電氣線路火災(zāi)的調(diào)查與分析

　　摘要：本文從分析電氣線路引發(fā)火災(zāi)的原因入手，闡述了電氣線路火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)詢(xún)問(wèn)、勘查的主要內(nèi)容，指出了電氣線路火災(zāi)物證的提取與鑒別方法。消防檢測(cè)公司專(zhuān)項(xiàng)資質(zhì)從事電氣檢測(cè)及消防設(shè)施檢測(cè)，提供消電檢報(bào)告，北京天一電消檢測(cè)壹級(jí)資質(zhì)，可承接全是各種類(lèi)型建筑的電氣防火檢測(cè)、臨時(shí)活動(dòng)檢測(cè)、酒店宴會(huì)、發(fā)布會(huì)以及各種展覽、會(huì)議場(chǎng)所的消防檢測(cè)，并出具消防檢查驗(yàn)收所需的檢測(cè)報(bào)告。中國(guó)人民武裝警囘察部隊(duì)學(xué)院科研部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室/牛剛

　　1 引言

　　隨著經(jīng)濟(jì)建設(shè)的發(fā)展，我國(guó)已進(jìn)入電氣化時(shí)代，然而由于電氣引發(fā)的火災(zāi)也在迅速增加，而且通過(guò)對(duì)電氣火災(zāi)的調(diào)查分析，發(fā)現(xiàn)電氣線路火災(zāi)在整個(gè)電氣火災(zāi)中占有很大的比重。因此，探討和研究電氣線路火災(zāi)的現(xiàn)場(chǎng)詢(xún)問(wèn)、勘查、物證提取以及物證鑒別的內(nèi)容和方法，更有利于迅速、準(zhǔn)確地認(rèn)定此類(lèi)火災(zāi)事故的原因，同時(shí)也更有利于預(yù)防此類(lèi)火災(zāi)的重復(fù)發(fā)生。

　　2 電氣線路引發(fā)火災(zāi)的原因分析

　　電氣線路是供、配電系統(tǒng)的重要組成部分，包括導(dǎo)線、電纜、架空線路、接戶(hù)線與進(jìn)戶(hù)線、室內(nèi)外布線、電纜布線等幾部分。電氣線路在運(yùn)行過(guò)程中自身都會(huì)產(chǎn)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(zāi)。根據(jù)大量火災(zāi)原因調(diào)查證實(shí)，電氣線路引發(fā)火災(zāi)的主要原因是：接觸不良、短路、過(guò)負(fù)荷、漏電。

　　2.1接觸不良引發(fā)火災(zāi)的原因

　　導(dǎo)體連接時(shí)，在接觸面上形成的電阻稱(chēng)為接觸電阻。導(dǎo)體接頭處理良好，則接觸電阻??；連接不牢或其它原因，造成接頭接觸不良，使局部電阻過(guò)大，產(chǎn)生大量的熱，嚴(yán)重時(shí)使金屬變色甚至熔化，引起火災(zāi)。接觸不良引發(fā)火災(zāi)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(guò)大，產(chǎn)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(guò)的導(dǎo)線截面面積變小，電流線就會(huì)劇烈收縮，形成收縮電阻，造成接觸電阻過(guò)大。②在接觸面上由于污染形成膜電阻，接觸面導(dǎo)電性能下降。膜電阻大致分四類(lèi)：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(wú)機(jī)膜，它是由于化學(xué)腐蝕引起的。例如：銅和鋁合金具有良好的導(dǎo)電性能，但銅表面容易形成厚度較大、導(dǎo)電率很小的Cu2O無(wú)機(jī)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(nèi)形成2μm-2.5μm的AL2O3膜，這種具有絕緣性能；四是有機(jī)膜，這主要是由于成分為碳?xì)浠衔锏慕^緣材料在高溫作用下分解成有機(jī)蒸氣并在金屬表面上形成導(dǎo)電性很差的有機(jī)化合物。

　　(2)由于接觸松動(dòng)打火引起火災(zāi)，這種情況多數(shù)與人為的操作有極大關(guān)系，在調(diào)查火災(zāi)原因時(shí)應(yīng)予以注意，了解失火前是否有人員操作及操作過(guò)程中曾發(fā)生過(guò)的一切情況。

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

　　2.2短路引發(fā)火災(zāi)的原因

　　電氣線路上，由于各種原因相接和相碰，產(chǎn)生電流突然增大的現(xiàn)象，叫做短路。一般分為相間短路和對(duì)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(dǎo)體相碰，或相線與大地直接相碰，叫做對(duì)地短路。

