高校充電安全風險評估與防火管理

■ 李銳 上海市松江區消防救援支隊■ 余陽 閻林平 東華大學保衛處

隨著技術發展，使用充電電池的各類電子產品、電氣設備和交通工具（包括電動車、電動自行車等）在人們的生產生活中應用逐漸增多。充電電池中使用最為廣泛的有鉛酸電池、鋰離子電池、鎳氫電池及鎳鎘電池等[1]。目前，鋰離子電池由于具備設備裝置體積較小且能量密集的特點，用量最大，也成為便攜式充電電池的最佳選擇[2]。鋰離子電池工作原理見圖1：

鋰離子電池正極一般為LixCoO2、LixNiO2等復合材料，負極采用鋰－碳層間化合物LixC6 等材料，充放電過程中，鋰離子在正負極間往返嵌入和脫嵌，其中，充電池時，鋰離子從正極脫嵌，經過電解質嵌入負極，放電時則相反[3]。

充電電池使用常見的安全隱患一般包括漏電、功率模塊異常和通訊功能失效過充等。比如：電池功率模塊輸入輸出欠（過）壓、溫度異常都會造成充電異常，可能導致電池局部溫度過高，進而引發火情[4,5]；電池通訊功能失效會導致充電設備接收不到停止充電請求，導致充電電池損壞或者電池爆炸引發火災[6]。

充電電池引發火災的特點表現為熱失控時溫度高、熱失控速度快、會生成許多有害且可燃氣體及煙霧、要撲滅比較困難，且在電池著火后存在爆炸隱患[7]。而且，充電電池燃燒不用氧氣參與，屬于內部材料化學反應，傳統隔絕氧氣滅火辦法不起作用[8]。目前的消防標準不適用于充電電池燃燒情況，滅火系統中的滅火劑和滅火措施無法保證有效，這給消防、滅火及救援都帶來了巨大難題[9]。

高校人群密集，教學科研活動和生活中經常涉及電化學儲能充電電子產品、設備、電器和交通工具的使用。近年來，高校中充放電過程發生的火災事故和充電設備、電動車自燃事故時有發生，比如：2009年1月5日，北京航空航天大學科研南1 號樓某實驗室給實驗用蓄電池充電，蓄電池突然冒出火花并著火，火勢蔓延迅速，滅火器無法撲滅，火災過火面積30m2，造成嚴重設備財產損失；2014年11月30日，廣西建設職業技術學院相思湖校區，學生宿舍架空層的電動車突發起火，造成多輛電動車被燒；2014年12月30日凌晨，陜西榆林學院公寓樓5 號樓5 層一間女生宿舍突發大火，起火原因為學生未將手機充電器從電源插板拔下導致短路起火；2016年3月23日，東北大學西門附近的9 舍二樓一寢室發生火災，起火原因為該寢室學生在屋內使用充電寶，引發著火；2017年4月4日，北京郵電大學因UPS（不間斷電源）蓄電池組事故突發火災，導致北京地區多所高校網絡中斷，校園網無法使用；2017年4月6日，福建農林大學校區的電動自行車棚凌晨突然起火，有上百輛自行車和電動自行車被燒毀，消防部門判定為電動自行車充電時引發火災；2017年5月17日凌晨4 時，清華大學紫荊學生公寓16 號樓起火，起火原因系宿舍內電動車電池充電時發生火災；2019年5月5日，住在桂林雁山大學城內的5 名廣西師范大學漓江學院學生在電動車起火引發的火災事故中遇難[10]。

高校實驗室、宿舍等地方人員集中，火災發生時，現場容易引起恐慌，易導致群死群傷，在社會上造成嚴重的負面影響。因此，高校必須關注校園內充放電過程的火災風險控制，排查各類充電過程的安全隱患，并進行風險評估，做好充電安全教育和防火管理工作。

一、高校校園充電安全風險評估

（一）高校校園車輛充電風險評估

隨著電動車技術（包括電動自行車、四輪電動車等）的發展，電動車成為很多師生的交通工具，同時，很多高校內也出現了電動車亂停、充電電纜私自亂接、違規充電等安全管理問題[11]。

由于充電引起的火災事故頻發，2017年6月1日發布的《國務院安委會辦公室關于印發電氣火災綜合治理自查檢查要點及檢查表的通知》中的《電氣火災綜合治理自查檢查要點》中明確提出：“人員密集場所不應在場所內為電動車充電，不應停放電動車”，因此，不少高校并不提倡校園內使用電動車，有的高校在學校安全手冊中將電動車電池列為在學生公寓、實驗室、辦公室禁止使用的違章電器[12]。但需要指出的是：電動車作為一種相對環保、節能、省錢的交通工具，很多師生依然把電動車作為出行首選，眾多的電動車使用量必然涉及龐大的充電需求，而學校管理部門對是否安裝電動車充電樁以滿足充電要求的呼聲是“疏”還是“堵”，陷入了兩難。

