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    浅谈大型医院典型电气火灾分析与防控对策研究

    发布时间: 2024-01-23  点击次数: 176次

    安科瑞电气股份有限公司 上海嘉定 201801

    摘要:结合医院建筑特点和案例分析,归纳医院电气火灾的5大特点,通过调研分析得出医院电气火灾频发的主要原因包括线路老化、运维检修管理不及时等7个方面,并从医院后勤管理的角度提出建立健全医院电气运行管理的“三道防线":技术防线、管理防线和执行防线。

    关键词:医院;火灾;后勤管理;电气火灾;火灾案例

    0.引言

    随着我国经济的发展,*府对医疗等民生领域日益重视,全国各地开始陆续扩大医院的建设规模更新医疗设备。医院快速增长的用电需求与电气回路设计承载力不够、电能质量不稳定等现状存在显著矛盾!。医院作为人流量较大的公共场所,应该保证电力供应、防止电气火灾,否则,轻则损坏医疗设备,重则造成抢救中断、患者伤亡等严重医疗事故。本文对医院电气安全进行研究,分析电气火灾频发的主要原因,探讨建立健全电气运行管理体系的有效措施,旨在切实保证医院电力供应和消防安全。

    1.电气火灾情况概述

    1.1电气火灾数据分析

    2014―2020年,我国电气火灾一直位列各类火灾*位,2018年电气火灾占比为34.6%,2019年高达52%,而且占比呈现上升趋势(拟合曲线为y=0.0238x+0.2531),如图1所示。

    在2018年的火灾统计中:67起较大火灾中电气火灾为37起,占比为55.2%;4起重大火灾中,电气火灾为3起,占比为75%。从上述数据可以看出,电气火灾是全国火灾防治的*点对象,并且越是重大火灾事故,电气火灾占比越高,一旦发生,其造成的后果十分严重。

    1.2医院电气火灾案例

    2019―2021年,全球范围内发生了多起医院电气火灾事故,大量案例表明大型医院电气火灾发生频次高、后果严重。同时由于现代医院具有建筑高层化、人员密集化等特点,一旦发生火灾,常易引发群死群伤事件,造成较大的经济损失和恶劣的社会影响(表1)。

    以广州市某医院一起典型电气火灾事故为例进行专项分析。事故发生时间为夏季凌晨5点,院内某高层建筑强电井内发生电线短路,配套漏电保护装置失灵,井内明火烧毁消防电缆(该电缆存在选材不当等问题),进而导致消防排烟系统无法正常启动。同时,因楼层强电井防火封堵不严,火势跨楼层蔓延,影响面扩大。一系列技术把关不严和管理措施不当,*终酿成了火灾险情(表2)。

    2.医院电气火灾特点

    医院电气火灾是指医院电气回路处于非正常或故障状态(如短路、过负荷、接触不良等),导致电能转化为热能,引燃附件及相关可燃物而发生的火灾。结合上述案例,对医院电气火灾特点进行归纳。4a11ec239c0110d748e61fc3f7b51fad_8b7b546245fe4c48bd55fb45e63139bf.png

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    2.1起火部位隐蔽

    医院电气回路属于建筑电气范畴,一般为了保证美观性,电气回路都安装在墙体内部、吊顶上部、穿线管路等肉眼无法直接观察的部位,并且在不触碰的情况下,很难发现超负荷等引起设备过热的异常运行状态,发热点较难发现,待火灾发展到一定规模(比如烟气)时才能发现。

    2.2起火时间隐蔽

    根据研究,重特大电气火灾发生时间集中在凌晨0点至凌晨4点,在电气火灾初期不易被察觉,从而导致连锁反应,引发大火灾。

    2.3起火原因差异性大

    通过对2007―2016年之间历年发生的电气火灾原因进行统计分析,将电气火灾原因分为4大类:电气线路故障(占比为78.27%)、电加热器具火灾(占比为8.70%)、电气设备故障(占比为4.35%)和其他(占比为8.68%)。其中电气线路故障又分短路(占比为72.34%)、过负荷(占比为11.12%)、接触不良(占比为5.56%)、其他(占比为10.98%)等情况,详见图2。

    2.4可燃、助燃物多

    医院内棉絮、床垫、医用酒精等可燃物和氧气、压缩空气等助燃物种类多、存量大。同时,医院内大量压力容器和设备也是重要危险源。在日常管理中,部分保洁人员将电井作为临时仓库,堆放纸盒、塑料瓶等易燃杂物。