　　短路時(shí)的電流稱(chēng)短路電流。根據(jù)歐姆定律，由于短路時(shí)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(shí)，其瞬間的放熱量很大，大大超過(guò)了線路正常工作時(shí)的發(fā)熱量，不僅能使絕緣燒損，而且能使金屬導(dǎo)線熔化，引起附近可囘燃囘物的燃燒，造成火災(zāi)。另外，由于短路電弧的高溫作用，可以使銅、鋁導(dǎo)線局部金屬熔化、氣化，甚至造成導(dǎo)線金屬熔滴飛濺，引燃周?chē)蓢呷紘呶?。短路引起火?zāi)的具體原因：

　　(1)使用絕緣電線、電纜時(shí)，沒(méi)有按具體環(huán)境選擇導(dǎo)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(dǎo)致短路引燃可囘燃囘物，導(dǎo)致火災(zāi)。

　　(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(zāi)。

　　(3)電源過(guò)電壓，使電線絕緣層被擊穿造成短路引發(fā)火災(zāi)。

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

　　(5)架空線路電線間距離太小，檔距過(guò)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(shù)木距離太小，使電線與建筑物或樹(shù)木接觸造成短路引發(fā)火災(zāi)。

　　(6)電線機(jī)械強(qiáng)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(guò)低，會(huì)引起線路的對(duì)地短路造成火災(zāi)。

　　2.3過(guò)負(fù)荷引發(fā)火災(zāi)的原因

　　電氣線路中允許連續(xù)通過(guò)而不致于使電線過(guò)熱的電流量，稱(chēng)為安全載流量或安全電流。如果導(dǎo)線流過(guò)的電流超過(guò)了安全電流值，叫做導(dǎo)線過(guò)負(fù)荷。配電線路過(guò)負(fù)荷時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，線芯溫度隨時(shí)間不斷升高，當(dāng)超過(guò)周?chē)橘|(zhì)著火溫度時(shí)，即可引起火災(zāi)。過(guò)負(fù)荷引發(fā)火災(zāi)的具體原因有：

　　(1)使用者私自長(zhǎng)時(shí)間接入大量用電器造成過(guò)負(fù)荷，線路過(guò)熱引燃可囘燃囘物導(dǎo)致火災(zāi)。

　　(2)線路設(shè)計(jì)者沒(méi)有充分考慮發(fā)展的需要，導(dǎo)線裕量太小，導(dǎo)致過(guò)負(fù)荷，線路過(guò)熱引燃附近可囘燃囘物導(dǎo)致火災(zāi)。

　　(3)導(dǎo)線截面選取過(guò)小引起過(guò)負(fù)荷，使線路長(zhǎng)時(shí)間過(guò)熱引燃附近可囘燃囘物導(dǎo)致火災(zāi)。

　　2.4漏電引發(fā)火災(zāi)的原因

　　電流從設(shè)計(jì)電路里漏出，流經(jīng)建筑物、建筑物附屬設(shè)施或工作物而發(fā)熱所引起的火災(zāi)，叫做漏電火災(zāi)。其引發(fā)火災(zāi)的機(jī)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(guò)熱，這主要是由于漏電電流流過(guò)的導(dǎo)體截面過(guò)小，使導(dǎo)體自身形成一個(gè)高溫體引燃周?chē)蓢呷紘呶飳?dǎo)致火災(zāi)；另外一種是接觸點(diǎn)過(guò)熱，這是指漏電接觸點(diǎn)電阻大而產(chǎn)生的電阻性發(fā)熱，如果熱量不能及時(shí)散出，會(huì)加快接觸點(diǎn)的氧化，使接觸點(diǎn)電阻進(jìn)一步增大，形成惡性循環(huán)最終引發(fā)火災(zāi)。擊穿性電弧本身溫度極高并且能夠形成飛濺，極易引燃周?chē)蓢呷紘呶飳?dǎo)致火災(zāi)。漏電引發(fā)火災(zāi)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?chē)蓢呷紘呶飳?dǎo)致火災(zāi)。

　　(2)接地線頭松動(dòng)或腐蝕，形成漏電造成過(guò)熱或擊穿性電弧引起火災(zāi)。

　　(3)線路中漏電保護(hù)器失靈，使漏電電流長(zhǎng)期存在，形成火源引起火災(zāi)。

　　3 電氣線路火災(zāi)的調(diào)查

　　3.1 火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)詢(xún)問(wèn)

