镇流器火灾危险性分析及火因鉴别方法的研究

镇流器火灾危险性分析及火因鉴别方法的研究摘要：本文结合火灾案例，对如何应用金相分析技术鉴别镇流器火灾残留物进行研究。建立用金相分析技术对镇流器火灾原因进行鉴别的方法，归结出依据其熔痕的金相组织特征进行火灾原因鉴别的判据，提出对镇流器火灾的预防措施。关健词：熔痕火场残留物金相分析1前言随着经济建设的发展，我国的电气火灾迅速增加，发生次数和经济损失都占各类火灾之首，据公安部统计，我国1990年～1998年，电气火灾发生起数n万余起，损失近35亿元，电气火灾年均起数占火灾年均总起数的27.5%，年均损失占火灾损失的37.3写。电气火灾增长势头快，损失大，恶性、特大型火灾多，特别是重特大电气火灾事故，损失巨大，令人触目惊心，给我国人民生命财产造成了巨大损失。从1986年～1990年日本电气火灾现状看，日本人均用电量比我国高出十几倍，而电气火灾损失远没有我国这样突出，在各种火灾损失中仅列第8、9位，电气火灾起数也仅占总起数的2％～3％。美国电气火灾所占的比例也不突出。查阅有关资料，在1986年～1990年间重特大电气火灾“火源”顺序中（按直接经济损失大小排序），日光灯镇流器排在第4位，损失为2632万元，火灾起数为24起，成为主要火源，全国20起最大电气火灾中竟有两起是它引起的，由此可见，日光灯镇流器火灾不容忽视。我们必须花大气力去研究降低电气火灾及其损失的有力措施，并通过各方的努力，把电气火灾及其损失降低到最低程度。本文仅对日光灯镇流器火灾危险性及火因鉴别分析的方法进行论述，并提出对镇流器火灾的预防措施，以减少类似火灾的发生。2镇流器火灾危险性日光灯通电后其灯管温度不高，至今尚未发现因日光灯管温度过高将可燃物烤燃的火灾案例，而与之配套的日光灯镇流器却能引起火灾。不同规格的日光灯对电压、电流的要求各不一样，因此都要安装镇流器，以用来降低电压和限制电流。镇流器的作用有两个：一是在起辉器配合下，促使灯管气体放电，灯管发亮；二是在灯管点亮后限制其工作电流的大小，使灯管内气体放电能稳定地持续下去。镇流器形成火灾的原因主要有：a）线圈绝缘损坏，造成匝间短路，使线圈的圈数减少，电阻减小，温度升高，沥青熔化外流着火；b）铁芯松动，声音不正常，引起线圈发热，沥青熔化外流着火；c）灯管两头亮中间不亮，镇流器容易发热，使积聚的易燃纤维、粉尘燃烧，导线绝缘损坏漏电，也会引燃易燃物。镇流器过热主要是由于电源电压过高或镇流器功率选配过小；灯架内通风不良使镇流器聚热；灯管启动不良或灯长时间闪烁也会引起镇流器过热；由于质量原因镇流器内部短路；镇流器过载或线路电压太高，接线松动等都会造成过热。在安装上，有的不垫隔热板直接固定在木板架上，且在灯下部放有大量易燃物，过热后会引起火灾。如果镇流器安装在天花板和其它可燃材料上，则有引起火灾的危险。3镇流器火灾模拟试验3.1用装有T-FORM型40W(E级绝缘）镇流器的日光灯灯具进行模拟试验试验样品编号为1＃、2＃、3＃、4＃、5＃。试验条件：环境温度18℃士2OC，相对湿度80％士3%RH,风速0m/s，电源电压240V～250V，试验时间120h。试验结果为：1＃、2＃、3＃试样按灯具正常工作状态进行试验，其镇流器表面的最高温度分别为74℃，60C,83C，试样无异常所见。