    2.5火灾后果严重

    大型医院具备“三多一难"特性,“三多"指电气设备使用多、老弱病残人员多、易燃易爆物品多,

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    “一难"指人员疏散困难。大型医院用电量大,众多设备无法停电运行,而且综合性医院建筑物高大,楼梯间、电梯间、管道井等竖向井道众多,容易形成烟囱效应和风洞效应,使火灾烟气迅速蔓延,加大了扑救难度,常易引发严重后果(图3)。

    3.医院安全用电现状

    3.1电力线路老化情况频发

    自1992年开始,国内大量建筑的布线方式改为暗线布置,当时国家标准规定的使用年限,使用期间若未及时对房屋电线电缆进行更新改造,老化的电气回路和超年限服役的电线轻则发热导致跳闸,重则直接引发电气火灾。

    3.2电力线路过载运行

    随着医疗技术的发展,医疗设备不断增加,如CT、MRI、DR、DSA、直线加速器等,医院用电负荷也在逐年提升。但建筑电气具有固化特性,一旦竣工不宜改造扩容,其负荷承载能力具有上限(比如1mm2的电线载流量为4~5A),大量增加的电气设备将会使线路处于满负荷甚至过负荷状态,这将降低电线使用寿命,严重时会因过热引发火灾。

    3.3电气产品质量参差不齐

    部分改造项目中,施工单位采购的空气开关、插座面板、照明灯具等往往是常见品牌中的低端产品,甚至掺杂少量伪劣产品,存在质量不稳定、安全系数低等安全隐患,大量使用不仅会增加用电负荷,还会加大火灾安全隐患。在2017年全国火灾案例统计中因产品质量问题引发的电气火灾占14.55%。

    3.4保障及检测手段落后

    电气火灾起火部位隐蔽,特别是当线路长时间过载且运行温度较高时,肉眼无法察觉,且电气回路一旦有故障(如短路),*一时间切断电源十分关键。与日本的电气化程度相比,2018年我国人均用电量只有日本的46.4%,但是日本电气火灾占比仅为3%,远低于国内的34.6%。因此,须要采用不同的电气检测技术,利用自动化和智能化手段辅助电气安全管理,实现大型医院的智能化电气管理。

    3.5运维检修管理不到位

    目前大型医院电气运行维护由配电房专人值守,以设备、管井、线路定期巡检为主,电压、电流、功率因数、温度、湿度等电气相关参数依靠人工抄录,远程监测和智慧化分析程度较低。配电室检修属于高压检修领域,对专业知识要求高、安全风险大,需要专业人士进行操作,否则可能会产生配电柜爆炸等重大安全生产事故。通过文献查阅发现因“使用管理问题"导致的电气火灾占比达60.36%。

    3.6安全用电意识淡薄

    医院办公区域、实验室、住培生宿舍等存在“插线板电线接线混乱、盘卷交织、超载使用"等不安全现象。部分大型医院内部可能保留有职工社区,房屋建筑年代久远,用电设施陈旧、电线走线混乱、等电位联结被肆意破坏等情况时有发生,存在较多的监管盲区,这些都是引发电气火灾的重要隐患。

    4.医院电气火灾防治对策

    针对医院电气火灾的特点和安全用电现状,提出医院电气火灾防治“三道防线",分别是技术防线、管理防线和执行防线。

    4.1技术防线

    采用安全、可靠的技术手段,有效地对电气设备、回路等进行监视和把控,利用技术手段提高效率。

    采用有效的检测手段。电气火灾初期较隐蔽且难察觉,日常巡检人员可携带红外成像检测仪、夜视仪等,对配电柜、配电箱等部位进行检测,及时消除隐患,确保供电电源、电力线路、用电设备整体回路中不存在发热点。

    针对线路老化、过载运行等情况,可以采用电气安全评价方法,对电气回路进行评价分级,并依据评价结果确定线路的安全运行年限和更换周期,制定合理的拉线策略,降低线损,提供有效供电方案。

    建立电气监测平台[9-10],在关键电气回路节点加装探测器(电压、电流互感器),实时收集各电力支路数据并进行分析,既方便优化负荷分配、节能降耗,又有利于评估电气系统整体安全性,进而找到薄弱环节和隐患。同时,要建立电气检测平台和消防联动系统之间的连接,达到及时消除火险的目的。