電動車（特別是電動自行車）亂接電線充電或者通宵充電，存在消防隱患[13]；充電電池正常使用壽命一般為3 到4年，如果電線老化或者電動車本身電瓶出現了問題，則更容易發生火災，風險更大[14]。因此，校園內必須嚴禁私拉電線，并嚴禁使用有過期電池的電動車。另外，如果電動車加裝電瓶，也容易造成線路過負荷，引發火災；電動車使用者如果不注意加強對電動車的電線、電路等方面的檢查，很可能會發生電路接觸不良而引起接觸點打火、發熱，進而造成短路、串電事故的發生[15]。目前，國內部分高校已經建設了電動車共享充電設施，但充電樁一般集中分布在車庫、路邊等位置，難以做到專人監管，集中的充電樁中，如果某一充電樁發生起火問題，火勢極易蔓延，造成大的火災事故。

（二）學生宿舍充電風險評估

隨著現代科技的發展，高校學生使用的充電類電子產品逐漸增多，學生宿舍被允許的充電行為主要涉及手機、平板電腦、充電臺燈等小功率鋰電池電子產品，但充電電子產品如果電池質量不佳或電子產品過充，容易造成過熱燃燒而引發火災。比如：手機電池充電保護機理是在電池內安裝一個電壓檢測的保護電路，當檢測到電池內部電壓超過額定電壓時，保護電路啟動以阻止電池繼續充電，但如果保護電路功能失效，電池超壓充電會造成短路，此時電池會急劇放電，導致放出大量的熱，進而發生爆炸乃至火災。另外，如果電子產品充電時放置在接近熱源的區域或者散熱不暢的地方，也容易引發爆炸、火災等事故。除此之外，電動自行車電池在高校宿舍充電情況也時常發生，宿舍內違規充電也增加了引發較大規模火災的風險。因此，學生宿舍必須要制定有效的充電防火監督策略，加大充電防火治理力度。

（三）實驗室充電風險評估

高校實驗室是人才培養和科學研究的重要場所，隨著技術發展，各類充電類實驗設備在實驗室內得到了越來越多的應用。實驗室充電類設備的電池能量密度一般較大，如果對電池過充電且過充保護失效，往往會造成電芯本體溫度不斷升高達到熱爆炸的狀態，從而發生破裂、冒煙、起火乃至爆炸的危險。另外，電池內部電阻低的實驗室充電設備如果發生短路會產生大的電流，使電池內部達到高溫狀態，非常容易引發火災。

實驗室人員密集、設備多，重大危險源多，如果實驗室由于平面設計、結構設計、防火分區設置不合理，達不到《建筑設計防火規范》標準，一旦發生火災，往往發展迅速且后果嚴重，因此實驗室充電安全需要得到高校安全管理部門的充分重視。

二、高校安全充電管理

（一）電動車安全充電管理

電動車的使用必須以安全為前提，電動車的充電方式必須規范安全，比如：校園內必須嚴禁在辦公樓、實驗樓和宿舍區等樓宇建筑內給電動自行車充電，禁止私拉插線板等方式違規充電。

校園內電動車的使用，宜導不宜堵。高校在嚴禁違規充電的同時，應根據學校的電動車保有量配置相應的充電樁集中點，以方便電動車充電，同時做好充電樁集中場所的消防防火工作，并以《建筑設計防火規范》為參考制定電動車充電場所防火規定，明確耐火等級、電氣防火要求，建設消防設施，將電動車停放充電場所建設納入消防設計審查驗收內容中。

電動車充電樁作為一種電氣設備，如果質量不合格或管理不善有一定的危險性，而且電動車電池質量不合格有導致爆炸、起火等事故的可能。因此，為了保證安全，校園內建設的充電樁設施一定要符合國家相應建設標準，保證充電設施充電的安全性。并且，充電樁集中點平時運行過程中需要進行定期的電氣設備安全檢查，并進行記錄，出現設備問題應及時通知售后技術人員進行維修，保證設備無缺陷運行。充電樁集中點必須建設監控攝像頭，一旦發生火災事故，監控室能第一時間發現并進行應急滅火響應。

