摘要：为有效预防建筑电气火灾，文章在介绍建筑电气火灾发生原理与原因的基础上，提出建筑电气防火措施，包括负荷分级、配变电所、低压配电、火灾预警平台，以期为相关人员提供参考。

关键词：建筑火灾；电气火灾；火灾原因；防火措施

建筑一旦发生火灾将严重威胁建筑内人员的人身安全，并会对建筑物自身造成极大的破坏。电气火灾是建筑火灾常见类型，也是现代建筑最容易出现的火灾类型。为有效预防建筑电气火灾的发生，一方面要明确建筑电气火灾发生的原理与原因，另一方面则要采取有效的防火措施。

1建筑电气火灾发生原理

电气火灾是由电气故障和非法使用安装引起的。其机理主要包括接触理论、电弧放电理论和热论。故障如短路、接触不良、漏电等是火灾发生的原因，而电接触、电发热和电弧参与了整个故障过程。本文分析了电触点和电弧放电原理，以及电加热理论。

（1）电发热理论的基本概念

电气设备或附件在导电过程中存在能量损失，主要转化为热能加热电气部件，使其温度升高。过高的温度会降低材料的机械强度和介电强度，影响设备使用寿命和正常工作。在高电流情况下，还会产生集肤效应和邻近效应，导致额外的损失和加热温度的影响，降低载流容量。

（2）电发热引燃可燃物的机理

电发热引燃可燃物的情况包括：过载流导线绝缘灼伤、电磁式设备过热、正常供暖条件下散热条件破坏导致温度升高、电气制冷制热设备通风不畅引起电机功率加大等。这些情况下，设备或线路的温度升高，可能达到可燃物的起火点，从而引发火灾。

2建筑电气火灾发生原因

2.1短路火灾致因及分析

短路是指在整个电网中有部位导电部分发生直接金属性连接现象或经下阻抗连接的现象。如果发生短路故障，则有可能导致线路绝缘层发生起火燃烧，由短路故障引起的火灾被称作短路火灾，它是所有电气火灾类型中最为严重的一种。

（1）致因：线路绝缘层被损坏导致内部线芯直接外露；未能正确接线或人为触碰线路；具有导线性质的物体与电线之间误接。

（2）致因分析：金属性短路：短路操作保护时间长产生高温，短路电流接触绝缘层燃烧线路及可燃物。电弧性短路：触头分离时电流密度增大，金属材料发热形成电弧，电弧温度高引燃线路及可燃物。

2.2接触不良火灾致因及分析

该火灾类型指的是导线或者是用电设备自身的连接不牢固，通电后由于高温或产生电弧导致火灾发生。

（1）致因：导致线路接触问题发生的原因包括：在电气安装过程中未能严格遵循相关规定；存在较大的接触电阻；受到人为操作以及外部环境因素的影响等。

（2）致因分析：对于接触方面的问题，常见的有接触电阻大幅增加或发生振动或接触部位发生松动等。如果接触有问题，则会增大电阻产生过热的现象，引发火灾。接触不良引起短路故障。接触松动导致火灾，如线路与设备连接松动，受外力作用产生火花或电弧。

2.3过载火灾致因及分析

该火灾类型的产生原因为电路中的电流超出允许范围，使线路由于高温而燃烧起火。

（1）致因：线路截面不足或运行负荷过大或发生漏电或电线穿入线管时的管径不足或收到谐波电流的影响等。

（2）致因分析：过电流（导线断裂导致容量下降）、过电压（电压波动、负载不平衡导致介质击穿）。

2.4漏电火灾致因及分析

漏电火灾指供电线路具有的绝缘性能逐渐丧失，导致电流直接外泄到接地物，使线路由于过热发生火灾。

（1）致因：线路绝缘老化、失效或降低。线路接头处绝缘失效。线路绝缘受外伤。

（2）致因分析：漏电导致接触不良，产生高阻抗，引发线路过热。漏电引发接触故障。漏电故障处存在不良导电体，形成导电通路，造成过热。

3建筑电气防火措施

3.1负荷分级

电力负荷分为一、二、三级。

一级负荷：中断供电将造成重大损失，特等建筑需特别关注。需双电源供电，并增设应急电源（如蓄电池、柴油发电机），应急电源不能与其他负荷并列运行。

二级负荷：中断供电将造成较大损失。宜双回路供电，配备双变压器。在负荷较小以及供电难度较大的区域建议使用不少于6kV的架空线路。

三级负荷：除以上两级负荷的电力负荷类型，一般情况下没有特殊要求。

应急电源选择需考虑负荷容量、允许中断供电时间及电源类型。蓄电池适合毫秒级停电且容量小的直流电源；交流电源可用静止型不间断供电装置；电动机负荷适用柴油机不间断供电；大电动机负荷适用快速自起动柴油发电机；自动投入馈电线路适用于15s以上停电。