    在门诊医技楼等仪器设备较多的区域,考虑加装滤波装置。目前医院常用的仪器设备如核磁共振、CT等多为非线性负荷,在使用过程中会向电力系统传送大量谐波,给电力设备及系统中其他负荷的安全运行带来不利影响。通过对大型放射影像设备集中供电和加装滤波器等方式,尽量降低谐波的危害程度,确保医院电力系统安全平稳运行。

    在新建大楼或扩建院区的设计阶段,考虑引入建筑信息模型(BuildingInformationModeling,BIM),对电气与建筑、结构、暖通、给排水等专业进行协同设计,实现信息共享、三维呈现,方便对整个建筑电气的安全性、合理性、可靠性进行评估,同时,可视化的信息模型利于后期运维管理。

    4.2管理防线

    1.强化制度建设

    制度是医院电气安全管理的保障,医院电气安全管理须要做到有规可依、有章可循。我国电气火灾占比从20世纪80年代的10%上升到2015年的30%,其重要原因是对电气火灾的重视程度和危机意识不够。增强防范意识,建章立制:针对电气回路的设计、安装、验收、改造,电气设备的安装、加装和使用,以及运维检修部门的人员资质要求、技术等级等,制定措施,明确目标,责任到人。

    2.加强宣传培训

    针对部分工作人员安全意识薄弱、专业检修人员应急排故能力不强等问题,建立规范的宣传和培训制度。对临床医护人员、行政工作人员,以普及性电气安全及防火宣传为主,可将枯燥的纸质条文转变为生动易懂的图文动画,传达电气安全知识和火灾应急处置办法。对配电柜维护、日常巡检、故障维修等专业人员进行专项技能培训,邀请专家学者定期授课,技术能手现场实操演练,鼓励相关人员再学习,落实持证上岗,不断提升专业技术水平和故障应急处理能力。

    3.建立健全组织架构

    电力保障是医院后勤部门的重要工作,建立专门的电力保障应急中心,培养一支专业化的电力人才队伍,对电力安全进行全局把控,其工作内容涉及电力安全评价、线路扩增、科室设备新增评估、日常运维检修等内容(图4)。

    电力保障应急中心实行24小时值班制和首问负责制,确保各项工作落实到人、有效推进。以科室加装用电设备评估为例,其标准流程见图5。

    4.3执行防线

    高效地执行各类规程规范是安全用电的重要保证,没有到位的执行力度,安全用电目标就会是一纸空文,因此,强化“执行防线"是关键。对于医院电气火灾,应通过有效机制强化“技术防线"的落实,强化日常运维巡视和隐患排查,同时须要完善电气火灾突发事件的处置机制,保证火灾险情能在*一时间被发现、处置和消灭。

    1. 完善安全用电考核、激励机制

    制定公平、公正的考核奖惩制度,有力推进各项措施落地。将考核结果与干部任用、岗位竞聘、职称晋升、工资薪酬等挂钩,并实行任期内发生电力火灾重特大事故“一票否决"制度,以此约束领导干部、普通职工的安全用电行为;同时开展安全用电选拔,对安全用电执行良好的科室予以表扬,从而达到弘扬**、鞭笞后进的目的。

    1. 完善用电安全应急事件处置机制

    医院安全用电管理的目标是采取各种预控措施,确保电气回路安全运行,及时消除火灾隐患,防止发生各类火灾事故,但难免百密一疏,因此须要落实应急机制,强化专业科室的电气火灾应急处置能力,做到每年必演习、每年必培训、培训必考试、资料留底等,从而保证大型医院的电力火灾应急处置处于高水平状态。

    1. 建立良性的安全用电监督机制

    目前国家和人民群众负责任的重要体现,为此,除了做好日常工作外,须要强化监督稽查制度。员工的本职工作如果没有受到有效的监督,常常流于形式,而电气火灾发生后将无法弥补,为此须强化工作巡视制度,从而保证安全用电各项措施落实到位,彰显监管的韧劲。

