劉永平

（中建富林集團(tuán)有限公司，福建 泉州 362000）

0 引言

近年來(lái)，隨著居民使用電氣設(shè)備數(shù)量增多，民用建筑電氣火災(zāi)事故也逐年上升，尤其是高層建筑電氣火災(zāi)。據(jù)統(tǒng)計(jì)，2022年前三季度電氣火災(zāi)事故共發(fā)生19.81萬(wàn)起，在已查明火災(zāi)原因中占比最大，達(dá)到31.10%，形勢(shì)日趨嚴(yán)峻。民用建筑電氣主要由供配電和電子信息兩大系統(tǒng)構(gòu)成，具體包括電氣設(shè)備、電線(xiàn)電纜、用電設(shè)備電氣部分等。民用建筑電氣火災(zāi)是指發(fā)生在建筑物內(nèi)電氣系統(tǒng)因用電故障性放熱而引起的火災(zāi)，火災(zāi)初期往往不容易發(fā)現(xiàn)，火災(zāi)隱蔽性較強(qiáng)，但一旦形成明火以后，會(huì)迅速點(diǎn)燃電線(xiàn)電纜、塑料開(kāi)關(guān)等可燃物質(zhì)，火勢(shì)蔓延較快，并會(huì)釋放出有毒有害氣體和煙塵，危害性大；同時(shí)撲救難度大，容易發(fā)生觸電事故[1]。因此，相比于其他類(lèi)型火災(zāi)，民用建筑電氣火災(zāi)事故危險(xiǎn)等級(jí)高、危害大。

為預(yù)防事故發(fā)生，減少事故損失，應(yīng)總結(jié)分析民用建筑電氣火災(zāi)特點(diǎn)、發(fā)生規(guī)律及原因，從安全角度做好電氣防火設(shè)計(jì)，確保工程施工質(zhì)量。

1 民用建筑電氣火災(zāi)主要起因

根據(jù)電氣系統(tǒng)運(yùn)行故障的不同，建筑電氣火災(zāi)可分為漏電火災(zāi)、短路火災(zāi)、過(guò)負(fù)荷火災(zāi)、接觸電阻過(guò)大火災(zāi)[2],其發(fā)生的主要原因有以下幾種：

（1）電氣系統(tǒng)故障發(fā)熱導(dǎo)致電氣設(shè)備或線(xiàn)路起燃。建筑電氣設(shè)備涵蓋供配電設(shè)備、照明設(shè)備、動(dòng)力設(shè)備、空調(diào)與通風(fēng)設(shè)備等，具體包括變壓器、配電柜、開(kāi)關(guān)柜、控制箱等。電氣系統(tǒng)中的電線(xiàn)電纜包覆層、開(kāi)關(guān)及配件、電路板多為塑料制品，屬于易燃、可燃材料；當(dāng)電氣設(shè)備發(fā)生運(yùn)行故障時(shí)，功率急劇增大，釋放大量熱量，系統(tǒng)中易燃、可燃材料遇電火花或外界火源后就易發(fā)生火災(zāi)。

（2）電火花和電弧產(chǎn)生高溫。電火花分為工作電火花和事故電火花，前者主要產(chǎn)生于按鈕、開(kāi)關(guān)等電器斷合過(guò)程中，后者主要產(chǎn)生于高壓擊穿、導(dǎo)線(xiàn)短路、絕緣導(dǎo)線(xiàn)外絕緣層損壞等線(xiàn)路、電器故障；而大量電火花匯集就形成了電弧。電火花和電弧都能產(chǎn)生高溫，特別是電弧，僅2～20A的電弧電流就可以產(chǎn)生2000～4000℃的局部高溫，極易點(diǎn)燃塑料制品甚至將金屬熔化，引起火災(zāi)事故。

（3）雷電產(chǎn)生的感應(yīng)電流引燃周邊可燃物。雷電放電時(shí)能產(chǎn)生高達(dá)數(shù)萬(wàn)伏甚至數(shù)十萬(wàn)伏的沖擊電壓，極易破壞發(fā)電機(jī)、變壓器、斷路器等設(shè)備和線(xiàn)路，引起絕緣擊穿而發(fā)生短路，同時(shí)會(huì)產(chǎn)生強(qiáng)大的交變電磁場(chǎng)，會(huì)在構(gòu)成閉合回路的金屬物上產(chǎn)生感應(yīng)電流，最終都會(huì)引起發(fā)生火花放電或局部過(guò)熱，導(dǎo)致可燃、易燃、易爆物品著火和爆炸。

