據(jù)應(yīng)急管理部消防救援局統(tǒng)計(jì)：2019年全年接報(bào)火災(zāi)23.3萬(wàn)起，亡1 335人，傷837人，直接財(cái)產(chǎn)損失36.12億元；其中已查明原因的住宅火災(zāi)有52 % 系電氣原因引起。

當(dāng)發(fā)生電氣火災(zāi)時(shí)有幾個(gè)顯著特點(diǎn)：高溫、故障電弧、接地型電弧短路、接地故障電流值迅速增大。很多人認(rèn)為，在配電干線回路裝設(shè)了剩余電流動(dòng)作保護(hù)器（RCD）或者是電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)（EFP），就已經(jīng)能夠有效監(jiān)控和防范電氣線路發(fā)生的火災(zāi)；其實(shí)不然，在工程實(shí)踐中，往往有裝設(shè)了電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)或剩余電流動(dòng)作保護(hù)裝置的配電干線回路仍然發(fā)生火災(zāi)的情況。

電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)中的剩余電流檢測(cè)裝置，其工作原理是基于檢測(cè)相線與地線或中性線與地線接地型短路所產(chǎn)生的故障電流，是以三根相線與中性線電流矢量和為檢測(cè)目標(biāo)值，當(dāng)檢測(cè)到泄漏電流值超過(guò)報(bào)警閾值，則發(fā)出預(yù)警信號(hào)或由消防控制室控制切斷相關(guān)回路供電電源，達(dá)到防范電氣火災(zāi)的目的。而低壓配電回路中，帶電導(dǎo)體自身斷裂或者因?yàn)榻佑|不良產(chǎn)生的串聯(lián)電弧或者帶電導(dǎo)體（相導(dǎo)體與相導(dǎo)體、相導(dǎo)體與中性線導(dǎo)體）之間的并聯(lián)電弧發(fā)生故障時(shí)，由于沒(méi)有產(chǎn)生對(duì)地故障電流，剩余電流檢測(cè)裝置無(wú)法檢測(cè)這類(lèi)故障。電弧故障產(chǎn)生時(shí)，回路阻抗可能較大，使得故障電流低于配電線路上裝設(shè)的微型斷路器或者熔斷器的脫扣設(shè)定值，保護(hù)電器不動(dòng)作。因此，剩余電流動(dòng)作保護(hù)裝置、熔斷器或小型斷路器都不能有效降低電弧引起的火災(zāi)危險(xiǎn)。從圖1電弧故障對(duì)比斷路器脫扣曲線可以看出，一部分電弧故障范圍是在斷路器脫扣保護(hù)曲線范圍之外。

電弧故障的起因主要有以下幾種，如圖2所示。

當(dāng)絕緣層破損或連接處不緊固，會(huì)出現(xiàn)局部熱點(diǎn)，使導(dǎo)體附近的絕緣材料發(fā)生炭化并產(chǎn)生高溫電弧，引燃周?chē)橘|(zhì)，導(dǎo)致火災(zāi)的發(fā)生。此類(lèi)型故障無(wú)法通過(guò)單一的電氣參數(shù)進(jìn)行判斷，需要通過(guò)電弧故障檢測(cè)技術(shù)檢測(cè)電流和電壓波形，在波形發(fā)生畸變并確認(rèn)為故障電弧時(shí)應(yīng)迅速斷開(kāi)，從而降低被保護(hù)回路發(fā)生電氣火災(zāi)的可能。