（二）學生宿舍充電防火管理

高校學生公寓里的每一場火災，都伴隨著學生財產損失甚至生命的傷害，而且，經歷火災的學生也會有心理影響。因此，防火是高校宿管部門工作的重中之重。

為了防止學生宿舍出現充電火災事故，首先要加強學生的充電安全教育和宿舍充電管理。比如：要求學生宿舍內使用的充電電子產品必須是正規廠家生產的合格產品，學生使用的充電類電子產品其充電器必須與電子產品配套，防止輸入電壓、輸入電流與產品要求不一致；宿舍內充電需避免電子產品過載充電，如果發現電子產品溫度比平時高許多或者有異味產生應立即停止使用；電子產品應該在通風、散熱好的地方充電，不要放在書包、衣服兜或被子里，盡量多面散熱；充電類電子產品應該避免磕碰、進水或高溫環境下使用，電子產品充滿電后應該及時拔掉插頭。

對于宿舍的安全監管，高校宿管部門必須承擔主要責任，必須對宿舍進行定期的安全巡查，尋找充電安全隱患并及時進行整改消除。需要指出的是：國內很多高校宿舍樓管理人員數量偏少，存在安全監管覆蓋面不夠的現實問題。因此，高校應該充分發揮學生自我防范的主觀能動性和積極性。比如：在學生中成立“安全自律委員會”等學生安全志愿者組織，以公寓樓為單位，設置樓長、樓層層長等志愿者崗位，并以宿舍長為節點，細化宿舍樓安全網格，積極發動學生安全志愿者組織成員參與到宿舍內務檢查、安全隱患排查、消防安全宣傳等工作中。

學生參與到高校消防安全管理工作中，可充分發揮學生在防火工作中的主人翁地位，提高學生的自覺能力，克服宿舍管理者和被管理者的對立現象，激發學生自我管理、自我監督、自我教育的動力，可為提高學生安全意識并建立安全文化打下好的基礎。

（三）實驗室安全充電管理

高校必須重視實驗室充電設備的安全使用問題，高校除需要完善實驗室消防安全管理體系外，還要在實驗室初建、改建、擴建工程中有防火設計內容，必須建設煙感報警系統、室內外消火栓系統、配備送風排煙系統、消防廣播系統，并配備滅火器、滅火毯等消防設備。其中，對于充電設備引發的火災，不能簡單使用常規滅火器滅火。中國科學技術大學曾經研究了干粉、二氧化碳、七氟丙烷等滅火劑對鋰電池火災的滅火效果，研究發現：常規滅火劑無法從根本上中斷充電電池內部的連鎖分解反應，但七氟丙烷能有較好的滅火效果。因此，對于有充電設備的實驗室，應配備有七氟丙烷等特種滅火器；另外，由于環境溫度高會引起充電電池的內部故障，加大電池熱失控的可能性，因此，實驗室內應避免充電類設備與高溫設備放在一起。

考慮到充電過程中，若長時間過流充電，電池所產生并積累的熱量可能使電池損傷，而且，長時間過流充電也會造成導線過熱引起絕緣層破損而發生短路故障，為避免長時間過流充電而產生火災風險，實驗室內充電設備不使用期間電源線應拔離插座。并且，充電設備使用時應插在定時斷電插座上，以能在規定的時間內停止充電。

有充電設備的實驗室負責人必須建立科學有效的充電設備防火應急預案，在救援方式上，根據充電設備火災特點不同，制定不同的救援機制。當充電設備火災發生時，應科學有效的及時控制并撲滅火源，若火勢較大，則要做好應急疏散工作，避免發生煙中毒、觸電及爆炸災害。

三、結論與建議

第一，對于高校的電動車充電，從管理效果看，宜疏不宜堵，而且需要建立規范的安全充電制度以解決電動車亂停、亂放、亂充電問題。高校內必須禁止在實驗室、教室、辦公場所等室內對電動車電池充電，也應禁止師生將電動車停放在樓梯間、樓道、疏散通道、安全出口等區域。但同時，高校應該響應師生的電動車充電需求，并優化電動車充電管理，實現校園電動車充電安全有序。比如：結合校園環境建設共享充電樁，充電樁需具備定時充電、實時監測、異常斷電等功能，并明確電動自行車集中充電點消防安全技術防范要求。

第二，安全的校園環境是高校管理的基本要求，不安全的充電過程往往會引發危害大的火災、爆炸等消防事故，因此，高校內的充電安全不能掉以輕心，必須引起高校管理部門的重視。高校應該居安思危，定期進行充電安全專項安全檢查工作。有較大規模集中充電場所的高校，應聘請專業的安全工程師對充電場所進行專業安全評價，并落實安全隱患整改建議。

第三，充電行為是高校消防安全的重要風險因素之一。高校充電安全風險防范宣傳，應貫徹“預防為主，防消結合”方針，努力在師生中實現“要我安全到我要安全”的意識轉變。對于宿舍消防管理，高校還應該充分激發學生的主人翁意識，引導建立學生自治安全管理組織，真正實現安全隱患的群防群治。