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1、电气线路火灾的调查与分析中国人民武装警察部队学院科研部重点实验室 牛刚【摘 要】 本文从分析电气线路引发火灾的原因入手，阐述了电气线路火灾现场询问、勘查的主要内容，指出了电气线路火灾物证的提取与鉴别方法。【关键词】 电气线路 火灾 现场勘查 鉴别Investigation and Analysis of electrified circuit fireAbstract：This paper analyzed the causes that fire accident can arise from electrified circuit, elaborated the main contents

2、 of inquiry and investigation at the scene of the fire, pointed out the extraction and identification of electrified circuit fire.Keywords：electrified circuit，fire, scene investigation, identification1 引言随着经济建设的发展，我国已进入电气化时代，然而由于电气引发的火灾也在迅速增加，而且通过对电气火灾的调查分析，发现电气线路火灾在整个电气火灾中占有很大的比重。因此，探讨和研究电气线路火灾的现场询

3、问、勘查、物证提取以及物证鉴别的内容和方法，更有利于迅速、准确地认定此类火灾事故的原因，同时也更有利于预防此类火灾的重复发生。2 电气线路引发火灾的原因分析电气线路是供、配电系统的重要组成部分，包括导线、电缆、架空线路、接户线与进户线、室内外布线、电缆布线等几部分。电气线路在运行过程中自身都会产生一定的热量，在具备燃烧条件下，可能引起自身燃烧或引燃其他可燃物，从而造成火灾。根据大量火灾原因调查证实，电气线路引发火灾的主要原因是：接触不良、短路、过负荷、漏电。2.1 接触不良引发火灾的原因导体连接时，在接触面上形成的电阻称为接触电阻。导体接头处理良好，则接触电阻小；连接不牢或其它原因，造成接头接

4、触不良，使局部电阻过大，产生大量的热，严重时使金属变色甚至熔化，引起火灾。接触不良引发火灾的具体原因有：(1)由于接触不良形成接触电阻，造成局部电阻过大，产生高温引燃可燃物。接触电阻有两种：在接触处，电流通过的导线截面面积变小，电流线就会剧烈收缩，形成收缩电阻，造成接触电阻过大。在接触面上由于污染形成膜电阻，接触面导电性能下降。膜电阻大致分四类：一是尘埃膜，空气中粉尘等由于静电吸附于接触表面形成膜电阻；二是吸附膜，空气中水分子和气体分子吸附于接触面上形成膜电阻；三是无机膜，它是由于化学腐蚀引起的。例如：铜和铝合金具有良好的导电性能，但铜表面容易形成厚度较大、导电率很小的Cu2O无机膜，这种膜随

5、温度升高，厚度迅速增加，接触电阻成千倍增大。而铝在空气中几秒钟内形成2m -2.5m的AL2O3膜，这种具有绝缘性能；四是有机膜，这主要是由于成分为碳氢化合物的绝缘材料在高温作用下分解成有机蒸气并在金属表面上形成导电性很差的有机化合物。(2)由于接触松动打火引起火灾，这种情况多数与人为的操作有极大关系，在调查火灾原因时应予以注意，了解失火前是否有人员操作及操作过程中曾发生过的一切情况。(3)由单纯接触不良过热发展成短路火灾，过热会使绝缘失效，发生高阻抗性短路，电流流经绝缘形成的炭化物产生较大的电弧且温度极高，易引起火灾。2.2 短路引发火灾的原因电气线路上，由于各种原因相接和相碰，产生电流突然

6、增大的现象，叫做短路。一般分为相间短路和对地短路两种。相线之间的相碰叫做相间短路；相线与地线相碰，或相线与接地导体相碰，或相线与大地直接相碰，叫做对地短路。短路时的电流称短路电流。根据欧姆定律，由于短路时电阻突然减小，电流突然增大，放热量与电流的平方成正比。在短路电流突然增大时，其瞬间的放热量很大，大大超过了线路正常工作时的发热量，不仅能使绝缘烧损，而且能使金属导线熔化，引起附近可燃物的燃烧，造成火灾。另外，由于短路电弧的高温作用，可以使铜、铝导线局部金属熔化、气化，甚至造成导线金属熔滴飞溅，引燃周围可燃物。短路引起火灾的具体原因：(1)使用绝缘电线、电缆时，没有按具体环境选择导线，使绝缘层受

