一起火災中電氣故障關聯性的調查分析

陳龍玉

(衡陽市公安消防支隊，湖南 衡陽 421000)

1 火災基本情況

2016年6月19日11時20分許，湖南省郴州市永興縣便江鎮某住宅小區發生火災。該小區始建于20世紀80年代，共有三棟：住宅樓1棟、住宅樓2棟和辦公樓(共三層，一層為餐飲門面，二層和三層空置)，均為坐南朝北的低多層磚混結構建筑。起火的位置包括兩處：一是位于辦公樓樓頂的為小區供電的變壓器；二是1棟1單元301室(戶主喻某)，過火面積約80 m2，主要燒毀部分家具、生活用品等物品，未造成人員傷亡，如圖1、圖2所示。

2 火災事故調查情況

2.1 調查詢問情況

火災發生當天下午，火災調查人員立即對報警人黃某、戶主喻某、供電所職工陳某及周圍群眾展開調查詢問，情況如下：報警人黃某及周圍群眾對1棟1單元301室和變壓器起火先后順序說法不一；辦公樓一層的餐飲店門面、1棟1單元101和401、2棟1單元401和502、2棟2單元602等多戶居民住房內存在線路及用電設備損壞現象；1棟1單元301室平時由喻某八十歲老母親獨自居住，喻某及其母親均無抽煙習慣，起火前喻某家中無人；起火前該小區附近無可疑人員出入。

圖1 起火小區方位情況

圖2 變壓器燒毀情況

2.2 現場勘驗情況

位于辦公樓頂的變壓器已經燒壞，地上有大片油跡(變壓器內部噴出的油)。小區的供電方式為由變壓器引出兩條三相四線制線路分別向辦公樓和兩棟住宅樓供電；該住戶家總電閘開關為刀閘開關，用寬熔片代替細熔絲，熔片未熔斷，左側銅接線柱過熱發黑。1棟1單元總配電盤的空氣開關未跳閘；在1棟1單元301室發現兩個起火點，分別位于客廳距離北墻0～0.62 m，距離西墻0～0.9 m上方位置和南側臥室西墻中部的上方位置(見圖3、圖4)。未發現低位燃燒痕跡，地面無液體流淌痕跡，家中物品無翻動跡象，發現起火時門窗處于鎖閉狀態；現場無陰燃痕跡。現場未發現有自燃性物質；廚房內液化氣灶、液化氣罐完好，無異常；電冰箱未插電，電扇、空調等用電設備未使用。對喻某家客廳西墻上掉落的電線進行勘驗，發現電線絕緣皮大部分已經燒毀，線芯裸露，在距北墻0～0.62 m，距西墻0～0.9 m(兩個沙發之間小茶幾)位置的電線斷點處發現一顆熔珠，該處附近的窗簾已經燒損掉落。餐廳南墻上電線的塑料套管爆開。南側臥室西墻中間靠近天花板位置的電線有燒損痕跡，電線套管燒損程度內重外輕，此處正下方的床頭位置嚴重燒毀。

圖3 客廳起火點

圖4 南側臥室起火點

2.3 對變壓器的專項調查

2.3.1 從電力公司調取該變壓器6月19日上午電壓、電流的信息數據，顯示7時、10時兩個整小時點的C相電壓瞬時值超上限值，分別為246 V、251 V，9時三相電流瞬時值不平衡度超過標準15%，達64%。

2.3.2 對辦公樓頂的變壓器進行勘驗發現：該變壓器為10 kV油浸式，容量為160 kVA。變壓器高壓側A相避雷器掉落。低壓側A相設備線夾接頭燒斷、零相設備線夾接頭燒黑。通過檢測變壓器高、低壓線圈，發現高壓線圈三相之間直流電阻不平衡大于標準的2%，達30%。

2.4 起火原因的認定

綜合調查詢問及勘驗內容情況，排除雷擊、自燃、吸煙、放火、用火不慎等因素，認定起火原因為：變壓器內部線圈匝間短路，造成低壓端用戶家電壓過高，形成過電流。而當時喻某家中無人，且電源總閘為刀閘式無保險絲的開關，長期過電流，使電線絕緣最不利點失效引燃周圍可燃物而引發火災。

3 電氣故障關聯性的分析

很多復雜的電氣火災是由多個電氣故障交織形成的，在調查過程中要著重分析故障的型式,弄清楚故障之間的時空關系和傳播時序，不僅要找出直接引發火災的電氣故障，還應根據回路中多點電氣故障之間的關聯性深入探索最根本的故障根源。

