电气火灾隐患研究科普视频

  当今社会，在各类电气设备、电器产品给人类生产、生活带来非常大便利的同时，其使用的过程中引发火灾所造成的危害也不容忽视。电气火灾一般是指由于电气线路、用电设备、器具以及供配电设备出现故障性释放热能（如高温、电弧、电火花）以及非障碍性释放热能（如电热器具的炽热表面），在具备燃烧条件下引燃本体或其他可燃物而造成的火灾，也包括由雷电和静电引起的火灾。

  据国家消防救援局统计，2022年全国消防救援队伍共接报火灾82.5万起，死亡2053人、受伤2122人，直接财产损失71.6亿元。其中，各类场所火灾中，电气火灾占30.9%，非自建住宅火灾中电气火灾占32.9%，自建住宅火灾中电气火灾占42.8%，均占各类起火原因第一位。近年来，因电气原因引发的重特大火灾事故也屡有发生，如2013年因电气线路短引发的吉林宝源丰禽业有限公司特别重大火灾爆炸事故、2015年因电气线路接触不良发热引发的河南省鲁山养老院特别重大火灾、2021年因照明线路漏电引发的吉林省李氏婚纱梦想城重大火灾等，这些事故造成了严重的经济损失、人员受伤或死亡和社会影响。

  是什么导致电气火灾如此高发？前人调查发现，引发电气火灾的根本原因有漏电、短路、线路过载、电弧电火花、接触不良、散热不良、不正确使用等，主要体现在用电设备/器具和电气线路上。电器设备不正确使用或散热不良时，会造成热量积蓄发生自燃。电气线路超负荷运行时，电流大于其安全载流量，电线开始发热。当电线温度超过允许工作时候的温度时，电线绝缘层就会起火燃烧。如果电线绝缘层损坏，还会造成短路或漏电，极易产生电弧电火花。电火花的温度高达数千度，不仅能直接引燃可燃物，还能使金属熔化、飞溅，构成二次火源。大量的电火花汇聚会形成电弧，其温度高达6500 K，大幅度提升了火灾危险性。看到这个地方，可能有人已经冒冷汗了。没错，若不严加防范，电气火灾随时有可能发生在我们身边。

  近期，为了开展电气火灾科学知识普及，团队开展了一些日常用电场景引发火灾事故的演示实验，同时，也设计了一系列中小尺度的科学实验，探索初起电气火灾的形成机理、致灾过程等。下面是部分消防科普实验的视频。

  （1）实验模拟的是日常使用电吹风时，无意间用毛巾等衣物遮挡住吹风机进风口的场景。实验中，进风口被遮挡后，吹风机内部空气流通被限制，加热装置产生的热量无法及时由出风口排出，内部温度不断升高，在48 s时，出风口开始喷出火焰，且火焰长度慢慢的变长，足以引燃周围其他可燃物。238 s，整个吹风机和遮挡衣物开始剧烈燃烧。720 s后，吹风机被烧得只剩下残骸。

  （2）实验模拟的是使用“小太阳”烘烤衣物（毛巾、袜子等）的场景。实验中，布料覆盖“小太阳”后，发热体产生的热量无法及时散失，内部热量不断积蓄，在22 s时，其顶部布料被引燃。150 s后，整块布料完全烧毁。

  （3）实验模拟的是日常烧水、做饭时锅具被烧干的场景。实验中，电磁炉加热锅中的少量清水和卫生纸团。水受热沸腾完全蒸发后，纸团直接与高温锅壁接触，先开始缓慢的阴燃。在475 s时，纸张开始快速燃烧。若继续加热，锅底将变红、变形，整一个完整的过程可能引燃电磁炉或周边可燃物。

  2. 电气线）实验模拟的是生活中多个大功率电器接入同一插排使用，导致电气线路过载的场景。实验中，多个大功率电器同时开启后，通过导线的电流大于其额定值，导线 s时，导线 s时，熔融的绝缘皮形成喷溅火焰，极易引燃周边的可燃物。之后，导线迅速燃烧。若未及时扑灭明火，火焰将会沿着线路快速蔓延，进而引燃其他可燃物。

  （2）实验模拟的是老化、破损电气线路的使用场景。实验中，一根导线的中间部位破损，部分铜芯线断裂且绝缘皮脱落，实验用卫生纸（模拟可燃包裹物）包裹绝缘皮破损部位。部分铜芯线断裂后，电流流经该处的截面变小，导线电阻变大，电流通过时会产生更多的热量。同时，铜芯断裂处极易产生电火花和电弧，在42 s时，卫生纸被引燃，火焰开始沿导线蔓延。

  电弧和电火花是电气火灾的主要点火源。目前，关于故障电弧热特性的研究相对匮乏，前人主要定性分析了故障电弧引燃导线绝缘皮及其包裹可燃物的可能性，尚未对引燃时间、故障电弧能量等相关参数进行量化分析。近期，团队开展了220V交流故障电弧的导线引燃和持续性燃弧实验，基于导线引燃时间和电极稳态温度的分析，对交流故障电弧的热危害特性进行了量化表征。研究之后发现：（1）随着电流的增大，导线引燃时间呈指数递减。这主要是由于电流越大，电弧区域温度越高，通过铜芯传递到导线绝缘层的热量越多，进而降低了引燃时间。（2）随着故障电弧的产生，电极上测点温度均先升高后趋于稳定。此外，电极上温度分布随测点距离燃弧部位的间距呈指数递减。（3）利用电弧-电极界面温度表征电弧能量，发现电弧能量随电流的增加呈对数增长。该成果近期发表于国际火灾安全科学学会会刊Fire Safety Journal。

  目前，气温进入“炙烤”模式，家庭用电量激增，电气火灾事故进入高发期。文中提到的电气火灾隐患，我们身边又有多少呢？还请大家别私拉电线，乱接电源；电气设备使用完毕及时关闭电源；嗅到电线胶皮烟味，及时排险；严禁串接、超负荷使用插线板。侥幸心理不可有，及时消除隐患才能从源头避免悲剧的发生。

  [2] Ge F, Qiu T, Zhang M, Ji J. Experimental research on the thermal characteristic of low-voltage alternating current (AC) arc faults[J]. Fire Safety Journal, 2023, 136.

  中国科学技术大学火灾科学国家重点实验室博士后，研究方向为生物质燃烧化学反应动力学、建筑火灾动力学。2013-2017就读于郑州大学安全工程专业，2017-2022就读于中国科学技术大学火灾科学国家重点实验室安全工程专业。

  中国科学技术大学火灾科学国家重点实验室2021级研究生，研究方向为电气火灾。2017-2021年就读于河南理工大学消防工程专业，2021年至今就读于中国科学技术大学火灾科学国家重点实验室安全工程专业。

  福州大学环境与安全工程学院副教授，硕导。主要研究方向为多火源燃烧动力学，电气火灾致灾机理。2013-2017就读于福州大学安全工程专业，2017-2022就读于中国科学技术大学火灾科学国家重点实验室安全工程专业。