一级负荷大容量或高压设备用两路高压电源，小容量可用低压电源或应急发电机，照明或电话站用蓄电池备用。特别重要负荷需增设应急电源，严禁接入其他负荷。

3.2配变电所

（1）配电变压器选择

需采用至少2台变压器的实际情况为：存在较多一级与二级负荷、不同季节的负荷有很大差别以及存在较大集中负荷时。高层主体建筑应选干式或非可燃性液体绝缘变压器，需防火。低压为0.4kV变电所中单台变压器容量不大于1000kVA。对于二层及以上的变压器，若为干式，则需将其容量控制在630kVA以内。对于居住小区，其变压器的容量也应控制在630kVA以内。D，ynll型变压器可限制三次谐波、降低零序阻抗、增大单相短路电流值。配电变压器选择需考虑负荷、环境和结构要求，采取相应防火和绝缘措施。

（2）主接线

接线方式以单母线接线或者是分段单接线方式为宜，而进线开关形式则以断路器或者是负荷开关为宜。在由配电所为分配电所提供电能的过程中，可考虑引入隔离开关。对于联络线，建议在供电可能性相对较大的部分安装断路器，而另外一侧则使用隔离开关。引出线建议装设断路器，也可装带熔断器的负荷开关。10（6）kV配电装置出线侧，应装设线路隔离开关。对于电源侧开关，应满足以下各项规定：若采用树干式供电方式，则所用开关设备应具备一定保护功能；若采用反射式供电方式，则采用隔离开关。隔离开关及熔断器应装在电源侧。

（3）配变电所型式和布置

对于高层建筑以及大型民用建筑，有必要在室内建设一个或多个变电所。在同一个房间当中可同时配置没有可燃性油存在的配电设备与非油浸设备。对于油量不少于100kg的变压器，则要为其设置专门的变压器室，同样，若采用有可燃性油存在的开关柜，则也需要为其设置专门的开关柜室。高低压配电装置同室时，裸露导体间距不小于2m。现代建筑多采用金属封闭式配电装置，无需强调分设高压、低压配电室和变压器室。干式变压器高压端子需设防护外壳。

（4）高压配电装置

配电装置绝缘等级需与电力系统额定电压相协调。导体和电器需满足回路运行要求，并按短路条件验算动、热稳定。确定短路电流时，按最大短路电流计算。选高压断路器时，要能可靠开断最大短路电流。屋外设备需按气象和受力状态校验。配电装置设接触面和连接端子，装设闭锁和联锁装置防误操作。并联补偿电容器推荐真空或SF断路器。民用建筑中推荐使用真空或六氟化硫断路器。配电装置有防护外壳则不存在裸露带电部分。

（5）低压配电装置

在选择具体装置类型的过程中要注意和标称电压与频率以及回路电流等相适应，并且还要考虑短路发生后的动稳定性与热稳定性。对于保护电器，应能满足短路发生后进行通断的要求。在配电装置布置过程中要充分考虑便于搬运和操作。若配电屏采用成排布置方式，则当其长度达到6m以上时，需要在屏后通道设置两个出口，同时建议在通道的两端进行布置。此外，若两个出口之间的距离达到15m及以上，则还要增加一个出口。

3.3低压配电

（1）配电方式

在高层建筑中，其低压配电系统除了要使供电保持安全与稳定，还要适应计量与维护等方面的要求。建筑的照明要和电力负荷做到分开配电，而消防则要和其它防止灾害发生的系统成为一条完整的体系。备用和正常工作电源应能实现自动切换。在进行配电箱设置以及回路划分的过程中，要充分考虑负荷的类型与分布以及具体的防火分区。

（2）导体选择

电线和电缆都要以低压配电电压、负荷、敷设环境及电磁感应要求选择型号和截面。截面选择应能使额定载流量比预期负荷对应的最大计算电流略大，同时电压损失要控制在允许范围之内，而最小截面还要适应机械强度等其它方面的需要。特定情况下应采用铜芯电线或电缆。针对需要长时间负荷的电线或电缆，其截面要以计算电流为依据并充分考虑其它方面的规定来选择。需采取相应防护措施抗电磁干扰或防外界电磁干扰。电缆绝缘或护套应具有非延燃性。特殊重要线路应进行模拟试验和计算确定载流量。