3.1 兩個起火點的指向性

弄清兩個起火點的關聯性對認定起火原因有著重要的指向性。在發現有多個起火點時，我們就要判斷起火點的先后順序以及關聯性，如果兩個起火點具備一定的關聯性，就不能簡單地認為是放火[1]。該起火災中，1棟1單元301室存在兩個起火點，通過調查走訪及現場勘驗，放火的可能性不大。兩個起火點位于兩個非毗鄰的房間(中間相隔餐廳和過道)，起火初期同一起火物燃燒后掉落、飛濺形成兩個起火點的可能性不大。兩個起火點都是處于高位，沿導線分布，因此對電氣情況應該進行重點排查。通過調查詢問及對刀閘開關和配電盤的勘驗可知當時喻某家電氣線路處于通電狀態，因此，電氣故障引起火災的可能性極大。

3.2 變壓器故障和低壓線路故障

火災發生后，受災戶與供電公司僵持不下，各執一詞。受災戶認為是變壓器故障引發低壓端住戶家電氣故障造成火災，而供電公司則認為是住戶家里先發生火災引起電線短路，造成變壓器故障。調查人員一開始把重點放在詢問報警人及目擊者，力爭弄清喻某家起火和變壓器故障的先后順序，可是被詢問人說法不一，時間上很難推定。之后，調查人員運用邏輯分析法，否定了供電公司的說法。

3.2.1 喻某家里發生電氣故障后，雖然家里的閘刀開關無法跳閘，但是其上一級線路即本單元的總配電盤內的空氣開關也未跳閘(空氣開關本身質量完好)，說明故障不至于造成上一級線路有較大影響，況且從變壓器至住戶家中用電線路中間有多級開關保護措施，一戶家中電氣故障隨即造成變壓器故障屬于極小概率事件。

3.2.2 通過對喻某家兩個起火點的分析知道電氣故障引發火災的可能性極大，正常供電情況下，低壓配電系統中能形成多起火點的電氣故障包括短路、漏電、用電過負荷[2]。由于單元總配電盤空氣開關在本身無質量問題的前提下未跳閘，排除短路；現場未發現漏電點，排除漏電故障；起火前喻某家中無人，用電設備未使用，通電線路不會發生用電過負荷，所以喻某家起火造成變壓器故障這一假設可以被推翻。

3.3 短路故障和過電流故障

勘驗中在喻某家客廳起火點位置發現一顆熔珠，容易讓人聯想是否為短路引發火災。但是通過宏觀鑒定發現熔珠本身較大，表面被熏黑、光澤不強，個別部位有小坑和塌癟現象，不符合一次短路熔珠的特征[3]。一般說來，線路本身短路造成火災的可能性很小，一是在電線絕緣完好的情況下，電壓要達到350 V以上才能擊穿絕緣引發短路；二是短路電弧高溫低能，只能引燃比表面積較大的可燃物，例如棉花、可燃氣體；三是保護裝置在短路發生后會立即動作，作用時間短[4]。加之，樓道總配電盤空氣開關未跳閘，所以，排除短路引發火災的可能性。

南側臥室起火點位置的電線套管由內而外燒穿，電線內焦、松弛，符合過電流痕跡特征。產生過電流的原因一般有以下幾個方面：接入用電器過多、雷擊、過電壓、粘連性短路。起火前家中無人，現場電器設備都未使用，接入用電器過多可以排除，雷擊和短路也可以排除， 那么最有可能就是過電壓。結合現場變壓器受損、噴油現象及起火前時間段變壓器電壓、電流值異常情況，最后鎖定變壓器故障引發過電流這一可能性。通過對變壓器勘驗及檢測線圈電阻，發現內部確實存在故障。

后期對喻某家客廳起火點位置提取的熔珠進行金相分析，晶粒呈樹枝狀，具有明顯的生長方向性，熔化區域與非熔化區域界限明顯，內部僅出現一個大氣孔，多以縮孔為主(見圖5)，符合國家標準[5]中導體過電流痕跡特征，最終驗證這一推斷。因此，造成喻某家火災的直接原因是老化的電氣線路在過電流作用下造成絕緣失效引燃周圍可燃物。根本原因是變壓器內部線圈匝間短路，低壓用戶端電壓升高引起住戶家過電流。

(a)

(b)