　　火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)詢(xún)問(wèn)是火災(zāi)調(diào)查的主要工作之一，通過(guò)對(duì)火災(zāi)當(dāng)事人、責(zé)任者和證人的調(diào)查詢(xún)問(wèn)收集線索和證據(jù)，證明火災(zāi)發(fā)生、發(fā)展過(guò)程。在一起電氣線路火災(zāi)中，對(duì)火災(zāi)的發(fā)現(xiàn)人和報(bào)警人要詳細(xì)詢(xún)問(wèn)，包括發(fā)現(xiàn)火災(zāi)的時(shí)間、如何發(fā)現(xiàn)、描述發(fā)現(xiàn)火災(zāi)時(shí)燃燒狀態(tài)以及是否可以準(zhǔn)確的指出起火點(diǎn)等。對(duì)火災(zāi)撲救人員要詢(xún)問(wèn)火勢(shì)發(fā)展方向、火場(chǎng)燃燒狀態(tài)和進(jìn)入火場(chǎng)前電氣線路的狀態(tài)，進(jìn)一步確定起火部位。對(duì)火災(zāi)前在火災(zāi)發(fā)生地的工作人員詢(xún)問(wèn)電氣設(shè)備工作情況、線路的使用和檢修情況、曾出現(xiàn)的故障點(diǎn)，初步確定各種可能存在的起火點(diǎn)。

　　3.2 火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)的勘查

　　火調(diào)人員進(jìn)入火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)，首先通過(guò)觀察建筑物倒塌方式、家具傾倒方向、煙熏程度的輕重來(lái)確定火勢(shì)蔓延方向，并且依據(jù)火勢(shì)蔓延方向和目擊者證言來(lái)確定起火部位。在確定的起火部位的范圍內(nèi)尋找起火點(diǎn)。電氣線路火災(zāi)中起火點(diǎn)往往可以初步確定在一些特殊部位，如：線路接頭處、開(kāi)關(guān)、插頭等。室內(nèi)煙熏痕跡是證明起火點(diǎn)的最有效的證據(jù)。例如，1992年陜西省寶雞商場(chǎng)西倉(cāng)特大火災(zāi)勘察中發(fā)現(xiàn)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(jīng)綜合分析證明該處為起火點(diǎn)。而木質(zhì)材料或物品燒損狀態(tài)，如電弧作用于木質(zhì)材料上會(huì)產(chǎn)生的炭化，嚴(yán)重時(shí)可使炭化層石墨化。這種石墨化點(diǎn)或凹坑能夠用來(lái)認(rèn)定起火點(diǎn)。在火場(chǎng)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(diǎn)。

　　3.3 痕跡物證的提取

　　短路火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)上不僅存在導(dǎo)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(dǎo)線燒成坑、疤，有時(shí)也將導(dǎo)線燒斷并在導(dǎo)線的端頭形成熔珠。導(dǎo)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(shí)，要以現(xiàn)場(chǎng)訪問(wèn)提供的材料為線索，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)物質(zhì)的燃燒痕跡，物品被燒變形、移位等現(xiàn)象，在已確定的起火點(diǎn)附近尋找短路熔化痕跡。對(duì)于過(guò)負(fù)荷火災(zāi)，當(dāng)在導(dǎo)線上找不到熔化痕跡時(shí)，可以在該線路上取一段沒(méi)有受到火燒或火災(zāi)熱作用的導(dǎo)線作為物證。如果起火部位的導(dǎo)線均被火燒，導(dǎo)線全線金相組織遭到破壞不能起到證明作用，可以到火場(chǎng)外與火場(chǎng)線路相連的線路提取未被火燒的導(dǎo)線。接觸不良引起火災(zāi)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(dǎo)線的接頭處；配電箱開(kāi)關(guān)的接線端子處；儀器、設(shè)備上的接頭；接線盒、插頭、插座處。在漏電火災(zāi)中可以在起火點(diǎn)對(duì)應(yīng)的線路故障點(diǎn)，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(shí)間短，作用點(diǎn)集中，而火燒溫度相應(yīng)較低，燃燒時(shí)間長(zhǎng)，作用區(qū)域廣泛，因此火燒熔痕與短路熔痕在外觀表現(xiàn)、內(nèi)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(guò)渡區(qū)；電弧燒蝕的金屬?zèng)]有退火現(xiàn)象，火燒過(guò)的金屬有相當(dāng)一部分退火變囘軟；電弧燒蝕可使金屬?lài)姙R，形成比較規(guī)則的金屬小熔珠或?yàn)R片，火燒過(guò)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(dǎo)線的垂直下方。短路熔痕在導(dǎo)線上存在對(duì)應(yīng)點(diǎn)，火燒熔痕則不存在這種對(duì)應(yīng)點(diǎn)；多股軟導(dǎo)線短路時(shí)，除了短路點(diǎn)熔化成一個(gè)較大熔珠外，熔珠附近的多股導(dǎo)線仍然是分散的，火燒多股導(dǎo)線，往往多處出現(xiàn)多股熔化成塊粘連在一起。由于火燒熔化金屬凝固較慢，結(jié)晶時(shí)間長(zhǎng)，內(nèi)部氣體有足夠的時(shí)間析出，所以火燒熔痕中沒(méi)有明顯的氣孔，而各種短路熔痕內(nèi)都存在類(lèi)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(xì)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(zāi)前與火災(zāi)中短路痕跡的鑒別