（3）低压电器的选择

设计所选电器需具备所需功能，选择时应符合以下要求：适配额定电压、电流和频率，考虑工作电压范围；承载异常电流，保护装置及时切断电路；根据环境条件选择电器；满足短路条件下的动稳定与热稳定。TN-C及TN-C-S系统中，联动所有相线极同步断开PEN线。在安装保护电器的过程中，应断开所有相线与PEV线，而PE线则在负荷端和N线进行分接，注意不能隔离。对于TN、TT系统，若前端已装设保护双极开关，后续开关电器可不切断N线，但应有防止接错的信号指示或跳闸装置。若未装设，则所有隔离电器都要将相线和N线断开。如果两个电源或者是线路当中的中性线有可能发生并联，则以TN-C或TN-C-S系统为宜。

（4）接地故障保护

为预防触电和火灾，需采取接地故障保护，正确选用和整定保护电器，并协调以下因素：配电系统采用的接地方式；设备自身保护等级以及具有的使用特点；导体自身截面大小以及环境因素可能造成的影响。除此之外还可以采取下列各项措施：选择具有更高绝缘水平的电器设备类型；进行电气隔离；按照能保证安全的电压进行供电；在非导线场所进行设备安装。在保持正常的场所中，安全电压一般不能超过50V，对于切断故障时间，需要以具体的接地方式与设备实际使用状况为依据确定，但无论如何都不能超出5s。在确定具体保护措施的过程中，要进行总等电位联结，若无法适应实际条件，则可使用辅助等电位联结。

（5）保护电器装设位置

任何保护电器的安装位置都应尽可能方便日常维护，且不容易发生破坏，并与可燃物之间保持足够的距离，最佳位置在被保护线路与电源线路的连接处，需满足：线路长度≤3m；最小化短路风险；远离可燃物。若从高处引接分支线路，且保护电器距连接点＞3m，应确保上级保护电器能响应单相或两相短路，分支线则要在管槽当中敷设。对用于短路保护的电器而言，需在配电线路不同相上进行安装，若采用的是三相三线系统，则可以在两相上进行安装。对于TT、TN系统，如果N线的截面积比相线略小，则要安装和导线截面积相适应的检测装置。但在特定条件下，N线可不安装。IT系统不应配出N线，如有配出，需在N线上安装过电流保护电器。

3.4火灾预警平台

设计基于物联网的建筑火灾预警平台，采集火灾环境参数，利用ZigBee模块建立通信网络实现预警。预警平台包括感知层、网络层和应用层，采用GPRS网络上传数据和TCP协议通信。硬件部分包括单片机、传感器、报警模块等，软件部分采用模块化设计，实现参数读取、阈值判断和警报发送等功能。建立PC端人机交互界面，显示火灾情况，提供监测数据和分析，帮助管理员快速应对火灾。平台具有预防作用，能控制火灾隐患，保障人员安全和财产安全。

4结语

综上所述，电气起火是引起建筑火灾的主要原因之一，以上对建筑电气火灾的产生原理与产生原因以及相应的防火措施进行了初步分析与总结，旨在为实际的建筑电气防火工作的开展提供技术参考，从根本上遏制电气起火现象的发生。

参考文献：

[1]高柏迎.建筑电气设计中的火灾隐患及其对策研究[J].中国住宅设施，2024，（04）：55-57.

[2]李其兵.民用建筑电气线路的火灾防范策略研究[J].水上安全，2024，（07）：37-39.

[3]高大伟.建筑电气施工中火灾自动报警系统的安装技术[J].工程建设与设计，2024，（05）：48-50.

[4]江松林.建筑电气火灾现状分析与防范探究[J].四川建材，2024，50（03）：229-231.

[5]刘志敏.电线电缆在建筑电气防火设计中的应用[J].城市建设理论研究（电子版），2024，（03）：81-83.

[6]钟德跃.基于建筑电气设计中的消防配电设计研究[J].中国住宅设施，2023，（12）：49-51.

[7]刘永平.民用建筑电气火灾起因及防火设计要点探讨[J].四川水泥，2023，（12）：77-79.

[8]刘志敏.基于火灾自动报警系统的民用建筑电气安全分析与优化[J].建材发展导向，2023，21（24）：90-92.