2 民用建筑電氣防火設(shè)計(jì)

民用建筑電氣火災(zāi)應(yīng)堅(jiān)持預(yù)防為主、防消結(jié)合的方針，應(yīng)優(yōu)先做好安全設(shè)計(jì)，合理設(shè)置火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)、電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)、消防應(yīng)急照明系統(tǒng)、消防負(fù)荷供配電系統(tǒng)，合理選擇非消防負(fù)荷配電線(xiàn)纜和通信線(xiàn)纜的燃燒性能等級(jí)[3]。

2.1 火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)

火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)是探測(cè)火災(zāi)早期特征、發(fā)出火災(zāi)報(bào)警信號(hào)，為人員疏散、防止火災(zāi)蔓延和啟動(dòng)自動(dòng)滅火設(shè)備提供控制與指示的消防系統(tǒng)，一般由觸發(fā)裝置、火災(zāi)報(bào)警裝置、聯(lián)動(dòng)輸出裝置、電源、其它輔助功能裝置五大部分組成[4]，系統(tǒng)組成及工作原理如圖1所示。觸發(fā)裝置即火災(zāi)探測(cè)器，根據(jù)火災(zāi)特征不同分為感煙、感溫、感光、氣體、復(fù)合五類(lèi)；其選配和設(shè)置直接關(guān)系到火災(zāi)預(yù)警的及時(shí)性和精確性，應(yīng)根據(jù)火災(zāi)燃燒釋放的信號(hào)特點(diǎn)、探測(cè)區(qū)域的空間特點(diǎn)合理選擇。因電氣設(shè)備故障發(fā)熱引起的火災(zāi)，初期有陰燃并產(chǎn)生大量煙和少量熱，宜選擇熱用感煙探測(cè)器；因電火花和電弧引起的火災(zāi)，發(fā)展迅速并釋放大量的熱、煙和火焰，宜選擇感煙、感溫、火焰探測(cè)組合。同時(shí)應(yīng)根據(jù)空間高度和探測(cè)器探測(cè)范圍，合理布置探測(cè)器的位置和數(shù)量。

圖1 火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)組成及工作原理

高層住宅、二類(lèi)高層住宅公共部位以及住宅建筑敷設(shè)的商業(yè)服務(wù)網(wǎng)點(diǎn)應(yīng)按要求設(shè)置火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)，且不同級(jí)別保護(hù)對(duì)象，其火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)類(lèi)型選擇也不同。住宅公共門(mén)廳無(wú)人值班時(shí)，應(yīng)采用集中報(bào)警系統(tǒng)和控制中心報(bào)警系統(tǒng)相結(jié)合，即兼具報(bào)警、自動(dòng)消防設(shè)備、消防控制室；住宅公共門(mén)廳有人值班時(shí)，宜采用區(qū)域報(bào)警系統(tǒng)和集中報(bào)警系統(tǒng)相結(jié)合，即兼具報(bào)警、自動(dòng)消防設(shè)備。此外，還需設(shè)置消防應(yīng)急廣播系統(tǒng)、消防專(zhuān)用電話(huà)網(wǎng)絡(luò)、消防電源監(jiān)控系統(tǒng)等，以便及時(shí)報(bào)警，疏散人員。

2.2 電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)

