[摘要]随着国民经济的发展和人民生活水平的提高，电能的需求和使用量越来越大。但是在电能的生产、输送、分配和使用过程中由于长时间运行、线路绝缘部分老化以及用电不当等原因，使得电气火灾隐患及其发生率不断增加，重特大电气火灾事故频频发生。面对严峻的电气火灾形势，查清起火原因，及时采取有效的措施对预防类似火灾事故的再次发生有积极的促进作用。本文对目前国内外火灾故障的分析研究现状做了一个简要的分析。
[关键词]电器火灾 电器故障 仿真
1 前言
当今社会，电能已成为人类最重要的能源之一。但在电能不断增长而造福人类社会的同时，因电能使用不当引发火灾所造成的危害也是十分惊人的。在我国，按起火原因分类，电气火灾一般指由电气线路、用电设备、器具以及供配电设备出现故障性释放热能，在具备燃烧条件下引燃本体或其他可燃物而造成的火灾。大量火灾统计资料表明我国电气火灾无论是在火灾原因还是在火灾直接经济损失方面多年来都处于各类火灾统计数的首位。电气火灾不仅一直呈现居高不下的局面，而且损失惨重的重特大火灾往往也由电气火灾所造成。针对电气火灾日益突出的问题，国内外学者进行了大量的研究工作。下面对目前国内外的研究状况做一个简要分析。
2 目前国外发展现状
在建筑物火灾中，电气线路及其设备出现故障引起的火灾占有相当大的比例。目前国外对线路电气故障引发火灾问题的研究主要集中在造成短路、过载、接触不良、漏电及保护装置失效的因素及起火原理方面的研究，并对每种电气火灾产生的原因做了详细的分析。对于国外电气火灾鉴定技术，线路电气火灾调查认定的研究和实践也主要围绕上述电气故障进行，其中短路电弧起火的认定受到高度重视；线路连线和插头导电片与插座之间接触不良及铜、铝线相接等所导致的“发热”而致使连线、插头处绝缘发生“热降解”到被“引燃”的发展过程在接触不良认定中。
几乎在所有的建筑物火灾现场都可看到因为电线之间放电形成的电路熔痕，国外对电气火灾痕迹物证鉴定时很重视电路熔痕的鉴别。通过对火灾后电路导体的检查(即外观法)来判断熔痕特性，并采用金相检验分析技术，以微观结构为基础，可以确定铜导线的熔痕是火灾加热所致还是电流通过导体发生高热而形成。Lee E-P等专家发现在一次短路熔痕中存在石墨和无定形碳两种晶形，而在二次短路熔痕中仅存在无定形碳一种晶形，从而可以用来分辨一次短路和二次短路，并通过测定晶体中树枝状结晶臂间隔和氧化物浓度可以用来评估形成短路熔痕的环境温度。
从已掌握的资料看，目前日本、美国、前苏联、瑞士等国家，在电气火灾原因调查上，以形成了一定的鉴定技术。二十世纪中、后期，美国、日本提出通过对建筑物火灾中铜导线熔痕特征进行宏观和金相分析，用其外观形貌和金相组织特征来鉴别导线的短路熔痕和火烧熔痕；前苏联用x射线方法，研究火场中提取的导线结构，根据熔痕显示出的星芒现象，可以认定导线熔痕是短路形成还是火烧形成。90年代末期，日本对熔痕内部含氧量与温度的关系进行了定量研究，并利用熔痕金相组织中二次枝晶的间距判断痕迹形成时的环境温度，简称DAS法，开创了电气火灾物证鉴定技术定量研究的先河。瑞士利用表面分析方法，分析从火场中提取的导线熔痕外表面附着物来判定熔痕形成的原因。
由于发达国家消防设施比我国更加普及完善，如美国建筑消防设施标准均高于我国标准要求，甚至家庭安装使用火灾自动报警、自动灭火装置都已经普及，因而火灾对建筑的毁损程度一般都低于我国，就火灾原因调查认定而言，国外具体操作难度普遍偏轻。因此目前，电气故障传播时序分析方法在国外还未进行深入研究。