　　火災(zāi)中短路熔痕因?yàn)榛饒?chǎng)環(huán)境中存在大量的灰塵、雜質(zhì)和各種燃燒產(chǎn)物，所以氣孔比火災(zāi)前短路的氣孔大而多?；馂?zāi)中短路熔痕氣孔內(nèi)囘壁相當(dāng)粗糙，呈鱗片狀，有光亮斑點(diǎn)；火災(zāi)前短路熔痕的氣孔內(nèi)囘壁呈細(xì)鱗狀，基本沒(méi)有光亮斑點(diǎn)和紋痕?；馂?zāi)中短路熔痕內(nèi)集中縮孔大而多，火災(zāi)前短路熔痕基本不存在集中縮孔。由于形成過(guò)程不同其微觀金相組織也不同，火災(zāi)前短路形成的熔痕由于外界溫度低，過(guò)冷度大，因此熔痕組織由細(xì)小的柱狀晶組成；火災(zāi)中短路由于外界溫度高，過(guò)冷度小，因此火災(zāi)中短路熔痕形成粗大的柱狀晶組織。

　　3.4.2 過(guò)負(fù)荷痕跡的鑒別

　　過(guò)負(fù)荷導(dǎo)線與火燒導(dǎo)線的鑒別：絕緣破壞不同，過(guò)負(fù)荷導(dǎo)線絕緣內(nèi)焦、松弛、滴落，地面能發(fā)現(xiàn)絕緣材料熔滴，火燒導(dǎo)線絕緣外焦，不易滴落，將線芯抱緊。線芯熔態(tài)不同，銅線嚴(yán)重過(guò)負(fù)荷形成均勻的大結(jié)疤，而火燒所形成的結(jié)疤從大小和分布距離上都不會(huì)像內(nèi)部通過(guò)大電流造成的結(jié)疤那樣均勻。鋁導(dǎo)線在電熱或火燒情況下會(huì)產(chǎn)生斷節(jié)，過(guò)負(fù)荷形成的斷節(jié)均勻且分布于全線，火燒只在局部產(chǎn)生斷節(jié)。金相組織不同，由于火焰的不均勻性，整根導(dǎo)線不可能都受到同樣程度的火焰作用，導(dǎo)線不同的截面處金相組織不同，而過(guò)負(fù)荷電流的發(fā)熱是沿整根導(dǎo)線均勻產(chǎn)生的，導(dǎo)線全線出現(xiàn)再結(jié)晶，全線各處截面金相狀態(tài)是相同的。過(guò)負(fù)荷導(dǎo)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(dǎo)線在晶界處有（Cu+Cu2O）共晶組織，近似于延時(shí)短路形成的晶相組織。導(dǎo)線表面顆粒狀小結(jié)疤的晶相組織呈細(xì)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(duì)于熔點(diǎn)低的鋁在火場(chǎng)的高溫下很難保存下來(lái)，而銅、鐵等高熔點(diǎn)金屬熔滴會(huì)保留完好。熔滴內(nèi)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(guò)熱或擊穿性電弧形成類(lèi)似于過(guò)負(fù)荷導(dǎo)線過(guò)熱或短路電弧產(chǎn)生的痕跡。特別是在鋼結(jié)構(gòu)上形成的漏電痕跡很難再被火場(chǎng)中的二次火流所破壞，這種痕跡特點(diǎn)是，被電弧燒蝕的鋼鐵結(jié)構(gòu)表面呈點(diǎn)狀，嚴(yán)重的會(huì)形成孔洞，金相上熔化痕跡與鋼結(jié)構(gòu)金屬本體之間存在明顯的界線。北京電消檢專(zhuān)職從事消防檢測(cè)和電氣防火檢測(cè)，并提交物業(yè)及消防部門(mén)檢查驗(yàn)收所需的消防檢測(cè)報(bào)告，電氣及消防設(shè)施檢測(cè)資質(zhì)壹級(jí)，可接受各類(lèi)建筑的電氣檢測(cè)及消防設(shè)施檢測(cè)、臨時(shí)活動(dòng)舞臺(tái)檢測(cè)，具備滅火器年檢維修充裝檢測(cè)資質(zhì)，廠家直營(yíng)各類(lèi)滅火器等消防器材。

　　4 結(jié)束語(yǔ)

　　隨著經(jīng)濟(jì)、社會(huì)的發(fā)展和進(jìn)步，電能的廣泛使用，電氣線路火災(zāi)的發(fā)生不可避免。然而，只要人們不斷地研究、探討此類(lèi)火災(zāi)的形成規(guī)律，總結(jié)出一套科學(xué)的調(diào)查、認(rèn)定方法，制定出行之有效的預(yù)防對(duì)策，就能夠在很大程度上減少或避免此類(lèi)火災(zāi)所帶來(lái)的人身傷害和財(cái)產(chǎn)損失。