4＃、5＃试样在试验的前40h按灯具正常工作状态进行，后80h按灯具异常工作状态（灯管频繁闪动）进行。其中，4＃试样的镇流器表面最高温度为152C，镇流器线圈漆包线绝缘膜炭化，镇流器端部的塑料罩壳内表面被烤炭化，并有部分熔化粘在线圈上，镇流器的塑料接线端子被烤呈熔融变形。3.2用40W荧光灯镇流器进行模拟试验将19个40W荧光灯镇流器（分别装在10套灯具中，其中只有l套灯具中装有l个镇流器，其余9套各装有2个镇流器），试验样品分别编号为：1-1＃、1-2＃、2-1＃、2-2抹、……、6＃、7-l＃、7-2＃、……、9-1＃、9-2＃。试验条件为：环境温度17C～18C,相对湿度75%RH，风速0.sm/s，电源电压250V,试验时间120h。试验结果为：4-2＃镇流器在通电806min(13小时26分）开始冒烟，通电812min(13小时32分）起明火燃烧，镇流器线圈（漆包线）烧损，线圈的护罩严重烧毁，接线端子呈熔融状变形，引出线局部呈熔融状变形。4-1＃镇流器在试验进行到378min(6小时18分）线圈开始变黑，同时，线圈护罩呈熔融状变形。其它试样镇流器无异常变化。上述两项模拟试验结果表明，镇流器有引起火灾的可能性。4镇流器火灾的鉴别方法4.1火灾残留物的提取确认火灾是否由口光灯镇流器引起，先决条件是查清起火点的所在，然后在该位置的上方找到安装的日光灯和镇流器，弄清两者之间有无联系。如果在起火位置的上方有镇流器，则可以作为初步确认的依据，如果经查证在起火点处没有镇流器，就应查找另外火源，但要注意，有的日光灯与镇流器并不安装在一处，可能会间隔一定距离。当确定起火点后，应在该处的炭层及杂物中寻找镇流器。在整个火灾过程中，镇流器虽然会被严重烧坏，但却不能烧尽，它的铁壳、线圈、硅钢片等仍然会保留下来。如果在火场勘查中，不能将起火点缩小到某一处而只能认定在某个房间时，这就需要将房间内的所有日光灯镇流器全部找到，作为物证提取，逐一进行比较。特别注意的是，需在起火点处提取日光灯镇流器的残骸作为物证。4.2外观检验按照通常的规律，凡构成起火原因的镇流器内部被烧严重，沥青几乎全部溢出和烧尽，而被外火烧的镇流器外部烧的重，内部烧的轻，这些从宏观检验上可以做出比较。镇流器内部过热燃烧时，线圈中漆层基本烧尽，严重时部分层间或匝间电磁线有断裂点。而外火作用下，只是线圈表层褪色，从外向内拆开时，线圈颜色会逐层恢复原色。提取到镇流器后将其外壳拆开，用体视显微镜对日光灯镇流器的残骸进行检查，如果是因线圈内部过热引起火灾，在线圈漆包线的熔断处会留下熔痕，大多数的熔痕呈圆珠状，见图1所示。没有通电使用状态下，无论外火情况如何也不会出现这种迹象，但为准确起见，可以将熔痕从漆包线上截取，进行技术鉴定，以便得出科学的结论。4.3微观检验金相分析微观检验是根据金属学原理，应用金相分析技术，利用金相显微镜对口光灯镇流器线圈上的熔化痕迹进行金相显微组织的观察和分析。将提取到的日光灯镇流器残骸，截取具有熔化痕迹的线圈上的熔痕，将其制备成金相样品，经过抛光浸蚀后，对样品进行金相分析。线圈多为铜质，其熔点为1083℃，在火灾现场勘查中，线圈上不仅会发现短路熔痕（短路时温度可达2000℃～3000O℃)，也经常会发现火烧熔痕，因为火焰的热作用也会将线圈形成有熔痕痕迹。