安科瑞淺談木材加工企業的電氣火災隱患及電氣火災監控系統的應用
發布時間：2022-09-13瀏覽次數：901返回列表
摘要：本文分析了木材加工企業的特點、現狀及常見電氣火災隱患，提出了消除電氣火災隱患的措施。介紹了木材加工企業常用電氣設備的選用及電氣火災監控系統在其低壓配電系統的應用方案及產品選型。
關鍵詞：木材加工企業；電氣火災；電氣火災監控系統
隨著我國國民經濟的飛速發展，木材加工工業也迅速發展起來，木材的綜合利用率不斷提高。國有、集體、私營以及三資性質的木材加工企業不斷增加。由于一般木材加工廠的廠房防火性能較低，加工原料都是可燃物質，剩余廢料容易燃燒。其中如木屑等遇火后，陰燃時間較長，不易及時發現；有的工序使用易燃膠液，因此，這類企業容易發生火災，一旦發生火災，損失巨大。
1 木材加工企業的特點
木材屬于可燃物質，燃點低，一般在250℃～300℃，有的木材用明火點燃時，著火點為157℃，自燃點一般在350℃左右。在木材加工過程中，產生大量的鋸末、刨花、木屑、木粉等，這些物質比木材疏松，與空氣接觸面大，水分容易蒸發，所以比木材易燃燒。此外，木屑如果堆積在一起，由于鋸木時摩擦而生產的熱量未散，或受輻射熱的影響，以及腐敗發熱等原因，促進氣化過程加速，產生多的熱量，往往使堆內溫度不斷提高，而且聚集不散，引起自燃。特別是在人造板生產中還大量使用易燃，可燃的膠料，相應地又增加了木材加工生產過程中的火災危險性。木材加工，除膠料配制、油漆等工段屬甲類生產外，大部分生產工藝都屬于丙類生產，但與其他丙類生產相比較，木材加工的火災危險性要大。所以，國家對木材加工企業的防火工作極為重視，將該類企業列為一級防火單位。對新建木材加工企業的設計、施工審查驗收非常嚴格，同時對已生產的木材加工的企業的安全消防工作不斷進行嚴格的監督檢查，以防止火災事故的發生。然而發生在木材加工企業的火災事故仍連年不斷，給國家和企業帶來巨大的經濟損失，人民的生命和財產安全受到嚴重威脅。
2 火災形勢
由于我國的社會消防工作基礎薄弱，長期滯后于經濟建設的發展，至今火災發生率仍然較高。根據1998年1月1日公安部消防局孫倫局長在北京舉行的新聞發布會上公布的1997年統計數據：1997年，全國共發生火災（不含森林、草原火災）14余萬起，死2722人，傷4930人，直接財產損失15.4億元。其中發生特大火災88起，死亡454人，傷366人，直接財產損失3.6億元。造成火災的主要原因中，違章用電、亂拉亂接電線等引起的火災占很大的比例。由此可見，木材加工企業的消防工作不容忽視。
3 木材加工企業的現狀和常見的電氣隱患
近年來，隨著市場經濟的發展，木材加工行業發展迅速，行業格局也發生了很大的變化。由國營大中型企業為主，變為以三資企業、個體和私營企業為主的局面。目前原國營大中型企業，由于受市場經濟的沖擊較大，企業經濟效益連年滑坡，有的停產關門，有的出租、轉讓生產廠房和設備，有的“騰籠養鳥”搞第三產業。總之，企業經濟效益差，無力對老廠房、舊電氣線路進行技術改造，使電氣火險隱患逐年突出。近年來新建的“三資”企業，大都由專業設計部門設計，并經過消防部門的審查、驗收，消防狀況總的來說是比較好的。但是，為了擴大產量、提高效益、降低成本，往往采用滿負荷甚至超負荷生產。在生產過程中，原料、在產品、成品和廢料的堆放也比較密集，疏忽了安全防火的管理。個體私營企業，由于資金少，規模小，只注重生產，不重視安全防火。從設計到生產均不正規，生產和管理人員消防安全意識淡薄。這類企業，生產場地窄小，廠房簡陋，設備布置擁擠，電氣線路亂拉亂接，電器元件殘缺、裸露，產品亂堆亂放，粉塵、木屑遍地，火災隱患非常嚴重。木材加工企業中存在的電氣火災隱患主要有以下幾方面。
