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1、第七章 电气防火防爆 火灾和爆炸事故往往是重大的人身伤亡和设备损坏事故。电气火灾和爆炸事故在火灾 和爆炸事故中占有很大的比例，仅就电气火灾而言，不论是发生频率还是所造成的经济损失，在火灾中所占的比例都有上升的趋势。配电线路、高低压开关电器、熔断器、插座、照明器具、电动机、电热器具等电气设备均可能引起火灾。电力电容器、电力变压器、电力电缆、 多油断路器等电气装置除可能引起火灾外，本身还可能发生爆炸。电气火灾火势凶猛，如不及时扑灭，势必迅速蔓延。电气火灾和爆炸事故除可能造成人身伤亡和设备损坏外，还可能 造成大规模或长时间停电，给国家财产造成重大损失。 第一节 电气火灾的原因电气火灾发生的原因是多种
2、多样的，例如过载、短路、接触不良、电弧火花、漏电、雷电或静电等都能引起火灾。有的火灾是人为的，比如：思想麻痹，疏忽大意，不遵守有关防火法规，违犯操作规程等。从电气防火角度看，电气设备质量不高，安装使用不当，保养不良，雷击和静电是造成电气火灾的几个重要原因。电气火灾和爆炸原因 在电力系统中，火灾和爆炸的危险性和原因各不相同。但总的来看，除设备缺陷、安装不当等设计和施工方面的原因外，在运行中由电流产生的热量、电火花或电弧等是引起电气火灾和爆炸的直接原因。 （一）危险温度危险温度是因电气设备过热所引起，而电气设备过热主要由电流产生的热量所造成。电气设备运行时总会发出热量。只有当电气设备的正常运行条件
3、遭到破坏时，其发热量增加，湿度升高，从而会引起火灾。 引起电气设备过度发热的不正常运行，大体归纳以下几种情况。 1、短路 发生短路时，线路中的电流增加为正常时的几倍甚至几十倍，而产生的热量可和电流平方成正比，使得温度急剧上升，大大超过允许范围。如果温度达到自燃物的自燃点或可燃物的燃点，即会引起燃烧，导致火灾。容易发生短路的情况有：（1）电气设备的绝缘老化变质，受机械损伤，在高温、潮湿或腐蚀的作用下，使绝缘破坏。 （2）由雷击等电压的作用，使绝缘击穿。 （3）安装和检修工作中，由于接线和操作的错误。 （4）由于管理不严或维修不及时，有污物聚积，小动物钻入等。 此外，雷电放电电流极大，比短路电流大
4、得多，以致可能引起火灾爆炸。 2、过载 过载也会引起电气设备发热，造成过载的原因大体有如下几种情况： （1）设计、选用的线路或设备不合理，以致在额定负载下出现过热；（2）使用不合理，如超载运行、连续使用时间超过线路或设备的设计值，造成过载； （3）设备故障运行造成设备和线路过载，如三相电动机单相运行、三相变压器不对称运行，均可造成过热。 3、接触不良 （1）不可拆卸的接头连接不良，焊接不良，或接头处混有杂质，都会增加接触电阻而接头过热。 （2）可拆卸的接头连接不紧密，或由于振动而松动也会导致过热; （3）活动触头，如刀开关的触头、接触器的触头、插入式熔断器的触头等活动触头，没有足够的接触压力或
5、接触表面粗糙不平，都会导致触头过热； （4）电刷的滑动接触处没有足够的压力或接触表面脏污、不光滑，也会导致过热； （5）对于铜铝接头，由于性质不同，接头处易受电解作用而腐蚀，从而导致过热。 4、散热不良 各种电气设备在设计和安装时都考虑有一定的散热或通风措施，如果措施受到破坏，可造成设备过热。 除上述各点以外，电灯和电炉等直接利用电流产生的热能断工作的电气设备，工作温度都比较高，如安装和使用不当，均可能引起火灾。 （二）电火花和电弧电火花是电板间击穿放电，电弧是由大量密集的电火花汇集而成。在有爆炸危险的场所，电火花和电弧是一个十分危险的因素。 电火花大体分为两类： 1、工作电火花：是指电气设备
