人员触电危险，同时电弧故障保护电器还可探测电缆老化处或接头松动处产生的容易引发火灾的故障电弧。电弧故障保护电器适用于以下三种会引发火灾的情形：①并联电弧。当两个带电导体发生绝缘损坏时会产生电阻性短路，由于故障电流微弱，导致断路器无法检测到故障电流；同时由于对地无泄漏电流，漏电保护装置也无法检测到故障电流。②串联电弧。当单个导体或接头发生损坏，由于局部温度升高，绝缘材料会发生碳化，进而导致部分电流流经碳化了的绝缘材料。③过电压。过电压导致负载中电子元件过热。

2.5 加强电气设备的维护和管理

定期检查和维护：建立定期检查制度，对电气设备进行定期巡检，包括插座、开关、电线、配电箱等。检查设备是否正常工作，有无损坏、老化或松动的部件。及时发现并修复潜在问题，避免故障引发火灾。特别有些室外电气设备受紫外线辐射作用，塑料绝缘材料老化比较快，通过电流未超过额定电流也有可能造成绝缘材料破坏、相间短路或者对地短路起火。因此，需要及时检查或者更换。清洁和防尘：保持电气设备的清洁，定期清除灰尘和杂物。

3 结束语

民用建筑电气火灾的预防是一个系统工程，需要从多个方面入手。通过对电气火灾原因的深入分析，可以采取针对性的预防措施，包括选用合格的用电线缆、插座及电器产品、合理设计安装电气系统、正确选择和安装电气设备、安装剩余电流动作保护器、安装电弧故障保护器（AFDD）、加强安全管理等。同时，提高公众的电气安全意识也是至关重要的。只有综合运用这些措施，才能有效降低电气火灾的风险。在未来的研究中，还可以进一步探索新的技术和方法，不断完善电气火灾预防体系，为人们的生命财产安全提供更加可靠的保障。

参考文献

[1]郴州消防.实录|国家消防救援局举行首次新闻发布会[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 家用和类似用途插头插座 第1部分：通用要求[S].