3.1 電氣線路和設備的設計、施工不規范
未按照國家有關設計防火規范和爆炸和火災危險環境電力裝置設計規范進行設計和電氣設備選型。或者生產場所的防火防爆等級確定不當，設備選型不當。例如，油漆廠房屬爆炸危險場所，常見有的小廠家使用普通鐵殼開關或膠蓋刀閘，絕緣導線穿塑料管明敷，有的甚至直接采用絕緣導線明敷為用電器具供電。又如：有些廠家在有火災爆炸危險場所，使用防護式電動機生產。有的小廠家甚至將油漆、鋸機、刨床等設備都集中在一個狹小的廠房里進行生產，電氣線路亂拉亂接，等等。施工粗糙，未按施工規范要求進行施工。主要有：購買的電氣材料質量差，電線電纜的線徑不夠、中間有斷股；電線、電纜與設備或用電器具的連接未用接線端子，直接纏繞后加螺母；接線端子連接時未用墊圈，壓接不緊；銅、鋁導體未經過處理直接連接；電線保護管使用不當；保護接地和接零混用；接地電極數量不夠、接地電阻大，等等。新增用電設備，未核算原有供電設備和線路的負載率，未按電壓損失校驗截面積；線路的敷設方式不規范，接通了事。電氣控制元器件的選擇使用未考慮現場的生產環境和防火等級。
3.2 在正常生產中疏于管理，不重視維修檢查
常見的電氣隱患有：（1）變壓器缺油、長期過載、絕緣油油質下降；（2）門、窗損壞，蛇、鼠等小動物進入變配電間；（3）用銅絲代替保險絲；（4）電機軸承缺油，接線端子連接不良，端子盒蓋缺損；（5）電壓低，電動機的啟動轉矩不夠；（6）電控柜密封差，內部積灰、積粉塵嚴重；（7）線路絕緣老化、脫落、線頭裸露；（8）線路過負荷，發熱嚴重；（9）接頭處因氧化、銹蝕，接觸電阻變大；（10）線路亂拉亂接；（11）用普通的膠木刀閘代替鐵殼開關和自動開關；（12）鐵殼開關的外蓋損壞或常打開；（13）在油漆、粉塵嚴重的場所拉接大功率的普通白熾燈；（14）產成品的堆碼過高，緊靠照明燈具；（15）生產區燈泡碎裂后，不及時換；（16）膠木燈口上擰接200W以上的白熾燈泡；（17）生產操作人員隨意使用電爐等電熱器具；（18）燈口、接線盒開關損壞；殘缺、接頭裸露，等等。
4 歷史教訓
1990年一場大火無情的燒毀了成都木材綜合工廠制材車間，直接經濟損失近兩百多萬元，間接損失難以估計。經成都市消防支隊在現場勘查取證，認定為電氣引起火災。火災的前一天下午，生產線5＃斷鋸機操作工工作完成后，未拉開電源刀閘，匆匆下班，離開了車間。晚上，該設備的磁力起動器因絕緣擊穿，引起相間短路，電弧和高溫銅熔珠從破損的外殼缺口處飛，引燃樓板的鋸末、粉塵。火勢迅速漫延，在短短的幾十分鐘內，將建筑面積2000多平方米，生產規模為年產3萬立方米鋸材的制材車間毀于一旦。損失是慘重的，教訓也是非常深刻的，所以，提高消防意識，加強安全用電管理是非常重要的。
5 木材加工企業消除電氣火險隱患的措施
5.1 大力宣傳《消防法》，提高消防意識，增加消防知識
近年來，我國火災形勢嚴峻，大火災時有發生，造成了大量人員傷亡，直接財產損失數十億元。在一定程度上影響了經濟建設和社會安定。對此，我國政府非常重視，于1998年4月29日公布了《中華人民共和國消防法》并于1998年9月1日正式實施。要防止火災于未然首先是要充分認識火災的危害性，加大宣傳力度，使企業每一個職工都能對火災的危害性有充分的認識。同時要加強職工隊伍的消防知識和消防技能的培訓，提高每一個職工的防火、救火能力。
