電氣線路火災的調查與分析

　　摘要：本文從分析電氣線路引發(fā)火災的原因入手，闡述了電氣線路火災現場詢問、勘查的主要內容，指出了電氣線路火災物證的提取與鑒別方法。消防檢測公司專項資質從事電氣檢測及消防設施檢測，提供消電檢報告，北京天一電消檢測壹級資質，可承接全是各種類型建筑的電氣防火檢測、臨時活動檢測、酒店宴會、發(fā)布會以及各種展覽、會議場所的消防檢測，并出具消防檢查驗收所需的檢測報告。中國人民武裝警囘察部隊學院科研部重點實驗室/牛剛

　　1 引言

　　隨著經濟建設的發(fā)展，我國已進入電氣化時代，然而由于電氣引發(fā)的火災也在迅速增加，而且通過對電氣火災的調查分析，發(fā)現電氣線路火災在整個電氣火災中占有很大的比重。因此，探討和研究電氣線路火災的現場詢問、勘查、物證提取以及物證鑒別的內容和方法，更有利于迅速、準確地認定此類火災事故的原因，同時也更有利于預防此類火災的重復發(fā)生。

　　2 電氣線路引發(fā)火災的原因分析

　　電氣線路是供、配電系統的重要組成部分，包括導線、電纜、架空線路、接戶線與進戶線、室內外布線、電纜布線等幾部分。電氣線路在運行過程中自身都會產生一定的熱量，在具備燃燒條件下，可能引起自身燃燒或引燃其他可囘燃囘物，從而造成火災。根據大量火災原因調查證實，電氣線路引發(fā)火災的主要原因是：接觸不良、短路、過負荷、漏電。

　　2.1接觸不良引發(fā)火災的原因

　　導體連接時，在接觸面上形成的電阻稱為接觸電阻。導體接頭處理良好，則接觸電阻小；連接不牢或其它原因，造成接頭接觸不良，使局部電阻過大，產生大量的熱，嚴重時使金屬變色甚至熔化，引起火災。接觸不良引發(fā)火災的具體原因有：

　　(1)由于接觸不良形成接觸電阻，造成局部電阻過大，產生高溫引燃可囘燃囘物。接觸電阻有兩種：①在接觸處，電流通過的導線截面面積變小，電流線就會劇烈收縮，形成收縮電阻，造成接觸電阻過大。②在接觸面上由于污染形成膜電阻，接觸面導電性能下降。膜電阻大致分四類：一是塵埃膜，空氣中粉塵等由于靜電吸附于接觸表面形成膜電阻；二是吸附膜，空氣中水分子和氣體分子吸附于接觸面上形成膜電阻；三是無機膜，它是由于化學腐蝕引起的。例如：銅和鋁合金具有良好的導電性能，但銅表面容易形成厚度較大、導電率很小的Cu2O無機膜，這種膜隨溫度升高，厚度迅速增加，接觸電阻成千倍增大。而鋁在空氣中幾秒鐘內形成2μm-2.5μm的AL2O3膜，這種具有絕緣性能；四是有機膜，這主要是由于成分為碳氫化合物的絕緣材料在高溫作用下分解成有機蒸氣并在金屬表面上形成導電性很差的有機化合物。

　　(2)由于接觸松動打火引起火災，這種情況多數與人為的操作有極大關系，在調查火災原因時應予以注意，了解失火前是否有人員操作及操作過程中曾發(fā)生過的一切情況。

　　(3)由單純接觸不良過熱發(fā)展成短路火災，過熱會使絕緣失效，發(fā)生高阻抗性短路，電流流經絕緣形成的炭化物產生較大的電弧且溫度極高，易引起火災。

　　2.2短路引發(fā)火災的原因

　　電氣線路上，由于各種原因相接和相碰，產生電流突然增大的現象，叫做短路。一般分為相間短路和對地短路兩種。相線之間的相碰叫做相間短路；相線與地線相碰，或相線與接地導體相碰，或相線與大地直接相碰，叫做對地短路。