電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)又稱(chēng)漏電火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)，是通過(guò)對(duì)電氣線(xiàn)路中的剩余電流、溫度、故障電弧實(shí)時(shí)監(jiān)控，出現(xiàn)故障信號(hào)時(shí)能及時(shí)預(yù)警，并顯示故障位置，能早期預(yù)防電氣火災(zāi)，避免火災(zāi)事故發(fā)生。電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)主要由電氣火災(zāi)監(jiān)控器、剩余電流探測(cè)器、測(cè)溫時(shí)探測(cè)器、故障電弧探測(cè)器中全部或部分組成，在TN-C-S系統(tǒng)、TN-S系統(tǒng)或TT系統(tǒng)非消防負(fù)荷的配電回路中獨(dú)立設(shè)置，并應(yīng)作為火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)的子系統(tǒng)。電氣火災(zāi)監(jiān)控器為系統(tǒng)主機(jī)，主要是分析處理探測(cè)器預(yù)警信號(hào)，判斷事故情況，發(fā)出報(bào)警信息；剩余電流式探測(cè)器主要是監(jiān)測(cè)被保護(hù)線(xiàn)路的相線(xiàn)對(duì)地接通產(chǎn)生的剩余電流，當(dāng)電流量大于預(yù)定值時(shí)就會(huì)觸發(fā)報(bào)警信號(hào)并反饋至監(jiān)測(cè)器，預(yù)警值宜為300mA，具備門(mén)檻電平連續(xù)可調(diào)功能；測(cè)溫式探測(cè)器監(jiān)測(cè)對(duì)象為被保護(hù)線(xiàn)路的溫度，預(yù)警溫度為所用電纜最高耐溫的70%～80%，應(yīng)具備0～150℃連續(xù)可調(diào)功能；故障電弧式探測(cè)器監(jiān)測(cè)對(duì)象為被保護(hù)線(xiàn)路發(fā)生故障時(shí)產(chǎn)生的電弧，工作原理與前兩者探測(cè)器相近。電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)的控制器應(yīng)安裝在消防控制室內(nèi)，且探測(cè)器監(jiān)測(cè)點(diǎn)在計(jì)算電流300A及以下時(shí)宜設(shè)置在配電室；超過(guò)300A時(shí)宜設(shè)置在樓層配電箱進(jìn)線(xiàn)開(kāi)關(guān)下端口。

2.3 消防應(yīng)急照明系統(tǒng)設(shè)計(jì)

消防應(yīng)急照明系統(tǒng)包括疏散照明系統(tǒng)和備用照明系統(tǒng)，其中前者主要用于指示疏散路徑，設(shè)置在通道走廊、樓梯間、安全出口、地下車(chē)庫(kù)、電梯廳等公共區(qū)域，連續(xù)供電時(shí)間不小于90min；后者主要用于火災(zāi)救援時(shí)照明，設(shè)置在變電所、消防控制室、消防水泵房等發(fā)生火災(zāi)后仍需正常工作的場(chǎng)所，連續(xù)供電時(shí)間不小于180min。消防應(yīng)急照明系統(tǒng)由照明及指示燈具、控制器、電源構(gòu)成，其中控制器應(yīng)采用集中控制型系統(tǒng)，并設(shè)置在消防控制室；電源采用集中電源和自帶電源組合供電。燈具類(lèi)型應(yīng)根據(jù)使用環(huán)境的危險(xiǎn)因素和等級(jí)選擇，防爆、隔爆、防水、防塵等級(jí)符合設(shè)計(jì)要求，在可燃裝修材料或可燃構(gòu)件上不應(yīng)采用大于60W的白熾燈、鹵鎢燈等高溫照明燈具；安裝位置、間距和安裝方式應(yīng)滿(mǎn)足地面水平最低照度要求且設(shè)置在墻面、頂棚時(shí)不應(yīng)采用嵌入式安裝；其中疏散標(biāo)志燈的設(shè)置位置如圖2所示。

圖2 疏散走道、防煙樓梯間及前室疏散照明布置示意圖

2.4 消防負(fù)荷供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)