但由于二者形成时的环境、气氛条件不同而留下了可供鉴别的依据，因此，我们利用金相显微镜对镇流器线圈上的熔痕进行金相显微组织的观察和分析，依据它们在金相组织上所呈现的显微组织特征，来判别线圈上熔痕的熔化性质。线圈火烧熔痕的金相组织特征为：其显微组织由粗大的等轴晶粒组成，无明显的过渡区痕迹，金相磨面较光滑，几乎没有气孔存在。线圈短路熔痕的金相组织特征为：其显微组织由胞状晶和柱状树枝晶组成，有较明显的过渡区的痕迹，金相磨面内有很多气孔存在。线圈火烧熔痕和短路熔痕的金相组织如图2、图3所示。因为这些熔痕是在温度较高、烟气较浓等类似火灾的环境中形成的。即开始时由于线圈内部过热，当达到一定温度时，线圈绝缘层燃烧最后导致线圈层间或匝lb］短路。所以，只要经鉴定证明线圈上的熔痕属于短路熔痕，就说明是镇流器内部过热所致。5火灾案例1)1993年8月12日22时18分，北京隆福商业大厦营业厅发生特大火灾。这起火灾烧毁建筑面积8020m2，烧毁大量商品及柜台货架等设施，直接经济损失2148.9万元，其中商场建筑损失164.5万元，设备损失60.5万元，商品损失1923.9万元。这是建国以来，北京市发生的最大一起火灾，震惊全国。勘查人员从金属的受热变形、断裂、熔化痕迹、可燃材料受热炭化、蔓延痕迹、物品被烧坍塌痕迹，构成了以礼品货架为中心的起火痕迹体系，它从不同的空间和角度证明，起火点在货架上部的灯箱处。起火点认定后，勘查人员在起火货架前的地面上提取了一个20W的日光灯镇流器，解体检查发现镇流器线圈上有熔化痕迹，经公安部消防局电气火灾原因技术鉴定中心鉴定，其鉴定结果为镇流器内部线圈发生短路，引燃周围的可燃物而发生火灾。2)1993年7月5日1时17分，大连经济技术开发区中日合资大连TMS医疗器具有限公司发生特大火灾。这起火灾烧毁高档无菌包装箱袋、一次性输液器、输血器、注射器等物资，直接经济损失13,6万元。经现场调查和勘查证实，此起火灾的直接原因系该单位半成品库内电源线靠近镇流器，在镇流器长时间通电过热的高温作用下，导致电源线绝缘层老化与镇流器发生短路，引燃周围的可燃物而发生火灾。3)1999年6月12日17时10分，深圳市宝安区沙景镇智茂电器制品厂，因仓库日光灯镇流器长时间过热，烤燃附近可燃物酿成特大火灾，造成16人死亡，18人重伤，40人轻伤，建筑面积为4450mZ的仓库和车间全部被烧毁，直接经济损失约20。万元6防火措施a）镇流器安装时应注意通风散热，不准将镇流器直接安装在可燃建筑物构件上，应用隔热的不燃材料进行隔离；b）日光灯镇流器的下方不要堆放可燃物品；C）镇流器和灯管的电压与容量必须相匹配，配套使用；d）容易发生问题的镇流器，要安装在明处；e）镇流器声音不正常时，要及时更换；f）灯管两端亮中间不亮，要认真检查灯管和起辉器，如有损坏，要及时更换；g）日光灯不要贴近天花板，要保持一定所离；h）镇流器的灰尘应定期清除；i）日光灯线路不要随便拆装，发现故障及时修好。综上所述，通过对日光灯镇流器火灾残留物的分析和研究，建立了用金相分析技术对镇流器火灾原因进行鉴别的方法，归结出依据其熔痕的金相组织特征进行火灾原因鉴别的判据，提出对镇流器火灾的预防措施。应用此金相分析技术手段和鉴别方法，我们已对多起火灾的镇流器遗留物进行了技术鉴定，为确定火灾原因提供了技术依据。