　　短路時的電流稱短路電流。根據歐姆定律，由于短路時電阻突然減小，電流突然增大，放熱量與電流的平方成正比。在短路電流突然增大時，其瞬間的放熱量很大，大大超過了線路正常工作時的發(fā)熱量，不僅能使絕緣燒損，而且能使金屬導線熔化，引起附近可囘燃囘物的燃燒，造成火災。另外，由于短路電弧的高溫作用，可以使銅、鋁導線局部金屬熔化、氣化，甚至造成導線金屬熔滴飛濺，引燃周圍可囘燃囘物。短路引起火災的具體原因：

　　(1)使用絕緣電線、電纜時，沒有按具體環(huán)境選擇導線，使絕緣層受高溫、潮囘濕或腐蝕等作用的影響而失去絕緣能力導致短路引燃可囘燃囘物，導致火災。

　　(2)線路年久失修，絕緣層陳舊老化或受損，使線芯裸囘露造成短路引發(fā)火災。

　　(3)電源過電壓，使電線絕緣層被擊穿造成短路引發(fā)火災。

　　(4)裸電線安裝太低，搬運金屬物件時不慎碰到電線上，或線路上有金屬物件或小動物跌落，發(fā)生電線之間的跨接造成短路引發(fā)火災。

　　(5)架空線路電線間距離太小，檔距過大，電線松弛，有可能發(fā)生兩線相碰，或架空電線與建筑物、樹木距離太小，使電線與建筑物或樹木接觸造成短路引發(fā)火災。

　　(6)電線機械強度不夠，使電線斷落接觸大地或斷落在另一根電線上造成短路。高壓架空線路的支持絕緣子耐壓程度過低，會引起線路的對地短路造成火災。

　　2.3過負荷引發(fā)火災的原因

　　電氣線路中允許連續(xù)通過而不致于使電線過熱的電流量，稱為安全載流量或安全電流。如果導線流過的電流超過了安全電流值，叫做導線過負荷。配電線路過負荷時間過長，線芯溫度隨時間不斷升高，當超過周圍介質著火溫度時，即可引起火災。過負荷引發(fā)火災的具體原因有：

　　(1)使用者私自長時間接入大量用電器造成過負荷，線路過熱引燃可囘燃囘物導致火災。

　　(2)線路設計者沒有充分考慮發(fā)展的需要，導線裕量太小，導致過負荷，線路過熱引燃附近可囘燃囘物導致火災。

　　(3)導線截面選取過小引起過負荷，使線路長時間過熱引燃附近可囘燃囘物導致火災。

　　2.4漏電引發(fā)火災的原因

　　電流從設計電路里漏出，流經建筑物、建筑物附屬設施或工作物而發(fā)熱所引起的火災，叫做漏電火災。其引發(fā)火災的機理是電阻性發(fā)熱和擊穿性電弧。電阻性發(fā)熱其中一種是整體過熱，這主要是由于漏電電流流過的導體截面過小，使導體自身形成一個高溫體引燃周圍可囘燃囘物導致火災；另外一種是接觸點過熱，這是指漏電接觸點電阻大而產生的電阻性發(fā)熱，如果熱量不能及時散出，會加快接觸點的氧化，使接觸點電阻進一步增大，形成惡性循環(huán)最終引發(fā)火災。擊穿性電弧本身溫度極高并且能夠形成飛濺，極易引燃周圍可囘燃囘物導致火災。漏電引發(fā)火災的具體原因有：

　　(1)絕緣層磨損破壞引起漏電形成電火花引燃周圍可囘燃囘物導致火災。

　　(2)接地線頭松動或腐蝕，形成漏電造成過熱或擊穿性電弧引起火災。

　　(3)線路中漏電保護器失靈，使漏電電流長期存在，形成火源引起火災。

　　3 電氣線路火災的調查

　　3.1 火災現場詢問

　　火災現場詢問是火災調查的主要工作之一，通過對火災當事人、責任者和證人的調查詢問收集線索和證據，證明火災發(fā)生、發(fā)展過程。在一起電氣線路火災中，對火災的發(fā)現人和報警人要詳細詢問，包括發(fā)現火災的時間、如何發(fā)現、描述發(fā)現火災時燃燒狀態(tài)以及是否可以準確的指出起火點等。對火災撲救人員要詢問火勢發(fā)展方向、火場燃燒狀態(tài)和進入火場前電氣線路的狀態(tài)，進一步確定起火部位。對火災前在火災發(fā)生地的工作人員詢問電氣設備工作情況、線路的使用和檢修情況、曾出現的故障點，初步確定各種可能存在的起火點。