消防用電負(fù)荷設(shè)備主要有火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警裝置、消防水泵、消防電梯、消防應(yīng)急照明、滅火系統(tǒng)、火災(zāi)應(yīng)急廣播、防排煙設(shè)備等，且對(duì)持續(xù)供電時(shí)間應(yīng)符合設(shè)計(jì)要求。消防負(fù)荷供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)應(yīng)根據(jù)負(fù)荷等級(jí)和消防負(fù)荷確定，不同負(fù)荷等級(jí)主電源和直流備用電源的配置線(xiàn)路不同。一類(lèi)高層住宅的消防用電屬于一級(jí)負(fù)荷，必須由雙重的電源供電，配電架構(gòu)如圖3所示，其供配電系統(tǒng)的兩個(gè)低壓回路可由主電源在最末一級(jí)配電箱自主轉(zhuǎn)換供電，也可由一路市政供電和一路自備應(yīng)急電源組合供電。一、二類(lèi)高層民用建筑的主要通道及樓梯間照明用電以及二類(lèi)高層民用建筑消防用電、消防電梯用電等屬于二級(jí)負(fù)荷，可由雙重電源或雙回路電源供電，配電架構(gòu)如圖4所示，其供配電系統(tǒng)的兩個(gè)低壓回路可由一路10kV電源的兩臺(tái)變壓器在最末一級(jí)配電箱自主轉(zhuǎn)換供電，也可由一路10kV電源的一臺(tái)變壓器和一路主電源不同變電系統(tǒng)組合供電?；馂?zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)和二級(jí)負(fù)荷及以上疏散照明主電源應(yīng)由消防雙電源配電箱供給，直流備用電源宜采用集中設(shè)置的蓄電池組。消防用電設(shè)備的配電箱和控制箱安裝位置應(yīng)與火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)隔離，防火卷簾的控制箱除外。

圖3 一級(jí)負(fù)荷建筑配電架構(gòu)

圖4 二級(jí)負(fù)荷建筑配電架構(gòu)

2.5 線(xiàn)纜選擇及敷設(shè)

電纜的燃燒會(huì)加快電氣火災(zāi)火勢(shì)蔓延，并釋放出有毒有害氣體，是電氣火災(zāi)危害的主要來(lái)源，因此消防配電線(xiàn)路應(yīng)選擇防火性能較好的電線(xiàn)電纜。電線(xiàn)電纜主要由線(xiàn)/纜芯、絕緣層、屏蔽和保護(hù)層構(gòu)成，防火性能取決于線(xiàn)芯截面積、線(xiàn)芯導(dǎo)體材質(zhì)、護(hù)套材質(zhì)及敷設(shè)方式[5]。線(xiàn)芯截面積須根據(jù)負(fù)載電流、機(jī)械強(qiáng)度要求計(jì)算確定，且穿管、槽盒內(nèi)敷設(shè)的絕緣電線(xiàn)截面積分別不應(yīng)低于1.00mm2、0.75mm2，多芯電纜線(xiàn)芯截面積不應(yīng)低于0.50mm2。線(xiàn)芯導(dǎo)體材料主要有銅導(dǎo)體、鋁導(dǎo)體兩種，其中需要長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行且可靠連接的重要回路、存在爆炸及易發(fā)生火災(zāi)的線(xiàn)路應(yīng)選擇銅質(zhì)線(xiàn)芯，而危險(xiǎn)性不大的一般線(xiàn)路可選擇價(jià)格更低的鋁質(zhì)線(xiàn)芯。電線(xiàn)電纜絕緣層和護(hù)套材料應(yīng)選擇阻燃或耐火電纜，其中消防供配電系統(tǒng)、消防通信線(xiàn)路應(yīng)選擇耐火電纜，火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)等非消防負(fù)荷線(xiàn)纜與通信線(xiàn)纜可選擇相應(yīng)燃燒等級(jí)的阻燃電纜。電氣防火系統(tǒng)電線(xiàn)電纜敷設(shè)方式和保護(hù)措施應(yīng)根據(jù)應(yīng)用場(chǎng)景和使用要求確定，主要有獨(dú)立穿導(dǎo)管、獨(dú)立槽盒、共用槽盒且加設(shè)金屬隔板分隔三種方式，其中暗敷設(shè)時(shí)應(yīng)采用穿金屬導(dǎo)管保護(hù)。

3 結(jié)束語(yǔ)

總之，電氣火災(zāi)消防應(yīng)堅(jiān)持“預(yù)防為主、防治結(jié)合”原則，從預(yù)防、預(yù)警、消除等方面做好安全設(shè)計(jì)。優(yōu)先選擇防火性能好的阻燃和耐火線(xiàn)纜并合理敷設(shè)，自動(dòng)監(jiān)測(cè)火災(zāi)隱患，能在火災(zāi)初期及時(shí)預(yù)警，啟動(dòng)消防措施以延緩火勢(shì)蔓延，并在一段時(shí)間內(nèi)持續(xù)供電保障人員疏散和消防救援。