淺談電氣防火限流式保護器在博物館消防安全問題及防火中的應(yīng)用

侯文莉

   安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定 201801

 

【摘要】歷，博物館火災(zāi)事故不斷發(fā)生，給人類文化遺產(chǎn)造成了重大的損失，做好博物館消防工作勢在必然。本文在闡述博物館消防工作重要性的基礎(chǔ)上，揭示并分析了博物館存在的消防安全問題，提出提升博物館消防安全水平的對策建議。

【關(guān)鍵詞】博物館；電??；短路；

0前言

      博物館是高度濃縮的歷史和世界，是存儲自然和文化遺產(chǎn)的巨型寶藏。截至目前，我國博物館總數(shù)已達5 000余家，它們連接古今，超越時代和國界，給人們帶來了無數(shù)文化盛筵，具有巨大的社會價值、文化價值和經(jīng)濟價值。

然而，博物館正面臨著巨大的火災(zāi)風(fēng)險。2019年4月1 5日下午6時5 0分左右，法國巴黎圣母院發(fā)生火災(zāi)，著火位置位于圣母院頂部塔樓，屋頂燒毀，一座尖塔倒塌。2018年9月，巴西國家博物館發(fā)生火災(zāi)，整個建筑被燒毀，館內(nèi)2 0 0 0萬件藏品只有大約1 0%幸免于大火，舉世震驚。博物館火災(zāi)事故屢見不鮮，造成的損失更是難以計數(shù)。博物館一旦發(fā)生火災(zāi)，大量瞬間就會消失。因此，做好博物館消防安全工作，預(yù)防火災(zāi)發(fā)生，對減少火災(zāi)損失至關(guān)重要。日常，要加強對博物館火災(zāi)危險性分析，采取有針對性的消防安全措施，降低博物館面臨的火災(zāi)風(fēng)險。

1消防安全問題

1.1電氣火災(zāi)風(fēng)險高

      在所有建筑火災(zāi)事故中，由電氣因素引發(fā)的火災(zāi)所占比例最高。在博物館火災(zāi)事故中，電氣也是重要的誘發(fā)因素。和其他建筑一樣，博物館內(nèi)存在大量電氣線路、設(shè)備和用具，面臨著很高的電氣火災(zāi)風(fēng)險：如為了體現(xiàn)不同場景下的燈光效果，經(jīng)常大量使用各類照明燈具；大量使用LED屏，部分LED屏直接臨近可燃物安裝；為了使三維立體模型效果更逼真，采用動力機械、變壓器等設(shè)備，使用電腦、打印機、自動售貨機、自助查詢機等現(xiàn)代電子設(shè)備，布設(shè)大量電線電纜，存在大量接線；設(shè)備在使用、維修過程中發(fā)生電氣故障，引發(fā)火災(zāi)；經(jīng)常舉辦臨時展出，導(dǎo)致臨時用電增加，用電負荷增大；額外鋪設(shè)電線電纜，誘發(fā)電氣火災(zāi)。

1.2存在多種引火源

       除了電氣因素引發(fā)火災(zāi)外，博物館還面臨著多種類型引火源的威脅，主要有自然引火源和人為引火源兩類。自然引火源主要包括：靜電引發(fā)博物館內(nèi)的易燃物;雷擊引發(fā)火災(zāi)。人為引火源主要包括：人們放飛的孔明燈等明火源從外界飄人博物館；參觀人員攜帶火柴和打火機等引火源進人博物館；吸煙者進人博物館后亂扔未熄滅的煙頭；在博物館進行施工或藏品維修的過程中，進行電焊、氣焊作業(yè)施工產(chǎn)生的電火花、氣焊施工中使用的明火等。

1.3存在易燃危險品

      博物館內(nèi)一般設(shè)有藏品庫區(qū)和技術(shù)工作區(qū)，由于文物保護、修復(fù)等工藝的需要，往往使用并儲存一定量的化學(xué)藥品，其中很多是易燃危險品。這些藥品的使用，極大地增加了博物館的火災(zāi)危險性:由于制作處理標(biāo)本、文物修復(fù)和復(fù)制的需要，博物館內(nèi)通常使用乙醇、丙酮、汽油、甲醛等,并有一定量的存放，它們都是易燃化學(xué)品；為了防止藏品受到蟲害或者被蟲卵、霉菌感染，博物館常需要使用殺蟲劑進行殺蟲和滅菌，很多殺蟲劑都是易燃危險化學(xué)品;博物館在改造、維修及展出籌備期間，常需要進行噴漆作業(yè)，用到的油漆、稀釋劑等都是易燃危險品，當(dāng)遇到靜電或明火時容易被引燃。