5.2 認真執行《消防法》按規范設計、施工、驗收、預防火險隱患的產生
對于新建和進行技術改造的木材加工企業，需要嚴格按照有關建筑防火規范和《爆炸和火災危險環境電力裝置設計規范》（GB50058-92）進行電氣部分的設計，并嚴格按照規定報消防部門審核、驗收，為將來的消防安全工作打好基礎。
5.3 加強工程項目施工的檢查驗收工作，確保電氣安裝工程質量達到要求，預防電氣火險隱患的發生
首先要嚴把電氣安裝工程所需材料、設備的購置關。目前，市場上電氣產品、良莠不齊，以絕緣導線為例，市場上常見的偽劣產品有的實際截面積小于標稱截面積達10％以上；有的標明長度為100米，實際只有80多米；有的芯線有斷股；有的絕緣層厚薄不勻，且韌性差，易拆斷等等。這類生產廠家的多數是無生產許可證的一些小型鄉鎮企業。所以，在材料采購時一定要注意產品的生產廠家、生產許可證和產品檢驗合格證等，不可貪便宜。
在施工過程中要嚴格按照設計圖要求和有關電氣安裝驗收規范進行安裝施工。特別要在細小部位上按規范要求做好。要確保每個導線（體）接點連接緊密、接觸良好，必要時導體接觸面上涂電力脂，以保證接觸面積。在爆炸性氣體環境1區內的電纜線路嚴禁有中間接頭，爆炸性氣體環境2區和爆炸性粉塵環境10區和1區電纜線路不應有中間接頭。在爆炸危險環境內的電氣設備的金屬外殼應可靠接地，并應采用專門的接地線。在爆炸危險場所使用鋁芯導線或電纜時，導線或電纜的連接與封端，應采用壓接、焊接或釬焊；接地線（或零線）的截面一定要保證。與設備接地（接零）端子一定要壓接良好；接地和接零不能混用；導線與接線端子連接時，一定加墊圈；對于多股導線或軟導線一定要壓接或焊接接線鼻子；每個接線端子上連接導線不得超過兩根，等等。對工程質量的檢查驗收是非常關鍵的一個環節。負責此項工作的人員一定要嚴把質量關，從安裝工程開始到結束應跟蹤檢查，督促施工人員嚴格按規范完成每一項工作。
5.4 建立健全完善的安全用電管理制度，并嚴格執行，預防電氣火災發生
建立完善的用電管理制度，要從上到下，層層分明、責任落實到每個人。對于新增或轉移用電負荷，搭接新線路、拉接臨時施工電源，需要由技術管理部門統一負責。停送電操作巡視檢查、值班、維修等應嚴格執行電氣作業安全組織措施的七項管理制度，并認真做好安全技術措施。電氣工作人員需要加強安全技術職業培訓，嚴格考核標準，堅持證上網操作。應堅持巡回檢查制度，發生問題，及時處理，消除隱情。設備操作崗位，需要落實，停機斷電制度，責任落實到人。總之，完善制度嚴格執行責任到人，獎罰分明，是預防電氣火災隱患的有效的方法。
5.5 加速老企業的整改工作，把電氣火險隱患降低到小
目前，大多數老企業存在不同程度的電氣線路和元器件老化現象，有的還相當嚴重。根據目前的火災形勢，老企業需要認真抓好電氣火險隱患的整改工作。首先，要進行企業內部的自查，針對檢查出的問題逐項落實資金進行整改，對不能及時整改的隱患要求相應的防范措施，專人負責檢查管理。其次，要請消防部門進一步檢查，認真完成整改工作。
5.6 結合新的消防要求，加裝電氣火災監控設備和系統
新建木材加工企業，在電氣設計時嚴格按照國家標準和規范的要求，通過電氣火災監控設備來預防和保護低壓配電系統，防止電氣火災事故。老的企業由于線路和用電設備老化，電氣事故頻發，應該通過加裝電氣火災監控設備和系統，來提升系統的安全性，減少由于電氣故障引起的火災事故。
6 木材加工企業所用的電氣設備及線路選擇計算方法
