第七章电气防火防爆

2019/8/51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。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。2019/8/52一、电气设备安装使用不当1.过载所谓过载，是指电气设备或导线的功率和电流超过了其额定值。造成过载的原因有以下几个方面：(1)设计、安装时选型不正确，使电气设备的额定容量小于实际负载容量。(2)设备或导线随意装接，增加负荷，造成超载运行。(3)检修、维护不及时，使设备或导线长期处于带病运行状态。第一节电气火灾的原因2019/8/53•电气设备或导线的绝缘材料，大都是可燃材料。属于有机绝缘材料的有油、纸、麻、丝和棉的纺织品、树脂、沥青、漆、塑料、橡胶等。只有少数属于无机材料，例如陶瓷、石棉和云母等是不易燃材料。过载使导体中的电能转变成热能，当导体和绝缘物局部过热，达到一定温度时，就会引起火灾。我国不乏这样的惨痛教训：电线电缆上面的木装板被过载电流引燃,酿成商店、剧院和其它场所的巨大火灾。2019/8/54短路是电气设备最严重的一种故障状态，产生短路的主要原因有：(1)电气设备的选用和安装与使用环境不符，致使其绝缘体在高温、潮湿、酸碱环境条件下受到破坏。(2)电气设备使用时间过长，超过使用寿命，绝缘老化发脆。(3)使用维护不当，长期带病运行，扩大了故障范围。(4)过电压使绝缘击穿。(5)错误操作或把电源投向故障线路。2.短路，电弧和火花2019/8/55•短路时，在短路点或导线连接松弛的电气接头处，会产生电弧或火花。电弧温度很高，可达6000℃以上，不但可引燃它本身的绝缘材料，还可将它附近的可燃材料、蒸气和粉尘引燃。电弧还可能是由于接地装置不良或电气设备与接地装置间距过小，过电压时使空气击穿引起。切断或接通大电流电路时也能产生电弧。2019/8/563.接触不良接触不良主要发生在导线连接处，如：(1)电气接头表面污损，接触电阻增加。(2)电气接头长期运行，产生导电不良的氧化膜，未及时清除。(3)电气接头因振动或由于热的作用，使联接处发生松动。(4)铜铝连接处，因有约1.69V电位差的存在，潮湿时会发生电解作用，使铝腐蚀，造成接触不良。•接触不良，会形成局部过热，形成潜在引燃源。2019/8/574.烘烤电热器具(如电炉、电熨斗等)，照明灯泡，在正常通电的状态下，就相当于一个火源或高温热源。当其安装不当或长期通电无人监护管理时，就可能使附近的可燃物受高温而起火。5.摩擦发电机和电动机等旋转型电气设备，轴承出现润滑不良，干枯产生干磨发热或虽润滑正常，但出现高速旋转时，都会引起火灾。2019/8/58二、雷电雷电是在大气中产生的，雷云是大气电荷的载体，雷云电位可达1万～10万kV,雷电流可达5OKA,若以0.00001s的时间放电，其放电能量约为107J(107W•s)，这个能量约为使人致死或易燃易爆物质点火能量的100万倍，足可使人死亡或引起火灾。雷电放电时总要伴随机械力、高温和强烈火花的产生。使建筑物破坏，输电线或电气设备损坏，油罐爆炸、森林着火。2019/8/59三、静电静电是物体中正负电荷处于静止状态下的电。随着静电电荷不断积聚而形成很高的电位，在一定条件下，则对金属物或地放电，产生有足够能量的强烈火花。此火花能使飞花麻絮、粉尘、可燃蒸气及易燃液体燃烧起火，甚至引起爆炸。近20多年来，随着石油化工、塑料、橡胶、化纤、造纸、印刷、金属磨粉等工业的发展，静电火灾愈来愈受到人们的高度重视。2019/8/510第二节危险物质一、定义在大气条件下，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。