1.4火災(zāi)荷載大

      可燃物種類、數(shù)量和分布是決定建筑火災(zāi)蔓延的重要因素。由于歷史和使用功能方面的原因，博物館建筑大量采用可燃材料建造和裝修，館內(nèi)物品種類多、分布廣，其中很多都是可燃物，整體火災(zāi)荷載很大。博物館一旦發(fā)生火災(zāi)，火勢很容易蔓延，難以控制：不少博物館以傳統(tǒng)的木結(jié)構(gòu)為主，使用木材作為主要建筑材料，導(dǎo)致其本身容易著火；一些博物館建筑本身的防火性能差，耐火等級低，博物館內(nèi)部常常采用木地板等可燃材料進行裝修；博物館內(nèi)存放的絲質(zhì)、紙質(zhì)、竹質(zhì)、木質(zhì)文獻資料及字畫等藏品本身具有可燃性；一些藏品雖然本身由不燃或難燃材料制成，但用于其包裝、陳列和保護的木條、塑料等往往都是可燃材料；藏品庫房內(nèi)的文物較多，可燃性文物密集存放。

1.5消防設(shè)施存在問題

      按要求設(shè)置各類消防設(shè)施，保證消防設(shè)施處干正常運行狀態(tài)，是及時發(fā)現(xiàn)和撲救火災(zāi)、阻止火災(zāi)蔓延擴大、保證人員和財產(chǎn)安全疏散的重要手段。但不少博物館都存在消防設(shè)施配備不齊、不能正常使用的情況：有些博物館建成年代較早，屬于古建筑，缺乏必要的消防設(shè)施，僅僅簡單地配備了滅火器或室外消火栓系統(tǒng)，沒有設(shè)置火災(zāi)自動報警、自動噴水滅火、室內(nèi)消火栓等消防系統(tǒng)；有些博物館雖然設(shè)置有完備的消防系統(tǒng)，但消防設(shè)施維護管理不到位，一些消防設(shè)施長期處于故障或癱瘓狀態(tài)，發(fā)生火災(zāi)后不能正常發(fā)揮作用，比如在巴西國家博物館火災(zāi)中，由于室外消火栓開啟后不能正常出水，導(dǎo)致未能在第一時間將火勢控制住。

1.6人員和藏品疏散困難

       博物館建筑往往結(jié)構(gòu)奇特，各場館互相連通，館內(nèi)布局復(fù)雜。如果發(fā)生火災(zāi)，造成的損失將不可估量。對博物館火災(zāi)，人員和藏品面臨的危險主要表現(xiàn)在：博物館的展示廳為人員密集場所，館內(nèi)日常參觀人員眾多，一旦發(fā)生火災(zāi)，火焰和煙氣容易迅速蔓延，人員疏散將面臨很大的挑戰(zhàn)；博物館內(nèi)展覽區(qū)和藏品室都分布著大量藏品，展覽區(qū)藏品往往在很大的空間范圍內(nèi)分散布置，在火災(zāi)情況下不利于對其進行緊急疏散；藏品室內(nèi)很多名貴文物集中放置，面臨在火災(zāi)中集中燒毀的風(fēng)險；如果建筑發(fā)生坍塌，則后果更為嚴(yán)重。

2博物館防火對策

      提高建筑本身防火性能在建筑設(shè)計、建設(shè)、裝修時，除了滿足建筑使用功能和經(jīng)濟成本要求時，著重考慮好建筑耐火等級、防火構(gòu)造、防火分區(qū)分隔等方面的問題，從根本上保證建筑本身不發(fā)生燃燒、耐得住火災(zāi)，不成為火災(zāi)蔓延的載體。對木結(jié)構(gòu)建筑的博物館，應(yīng)采取必要的技術(shù)措施，比如在木結(jié)構(gòu)建筑與其他建筑之間加設(shè)防火墻，或在可燃木構(gòu)件表面涂防火涂料，提髙其防火性能。對新建和改造的博物館，應(yīng)優(yōu)化館內(nèi)平面布局，將藏品修復(fù)室、標(biāo)本處理室等存在易燃危險品的場所與其他場所嚴(yán)格分隔，做好可燃展品之間的防火分隔。博物館裝修和裝飾應(yīng)從嚴(yán)執(zhí)行相關(guān)規(guī)范防火方面的規(guī)定，盡可能采用不燃和難燃材料，確需采用可燃材料的，必須采取防火技術(shù)措施，杜絕采用易燃材料。

2.1加強電氣防火措施

      為有效預(yù)防博物館電氣火災(zāi)的發(fā)生，對博物館內(nèi)的電氣線路、用電器具和設(shè)備，應(yīng)結(jié)合實際采取可靠的電氣防火措施。首先，規(guī)范電氣線路的敷設(shè)，電氣線路產(chǎn)品應(yīng)符合阻燃要求，線路敷設(shè)和連接應(yīng)規(guī)范，對古建筑類型的博物館，其電氣線路應(yīng)做好穿管保護措施，老化的線路應(yīng)及時更換。其次,加強用電設(shè)備的使用管理，特別要加強對動力用電的管理，謹(jǐn)慎使用大功率電器和使用過程中容易發(fā)熱的用電設(shè)備，顯示屏采用不容易發(fā)熱的產(chǎn)品，照明和用電盡量采用冷光源。再次，做好臨時用電管理,臨時用電必須經(jīng)過審批，做好現(xiàn)場保護措施。

