高校充电安全风险评估与防火管理

■ 李锐 上海市松江区消防救援支队■ 余阳 阎林平 东华大学保卫处

随着技术发展，使用充电电池的各类电子产品、电气设备和交通工具（包括电动车、电动自行车等）在人们的生产生活中应用逐渐增多。充电电池中使用最为广泛的有铅酸电池、锂离子电池、镍氢电池及镍镉电池等[1]。目前，锂离子电池由于具备设备装置体积较小且能量密集的特点，用量最大，也成为便携式充电电池的最佳选择[2]。锂离子电池工作原理见图1：

锂离子电池正极一般为LixCoO2、LixNiO2等复合材料，负极采用锂－碳层间化合物LixC6 等材料，充放电过程中，锂离子在正负极间往返嵌入和脱嵌，其中，充电池时，锂离子从正极脱嵌，经过电解质嵌入负极，放电时则相反[3]。

充电电池使用常见的安全隐患一般包括漏电、功率模块异常和通讯功能失效过充等。比如：电池功率模块输入输出欠（过）压、温度异常都会造成充电异常，可能导致电池局部温度过高，进而引发火情[4,5]；电池通讯功能失效会导致充电设备接收不到停止充电请求，导致充电电池损坏或者电池爆炸引发火灾[6]。

充电电池引发火灾的特点表现为热失控时温度高、热失控速度快、会生成许多有害且可燃气体及烟雾、要扑灭比较困难，且在电池着火后存在爆炸隐患[7]。而且，充电电池燃烧不用氧气参与，属于内部材料化学反应，传统隔绝氧气灭火办法不起作用[8]。目前的消防标准不适用于充电电池燃烧情况，灭火系统中的灭火剂和灭火措施无法保证有效，这给消防、灭火及救援都带来了巨大难题[9]。

高校人群密集，教学科研活动和生活中经常涉及电化学储能充电电子产品、设备、电器和交通工具的使用。近年来，高校中充放电过程发生的火灾事故和充电设备、电动车自燃事故时有发生，比如：2009年1月5日，北京航空航天大学科研南1 号楼某实验室给实验用蓄电池充电，蓄电池突然冒出火花并着火，火势蔓延迅速，灭火器无法扑灭，火灾过火面积30m2，造成严重设备财产损失；2014年11月30日，广西建设职业技术学院相思湖校区，学生宿舍架空层的电动车突发起火，造成多辆电动车被烧；2014年12月30日凌晨，陕西榆林学院公寓楼5 号楼5 层一间女生宿舍突发大火，起火原因为学生未将手机充电器从电源插板拔下导致短路起火；2016年3月23日，东北大学西门附近的9 舍二楼一寝室发生火灾，起火原因为该寝室学生在屋内使用充电宝，引发着火；2017年4月4日，北京邮电大学因UPS（不间断电源）蓄电池组事故突发火灾，导致北京地区多所高校网络中断，校园网无法使用；2017年4月6日，福建农林大学校区的电动自行车棚凌晨突然起火，有上百辆自行车和电动自行车被烧毁，消防部门判定为电动自行车充电时引发火灾；2017年5月17日凌晨4 时，清华大学紫荆学生公寓16 号楼起火，起火原因系宿舍内电动车电池充电时发生火灾；2019年5月5日，住在桂林雁山大学城内的5 名广西师范大学漓江学院学生在电动车起火引发的火灾事故中遇难[10]。

高校实验室、宿舍等地方人员集中，火灾发生时，现场容易引起恐慌，易导致群死群伤，在社会上造成严重的负面影响。因此，高校必须关注校园内充放电过程的火灾风险控制，排查各类充电过程的安全隐患，并进行风险评估，做好充电安全教育和防火管理工作。

一、高校校园充电安全风险评估

（一）高校校园车辆充电风险评估

随着电动车技术（包括电动自行车、四轮电动车等）的发展，电动车成为很多师生的交通工具，同时，很多高校内也出现了电动车乱停、充电电缆私自乱接、违规充电等安全管理问题[11]。

由于充电引起的火灾事故频发，2017年6月1日发布的《国务院安委会办公室关于印发电气火灾综合治理自查检查要点及检查表的通知》中的《电气火灾综合治理自查检查要点》中明确提出：“人员密集场所不应在场所内为电动车充电，不应停放电动车”，因此，不少高校并不提倡校园内使用电动车，有的高校在学校安全手册中将电动车电池列为在学生公寓、实验室、办公室禁止使用的违章电器[12]。但需要指出的是：电动车作为一种相对环保、节能、省钱的交通工具，很多师生依然把电动车作为出行首选，众多的电动车使用量必然涉及庞大的充电需求，而学校管理部门对是否安装电动车充电桩以满足充电要求的呼声是“疏”还是“堵”，陷入了两难。