如何判斷電弧故障，首先要了解電弧故障的種類(lèi)。按產(chǎn)生的位置不同，電弧分為串聯(lián)電弧和并聯(lián)電?。?/p>

a. 串聯(lián)電弧一般有兩種成因：一種是由于振動(dòng)等原因引起電極間接觸不良、連接松動(dòng)或接觸處斷裂，即點(diǎn)接觸式串聯(lián)電弧故障，進(jìn)而形成間歇性電弧，電弧的間歇性燃燒會(huì)使導(dǎo)體的熱量集聚，如果不能夠及時(shí)散熱將導(dǎo)致導(dǎo)體過(guò)熱，進(jìn)而引燃導(dǎo)體外層絕緣材料，引發(fā)電氣火災(zāi)；另一種串聯(lián)電弧則是配電線路年久失修導(dǎo)致線路被腐蝕氧化、電纜絕緣被炭化，或是連接端子銹蝕等問(wèn)題，在絕緣體上形成了炭化通道，由此形成電弧燃熾，即為炭化路徑式串聯(lián)電弧故障。當(dāng)?shù)蛪号潆娋€路中存在絕緣介質(zhì)的腐蝕與炭化問(wèn)題時(shí)，處于損壞斷口處兩端的起始電壓幅值很低，據(jù)測(cè)量?jī)H有幾百毫伏，但是隨著電線絕緣介質(zhì)被逐漸氧化和腐蝕，損壞斷口處兩端的電壓便會(huì)逐步升高，當(dāng)電壓幅值升高到幾伏時(shí)，氣體間隙便能夠維持電弧穩(wěn)定的燃熾，電弧產(chǎn)生足夠的能量，進(jìn)而引燃導(dǎo)體外層絕緣材料，最終導(dǎo)致電氣火災(zāi)的發(fā)生。串聯(lián)電弧故障受到阻抗負(fù)載限制，電弧電流一般略低于正常負(fù)載電流，這是它的重要特點(diǎn)。

故障電弧探測(cè)裝置_LAFD201型故障電弧探測(cè)器

b. 并聯(lián)電弧故障是一種短路電弧故障，它的產(chǎn)生也有兩個(gè)方面的原因：一方面是由于外力因素使相線與中性線之間的絕緣破損、開(kāi)裂，進(jìn)而造成相線和中性線之間的電弧故障，即點(diǎn)接觸式并聯(lián)電弧故障；另一方面是由于電線長(zhǎng)期捆扎在一起，導(dǎo)線腐蝕老化導(dǎo)致相線和中性線之間的絕緣層出現(xiàn)炭化，形成炭化通道，進(jìn)而導(dǎo)致兩導(dǎo)線之間形成電弧，即炭化路徑式并聯(lián)電弧故障。這種情況在工程中經(jīng)?？梢钥吹?，并聯(lián)電弧故障的電流波形同樣受到負(fù)載影響，但電流幅值要明顯大于負(fù)載電流，并聯(lián)電弧故障產(chǎn)生的能量也要大于串聯(lián)電弧故障，很容易在故障點(diǎn)形成導(dǎo)電通道，使金屬導(dǎo)體過(guò)熱并引燃可燃物，甚至能夠使金屬電極發(fā)生熔化。它的特點(diǎn)是其電流幅值大于正常線路的負(fù)載電流，但可能達(dá)不到傳統(tǒng)過(guò)流保護(hù)裝置的磁脫扣閾值，有可能在回路切斷前已產(chǎn)生了燃弧現(xiàn)象。

接地電弧也是并聯(lián)故障電弧的一種。對(duì)于TN系統(tǒng)，由于接地電弧產(chǎn)生的故障電流是通過(guò)PE線流回電源側(cè)，常用的剩余電流動(dòng)作保護(hù)斷路器（RCD）可以對(duì)此故障電弧提供保護(hù)。

電弧故障火災(zāi)越來(lái)越被人們所認(rèn)識(shí)，更多的技術(shù)應(yīng)用到電弧故障檢測(cè)中，并伴隨著產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)的完善，市面上推出了電弧故障保護(hù)器（AFDD）。

