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高层建筑电气火灾故障分析及其模式识别文献综述

 2020-05-26 08:05  

正文:

随着我国经济的发展,高层建筑越来越多,由于高层建筑高度高,人员密集,各种设备多,因此做好高层建筑的电气火灾防范与监控显得尤为重要。火灾防范是建筑中非常重要的部分,在电能的生产、输送、分配和使用过程中,由于长时间运行、线路绝缘部分老化以及用电不当等原因,使得电气火灾隐患及其发生率不断增加。面对严峻的电气火灾局势,找寻起火原因,及时采取有效措施进行防御起到了积极的作用。对高层建筑电气火灾进行故障分析不仅有利于其安全等级的提高,也有利于减少经济损失。

1.高层建筑电气防火国内外研究状况
   18世纪法国人首先使用了剧场防火用的阻火剂;19世纪美国英国有了简单的消防器材试验工作,1916 年美国制定了《国家电气安全规范》,起到了效地预防电气火灾的目的。
  我国在消防方面也迅速发展,制定了《建筑设计防火规范》及《高层民用建筑设计防火规范》等,有了电气防火的技术规范。
  近年来国内外相关部门比较关注的电气防火领域有:电热等对电线、电缆的影响;防爆电气设备的防爆功能;电气设备的可靠性及火灾预防;充油电气设备、家用电器设备的火灾预防;静电、雷电火灾及建筑防火管理与控制。

2.高层建筑中电气设施布置的问题

高层民用建筑中为了各个方面的需要,安装了相当数量的电气设备,随着电气、电子系统越来越复杂,引起火灾的机率大大增加。电气线路和用电设备已经成为高层建筑火灾的最大火源。因电气引起高层建筑物特大火灾超过40%,火灾的主要特点是:蔓延途径多、危害大,消防设施不完备,结构复杂,扑救困难,极易造成重大火灾事故[3]。

3.高层民用建筑供配电系统电气防火技术分析
  在对高层民用建筑供配电系统设计时,电气设计人员要对负荷进行多角度计算,避免选择偏小的电缆截面及过小的断路开关,并且在设计时要采用最新的设计规范,选择正确的N 线和PE 线截面,杜绝建筑电气火灾隐患。但是目前我国国家标准的建筑防火设计规范、配电设计规范、电气施工验收规范等达不到国际规范的要求,所以我国电气规范的安全水平相对较低。所以,我国应该积极采用和发达国家的电气标准及国际电工标准,来提高我国的电气规范的水平,消除电气火灾发生的可能性[11]。

4.高层楼宇建筑电气火灾成因
  4.1短路。
  电流未经一定的用电负载、阻抗或未按规定路径而就近自成通路的状态就会造成短路。例如几条相线直接碰触在一起,或者中性点接地系统的相线与零线或大地相碰等。此时导线的发热量剧增,不仅能使绝缘燃烧,而且还会使金属熔化或引起邻近的易燃、可燃物质燃烧酿成火灾。短路是电气设备最严重的一种故障状态,常见的绝缘材料的有油、纸、麻、丝、树脂、沥青、漆、塑料、橡胶等。电气设备或导线的绝缘材料,大都是可燃材料。造成短路的原因有很多,如电气设备在选用和安装没有考虑使用环境的要求,致使其绝缘体在高温、潮湿或者酸碱环境条件产生破损现象;电气设备的使用时间过长,超过了其使用寿命造成绝缘材料的老化;使用过程中的维护不当或者是长期带故障运行,使得绝缘材料被电压击穿。
  4.2电气设备超负荷运转。
  当电气设备或导线的功率和电流超过了其额定值,在有电流通过导线时,虽然导线的电阻不是很大,但过大的电流也会引起导线发热。造成超负荷的原因有在设计或安装时未能选择合适的型号,致使电气设备的实际负载容量超过了其额定容量;导线截面过细,不能够满足负荷电流值的要求;最为严重的一点是乱拉电线,使接入的用电器过多电负载。
  4.3电气连接点接触电阻过大。
  当电气回路中存在许多连接点时,这些电气连接点不可避免地产生一定的电阻。正常时接触电阻是很小的,可以忽略不计。但出现异常时,接触电阻显著增大,使这些部位局部过热,金属变色甚至熔化,并能引起绝缘材料、可燃物质的燃烧。产生电阻过大的原因很多,如铜、铝相处处理不好,在潮湿的环境下会发生电解作用,铝会腐蚀,造成接触不良;接点连接不牢,螺栓或者螺母没能拧紧,使两导体间不能够紧密接触,使接触电阻显著增大。有电流流过时,接头就会发热,甚至有产生火花的;雷电 雷电是在大气中产生的,雷云是大气电荷的载体,当雷云与地面建筑物或构筑物接近到一定距离时,雷云高电位就会把空气击穿放电,产生闪电、雷鸣现象。雷云电位可达 1万~10万kv,高温和强烈火花的产生会使电气设备产生损坏[4]。

5.高层民用建筑供配电系统电气防火措施介绍
  首先,高层民用建筑在设计时就要考虑到防火区如何合理设置才能有效延缓火势蔓延程度,并且要选择防火等级高的建筑材料。玻璃幕墙是现在高层建筑采用较多的外装饰但是一旦发生火灾,玻璃幕墙很难保障防火安全性甚至会为火势的蔓延提高通道,所以为了避免这种现象,其内的填充物必须是矿棉、玻璃棉等不燃材料和阻燃泡沫塑料等很难燃烧的材料;其次,高层建筑中一定要确保消防设施的完善,并且确保消防设施管理制度的健全,与此同时也要积极培养人们的消防意识,做好消防培训,避免人们在干燥季节在楼道的空地处随意堆放杂物,埋下火灾隐患。人们也要掌握正确的火灾保护和逃生方法,一旦发生火灾,可以最大限度的保障人们生命安全[12]。

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