电动车（特别是电动自行车）乱接电线充电或者通宵充电，存在消防隐患[13]；充电电池正常使用寿命一般为3 到4年，如果电线老化或者电动车本身电瓶出现了问题，则更容易发生火灾，风险更大[14]。因此，校园内必须严禁私拉电线，并严禁使用有过期电池的电动车。另外，如果电动车加装电瓶，也容易造成线路过负荷，引发火灾；电动车使用者如果不注意加强对电动车的电线、电路等方面的检查，很可能会发生电路接触不良而引起接触点打火、发热，进而造成短路、串电事故的发生[15]。目前，国内部分高校已经建设了电动车共享充电设施，但充电桩一般集中分布在车库、路边等位置，难以做到专人监管，集中的充电桩中，如果某一充电桩发生起火问题，火势极易蔓延，造成大的火灾事故。

（二）学生宿舍充电风险评估

随着现代科技的发展，高校学生使用的充电类电子产品逐渐增多，学生宿舍被允许的充电行为主要涉及手机、平板电脑、充电台灯等小功率锂电池电子产品，但充电电子产品如果电池质量不佳或电子产品过充，容易造成过热燃烧而引发火灾。比如：手机电池充电保护机理是在电池内安装一个电压检测的保护电路，当检测到电池内部电压超过额定电压时，保护电路启动以阻止电池继续充电，但如果保护电路功能失效，电池超压充电会造成短路，此时电池会急剧放电，导致放出大量的热，进而发生爆炸乃至火灾。另外，如果电子产品充电时放置在接近热源的区域或者散热不畅的地方，也容易引发爆炸、火灾等事故。除此之外，电动自行车电池在高校宿舍充电情况也时常发生，宿舍内违规充电也增加了引发较大规模火灾的风险。因此，学生宿舍必须要制定有效的充电防火监督策略，加大充电防火治理力度。

（三）实验室充电风险评估

高校实验室是人才培养和科学研究的重要场所，随着技术发展，各类充电类实验设备在实验室内得到了越来越多的应用。实验室充电类设备的电池能量密度一般较大，如果对电池过充电且过充保护失效，往往会造成电芯本体温度不断升高达到热爆炸的状态，从而发生破裂、冒烟、起火乃至爆炸的危险。另外，电池内部电阻低的实验室充电设备如果发生短路会产生大的电流，使电池内部达到高温状态，非常容易引发火灾。

实验室人员密集、设备多，重大危险源多，如果实验室由于平面设计、结构设计、防火分区设置不合理，达不到《建筑设计防火规范》标准，一旦发生火灾，往往发展迅速且后果严重，因此实验室充电安全需要得到高校安全管理部门的充分重视。

二、高校安全充电管理

（一）电动车安全充电管理

电动车的使用必须以安全为前提，电动车的充电方式必须规范安全，比如：校园内必须严禁在办公楼、实验楼和宿舍区等楼宇建筑内给电动自行车充电，禁止私拉插线板等方式违规充电。

校园内电动车的使用，宜导不宜堵。高校在严禁违规充电的同时，应根据学校的电动车保有量配置相应的充电桩集中点，以方便电动车充电，同时做好充电桩集中场所的消防防火工作，并以《建筑设计防火规范》为参考制定电动车充电场所防火规定，明确耐火等级、电气防火要求，建设消防设施，将电动车停放充电场所建设纳入消防设计审查验收内容中。

电动车充电桩作为一种电气设备，如果质量不合格或管理不善有一定的危险性，而且电动车电池质量不合格有导致爆炸、起火等事故的可能。因此，为了保证安全，校园内建设的充电桩设施一定要符合国家相应建设标准，保证充电设施充电的安全性。并且，充电桩集中点平时运行过程中需要进行定期的电气设备安全检查，并进行记录，出现设备问题应及时通知售后技术人员进行维修，保证设备无缺陷运行。充电桩集中点必须建设监控摄像头，一旦发生火灾事故，监控室能第一时间发现并进行应急灭火响应。