企業在生產過程中要不斷進行技術改造和生產結構的調整。為適應生產的需要，電氣設備和線路也要求進行相應的調整。這種情況下，一般是由企業自己的工程技術人員來完成其設計工作。這里將木材加工企業中常用的電氣設備和線路選擇計算方法做一簡單介紹。
6.1 電氣設備的選擇
電氣設備的選擇，在確定設備安裝區域的爆炸和火災危險等級的前提下，應按照《爆炸和火災危險環境電力裝置設計規范》（GB50058-92）中的各種電氣設備防爆結構的選型表和各種電氣設備防護結構的選型表選擇與其安裝區域的爆炸和火災危險等級相適宜的電氣設備型號。
6.2 電氣線路的選擇
首先，應根據各生產區域的爆炸和火災危險等級，按照《爆炸和火災危險環境電氣裝置設計規范》（GB50058-92）要求，確定電線、電纜的類型、小截面、線路的走向和敷設方式等。其次，根據供電線路所帶設備的數量和電機功率以及設備運行方式，確定線路的計算電流和計算負荷以及負荷工作時間。線路的計算電流和計算負荷的確定有需要系數法、利用系數法、單位面積功率法和單位指標法等等，設計者可根據需要選擇相應的方法進行計算。電線、電纜截面的選擇應按線路計算電流小于一定的敷設條件下導線相應工作時間的載流量選擇導線截面積，同時要考慮線路敷設地段的散熱條件。導線截面積選好后，還需要按線路的敷設作為進行電壓損失校驗，一般動力負荷的低壓線路的允許電壓損失為5％。帶有照明負荷的低壓線路的允許電壓損失為3％～5％。后再按照《爆炸和火災危險環境電氣裝置設計規范》（GB50058-92）有關章節要求進行校驗。
6.3 電氣保護的配置
一般木材加工企業常用的是10kV以下配電變壓器、電動機和低壓供電線路，其電氣保護的選擇方法為：
（1）變壓器保護 一般400kVA以下的變壓器采用高壓跌落保險保護。跌落保險的選擇，首先應確定其額定電壓為工作電壓，再根據變壓器大工作電流乘以一個系數來確定熔體的額定電流。在木材加工行業中，較大功率的電動機一般都有啟動裝置，在確定系數時可不考慮電機自起動，該系統一般為1．1～1．3。400kVA～800kVA的變壓器，若企業僅有一臺專變，電業局一般要求在變壓器的高壓側裝置SF6高壓斷路器（自帶短路保護和過流保護）。其選擇一般由電業局有關部門確定。若企業有兩臺以上專變，應設立一個高壓配電室，完成高壓配電、高壓配電線路的保護、變壓器保護和無功集中補償等功能。
（2）電動機保護和啟動方式 木材加工企業使用的電機一般都是380V低壓變流電機，很少采用高壓電機。電機的功率多數在75kW以下，僅有少數設備的配套電機達到75kW以上，例如纖維板線使用的熱磨機等。一般情況下生產設備在出廠時均配套有電動機，使用單位只需對設備所配電機的型式按安裝場所的防火防爆等級進行校核即可。
在選擇保護之前，應先按照《工業與民用通用設備電力裝置設計規范》GBJ55-83的有關章節確定電動機的啟動方式。大功率繞線式電動機主要采用頻敏變阻器起動方式。目前頻敏變阻器由內置式和外置式兩種，由于內置式頻敏變阻器無觸頭，直接安裝于轉子軸上，與轉子繞組串聯連接。在啟動時能隨著頻率的變化而自動的改變阻抗，實現電動機的無級起動。適當選擇參數，可獲得接近恒轉矩等機械特性。具有接線簡單、起動平穩、成本低、維護方便、無火花產生等優點，建議優先選擇。我廠纖維分廠的三臺熱磨機于1990年采用內置式頻敏變阻器取代了原有的外置式頻敏變阻器，運行幾年效果非常好，維護工作量和維修費用大大降低。鼠籠式電動機的降壓啟動，一般采用自耦變壓器降壓啟動和星三角啟動方式等兩種方式，機械對啟動轉矩要求不高時，可選擇星三角啟動方式。電動機的保護應按照《工業與民用通設備電力裝置設計規范》GBJ55-83有關章節進行選擇。木材加工企業中，由于使用的電動機功率較低，所以，常用的電機保護裝置是：熔斷器＋熱斷電器和自動空氣開關＋熱繼電器。熔斷器和自動空氣開關主要作為電動機的短路保護和過電流保護，熱繼電器主要作為電動機的過負荷保護。選擇不當，將會留下火災隱患。應按照設計手冊認真選擇和匹配參數。