美國(guó)NEC 2017版210.12條要求住宅單元（如廚房、家庭娛樂(lè)室、餐廳、起居室、客廳等）的單相末端單相支路應(yīng)配備電弧故障保護(hù)電器，并在2008年開(kāi)始在全美普及并強(qiáng)制實(shí)施。IEC 60364 - 4 - 42：2010 + AMD1：2014 CSV《Low?voltage electrical installations — Part 4 - 42：Protection for safety — Protection against thermal effects》推薦在睡眠場(chǎng)所、高火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)場(chǎng)所、火災(zāi)易蔓延場(chǎng)所及危及無(wú)法取代物品場(chǎng)所的交流末端回路加裝電弧故障保護(hù)電器。

最新發(fā)布的GB 51348 - 2019《民用建筑電氣設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》（以下簡(jiǎn)稱(chēng)《民標(biāo)》）7.6.6條規(guī)定：宜在商場(chǎng)、超市，以及儲(chǔ)存可燃物品的庫(kù)房，人員密集場(chǎng)所的照明、插座回路安裝AFDD。針對(duì)規(guī)范條款中的“人員密集場(chǎng)所”，《中華人民共和國(guó)消防法》、GB 35181 - 2017《重大火災(zāi)隱患判定方法》、GB 50016 - 2014《建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》（2018年版）等文件、規(guī)范也有相關(guān)的定義，特指賓館、飯店、公共娛樂(lè)場(chǎng)所、體育場(chǎng)館，學(xué)校的教學(xué)樓、圖書(shū)館、食堂和集體宿舍，以及民用機(jī)場(chǎng)航站樓等面積較大、同一時(shí)間聚集人數(shù)較多的場(chǎng)所，涉及范圍極廣。《民標(biāo)》13.5.5條規(guī)定：設(shè)置了電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)的檔口式家電商場(chǎng)、批發(fā)市場(chǎng)等場(chǎng)所的末端配電箱應(yīng)設(shè)置電弧故障火災(zāi)探測(cè)器或限流式電氣防火保護(hù)器。

如何有效選擇AFDD的應(yīng)用場(chǎng)景，首先應(yīng)從火災(zāi)危險(xiǎn)性考慮。根據(jù)應(yīng)急管理部消防救援局的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，2019年居民住宅火災(zāi)數(shù)雖然只占總數(shù)的44.8 %，但造成的死亡人數(shù)占總數(shù)的78.3 %，遠(yuǎn)超其他場(chǎng)所亡人的總和，尤其是各類(lèi)家用電器、電氣線路等引發(fā)的火災(zāi)越來(lái)越突出。同時(shí)，隨著我國(guó)人口老齡化的加快，火災(zāi)亡人的老齡人口所占比重已從2009年的29 % 上升至2019年的36.2 %，遠(yuǎn)高于老齡人口占總?cè)丝?6.2 %的比重，而住宅火災(zāi)中該比例更達(dá)到42.9 %，癱瘓、殘疾、精神病人等群體的比重達(dá)到44.3 %。由此可見(jiàn)，人員密集的睡眠類(lèi)場(chǎng)所（集體宿舍、酒店等）和老弱病殘（養(yǎng)老院、幼兒園等）的場(chǎng)所應(yīng)尤為關(guān)注。

以集體宿舍為例，可選用具備電弧故障保護(hù)功能的MCB和RCBO來(lái)分別保護(hù)照明和插座回路（如圖3所示）。如條件不允許或改造項(xiàng)目，可在原有MCB或RCBO后加裝單獨(dú)的AFDD，以降低電氣火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)。

完善的電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)，是有效防范低壓配電系統(tǒng)中所產(chǎn)生的各種類(lèi)型電氣火災(zāi)的重要手段，作為專(zhuān)業(yè)技術(shù)人員，應(yīng)該充分了解和掌握這些電氣系統(tǒng)故障特點(diǎn)，采取有效針對(duì)性措施，防范電氣火災(zāi)的發(fā)生。

作者：

席 偉，男，昆明市建筑設(shè)計(jì)研究院股份有限公司，正高級(jí)工程師，副總工程師,電氣總工程師。

陳郭驊，男，施耐德萬(wàn)高（天津）電氣設(shè)備有限公司，產(chǎn)品工程師。