3 目前国内发展现状
火灾原因认定是火灾调查的重要组成部分，是火灾调查与相关部门合作，经过人员询问、现场勘查、物证鉴定等环节，对引起火灾之原因给出准确的判定意见。可以说特大疑难火灾电气原因的认定与排除是多学科知识和专家经验综合运用的结果。从技术角度看，火灾原因认定必须首先确定起火点或部位，通过残留物状态分析火灾发生发展的时空关系，判定火流方向和蔓延方向，最终找到起火点。其次，必须在起火点处查清引起火灾的起火源。由于引起火灾的原因种类较多，火灾的模式也是多样的，残留物存在的状态和特征也是不同的。提取必要的痕迹物证或残留物进行技术鉴定或检验，对鉴定结论或检验结果再经现场勘验核实，排除可疑因素，才能查清火灾原因。根据痕迹物证鉴定情况，对可能引起火灾的电气故障的进一步分析，判明电气故障引起火灾的原因，为分清事故责任提供科学依据。随着科学技术的发展，火灾原因认定技术也在不断地发展和进步，凭经验或感觉判定痕迹的性质将逐渐为科学分析方法和技术所取代，因而技术鉴定在火灾认定过程中显得越来越重要。目前广泛应用的电气火灾原因技术鉴定方法主要有宏观分析法、金相分析法、成分分析法、剩磁分析法、综合分析法、模拟试验法、微观形貌法等。其中宏观分析法和微观形貌法是利用熔痕外表面特征对痕迹熔化性质进行定性鉴别；金相分析法是利用熔痕内部组织特征对痕迹熔化性质进行定性鉴别；剩磁分析法是利用电气线路短路对周围铁磁性物质的影响来判断该线路是否发生过短路；成分分析法在国际上首次提出利用熔痕内表面空洞的成分变化对痕迹熔化性质进行鉴别，因为它能够克服短路发生后火灾对其特征的影响，因而当时达到了国际先进水平。
但是，技术鉴定只是火因认定过程中重要的一个方面，而不能取代火因认定，必需将火因技术鉴定和现场勘查有机结合起来，才能使火因认定更科学、更准确、更有可信力。由于痕迹形成是能量在时间和空间、火灾环境及其故障模式等综合作用的结果，如着火前发生故障形成的痕迹大多数是构成火灾的直接因素，又如构成电气火灾的故障痕迹又被火焰作用而破坏或提取不到，会造成火因认定和技术鉴定结论的不一致。因此不能将技术鉴定绝对化、形式化，单纯的以技术鉴定结论作为证据，而不综合分析火灾中出现的相关因素，这不是科学的、符合实际的认定方法。
4 结论
火灾调查实践证明，火灾原因认定是一个极为复杂的系统辨识过程。电气物证鉴定是电气火灾认定和排除的重要组成部分，鉴定结论是火因认定的重要证据。但技术鉴定鉴别痕迹的熔化性质，只能说明电气故障或诱发故障发生的结果，并不说明故障形成的原因。
从国内外发展趋势看，电气火灾物证鉴定技术的研究，一方面要从定性研究向定量研究发展；另一方面，要力争将各局部特征和鉴定结论有机地结合为对整个火灾现场物证的鉴定结论，以提高技术鉴定和原因认定的适用性和准确性。未来典型建筑电气火灾故障分析及模式识别的研究是该研究领域的主要课题。可以通过对典型建筑低压配电线路进行分析，构造出其原理图，利用仿真软件建立其模型。通过设置线路参数、仿真参数，对不同地点发生的各种短路故障及接触不良等故障进行仿真。根据仿真结果和波形，归纳出各种故障模式的特点。在分析火灾发生后的线路和设备现象的基础上，利用人工神经网络建模来判断故障发生的可能起始点及火灾发生的原因，所采用相应的算法，能够为电气火灾调查和技术鉴定提供参考依据。