淺析古建筑電氣火災的預防對策
張娟
安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定 201801
【摘要】法國當地時間2019年4月15日下午，始建1163年的巴黎圣母院突發大火。巴西當地時間2018年9月2日晚，拉丁美洲歷史悠久、藏品豐富的巴西國家博物館慘遭火災，200年歷史的建筑只剩“空殼”，2000多萬件藏品中的92.5%被毀。文物古建筑防火**，引起了全世界的討論。古建筑起火原因很多，而電氣火災，如電氣設備的選型不當、設備亂用、用電不規范等，是引發火災的原因之一。
【關鍵詞】古建筑；電氣火災；過載；短路；電弧；預防措施
1 古建筑火災危險的特殊性
1.1 古建筑耐火等級低，火災荷載大
與西方古建筑普遍采用磚石作為建材不同，我國傳統上普遍采用易燃的木材作為建筑材料，木質材料耐火等級低，火災危險性大，而且古建筑群里存有大量商業區域，用電設備較多。因此，我國面臨的防火壓力相比西方要更為巨大。
1.2古建筑群環境條件特殊，防火間距不足，火勢蔓延迅速
我國古建筑多在偏遠的地區，以群落型式為主，各單體古建交織毗鄰，缺少防火分隔。如果有一處引起火災，易引發相連或相鄰的古建著火。等消防救援趕到，往往延誤滅火的佳時機。文物古建內工作人員或者所在地居民自行開展滅火自救，缺乏專業的撲救技能，沒有有效的滅火設備，很難有效控制火勢的發展與蔓延，而且木結構建筑在火災中的倒塌危險性較大，對施救人員的**構成威脅。
1.3 缺少消防設施，消防通道不暢，滅火救援困難
一般來講，我國古建筑大多遠離城鎮，消防設施嚴重滯后，消防器材配備達不到規范要求，無消防水池，沒有消防給水管網。古民居巷道窄，還多有臺階，消防車無法通行，消防車難以靠近或進入古民居內進行火源撲救。這都給消防滅火帶來很大困難。
2 古建筑引發電氣火災的原因
2.1 過多使用電器設備威脅古建筑的**
很多古建筑在承租給他人作為旅游商品店、展覽、餐飲、娛樂、住宿等同時還需滿足工作人員的日常辦公和生活所需，為此增加了很多用電設備。景觀亮化、大功率照明設備、空調、計算機、電視機、電冰箱、電磁灶、電暖器、電水壺等電器在古建筑中大量使用，這些電氣設備使用時間長而且多數單臺設備功率較大，加重了配電線路的負擔，使線路長期處在過載狀態下使用，電氣保護措施存在嚴重缺陷，很多古建筑的配電設施陳舊，保護功能減退等問題嚴重威脅著古建筑的**。比如在文物建筑的木質構件上直接敷設電氣線路，大功率的照明設備和射燈直接架在木梁上，在木板墻上安裝電源插座或插線板，在文物單位內使用大功率采暖電器（比如紅外電暖氣，俗稱小太陽），這些都是引發電氣火災的潛在原因。
電氣線路私亂搭建、線路老化、超負荷運行，未采取穿管敷設等防護措施等現象嚴重，日益凸顯，由此引發的事故率逐年上升。
供電系統未做保護接地，配電柜未設置在專門的配電房間而隨意安裝，如配電箱直接在室外掛墻安裝，箱體沒有采取相應的防護等級。
2.2 過載、短路、故障電弧等
過載，回路中接入許多大功率設備，超過了配電線路的負載能力，導致線路的溫度超過其高允許工作溫度，加速線纜老化，甚至由于高溫可導致線纜絕緣層燃燒。
短路，指電路或電路中的一部分被短接。由于線路絕緣層損壞，導致短路產生強烈的火花，其溫度可達3000℃以上，使短路點的金屬熔化成熔珠，引起線路起火及周圍可燃物燃燒。