（二）学生宿舍充电防火管理

高校学生公寓里的每一场火灾，都伴随着学生财产损失甚至生命的伤害，而且，经历火灾的学生也会有心理影响。因此，防火是高校宿管部门工作的重中之重。

为了防止学生宿舍出现充电火灾事故，首先要加强学生的充电安全教育和宿舍充电管理。比如：要求学生宿舍内使用的充电电子产品必须是正规厂家生产的合格产品，学生使用的充电类电子产品其充电器必须与电子产品配套，防止输入电压、输入电流与产品要求不一致；宿舍内充电需避免电子产品过载充电，如果发现电子产品温度比平时高许多或者有异味产生应立即停止使用；电子产品应该在通风、散热好的地方充电，不要放在书包、衣服兜或被子里，尽量多面散热；充电类电子产品应该避免磕碰、进水或高温环境下使用，电子产品充满电后应该及时拔掉插头。

对于宿舍的安全监管，高校宿管部门必须承担主要责任，必须对宿舍进行定期的安全巡查，寻找充电安全隐患并及时进行整改消除。需要指出的是：国内很多高校宿舍楼管理人员数量偏少，存在安全监管覆盖面不够的现实问题。因此，高校应该充分发挥学生自我防范的主观能动性和积极性。比如：在学生中成立“安全自律委员会”等学生安全志愿者组织，以公寓楼为单位，设置楼长、楼层层长等志愿者岗位，并以宿舍长为节点，细化宿舍楼安全网格，积极发动学生安全志愿者组织成员参与到宿舍内务检查、安全隐患排查、消防安全宣传等工作中。

学生参与到高校消防安全管理工作中，可充分发挥学生在防火工作中的主人翁地位，提高学生的自觉能力，克服宿舍管理者和被管理者的对立现象，激发学生自我管理、自我监督、自我教育的动力，可为提高学生安全意识并建立安全文化打下好的基础。

（三）实验室安全充电管理

高校必须重视实验室充电设备的安全使用问题，高校除需要完善实验室消防安全管理体系外，还要在实验室初建、改建、扩建工程中有防火设计内容，必须建设烟感报警系统、室内外消火栓系统、配备送风排烟系统、消防广播系统，并配备灭火器、灭火毯等消防设备。其中，对于充电设备引发的火灾，不能简单使用常规灭火器灭火。中国科学技术大学曾经研究了干粉、二氧化碳、七氟丙烷等灭火剂对锂电池火灾的灭火效果，研究发现：常规灭火剂无法从根本上中断充电电池内部的连锁分解反应，但七氟丙烷能有较好的灭火效果。因此，对于有充电设备的实验室，应配备有七氟丙烷等特种灭火器；另外，由于环境温度高会引起充电电池的内部故障，加大电池热失控的可能性，因此，实验室内应避免充电类设备与高温设备放在一起。

考虑到充电过程中，若长时间过流充电，电池所产生并积累的热量可能使电池损伤，而且，长时间过流充电也会造成导线过热引起绝缘层破损而发生短路故障，为避免长时间过流充电而产生火灾风险，实验室内充电设备不使用期间电源线应拔离插座。并且，充电设备使用时应插在定时断电插座上，以能在规定的时间内停止充电。

有充电设备的实验室负责人必须建立科学有效的充电设备防火应急预案，在救援方式上，根据充电设备火灾特点不同，制定不同的救援机制。当充电设备火灾发生时，应科学有效的及时控制并扑灭火源，若火势较大，则要做好应急疏散工作，避免发生烟中毒、触电及爆炸灾害。

三、结论与建议

第一，对于高校的电动车充电，从管理效果看，宜疏不宜堵，而且需要建立规范的安全充电制度以解决电动车乱停、乱放、乱充电问题。高校内必须禁止在实验室、教室、办公场所等室内对电动车电池充电，也应禁止师生将电动车停放在楼梯间、楼道、疏散通道、安全出口等区域。但同时，高校应该响应师生的电动车充电需求，并优化电动车充电管理，实现校园电动车充电安全有序。比如：结合校园环境建设共享充电桩，充电桩需具备定时充电、实时监测、异常断电等功能，并明确电动自行车集中充电点消防安全技术防范要求。

第二，安全的校园环境是高校管理的基本要求，不安全的充电过程往往会引发危害大的火灾、爆炸等消防事故，因此，高校内的充电安全不能掉以轻心，必须引起高校管理部门的重视。高校应该居安思危，定期进行充电安全专项安全检查工作。有较大规模集中充电场所的高校，应聘请专业的安全工程师对充电场所进行专业安全评价，并落实安全隐患整改建议。

第三，充电行为是高校消防安全的重要风险因素之一。高校充电安全风险防范宣传，应贯彻“预防为主，防消结合”方针，努力在师生中实现“要我安全到我要安全”的意识转变。对于宿舍消防管理，高校还应该充分激发学生的主人翁意识，引导建立学生自治安全管理组织，真正实现安全隐患的群防群治。