7、高温、潮湿或腐蚀等作用的影响而失去绝缘能力导致短路引燃可燃物，导致火灾。(2)线路年久失修，绝缘层陈旧老化或受损，使线芯裸露造成短路引发火灾。(3)电源过电压，使电线绝缘层被击穿造成短路引发火灾。(4)裸电线安装太低，搬运金属物件时不慎碰到电线上，或线路上有金属物件或小动物跌落，发生电线之间的跨接造成短路引发火灾。(5)架空线路电线间距离太小，档距过大，电线松弛，有可能发生两线相碰，或架空电线与建筑物、树木距离太小，使电线与建筑物或树木接触造成短路引发火灾。(6)电线机械强度不够，使电线断落接触大地或断落在另一根电线上造成短路。高压架空线路的支持绝缘子耐压程度过低，会引起线路的对地短路造成火灾

8、。2.3 过负荷引发火灾的原因电气线路中允许连续通过而不致于使电线过热的电流量，称为安全载流量或安全电流。如果导线流过的电流超过了安全电流值，叫做导线过负荷。配电线路过负荷时间过长，线芯温度随时间不断升高，当超过周围介质着火温度时，即可引起火灾。过负荷引发火灾的具体原因有：(1)使用者私自长时间接入大量用电器造成过负荷，线路过热引燃可燃物导致火灾。(2)线路设计者没有充分考虑发展的需要，导线裕量太小，导致过负荷，线路过热引燃附近可燃物导致火灾。(3)导线截面选取过小引起过负荷，使线路长时间过热引燃附近可燃物导致火灾。2.4 漏电引发火灾的原因电流从设计电路里漏出，流经建筑物、建筑物附属设施或工

9、作物而发热所引起的火灾，叫做漏电火灾。其引发火灾的机理是电阻性发热和击穿性电弧。电阻性发热其中一种是整体过热，这主要是由于漏电电流流过的导体截面过小，使导体自身形成一个高温体引燃周围可燃物导致火灾；另外一种是接触点过热，这是指漏电接触点电阻大而产生的电阻性发热，如果热量不能及时散出，会加快接触点的氧化，使接触点电阻进一步增大，形成恶性循环最终引发火灾。击穿性电弧本身温度极高并且能够形成飞溅，极易引燃周围可燃物导致火灾。漏电引发火灾的具体原因有：(1)绝缘层磨损破坏引起漏电形成电火花引燃周围可燃物导致火灾。(2)接地线头松动或腐蚀，形成漏电造成过热或击穿性电弧引起火灾。(3)线路中漏电保护器失灵

10、，使漏电电流长期存在，形成火源引起火灾。3 电气线路火灾的调查3.1 火灾现场询问火灾现场询问是火灾调查的主要工作之一，通过对火灾当事人、责任者和证人的调查询问收集线索和证据，证明火灾发生、发展过程。在一起电气线路火灾中，对火灾的发现人和报警人要详细询问，包括发现火灾的时间、如何发现、描述发现火灾时燃烧状态以及是否可以准确的指出起火点等。对火灾扑救人员要询问火势发展方向、火场燃烧状态和进入火场前电气线路的状态，进一步确定起火部位。对火灾前在火灾发生地的工作人员询问电气设备工作情况、线路的使用和检修情况、曾出现的故障点，初步确定各种可能存在的起火点。3.2 火灾现场的勘查火调人员进入火灾现场，首

11、先通过观察建筑物倒塌方式、家具倾倒方向、烟熏程度的轻重来确定火势蔓延方向，并且依据火势蔓延方向和目击者证言来确定起火部位。在确定的起火部位的范围内寻找起火点。电气线路火灾中起火点往往可以初步确定在一些特殊部位，如：线路接头处、开关、插头等。室内烟熏痕迹是证明起火点的最有效的证据。例如，1992年陕西省宝鸡商场西仓特大火灾勘察中发现第七间于第八间小隔墙上存在“V”形烟熏痕迹且距地面3.2m，经综合分析证明该处为起火点。而木质材料或物品烧损状态，如电弧作用于木质材料上会产生的炭化，严重时可使炭化层石墨化。这种石墨化点或凹坑能够用来认定起火点。在火场残留物中短路熔珠、尖状熔痕、喷溅熔珠等可以明确地指

12、出起火点。3.3 痕迹物证的提取短路火灾现场上不仅存在导线的短路痕迹，而且也存在火烧痕迹，火焰的热作用也可以将导线烧成坑、疤，有时也将导线烧断并在导线的端头形成熔珠。导线火烧熔珠的大小为线径的13倍，一般比短路熔珠大一些。提取短路痕迹时，要以现场访问提供的材料为线索，根据现场物质的燃烧痕迹，物品被烧变形、移位等现象，在已确定的起火点附近寻找短路熔化痕迹。对于过负荷火灾，当在导线上找不到熔化痕迹时，可以在该线路上取一段没有受到火烧或火灾热作用的导线作为物证。如果起火部位的导线均被火烧，导线全线金相组织遭到破坏不能起到证明作用，可以到火场外与火场线路相连的线路提取未被火烧的导线。接触不良引起火灾一