2019/8/511二、危险物质的类别、级别和组别1、分类（按爆炸性物质种类分类）爆炸性物质分三类•Ⅰ类：矿井甲烷（CH4）•Ⅱ类：爆炸性气体、蒸气、薄雾；•Ⅲ类：爆炸性粉尘、纤维2019/8/5122、主要参数危险物质的级别和组别是根据其性能参数来划分的。引燃温度：又称自燃点或自燃温度，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。最小点燃电流比：指在规定试验条件下，气体、蒸汽、薄雾等爆炸性混合物的最小点燃电流与甲烷爆炸性混合物的最小点燃电流之比。最大试验安全间隙：指在规定试验条件下，两个经间隙长为25mm连通的容器，一个容器内燃爆时不致引起另一个容器内燃爆的最大连通间隙。2019/8/5133、分级：按危险程度•Ⅱ类爆炸性气体（分三级）：ⅡA；ⅡB；ⅡC•Ⅲ类爆炸性粉尘（分两级）：ⅢA；ⅢB2019/8/5144、分组：（按引燃温度即自燃点）•Ⅱ类爆炸性气体（分6组）：T1、T2、T3、T4、T5、T6•Ⅲ类爆炸性粉尘（分3组）：T11、T12、T13温度分组的实际意义：设备的安装场所有哪种危险物质，则设备的表面温度就不得高于该物质分组温度的下限。2019/8/515爆炸性气体的分类、分组和分级引燃温度（℃）及组别T1T2T3T4T5T6类和级最大试验安全间隙(mm)最小点燃电流比T＞450300＜T≤450200＜T≤300135＜T≤200100＜T≤13585＜T≤100Ⅰ1.141.0甲烷ⅡA0.9~1.140.8~1.0乙烷、丙烷、丙酮、氯苯、苯乙烯、氯乙烯、甲苯、苯胺、甲醇、一氧化碳、乙酸乙酯、乙酸、丙烯腈丁烷、乙醇、丙烯、丁醇、乙酸丁酯、乙酸戊酯、乙酸酐戊烷、己烷、庚烷、癸烷、辛烷、汽油、硫化氢、环己烷乙醚、乙醛—亚硝酸乙酯ⅡB0.5~0.90.45~0.8二甲醚、民用煤气、环丙烷环氧乙烷、环氧丙烷、丁二烯、乙烯异戊二烯———ⅡC≤0.5≤0.45水煤气、氢、焦炉煤气乙炔——二硫化碳硝酸乙酯2019/8/516爆炸性粉尘的分组、分级引燃温度（℃）及组别T11T12T13种类和级别T＞270200＜T≤270140＜T≤200非导电性可燃纤维木棉纤维、烟草纤维、纸纤维、亚硫酸盐纤维、人造毛短纤维、亚麻木质纤维—ⅢA非导电性爆炸性粉尘小麦、玉米、砂糖、橡胶、染料、苯酚树脂、聚乙烯可可、米糖—导电性爆炸性粉尘镁、铝、铝青铜、锌、钛、焦炭、炭黑铝（含油）、铁、煤—ⅢB火炸药粉尘—黑火药、TNT硝化棉、吸收药、黑素金、特屈儿、泰安2019/8/517第三节危险环境为了正确选用电气设备、电气线路和各种防爆设施，必须正确划分所在环境危险区域的大小和级别。根据爆炸性环境易燃易爆物质在生产、储存、输送和使用过程中出现的物理和化学现象的不同，分为爆炸性气体环境危险区域和爆炸性粉尘环境危险区域二类。2019/8/518根据爆炸性气体混合物出现的频繁程度和持续时间，对危险场所分区，分为：0区、1区、2区。•0区（0级危险区域）——连续出现或长期出现爆炸性气体混合物的环境。例如：油罐内部液面上部空间。•1区（1级危险区域）——在正常运行时,可能出现爆炸性气体混合物的环境。例如：油罐顶上呼吸阀附近。•2区（2级危险区域）——正常运行时不出现，即使出现也只可能是短时间偶然出现爆炸性气体混合物的环境。例如：油罐外3m内。1、气体、蒸气爆炸危险环境2019/8/5192、粉尘、纤维爆炸危险环境根据爆炸性气体混合物出现的频繁程度和持续时间，将此类危险环境划为10区和11区。•10区——连续出现或长期出现爆炸性粉尘的环境。•11区——指正常运行时不出现爆炸性粉尘，纤维，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。2019/8/5203、火灾危险环境火灾危险环境按火灾事故发生的可能性和后果、危险程度及物质状态划分：•21区——具有闪点高于环境温度的可燃液体，在数量和配置上能引起火灾危险的环境。