電弧，是一種氣體游離放電現象。當電纜局部損壞或電器連接處松動時，有碳化和電阻性短路兩種現象的電弧可引發火災。當導體被損壞或連接處不緊固，會出現局部的熱點，在導體附近的絕緣材料發生碳化。碳是導電材料，它能使各點的電流變大，由于碳以一種非均勻的方式沉淀，使得電流以更便捷的路徑傳輸并產生電弧，久而久之，到達一定程度會引起電弧自燃。當兩個帶電導體之間的絕緣材料被損壞，兩個導體之間將產生一個顯著電流，由于不出現剩余電流，無法被監測裝置保護，還不能被視為短路而被保護。當泄漏電流不斷增大，會使絕緣材料變為碳，直到碳被電弧點燃產生火焰。
2.3 雷擊
雷電，一種伴有閃電和雷鳴的放電現象。雷電放電過程時間短，但是放電電流大，可達數十萬安培，閃電的溫度，從攝氏一萬七千度至二萬八千度不等。雷電對空曠區孤立的古建筑（如古塔）和古建筑群中高聳的建筑危害大，可直接導致古建筑物起火，使古建筑遭受大面積損毀。
3 古建筑電氣火災的預防措施
3.1 規范電氣線路敷設方式
由于大多古建筑存在照明插座電線私拉亂接、線纜直接明敷設在木質材料上、電氣線路老化等隱患，故對古建筑內安裝照明電器設備，必須經有關部門批準，并嚴格執行電氣**技術規程。
古建筑內的電氣線路，均采用銅芯絕緣線纜，嚴禁亂拉亂接電線，全部采用阻燃型聚氯乙烯硬質管或金屬管敷設，不得直接將線纜敷設在梁、柱、枋等可燃構件上。
3.2 合理配電，選用保護電器
古建筑內嚴禁使用鹵鎢燈、高壓鈉燈等高溫照明燈具和大功率電加熱器具，不準使用大于 60W的白熾燈直接安裝在可燃物物體上。如果需安裝照明燈具和電氣設備，必須嚴格執行有關電氣安裝使用的技術規范和規程。燈飾材料的燃燒性能不應低于B1級，不得靠近可燃物。
建議一座古建筑單體設置一個配電箱，安裝斷路器和漏電保護器，做好各配電回路的過載保護、短路保護、接地故障保護及故障電弧防護。保護、控制電器均應安裝在專用的配電箱內。定期檢查絕緣性能、電器元件功能及設備狀況，特別是短路保護和過載保護的可靠性。
設置電氣火災監控系統，對主要的分支干線采取泄漏電流監測，在電纜接頭、端子、重點發熱部件等部位設置測溫式探測器，并對照明、插座回路設置故障電弧保護器，降低火災事故發生的可能，變減少損失為避免損失。
3.3 制定**用電管理制度
文物古建筑內配電設備、電氣線路、電器選型、設備安裝等應符合相關產品標準、施工規范要求和防火要求，配備適用的保護電器作為防護裝置。開關、插座和照明燈具靠近可燃物時，采取隔熱、散熱等防火措施。文物建筑內一般不得使用電熱器具和大功率用電器具，確需使用的，要采取**防護措施，制定并嚴格落實使用管理制度。嚴禁私拉亂接電氣線路，室內外電氣線路應采取穿管保護。對電氣線路和電器要定期檢查檢測，確保使用**。
3.4 設置防雷設施
古建筑防直擊雷可在建筑高處加裝接閃短桿，在建筑的屋脊、屋檐、女兒墻安裝接閃帶，并做好引下線**接地。古建筑內部有電氣設施時，所有進出建筑物的金屬導體需要接地，并加裝電涌保護器，防止感應電壓和操作過電壓，電涌保護器根據電壓和使用范圍不同可分為電源浪涌保護器、信號浪涌保護器、音頻浪涌保護器、視頻浪涌保護器等，具體可根據不同要求分級加裝。
4 安科瑞限流式保護器與智能**配電裝置介紹
4.1 產品概述
4.1.1 ASCP200-1 型單相電氣防火限流式保護器
電氣防火限流式保護器可有效克服傳統斷路器、空氣開關和監控設備存在的短路電流大、切斷短路電流時間長、短路時產生的電弧火花大，以及使用壽命短等弊端，發生短路故障時，能以微秒級速度快速限制短路電流以實現滅弧保護，從而能顯著減少電氣火災事故，保障使用場所人員和財產的**。
4.1.2 AISD智能**配電裝置
AISD 系列智能**配電裝置是安科瑞電氣有限公司專門為低壓配電側開發的一款智能**用電產品，本產品主要針對低壓配電側人身觸電**事故、線路老化、漏電引起電氣火災等等常見隱患而設計。