3）低壓線路保護 為在電氣故障時，防止人身間接電擊、電氣線路損壞和電氣火災，低壓配電線路應按要求裝設短路保護過負載保護和接地故障保護。低壓配電線路上下級保護電器的動作應具有選擇性，各級間應能協調配合，但對于非重要負荷，可無選擇性切斷。配電線路應裝設短路保護，保護電器應裝設在每回線路的電源側、線路的分支處和線路載流量減小處，距離被保護線路與電源線路的連接處3米以內，且不靠近可燃物的地方。用于線路短路和過載保護的電器有：熔斷器、自動空氣開關。
低壓配電線路的保護應符合《低壓配電裝置及級路設計規范》GBJ54-83。低壓配電線路的保護除確定額定電流值和保護整定電流值之外，還要進行保護電器的級間配合校驗和保護電器與配電線路的配合校驗，以達到在低壓線路發生短路或過載時，能有效地保護用電設備、配電線路和防人身間接電擊，并減少不必要的停電。再按照《爆炸和火災危險環境電氣裝置設計規范》（GB50058-92）有關章節要求進行校驗。
4）低壓線路電氣火災監控設備和系統的配置
電氣火災監控系統主要通過裝設于各配電回路的剩余電流式電氣火災探測器、故障電弧探測器和電氣防火限流式保護器，對線路的剩余電流、過電流、過電壓、溫度、故障電弧等信號進行采集和監視，實現對電氣火災的早期預警和報警，當必要時聯動切除切除信號超標的回路，對短路回路進行短路滅弧保護，達到預防和保護的目的。
下圖為某木材加式企業配電系統電氣火災監控配置方案，采用了安科瑞品牌的監測系統和監控設置。
該方案低壓配電回路設置了安科瑞ARCM系列的剩余電流式電氣火災探測器，用來監測各回路的剩余電流和線纜溫度。照明回路中裝設了AFDD系列的故障電弧保護器，用來監測回路中的故障電弧，并進行保護。倉庫的配電回路裝設了ASCP系列的電氣防火限流式保護器，用于線路的短路滅弧保護。所有監測設備通過RS485總線組網后，將數據上傳到Acrel-6000/B電氣火災監控主機，實現對所有監測數據的遠程集中監控。方案的產品選型表如下表所示：
該企業電氣火災監控系統運行以來，共報警并排查了線路漏電故障6起，故障電弧故障3起，避免了因故障導致大電氣安全隱患，對預防電氣火災事故起到了積極的作用。
7、總結
木材加工企業作為火災危險場所，防火要求至關重要。傳統的老舊企業在電氣安全設計上已不符合新的電氣防火規范的要求，為了提高供電系統的安全，需要進行配電系統改造。隨著新的電氣防火技術和防火設備的不斷出現，結合新的規范要求，可以采用電氣火災監控設備和系統，以實現對電氣火災的預防、報警與保護，減少電氣火災事故的發生。
參考文獻
1 工業與民用配電設計手冊．第二版．水利電力出版社，1994，12
2 工業與民用電力裝置設計規范．中國建筑工業出版社，1990，9
3 防火檢查手冊．上海科學技術出版社，1982，12
4李平生.淺談木材加工企業的電氣火災隱患及其防范措施.四川林業科技.1999,6(20)
5企業微電網設計與應用手冊. 2022.05
作者簡介：
易允恒，男，本科 安科瑞電氣股份有限公司，主要研究方向為智能電網供配電
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