4 電氣火災調查中應把握的關系

4.1 發生機理和認定條件

電氣火災是由電能的釋放引起溫度升高而引燃可燃物所導致的。經綜合分析,電氣火災發生的機理可以用三個理論來認證,即電接觸理論、弧光放電理論和電發熱理論。電火源是一種能量,每次電氣火災的火源是電接觸、弧光放電和電發熱單獨或綜合作用的結果。上述三個理論是揭示過電流、短路、接觸不良、漏電、火花放電等故障形式的基礎,而這些故障是火災發生的原因。認定電氣類火災時，應同時具有下列情形：起火時或者起火前的有效時間內，電氣線路、電器設備處于通電或帶電狀態；電氣線路、電器設備存在短路、過載、接觸不良、漏電等電氣故障或者發熱等痕跡；電氣故障點或發熱點處存在能夠被引燃的可燃物；可以排除其他起火原因。

4.2 厘清電氣故障之間的關系

大部分電氣火災中不是單單只在電氣回路中某一獨立點或部位發生故障，而是在回路中發生多點故障。一般表現為三種形式：一是在回路中造成多點電壓擊穿，二是在回路中造成多處過電流過熱，三是過壓和過電流合成作用。對于此類電氣火災的調查，不僅要弄清直接引發火災的誘發性電氣故障，還應根據回路中多點電氣故障之間的關聯性深入探索最根本的故障根源即原發性電氣故障。例如線路過載能引起線路短路、接觸不良、漏電等故障,接觸不良能引起短路等故障,短路故障能引起過電流、過電壓等故障。因此,我們分析火災的同時應著重分清故障的形式,分析故障之間的時空關系[6]。有些火災調查人員，在對起火點位置的電氣物證進行提取送檢后，僅根據鑒定結論直接判定起火原因，完全不考慮現場的實際情況，忽略了電氣故障之間的關聯性，也未對引發電氣故障的深層次原因進行挖掘[7]。這對后續解決當事人糾紛及為防火工作提出指導性意見都不利。

4.3 合理運用邏輯分析法

從邏輯學的角度看,假設是根據歸納推理的規則得出的,即是從具體到普遍的一種推論。電氣火災調查工作中, 由于故障起火不僅涉及電路原理，還涉及燃燒學等學科，各種故障引發的火災各有其特點，較為復雜，實際中各種故障還往往交織在一起引發火災，情況更為復雜。如果能準確而又巧妙地運用假設、推理對已了解的火災現場情況，與火災有關的事實和各種燃燒痕跡、物證等證據進行綜合分析，必然會達到事半功倍的效果[8]。由于歸納推理具有一定的或然性,因而其是否可靠,還需要對分析結果加以驗證[9]。因此，還應將局部特征分析結果、電氣故障傳播時序分析結果及電氣火災技術鑒定結果三者之間進行相互驗證。電氣火災原因的認定與排除是一個極為復雜的系統辨識過程，是多學科知識和調查經驗綜合運用的結果。若不注重調查過程中的每一個重要環節,都將導致火災原因認定缺乏科學性、準確性,甚至出現偏差或錯判[10]。

5 結束語

電氣火災中往往存在多種電氣故障，很容易迷惑和誤導火災調查人員。因此，在熟知各種故障發生機理的基礎上，運用邏輯分析法厘清各種故障之間的關系對于準確認定起火原因有著至關重要的作用。在電氣火災調查中，調查人員不僅要找出直接引發火災的電氣故障，還應深入探索最根本的故障根源，這對于總結火災經驗教訓，完善消防安全措施，教育廣大民眾增強消防意識十分有意義。

[1] 吳軍.淺析多火點火災事故調查要點[J].消防技術與產品信息,2016(5):47-50.

[2] 陳立民.談認定起火點的原則與注意事項[J].武警學院學報,2012,28(8):92-93.

[3] 公安部沈陽消防研究所.電氣火災痕跡物證技術鑒定方法 第1部分：宏觀法：GB/T 16840.1—2008[S].北京：中國計劃出版社，2008.

[4] NFPA 921. Guide for fire and explosion investigations[M]. USA: Jones and Bartlett Publishers, Inc. 2014.

[5] 公安部沈陽消防研究所.電氣火災痕跡物證技術鑒定方法 第6部分:SEM微觀形貌分析法：GB/T 16840.6—2012[S].北京：中國計劃出版社，2013.

[6] 劉巖.典型建筑電氣火災故障分析及其模式識別[D].沈陽：沈陽工業大學,2009.

[7] 裴鍇,黃子鵬.電氣火災現場勘驗與技術鑒定的綜合運用[J].消防科學與技術,2015,34(3):407-410.

[8] 林松.一起涉外火災的現場重建[J].消防科學與技術,2011,30(2):174-176.

[9] 潘剛,高偉,趙長征,等.電氣火災綜合鑒定技術[J].消防科學與技術,2005,24(4):495-497.

[10] 趙長征.電氣火災原因認定和痕跡鑒定[J].消防技術與產品信息,2003(12):3-5.