產品主要應用于學校、教育機構、醫院、療養院、康復中心、敬老院、酒店娛樂、商場商鋪、企事業單位、家庭電器等各類低壓用電的場合。
4.1.3 AAFD-40型電弧故障保護電器
故障電弧探測器（以下簡稱探測器）對接入線路中的故障電弧（包括故障并聯電弧、故障串聯電弧）進行有效的檢測，當檢測到線路中存在引起火災的故障電弧時，可以進行現場的聲光報警，并將報警信息傳輸給上端監控設備，以實現預警火災發生的目的。
故障電弧探測器適用于工業與民用建筑中10KW及其以下的電氣線路，其保護線路長度不宜大于100米。
產品遵循國標GB14287.4-2014，可適用于養老院、學校、商業建筑、賓館、工廠、庫房、圖書館、辦公室、家庭住宅、以及娛樂場所等。
4.2 產品功能特點
4.2.1 ASCP200-1型電氣防火限流式保護器主要功能如下
■ 短路保護功能。保護器實時監測用電線路電流，當線路發生短路故障時，能在150微秒內實現快速限流保護，并發出聲光報警信號。
■ 過載保護功能。當被保護線路的電流過載且過載持續時間超過動作時間（3~60 秒可設）時，保護器啟動限流保護，并發出聲光報警信號。
■ 過欠壓保護功能。當保護器檢測到線路電壓欠壓或過壓時，保護器發出聲光報警信號，可預先設置是否啟動限流保護。
■ 配電線纜溫度監測功能。當被監測線纜溫度超過報警設定值時，保護器發出聲光報警信號，可預先設置是否啟動限流保護。
■ 漏電流監測功能。當被監測的線路漏電超過報警設定值時，保護器發出聲光報警信號，可預先設置是否啟動限流保護。
■ 保護器具有1路RS485接口，1路2G無線通訊，可以將數據發送到后臺監控系統，實現遠程監控。監控后臺可以是安科瑞 Acrel-6000/B 電氣火災監控主機，也可以是安科瑞Acrel-6000 **用電管理云平臺，或三方監控軟件或平臺。
4.2.2 AISD智能**配電裝置主要功能如下
■ 供電穩定性。負載端發生單相接地故障，裝置報警，系統可持續供電，不會切斷電源。
■ 供電**性。裝置可以把系統的漏電流限制在很小的級別，人體無意觸碰到供電線路，不會造成觸電事故。
■ 限流滅弧。系統發生短路故障，裝置能快速切斷電源，不會出現電弧火花。
■ 過載保護。裝置監測到系統過載，可以及時切斷電源，避免因過載引起線路故障。
■ 電壓監測。裝置實時監測系統電壓，發生過、欠壓時，發出報警信號，可以設置是否切斷電源。
■ 報警功能。在系統發生短路、過載、欠壓等異常時，裝置發出聲光報警信號，提醒相關人員。
■ 事件記錄。裝置存儲30條事件記錄，可供用戶查詢。
■ 通訊功能。裝置配置RS485通訊接口，Modbus-RTU協議，可以遠程讀取相關數據。可選配無線通訊模塊，無線方式將數據發送到云平臺。
4.2.3 AAFD-40型電弧故障保護電器主要功能如下
■監測單相回路的故障電弧；
■通過對電氣線路的實時監測能及時、準確的發現電氣線路中的故障和異常狀態，可幫助用戶迅速查明電氣故障發生的區域，以便及時消除電氣火災隱患；
■具有聲光報警功能；
■本探測器尺寸小巧、安裝方便，采用標準35mm導軌安裝；
■具有故障電弧模擬發生功能，可以通過模擬故障電弧對本機進行性能測試；
■具有通用485總線接口，采用標準Modbus協議進行數據交換，信號兼容性強。
4.3 產品技術參數
表1 ASCP200-1型電氣防火限流式保護器
表2 AISD智能**配電裝置主要功能如下
表3 AAFD-40型電弧故障保護電器
4.4 產品使用注意事項