　　3.2 火災現場的勘查

　　火調人員進入火災現場，首先通過觀察建筑物倒塌方式、家具傾倒方向、煙熏程度的輕重來確定火勢蔓延方向，并且依據火勢蔓延方向和目擊者證言來確定起火部位。在確定的起火部位的范圍內尋找起火點。電氣線路火災中起火點往往可以初步確定在一些特殊部位，如：線路接頭處、開關、插頭等。室內煙熏痕跡是證明起火點的最有效的證據。例如，1992年陜西省寶雞商場西倉特大火災勘察中發(fā)現第七間于第八間小隔墻上存在“V”形煙熏痕跡且距地面3.2m，經綜合分析證明該處為起火點。而木質材料或物品燒損狀態(tài)，如電弧作用于木質材料上會產生的炭化，嚴重時可使炭化層石墨化。這種石墨化點或凹坑能夠用來認定起火點。在火場殘留物中短路熔珠、尖狀熔痕、噴濺熔珠等可以明確地指出起火點。

　　3.3 痕跡物證的提取

　　短路火災現場上不僅存在導線的短路痕跡，而且也存在火燒痕跡，火焰的熱作用也可以將導線燒成坑、疤，有時也將導線燒斷并在導線的端頭形成熔珠。導線火燒熔珠的大小為線徑的1—3倍，一般比短路熔珠大一些。提取短路痕跡時，要以現場訪問提供的材料為線索，根據現場物質的燃燒痕跡，物品被燒變形、移位等現象，在已確定的起火點附近尋找短路熔化痕跡。對于過負荷火災，當在導線上找不到熔化痕跡時，可以在該線路上取一段沒有受到火燒或火災熱作用的導線作為物證。如果起火部位的導線均被火燒，導線全線金相組織遭到破壞不能起到證明作用，可以到火場外與火場線路相連的線路提取未被火燒的導線。接觸不良引起火災一般在以下部位提取痕跡：電線、電纜的接頭處，特別是銅鋁導線的接頭處；配電箱開關的接線端子處；儀器、設備上的接頭；接線盒、插頭、插座處。在漏電火災中可以在起火點對應的線路故障點，線路絕緣層易損壞的部位尋找痕跡物證。

　　3.4 痕跡物證的鑒別

　　3.4.1 短路痕跡的鑒別

　　(1) 短路熔痕與火燒熔痕的鑒別

　　由于電弧的高溫作用，短路時間短，作用點集中，而火燒溫度相應較低，燃燒時間長，作用區(qū)域廣泛，因此火燒熔痕與短路熔痕在外觀表現、內部氣孔及金相組織等方面都存在不同的特征。外觀上電弧熔痕與本體界線清楚，火燒熔痕與本體有明顯的過渡區(qū)；電弧燒蝕的金屬沒有退火現象，火燒過的金屬有相當一部分退火變囘軟；電弧燒蝕可使金屬噴濺，形成比較規(guī)則的金屬小熔珠或濺片，火燒過的金屬不能形成噴濺，但可使金屬熔融流淌，前者熔珠分布廣，后者熔珠顆粒大且在導線的垂直下方。短路熔痕在導線上存在對應點，火燒熔痕則不存在這種對應點；多股軟導線短路時，除了短路點熔化成一個較大熔珠外，熔珠附近的多股導線仍然是分散的，火燒多股導線，往往多處出現多股熔化成塊粘連在一起。由于火燒熔化金屬凝固較慢，結晶時間長，內部氣體有足夠的時間析出，所以火燒熔痕中沒有明顯的氣孔，而各種短路熔痕內都存在類似蜂窩的氣孔。短路熔痕在很大的冷卻速度下形成，生成以柱狀晶粒為主的細小金相組織，火燒熔痕的冷卻速度緩慢，生成由等軸晶組成的金相組織。