6、正常工作时或正常操作过程中产生的火花，如交、直流电机电刷接触滑动小火花；开关或接触的开合的火花等。 2、事故火花：是线路或设备发生故障时出现的火花。如发生短路或接地时的火花；绝缘损坏网络及导电体松脱时的火花；保险丝熔断时火花；过压放电火花；静电火花；感应电火花及修理工作中错误操作火花等。 应当指出，电气设备本身事故一般不会出现爆炸事故。但在以下场合可能引起空间爆炸：周围空间有爆炸性混合物，在危险温度或电火花作用下，老旧设备（油断路器、电力变压器、电力电容器和老油套管）的绝缘油在电弧作用下分解和汽化，喷出大量油雾和可燃气体；发电机氢合装置：漏气、酸性蓄电池排出氢气等都会形成爆炸混合物引起空间爆炸
7、。 第二节 危险物质在大气条件下，气体、蒸气、薄雾、粉尘或纤维状的易燃物质与空气混合，点燃后燃烧能在整个范围内传播的混合物称为爆炸性混合物。能形成上述爆炸性混合物的物质称为爆炸危险物质。凡有爆炸性混合物出现或可能有爆炸性混合物出现，且出现的量足以要求对电气设备和电气线路的结构、安装、运行采取防爆措施的环境称为爆炸危险环境。爆炸危险物质分为以下三类：I 类：矿井甲烷；类：爆炸性气体、蒸气、薄雾；类：爆炸性粉尘、纤维。爆炸性气体、蒸气按引燃温度分为6组(表l9)。爆炸性粉尘、纤维按引燃温度分为3组(表110)。表1一9 气体、蒸气、薄雾按引燃温度分组组别T1T2T3T4T5T6引燃温度/45045
8、0T300300T200200T135135T100100T85表1-10 粉尘、纤维按引燃温度分组组别T1T2T2引燃温度/270270T200200T140爆炸性气体、蒸气按最小点燃电流比和最大试验安全间隙分为A级、B级、C级。爆炸性粉尘、纤维按其导电性和爆炸性分为A级和B级。危险物质的性能参数危险物质的级别和组别是根据其性能参数来划分的。这些性能参数包括：危险物质的闪点、燃点、引燃温度、爆炸极限、最小点燃电流比、最小引燃能量、最大试验安全间隙等。（1）. 闪点在规定的试验条件下，易燃液体能释放出足够的蒸气并在液面上方与空气形成爆炸性混合物，点火时能发生闪燃 ( 一闪即灭 ) 的最低温度。
9、闪点越低者危险性越大。（2）. 燃点 燃点是物质在空气中点火时发生燃烧，移去火源仍能继续燃烧的最低温度。对于闪点不超过 45 的易燃液体，燃点仅比闪点高 15 ，一般只考虑闪点，不考虑燃点。对于闪点比较高的可燃液体和可燃固体，闪点与燃点相差较大，应用时有必要加以考虑。（3）. 引燃温度引燃温度又称自燃点或自燃温度，是指在规定试验条件下，可燃物质不需要外来火源即发生燃烧的最低温度。一些气体、蒸气的引燃温度见书191页表 7-1； 第三节 危险环境1气体、蒸气爆炸危险环境(1)0区是指正常运行时连续出现或长时间出现或短时间频繁出现的爆炸性气体、蒸气或薄雾的区域。除了装有危险物质的封闭空间(如密闭的
10、容器、贮油罐等内部气体空间)外，很少存在0区。(2)1区是指正常运行时可能出现(预计周期性出现或偶然出现)的爆炸性气体、蒸气或薄雾的区域。(3)2区是指正常运行时不出现，即使出现也只可能是短时间偶然出现的爆炸性气体、蒸气或薄雾的区域。2粉尘、纤维爆炸危险环境(1)10区是指正常运行时连续或长时间或短时间频繁出现爆炸性粉尘、纤维的区域。(2) 11区是指正常运行时不出现，仅在不正常运行时短时间偶然出现爆炸性粉尘、纤维的区域。3火灾危险环境火灾危险环境分为21区、22区和23区，分别是有闪点高于环境温度的可燃液体、悬浮或堆积状的可燃粉体或纤维和可燃固体存在，且在数量和配置上能引起的火灾危险的环境。
