[發明專利]一種電氣火災短路模擬裝置及其模擬方法

有效

• 申請號: 201410076848.2
• 申請日: 2014-03-04
• 公開（公告）號: CN103776973A
• 公開（公告）日: 2014-05-07
• 發明（設計）人: 梁棟;王莉;楊文兵;莫善軍;沈浩;王海蓉;褚燕燕
• 申請（專利權）人: 中山大學
• 主分類號: G01N33/00
• 分類號: G01N33/00
• 代理公司: 廣州市華學知識產權代理有限公司 44245
• 代理人: 郭煒綿

技術領域

本發明涉及電氣火災短路模擬的技術領域，尤其是指一種電氣火災短路模擬裝置及其模擬方法。

背景技術

我國《消防法》第51條第3款規定：“公安機關消防機構根據火災現場勘驗、調查情況和有關的檢驗、鑒定意見，及時制作火災事故認定書，作為處理火災事故的證據”。火災發生以后，原因調查是公安消防部門不可回避的法定職責，必須準確、迅速地查明火災原因，及時公布調查結論，保障公眾合理知情權。2012年最新頒布的《公安部關于修改<火災事故調查規定>的決定》（公安部121號令）第23條規定:“現場提取的痕跡、物品需要進行專門性技術鑒定的，公安機關消防機構應當委托依法設立的鑒定機構進行。”隨著社會和經濟的發展，火災日益復雜化，火災物證鑒定己成為火災調查中一種重要的技術手段和方法，對查明火災原因發揮著越來越重要的作用。廖光煊等認為，火災調查研究是火災科學的重要分支，火災調查中經過分析鑒定，具有證明作用的物證是認定火災原因、火災性質和處理火災責任者的依據和司法訴訟的證據。火災物證鑒定是火災原因調查工作的“重要基礎”，其為事故起火原因提供最為直接的證據，貫穿著火災事故調查、分析的全過程，是火災科學基礎研究最為耀眼的“明珠”之一。

電氣火災是指由于電氣線路、用電設備、器具以及供配電設備出現故障性釋放的熱能；如高溫、電弧、電火花以及非故障性釋放的能量；如電熱器具的熾熱表面，在具備燃燒條件下引燃本體或其他可燃物而造成的火災。根據火災統計數據表明，電氣火災是火災統計的主要類別，占40%以上，其中，短路是引發重大電氣火災最嚴重的故障形式。電氣火災物證鑒定是針對火災現場提取的導線、電氣連接件、電熱器具、用電設備上的金屬痕跡物證進行定性分析，判斷痕跡形成的時刻是火災發生前還是火災發生后及痕跡形成時是否有電作用的參與。

電氣火災常見的短路故障形成的熔痕分為一次短路熔痕（PSM,primary?short?circuited?melted?mark）和二次短路熔痕（SSM,second?short?circuited?melted?mark），PSM是指火災之前由于電氣短路形成的熔痕，SSM則指在火災環境中，由于火燒破壞絕緣層而發生短路形成的熔痕，如何鑒別和判定短路熔痕的性質對分析火災的原因和火災事故認定至關重要，尤其是一二次短路的區別。

以美國國家標準與技術研究院（NIST）發行NFPA921最具特色，NFPA921定性討論了導線在不同條件下，如過流、過載、火燒、接觸不良、電弧等作用下形成的金屬導線熔化形成的熔痕，但并未討論熔痕形成機理以及熔痕判別標準。

日本學者最早通過測定熔痕中碳化殘留物結構、晶體中樹枝狀結晶臂間隔和氧化物濃度來區分PSM和SSM。美國采用的金相檢驗分析技術，基于微觀結構，鑒別導線的火燒熔痕和短路熔痕。

我國自上世紀80年代以來開始研究電氣火災原因技術鑒定方法，公安部消防局四個消防所研究成果各具特色，目前應用最廣泛的是金相分析法，由公安部沈陽所牽頭編制的GB16840.4-1997標準。現有的短路熔痕分析法主要有外觀分析、內部組織分析、二次離子質譜法斷面元素深度分析、枝晶間隙分析法等。

近年來公安部沈陽所高偉等應用俄歇電子能譜(AES)對短路熔痕表層作刻蝕分析，分析O和C等元素的含量，用以推斷短路發生時的周圍環境氣氛條件，另外高偉等應用光學顯微鏡（OM）和原子力顯微鏡（AFM）觀測了熔痕微觀組織，進行了不同條件熔痕凝固組織對比分析。魏巍等對電氣事故中銅導線短路熔珠金相組織中的共晶體進行了定性和定量分析，通過（Cu+Cu₂O）共晶體含量來區分PSM、SSM，含量>30%為PSM，含量<30%或者不含共晶體為SSM。王蕓等利用掃描電子顯微鏡(SEM)對銅導線PSM熔痕和PSM熔痕的微觀形貌進行了觀察，并對PSM和SSM內部氣孔進行了統計分析。劉筱薇等分析了電流過載引起的銅導線過熱熔斷熔痕具有的特點：熔痕未熔化的粗晶粒區和細晶粒區之間有明確的界線。姜蓬等引入數字圖像處理方法對短路熔痕金相圖進行分析、處理，提取金相圖中晶格的輪廓，提出分類參數，改進了金相分析方法。

總結國內外研究進展，在電氣火災物證鑒定領域，主要存在以下缺陷：

1、迄今為止人們尚未搞清火災短路熔痕的形成機理以及各種因素作用的規律，需要深入開展理論和實驗研究，以揭示其中蘊涵的內在規律，促進火災物證鑒定水平的提高。