13、般在以下部位提取痕迹：电线、电缆的接头处，特别是铜铝导线的接头处；配电箱开关的接线端子处；仪器、设备上的接头；接线盒、插头、插座处。在漏电火灾中可以在起火点对应的线路故障点，线路绝缘层易损坏的部位寻找痕迹物证。3.4 痕迹物证的鉴别3.4.1 短路痕迹的鉴别(1)短路熔痕与火烧熔痕的鉴别由于电弧的高温作用，短路时间短，作用点集中，而火烧温度相应较低，燃烧时间长，作用区域广泛，因此火烧熔痕与短路熔痕在外观表现、内部气孔及金相组织等方面都存在不同的特征。外观上电弧熔痕与本体界线清楚，火烧熔痕与本体有明显的过渡区；电弧烧蚀的金属没有退火现象，火烧过的金属有相当一部分退火变软；电弧烧蚀可使金属喷溅，形

14、成比较规则的金属小熔珠或溅片，火烧过的金属不能形成喷溅，但可使金属熔融流淌，前者熔珠分布广，后者熔珠颗粒大且在导线的垂直下方。短路熔痕在导线上存在对应点，火烧熔痕则不存在这种对应点；多股软导线短路时，除了短路点熔化成一个较大熔珠外，熔珠附近的多股导线仍然是分散的，火烧多股导线，往往多处出现多股熔化成块粘连在一起。由于火烧熔化金属凝固较慢，结晶时间长，内部气体有足够的时间析出，所以火烧熔痕中没有明显的气孔，而各种短路熔痕内都存在类似蜂窝的气孔。短路熔痕在很大的冷却速度下形成，生成以柱状晶粒为主的细小金相组织，火烧熔痕的冷却速度缓慢，生成由等轴晶组成的金相组织。(2)火灾前与火灾中短路痕迹的鉴别火

15、灾中短路熔痕因为火场环境中存在大量的灰尘、杂质和各种燃烧产物，所以气孔比火灾前短路的气孔大而多。火灾中短路熔痕气孔内壁相当粗糙，呈鳞片状，有光亮斑点；火灾前短路熔痕的气孔内壁呈细鳞状，基本没有光亮斑点和纹痕。火灾中短路熔痕内集中缩孔大而多，火灾前短路熔痕基本不存在集中缩孔。由于形成过程不同其微观金相组织也不同，火灾前短路形成的熔痕由于外界温度低，过冷度大，因此熔痕组织由细小的柱状晶组成；火灾中短路由于外界温度高，过冷度小，因此火灾中短路熔痕形成粗大的柱状晶组织。3.4.2 过负荷痕迹的鉴别过负荷导线与火烧导线的鉴别：绝缘破坏不同，过负荷导线绝缘内焦、松弛、滴落，地面能发现绝缘材料熔滴，火烧导线

16、绝缘外焦，不易滴落，将线芯抱紧。线芯熔态不同，铜线严重过负荷形成均匀的大结疤，而火烧所形成的结疤从大小和分布距离上都不会像内部通过大电流造成的结疤那样均匀。铝导线在电热或火烧情况下会产生断节，过负荷形成的断节均匀且分布于全线，火烧只在局部产生断节。金相组织不同，由于火焰的不均匀性，整根导线不可能都受到同样程度的火焰作用，导线不同的截面处金相组织不同，而过负荷电流的发热是沿整根导线均匀产生的，导线全线出现再结晶，全线各处截面金相状态是相同的。过负荷导线熔断处的圆珠或尖状熔痕的金相组织呈晶界粗大的胞状晶，铜导线在晶界处有（Cu+Cu2O）共晶组织，近似于延时短路形成的晶相组织。导线表面颗粒状小结疤

17、的晶相组织呈细密的胞状晶，近似于短路熔痕的晶相组织3.4.3 接触不良痕迹的鉴别接触不良造成金属熔化，对于熔点低的铝在火场的高温下很难保存下来，而铜、铁等高熔点金属熔滴会保留完好。熔滴内部晶粒多呈柱状或胞状，并且有气孔存在。3.4.4 漏电痕迹的鉴别漏电引起过热或击穿性电弧形成类似于过负荷导线过热或短路电弧产生的痕迹。特别是在钢结构上形成的漏电痕迹很难再被火场中的二次火流所破坏，这种痕迹特点是，被电弧烧蚀的钢铁结构表面呈点状，严重的会形成孔洞，金相上熔化痕迹与钢结构金属本体之间存在明显的界线。4 结束语随着经济、社会的发展和进步，电能的广泛使用，电气线路火灾的发生不可避免。然而，只要人们不断地研究、探讨此类火灾的形成规律，总结出一套科学的调查、认定方法，