11、第二节 防爆电气设备和防爆电气线路1.防爆电气设备1)防爆电气设备类型防爆型电气设备有隔爆型(标志d)、增安型(标志e)、充油型(标志o)、充砂型(标志q)、本质安全型(标志i)、正压型(标志p)、无火花型(标志n)和特殊型(标志s)设备。例如dBT4是隔爆型、B级、T4组的防爆型电气设备。2)危险环境的电气设备选型应根据电气设备安装环境的类型和等级、电气设备的种类选用防爆型电气设备。所选用的防爆电气设备的级别和组别不应低于该环境内爆炸性混合物的级别和组别,典型例子见表111至表113。表l11 气体、蒸气危险环境电气设备选型；见书198页表112 粉尘、纤维危险环境电气设备选型；见书199页
12、表113 火灾危险环境电气设备选型；见书199页正确选用电气设备(1)应根据场所特点，选择适当形式的电气设备。我国爆炸性气体危险场所按爆炸性气体混物出现的频繁程度和持续时间分为三个区：0区。连续出现或长期出现爆炸性气体混合物的环境；1区。在正常运行时可能出现爆炸性气体混合物的环境；2区。在正常运行时不可能出现爆炸性气体混合物的环境，或即使出现也仅是短时存在的爆炸性气体混合物的环境。(2)防爆型电气设备依其结构和防爆性能的不同分为以下几种：隔爆型(d)。具有隔爆外壳的电气设备，是指把能点燃爆炸性混合物的部件封闭在一个外壳内，该外壳能承受内部爆炸性混合物的爆炸压力并阻止向周围的爆炸性混合物传爆的电
13、气设备；增安型(e)。正常运行条件下，不会产生点燃爆炸性混合物的花火或危险温度，并在结构上采取措施，提高其安全程度，以避免在正常和规定过载条件下出现点燃现象的电气设备；本质安全型(i)。在正常运行或在标准实验条件下所产生的火花或热效应均不能点燃爆炸性混合物的电气设备；正压型(p)。具有保护外壳，且壳内充有保护气体，其压力保持高于周围爆炸性混合物气体的压力，以避免外部爆炸性混合物进入外壳内部的电气设备；充油型(o)。全部或某些带电部件浸在油中使之不能点燃油面以上或外壳周围的爆炸性混合物的电气设备；充砂型(q)。外壳内充填细颗粒材料，以便在规定使用条件下，外壳内产生的电弧、火焰传播，壳壁或颗粒材料
14、表现的过热温度均不能够点燃周围的爆炸性混合物的电气设备；无火花型(n)。在正常运行条件下不产生电弧或火花，也不产生能够点燃周围爆炸性混合物的高温表面或灼热点，且一般不会发生有点燃作用的故障的电气设备；防爆特殊型(s)。在结构上不属于上述各型，而是采取其它防爆形式的电气设备。例如将可能引起爆炸性混合物爆炸的部分设备装在特殊的隔离室内或在设备外壳内填充石英砂等；浇封型(m)。它是防爆型的一种。将可能产生点燃爆炸性混合物的电弧、火花或高温的部分浇封在浇封剂中，在正常运行和认可的过载或认可的故障下不能点燃周围的爆炸性混合物的电气设备。按爆炸危险场所分区，电气设备的选型见表37表311。表37 旋转电机
15、防爆结构的选型1表中符号说明：适用；慎用；不适；下同。2绕线型感应电动机及同步电机动采用增安型，其主体是增安型防爆结构，发生电火花的部分是隔爆或正压型防爆结构。3无火花型电动机在通风不良及户内具有比空气重的易燃物质区域内慎用。表38 低压变压器类防爆结构的选型表39 低压开关和控制器类防爆结构的选型电抗起动器和起动补偿器采用增安型时，是指将隔爆结构的起动运转开关操作部件与增安型防爆结构的电抗线圈或单绕组变压器组成一体的结构。电磁摩擦制动器采用隔爆型时，是指将制动片、滚筒等机械部分也装入隔爆壳体内者。在2区内电气设备采用隔爆型时，是指除隔爆型外，也包括主要有火花部分为隔爆结构而其外壳为增安型的混