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    5.安科瑞电气火灾监控系统

    5.1概述

    Acre1-6000电气火灾监控系统,是根据中心的消防电子产品试验认证,并且均通过严格的EMC电磁兼容试验,保证了该系列产品在低压配电系统中的安全正常运行,现均已批量生产并在全国得到广泛地应用。该系统通过对剩余电流、过电流、过电压、温度和故障电弧等信号的采集与监视,实现对电气火灾的早期预防和报警,当必要时还能联动切除被检测到剩余电流、温度和故障电弧等超标的配电回路;并根据用户的需求,还可以满足与AcreIEMS企业微电网管理云平台或火灾自动报警系统等进行数据交换和共享。

    5.2应用场合

    适用于智能楼宇、高层公寓、宾馆、饭店、商厦、工矿企业、国家*点消防单位以及石油化工、文教卫生、金融、电信等领域。

    5.3系统结构

    5.4系统功能

    监控设备能接收多台探测器的剩余电流、温度信息,报警时发出声、光报警信号,同时设备上红色“报警"指示灯亮,显示屏指示报警部位及报警类型,记录报警时间,声光报警一直保持,直至按设备的“复位"按钮或触摸屏的“复位"按键远程对探测器实现复位。对于声音报警信号也可以使用触摸屏“消声"按键手动消除。

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    当被监测回路报警时,控制输出继电器闭合,用于控制被保护电路或其他设备,当报警消除后,控制输出继电器释放。

    通讯故障报警:当监控设备与所接的任一台探测器之间发生通讯故障或探测器本身发生故障时,监控画面中相应的探测器显示故障提示,同时设备上的黄色“故障"指示灯亮,并发出故障报警声音。电源故障报警:当主电源或备用电源发生故障时,监控设备也发出声光报警信号并显示故障信息,可进入相应的界面查看详细信息并可解除报警声响。

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    当发生剩余电流、超温报警或通讯、电源故障时,将报警部位、故障信息、报警时间等信息存储在数据库中,当报警解除、排除故障时,同样予以记录。历史数据提供多种便捷、快速的查询方法。

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    5.5配置方案

    应用场合

    型号

    产品照片

    功能

    消防控制室

    Acrel-6000/B

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    适用于1~4条通信总线*多可连接256个探测器,可适用于壁挂安装的场所。

    Acrel-6000/Q

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    适用于大型组网,壁挂式监控主机数量较多且需集中查看的场所,主要监测壁挂主机信息。

    一、二级

    低压配电

    ARCM200L-Z2

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    三相(I、U、kW、Kvar、kWh、Kvarh、Hz、cos中),视在电能、四象限电能计量,单回路剩余电流监测,4路温度监测,2路继电器输出,4路开关量输入,事件记录,内置时钟,点阵式LCD显示,2路独立RS485/Modbus通讯

    ARCM200L-J8

    8路剩余电流监测,2路继电器输出,4路开关量输入,事件记录,内置时钟,点阵式LCD显示,1路RS485/Modbus通讯

    ARCM300-J1

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    1路剩余电流监测,4路温度监测,1路继电器输出,事件记录,LCD显示,1路RS485/Modbus通讯

    AAFD-□

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    检测末端线路的故障电弧,485通讯,导轨式安装。

    ASCP200-□

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    短路限流保护、过载保护、内部超温限流保护、过欠压保护、漏电监测、线缆温度监测,1路RS485通讯,1路GPRS或NB无线通讯,额定电流为0-40A可设。

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    短路限流保护、过载保护、内部超温限流保护、过欠压保护、漏电监测、线缆温度监测,1路RS485通讯,1路NB或4G无线通讯,额定电流为0-63A可设。

    配套附件

    AKH-0.66

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    测量型互感器,采集交流电流信号

    AKH-0.66/L

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    剩余电流互感器,采集剩余电流信号

    ARCM-NTC

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    温度传感器,采集线缆或配电箱体温度

    6.结束语

    针对医院电气火灾的特点及医院安全管理要求,建立健全医院电气火灾防治的“三道防线",可有效降低电气火灾的发生概率,同时提升电气火灾的应急处置能力。对于“三道防线"中的具体措施,应在不断实践和医院发展中及时调整、完善。

    参考文献

    1. 贾英雷,袁建峰,等.医院患者安全文化认知现状及影响因素研究[J].中国医院管理,2017,37(8):32-34.

    2. 文倩,唐文明,范开洲.大型医院典型电气火灾分析与防控对策研究

    3. 安科瑞企业微电网设计与应用手册2022.5版


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