2.2完善消防設(shè)施并做好維護管理

      設(shè)置完善的消防設(shè)施，保證消防設(shè)施的正常運行，是及時發(fā)現(xiàn)和撲救火災(zāi)、限制火災(zāi)蔓延的主要手段。為提升博物館的消防安全水平，應(yīng)參照國家、行業(yè)和地方消防管理規(guī)定及技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的要求，設(shè)置移動滅火器、火災(zāi)自動報警設(shè)備、自動滅火設(shè)備、室內(nèi)外消火栓等消防設(shè)施并保證其正常運行。新建、擴建的博物館應(yīng)參照GB 50016 2014《建筑設(shè)計防火規(guī)范》（2 0 1 8年版）和JGJ 66-2 0 1 5《博物館建筑設(shè)計規(guī)范》等的規(guī)定，嚴(yán)格設(shè)置建筑消防設(shè)施。對早期建成的博物館和直接采用歷史建筑的博物館，可參考現(xiàn)行規(guī)范條文，結(jié)合古建筑特點增設(shè)消防設(shè)施，并應(yīng)符合《古建筑消防管理規(guī)則》（文化部、公安部，1984年2月2 8日）、《文物建筑消防安全管理十項規(guī)定》（國家文物局、公安部，2 0 1 5年7月1 6日）等古建筑防火方面的規(guī)定。博物館建筑消防設(shè)施的維護管理應(yīng)安排專人負責(zé)，盡可能委托給專業(yè)的消防設(shè)施維保單位開展。

2.3加強日常消防管理

      根據(jù)博物館特點，加強日常消防管理應(yīng)重點關(guān)注以下幾個方面：一是加強火源管理。加強外來火源管理，禁止攜帶火種進入博物館，禁止在館內(nèi)吸煙，加強周邊區(qū)域監(jiān)控，防范孔明燈、外部飛火等進人博物館；嚴(yán)格博物館維修、改造施工期間的用火管理，避免人為失誤引發(fā)的火災(zāi)。二是加強宣傳教育。聘請專業(yè)的消防培訓(xùn)人員對博物館內(nèi)的工作人員定期進行消防安全培訓(xùn)和考核，確保其掌握崗位需要的消防安全知識，具備初期火災(zāi)處置能力；對參觀人員，通過電子顯示屏和廣播系統(tǒng)播放消防安全注意事項、在館內(nèi)張貼消防安全提示等方式，增強火災(zāi)防范意識。三是落實隱患排查整改。博物館內(nèi)部消防管理人員或聘請的外部專業(yè)消防技術(shù)人員，應(yīng)定期開展隱患排査，保證隱患排查的頻率和質(zhì)量，發(fā)現(xiàn)隱患及時處理。四是做好應(yīng)急管理。要完善應(yīng)急預(yù)案，并加強演練，保證火災(zāi)時快速滅火和疏散人員；對博物館建筑來說，還要優(yōu)化內(nèi)部藏品分布，確?；馂?zāi)時有序疏散館內(nèi)藏品，滅火救援時不對重要文物造成損害。

2.4采用智慧消防技術(shù)

      縱觀消防行業(yè)現(xiàn)狀，傳統(tǒng)消防面臨諸多問題，通過推進智慧消防建設(shè)，實現(xiàn)由“傳統(tǒng)消防"向“智慧消防"的轉(zhuǎn)變是大勢所趨。智慧消防作為智慧城市建設(shè)的重要組成部分，運用物聯(lián)網(wǎng)、移動互聯(lián)網(wǎng)、云計算、大數(shù)據(jù)、人工智能等現(xiàn)代技術(shù)手段，將消防設(shè)施等要素有機結(jié)合起來，“自動"采集、傳遞、處理和應(yīng)用消防信息，實現(xiàn)動態(tài)感知、智能研判、精準(zhǔn)防控，有效提升消防工作效率和消防安全水平。2017年1 0月1 0日，公安部消防局發(fā)布了《關(guān)于全面推進“智慧消防"建設(shè)的指導(dǎo)意見》(公消〔2017〕2 9 7號），為全面推進智慧消防建設(shè)奠定了政策基礎(chǔ)。當(dāng)前，智慧消防產(chǎn)業(yè)正在迅速發(fā)展，從總體技術(shù)架構(gòu)和市場發(fā)展?fàn)顩r來看，主要集中在消防智能終端產(chǎn)品研發(fā)、信息傳輸技術(shù)應(yīng)用、消防安全應(yīng)用平臺開發(fā)幾個層面。同時，眾多智慧消防系統(tǒng)已經(jīng)走向應(yīng)用，包括消防報警監(jiān)控系統(tǒng)、消防水源監(jiān)測系統(tǒng)、電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)、消防設(shè)施巡查系統(tǒng)、智能消防預(yù)警系統(tǒng)、單位消防安全管理系統(tǒng)、消防實戰(zhàn)指揮平臺等。諸多智慧消防項目的落地，為社會消防安全提供了先進的產(chǎn)品和解決方案，推動著消防產(chǎn)業(yè)向高度信息化、智能化的方向轉(zhuǎn)型升級。