16、合结构。表310 灯具类防爆结构的选型表311 信号、报警装置等电气设备防爆结构的选型(二)保持防火间距为防止电火花或危险温度引起火灾，开关、插销、熔断器、电热器具、照明器具、电焊器具、电动机等均应根据需要，适当避开易燃易爆建筑构件。天车滑触线的下方，不应堆放易燃易爆物品。变、配电站是工业企业的动力枢纽，电气设备较多，而且有些设备工作时产生火花和较高温度，其防火、防爆要求比较严格。室外变、配电装置距堆场、可燃液体储罐和甲、乙类厂房库房不应小于25m；距其它建筑物不应小于10m；距液化石油气罐不应小于35m。变压器油量越大，防火间距也越大，必要时可加防火墙。石油化工装置的变、配电室还应布置在装置
17、的一侧，并位于爆炸危险区范围以外。10kV及以下变、配电室不应设在火灾危险区的正上方或正下方，且变、配电室的门窗应向外开，通向非火灾危险区域。10kV及以下的架空线路，严禁跨越火灾和爆炸危险场所；当线路与火灾和爆炸危险场所接近时，其水平距离一般不应小于杆柱高度的15倍。在特殊情况下，采取有效措施后，允许适当减小距离。(三)保持电气设备正常运行电气设备运行中产生的火花和危险温度是引起火灾的重要原因。因此，保持电气设备的正常运行对防火防爆有着重要意义。保持电气设备的正常运行包括保持电气设备的电压、电流、温升等参数不超过允许值，保持电气设备足够的绝缘能力，保持电气连接良好等。2.防爆电气线路 在爆炸
18、危险环境中，电气线路安装位置的选择、敷设方式的选择、导体材质的选择、连接方法的选择等均应根据环境的危险等级进行。 1)位置选择 应当在爆炸危险性较小或距离释放源较远的位置敷设电气线路。 2)敷设方式选择 爆炸危险环境中电气线路主要有防爆钢管配线和电缆配线。3)隔离密封 敷设电气线路的沟道以及保护管、电缆或钢管在穿过爆炸危险环境等级不同的区域之间的隔墙或楼板时，应采用非燃性材料严密堵塞。 4)导线材料选择 爆炸危险环境危险等级1区的范围内，配电线路应采用铜芯导线或电缆。在有剧烈振动处应选用多股铜芯软线或多股铜芯电缆。煤矿井下不得采用铝芯电力电缆。 爆炸危险环境危险等级2区的范围内，电力线路应采用
19、截面积4mm2及以上的铝芯导线或电缆，照明线路可采用截面积25 mm2。及以上的铝芯导线或电缆。 5)允许载流量 1区、2区绝缘导线截面和电缆截面的选择，导体允许载流量不应小于熔断器熔体额定电流和断路器长延时过电流脱扣器整定电流的1.25倍。引向低压笼型感应电动机支线的允许载流量不应小于电动机额定电流的1.25倍。 6)电气线路的连接 l区和2区的电气线路的中间接头必须在与该危险环境相适应的防爆型的接线盒或接头盒附近的内部。1区宜采用隔爆型接线盒，2区可采用增安型接线盒。2区的电气线路若选用铝芯电缆或导线时，必须有可靠的用铜铝过渡接头。 防火防爆技术(一)通用防火防爆技术1.限制形成爆炸性混合物包括采取密闭作业、防止泄漏、防止可燃物堆积等措施2使用安全装置包括成分控制装置、温度控制装置、阻火器、水封、安全阀、逆止阀、压力表、紧急停车装置、监测装置、信号装置、报警装置等自动装置。3消除点火源包括控制各种引燃源的措施。4惰化和稀释包括用N2，CO：等代替空气，强化通风等措施。5耐燃结构和抗爆结构包括建筑的耐燃结构，容器和设备的抗爆结构。6隔离和间距包括防油堤、防爆墙等设施及保持防火、防爆间距。7泄压包括容器、厂房的泄压、泄爆设计。