　　(2) 火災前與火災中短路痕跡的鑒別

　　火災中短路熔痕因為火場環(huán)境中存在大量的灰塵、雜質和各種燃燒產物，所以氣孔比火災前短路的氣孔大而多。火災中短路熔痕氣孔內囘壁相當粗糙，呈鱗片狀，有光亮斑點；火災前短路熔痕的氣孔內囘壁呈細鱗狀，基本沒有光亮斑點和紋痕。火災中短路熔痕內集中縮孔大而多，火災前短路熔痕基本不存在集中縮孔。由于形成過程不同其微觀金相組織也不同，火災前短路形成的熔痕由于外界溫度低，過冷度大，因此熔痕組織由細小的柱狀晶組成；火災中短路由于外界溫度高，過冷度小，因此火災中短路熔痕形成粗大的柱狀晶組織。

　　3.4.2 過負荷痕跡的鑒別

　　過負荷導線與火燒導線的鑒別：絕緣破壞不同，過負荷導線絕緣內焦、松弛、滴落，地面能發(fā)現絕緣材料熔滴，火燒導線絕緣外焦，不易滴落，將線芯抱緊。線芯熔態(tài)不同，銅線嚴重過負荷形成均勻的大結疤，而火燒所形成的結疤從大小和分布距離上都不會像內部通過大電流造成的結疤那樣均勻。鋁導線在電熱或火燒情況下會產生斷節(jié)，過負荷形成的斷節(jié)均勻且分布于全線，火燒只在局部產生斷節(jié)。金相組織不同，由于火焰的不均勻性，整根導線不可能都受到同樣程度的火焰作用，導線不同的截面處金相組織不同，而過負荷電流的發(fā)熱是沿整根導線均勻產生的，導線全線出現再結晶，全線各處截面金相狀態(tài)是相同的。過負荷導線熔斷處的圓珠或尖狀熔痕的金相組織呈晶界粗大的胞狀晶，銅導線在晶界處有（Cu+Cu2O）共晶組織，近似于延時短路形成的晶相組織。導線表面顆粒狀小結疤的晶相組織呈細密的胞狀晶，近似于短路熔痕的晶相組織

　　3.4.3 接觸不良痕跡的鑒別

　　接觸不良造成金屬熔化，對于熔點低的鋁在火場的高溫下很難保存下來，而銅、鐵等高熔點金屬熔滴會保留完好。熔滴內部晶粒多呈柱狀或胞狀，并且有氣孔存在。

　　3.4.4 漏電痕跡的鑒別

　　漏電引起過熱或擊穿性電弧形成類似于過負荷導線過熱或短路電弧產生的痕跡。特別是在鋼結構上形成的漏電痕跡很難再被火場中的二次火流所破壞，這種痕跡特點是，被電弧燒蝕的鋼鐵結構表面呈點狀，嚴重的會形成孔洞，金相上熔化痕跡與鋼結構金屬本體之間存在明顯的界線。北京電消檢專職從事消防檢測和電氣防火檢測，并提交物業(yè)及消防部門檢查驗收所需的消防檢測報告，電氣及消防設施檢測資質壹級，可接受各類建筑的電氣檢測及消防設施檢測、臨時活動舞臺檢測，具備滅火器年檢維修充裝檢測資質，廠家直營各類滅火器等消防器材。

　　4 結束語

　　隨著經濟、社會的發(fā)展和進步，電能的廣泛使用，電氣線路火災的發(fā)生不可避免。然而，只要人們不斷地研究、探討此類火災的形成規(guī)律，總結出一套科學的調查、認定方法，制定出行之有效的預防對策，就能夠在很大程度上減少或避免此類火災所帶來的人身傷害和財產損失。