•22区——具有悬浮状、堆积状的可燃粉尘或纤维，虽不可能形成爆炸混合物，但在数量和配置上能引起火灾危险的环境。•23区——具有固体状可燃物质，在数量和配置上能引起火灾危险的环境。2019/8/521第四节防爆电气设备和电气线路一、防爆电气设备火灾和爆炸危险环境使用的电气设备，结构上应能防止由于在使用中产生火花、电弧或危险温度而成为安装地点爆炸性混合物的引燃源。因此，火灾和爆炸危险环境使用的电气设备是否合理，直接关系到工矿企业的安全生产。2019/8/522(1)在进行爆炸性环境的电力设计时，应尽量把电气设备，特别是正常运行时发生火花的设备，布置在危险性较小或非爆炸性环境中。火灾危险环境中的表面温度较高的设备，应远离可燃物。(2)在满足工艺生产及安全的前提下，应尽量减少防爆电气设备使用量。火灾危险环境下不宜使用电热器具，非用不可时应用非燃烧材料进行隔离。(3)防爆电气设备应有防爆合格证。(4)少用携带式电气设备。(5)可在建筑上采取措施，把爆炸性环境限制在一定范围内，如采用隔墙法等。1、防爆电气设备选用的一般要求2019/8/523防爆电气设备按结构和原理的不同分作十种类型。(1)隔爆型(标志d)：是一种具有隔爆外壳的电气设备，其外壳能承受内部爆炸性气体混合物的爆炸压力并阻止内部的爆炸向外壳周围爆炸性混合物传播。适用于爆炸危险场所的任何地点。多用于强电技术，如电机、变压器、开关等。(2)增安型(标志e)：在正常运行条件下不会产生电弧、火花，也不会产生足以点燃爆炸性混合物的高温。在结构上采取种种措施来提高安全程度，以避免在正常和认可的过载条件下产生电弧、火花和高温。它没有隔爆外壳，多用于鼠笼型电机等。2、防爆电气设备的类型2019/8/524(3)本质安全型(标志ia、ib)：在正常工作或规定的故障状态下产生的电火花和热效应均不能点燃规定的爆炸性混合物。这种电气设备按使用场所和安全程度分为ia和ib两个等级。ia——在正常工作、一个故障和二个故障时均不能点燃爆炸性气体混合物的设备，主要用于0区。ib——在正常工作和一个故障时不能点燃爆炸性气体混合物的设备，主要用于1区。2019/8/525(4)正压型(标志p)：它具有正压外壳，可以保持内部保护气体，即新鲜空气或惰性气体的压力高于周围爆炸性环境的压力，阻止外部混合物进入外壳。(5)充油型(标志o)：它是将电气设备全部或部分部件浸在油内，使设备不能点燃油面以上的或外壳外的爆炸性混合物。如高压油开关即属此类。(6)充砂型(标志q)：在外壳内充填砂粒材料，使其在一定使用条件下壳内产生的电弧、传播的火焰、外壳壁或砂粒材料表面的过热均不能点燃周围爆炸性混合物。2019/8/526(7)无火花型(标志n)：正常运行条件下，不会点燃周围爆炸性混合物，且一般不会发生有点燃作用的故障。这类设备的正常运行即是指不应产生电弧或火花(包括滑动触头)。电气设备的热表面或灼热点也不应超过相应温度组别的最高温度。(8)特殊型(标志s)：指结构上不属于上述任何一类，而采取其它特殊防爆措施的电气设备。2019/8/5273、防爆电气设备的标志•防爆型电气设备外壳的明显处，须设制清晰的永久性凸纹标志。设备铭牌的右上方应有明显的“Ex”标志。•防爆标志表示法：防爆型式类别级别组别•例如：dⅡBT3——表示Ⅱ类B级T3组的隔爆型电气设备；•iaⅡAT5——表示Ⅱ类A级T5组的ia级本质安全型电气设备。•如有一种以上复合防爆型式，应先标出主体防爆型式，然后标出其他防爆型式。•如epⅡBT4——表示主体为增安型，并有正压型部件的防爆型电气设备。2019/8/528气体、蒸气爆炸危险环境电气设备选型爆炸危险环境区别0区1区2区电气设备类别本质安全型本质安全型隔爆型正压型充油型增安型本质安全型隔爆型正压型充油型增安型无火花