對博物館來說，智慧消防系統(tǒng)能實現(xiàn)對火災(zāi)自動報警系統(tǒng)、滅火系統(tǒng)消防設(shè)施運行狀況的實時監(jiān)測，“自動"發(fā)現(xiàn)并及時修復(fù)消火栓系統(tǒng)、噴淋系統(tǒng)、消防水池、消防水箱、電氣線路和用電設(shè)備等異常情況，保證系統(tǒng)處于正常運行狀態(tài)。同時，采用“智慧"消防安全管理系統(tǒng)，將消防系統(tǒng)與安防監(jiān)控等系統(tǒng)有效融合，通過對采集的數(shù)據(jù)進行分析，評估安全狀態(tài)，及時發(fā)出預(yù)警信息，防患于未然。博物館可積極運用現(xiàn)代消防技術(shù)，增強火災(zāi)預(yù)警、監(jiān)測和處置能力，提升消防安全水平。

3.1限流式保護器的設(shè)計

      電氣防火限流式保護器可有效克服傳統(tǒng)斷路器、空氣開關(guān)和監(jiān)控設(shè)備存在的短路電流大、切斷短路電流時間長、短路時產(chǎn)生的電弧火花大，以及使用壽命短等當(dāng)弊端，發(fā)生短路故障時，能以微秒級速度快速限制短路電流以實現(xiàn)滅弧保護，從而能顯著減少電氣火災(zāi)事故，保障使用場所人員和財產(chǎn)的安全。

安科瑞ASCP200-1電氣防火限流式保護器的主要元件是固態(tài)開關(guān)，不同于傳統(tǒng)家用的空氣開關(guān)（微斷）。我們知道，傳統(tǒng)空氣開關(guān)的斷開是一種機械運動過程，分?jǐn)鄷r間需要幾十毫秒(一般30～50ms)，帶負載斷開時通常伴隨有電弧的產(chǎn)生。而固態(tài)開關(guān)的斷開則是依靠半導(dǎo)體內(nèi)部的載流子運動實現(xiàn)，分?jǐn)鄷r間微秒級，速度快，無電弧產(chǎn)生。

如圖1所示，當(dāng)發(fā)生短路故障時，傳統(tǒng)空氣開關(guān)在電流升至C點時才能動作，且無法瞬時切斷電流，而固態(tài)開關(guān)則可以在電流升至B點時即瞬間切斷短路電流。

 

圖1短路故障前后電流與時間關(guān)系圖

      從流過電阻的電流熱量公式Q=I2Rt，可以很容易看出，傳統(tǒng)空氣開關(guān)與固態(tài)開關(guān)在短路時所釋放的能量差別可以達到數(shù)千倍之多。因此當(dāng)裝配限流式保護器的回路發(fā)生短路故障時，就可以避免電弧的產(chǎn)生，從而有效降低了電氣火災(zāi)。

3.2 ASCP200-1功能特點

    

ASCP200-1型電氣防火限流式保護器是單相限流式保護器，較大額定電流為63A。主要功能如下:

A）短路保護功能，線路發(fā)生短路故障時，能在150微秒內(nèi)實現(xiàn)快速限流保護；

B）過載保護功能，線路持續(xù)過載時，保護器限流保護；

C）表內(nèi)超溫保護功能，保護器內(nèi)部器件工作溫度過高時，保護器限流保護；

D）過/欠壓保護功能，線路欠壓或過壓時，保護器告警或限流保護（可設(shè)）；

E）電纜溫度監(jiān)測功能，被測線纜溫度超過報警設(shè)定值時，保護器告警或限流保護（可設(shè)）；

F）漏電流監(jiān)測功能，線路漏電超過報警設(shè)定值時，保護器告警或限流保護（可設(shè)）；

G）通訊功能，保護器配置1路RS485接口，1路2G無線通訊，可以將數(shù)據(jù)發(fā)送到安科瑞Acrel-6000安全云平臺，或第三方監(jiān)控軟件或平臺，從而實現(xiàn)遠程監(jiān)控。

3.3 ASCP200-1技術(shù)參數(shù)