4.4.1 ASCP200-1 型單相電氣防火限流式保護器
在選用限流式保護器時，限流式保護器的設定的額定電流應該與其前上級的斷路器的額定電流保持一致。例如，當限流式保護器輸入端斷路器的額定電流為32A時，應將限流式保護器的額定電流設置為32A。為保障限流式保護器的正常使用，嚴禁將其使用于與其前端斷路器的額定電流不匹配的配電線路中。
ASCP200系列采用限流式保護器采用壁掛式安裝，可以掛墻安裝，也可以安裝在箱體內，應確保安裝場所無滴水、腐蝕性化學氣體和沉淀物質，并注意環境溫度和通風散熱。
為確保可靠連接，接線時應按接線圖進行，同時為了防止接頭處接觸電阻過大而導致局部過熱，也避免因接觸**而導致保護器工作不正常，線頭應采用合適大小的U形冷壓頭壓接后，再插入保護器相應端子上并將螺釘擰緊壓實。
保護器內部帶有交流電，嚴禁非專業人士擅自打開產品外殼。保護器在使用期間，若被保護線路發生短路或過載故障而被限流保護時，保護器仍處于帶電狀態，不允許隨意碰觸用電線路的金屬部分。待檢查線路，并排除故障后，長按保護器的復位按鍵約2秒鐘，使保護器恢復正常運行時。
當保護器因超溫而發生限流保護時，則可能是因為負載電流過大，環境溫度過高或通風散熱**等原因導致，可通過加強通風等措施，等保護器溫度降下來后，再長按復位鍵，使保護器復位，恢復正常運行。
4.4.2 AISD智能**配電裝置
在選用智能**配電裝置時，裝置的額定容量應該與后方用電設備的額定容量保持一致。例如，當智能**配電裝置的額定容量為3kVA時，后方用電設備的額定容量應不超過3kVA，嚴禁將其使用于額定容量不匹配的配電線路中。
智能**配電裝置器采用壁掛式安裝，可以裸機掛墻安裝，也可以落地安裝，應確保安裝場所無滴水、腐蝕性化學氣體和沉淀物質，并注意環境溫度和通風散熱。
接線時應按接線圖操作，同時為了防止接頭處接觸電阻過大而導致局部過熱，也避免因接觸**而導致裝置工作不正常，應確保裝置相應端子接線擰緊壓實。
嚴禁非專業人士擅自打開產品外殼。
4.4.3 AAFD-40型電弧故障保護電器
每月一次操作“復位”按鈕，以保證產品處于正常工作狀態。
報警發生后，應對供電電路進行隱患排除，隱患排除以后進行復位操作，使產品恢復正常工作狀態。
每次故障處理后，應對發生故障的時間、類型及處理方式等內容進行記錄，以便日后查詢。
未經本公司同意，任何人員不得拆開本產品或進行維修。
本產品屬于精密儀器儀表類，應在其主要技術特性下工作，應避免沖擊、碰撞，嚴禁雨水淋濕。
在安裝前要切斷上端輸入線電源，保證人身**。
安裝入導軌時，上端在里側先裝入導軌，然后向下用力，將下端兩卡扣卡入導軌.
每個產品側面標簽處都會有本機通訊地址，與上端服務器通訊時，查詢到報警信息都是以本機通訊地址來區分的。
如對產品地址進行修改，請對應修改側面標簽對應的本機地址，防止出現地址混亂不清楚的現象。
5 結論
文物古建筑是全人類的寶貴財富，保護古建筑、保護人類的共同文化遺產，是我們每一個人的責任。據悉，今年國家文物局將開展多方面工作，其中就考慮到文物建筑類型復雜，將出臺《文物建筑電氣火災防護標準》。以新的理念和先進的現代科學技術來面對當前古建筑物防火**問題，采取有效措施，確保古建筑物的電氣消防**。
參考文獻:
[1] GB/T31143—2014.電弧故障保護電器(AFDD)的一般要求[S].
[2] 李新野.淺析古建筑電氣火災的預防.
[3] 安科瑞企業微電網設計與應用手冊，2020.06版
作者簡介：張娟，女，安科瑞電氣股份有限公司，主要從事電氣防火限流式保護器的研發與應用，
