7--电气防火防爆

第七章电气防火防爆张村峰Email：[e-mail]2012年5月电气安全概述电气火灾和爆炸事故在火灾和爆炸事故中占有很大比例。全世界每年死于电气事故的人数约占全部事故死亡人数的20%以上。电气火灾约占火灾总数的20%以上。据统计,电气事故在国外的石油化工企业事故中占50%左右。国内电气火灾事故占火灾总数的35%左右。国内电气事故的损失约占总事故损失的20%左右。概述2010年，全国共接报火灾13.17万起，死亡1108人，受伤573人，直接财产损失17.7亿元。其中，因电线短路、过负荷及电气设备故障等电气原因引起的火灾共40481起，占火灾总数的30.7%，因生活用火不慎引发火灾25547起，占19.4%。在69起较大以上火灾中，有24起为电气原因引起，占34.8%；有12起为生活用火不慎引起，占17.4%。概述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火；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。电气火灾和爆炸事故除可能造成人身伤亡和设备毁坏外，还可能造成大规模或长时期的停电，给国家财产造成重大损失，因此要非常重视。主要内容电气引燃源危险物质危险环境防爆电气设备和防爆电气线路电气防火防爆措施电气引燃源概述不同的电气设备，由于其各自运行的特点，其发生火灾和爆炸的原因各不相同。发热并超过电气设备的允许极限是电气设备发生火灾的主要原因，而在发生火灾的同时，有可能伴随着爆炸。由于发热，使电气设备的绝缘材料发生老化分解，长期的积累，使电气发生过热、短路，引发电气火灾的发生。绝缘材料的允许温度一般在120℃以下。绝缘材料的温度超过此值，就会使电气设备出现引起过热燃烧和爆炸的危险温度。危险温度危险温度是因电气设备过热所引起的，而电气设备过热主要是由电流产生的热量所造成的。故障短路；负荷过载；接触不良；散热不良；铁磁损耗、涡流作用；绝缘材料的劣化；漏电；电热器具和灯具的过热。危险温度故障短路绝缘老化变质、高温、潮湿、腐蚀（慢）磨损和铁锈腐蚀外来机械破坏、磨损（快）雷击等过电压，绝缘击穿额定电压太低，被工作电压击穿导电粉尘、纤维、水进入设备内部小动物危险温度过载：电气线路或设备所通过的电流值超过其允许的数值则为过载。设计选用线路或设备不合理，或没有考虑适当的裕量，以至在正常负载下出现过热。使用不合理，即线路或设备的负载超过额定值；或连续使用时间过长，超过线路或设备的设计能力，由此造成过热。管理不严，乱拉乱接，容易造成线路或设备过载运行。油断路器断流容量不能满足要求时，可引起火灾或爆炸。设备故障运行会造成设备和线路过负载，如三相电动机缺一相运行或三相变压器不对称运行均可能造成过载。危险温度接触不良：电气线路或设备上相互连接部分和接触部分是电路中的薄弱环节，是发生过热的一个重点部位。不可拆卸的接头连接不牢、焊接不良或接头处混有杂质，都会增加接触电阻而导致接头过热。对拆卸的接头连接不紧密或由于振动而松动也会导致接头发热。活动触头，如刀开关的触头、接触器的触头、插式熔断器（插保险）的触头、插销的触头、灯泡与灯座的接触处等活动触头，如果没有足够的接触压力或接触表面粗糙不平，会导致触头过热。对于铜铝接头，由于铜和铝理化性能不同，接头处易因电解作用而腐蚀，从而导致接头过热。电刷的滑动接触要保持足够的压力，还要保持光滑和清洁，以防产生过大的火花。危险温度散热不良电气设备温升不只和发热量有关，也和热量散失条件好坏有关。由于环境温度过高，或使用方式不当，以及散热设施工作条件不正常，如变压器油量不足、电动机通风道堵塞等，使散热条件恶化，造成设备温度过高。电气设备中的铁磁材料在交流电流的作用下，因磁滞损耗和涡流损耗而产生热量。由于材料性能、工艺装配质量以及磁通密度过高等原因，将使磁损增大产生高温。危险温度绝缘材料的绝缘劣化绝缘材料的绝缘劣化后，泄漏电流，介质损耗增加，导致绝缘热损坏；或由于绝缘性质劣化，在电场作用下电击穿而产生大量热量使温度升高。漏电漏电电流一般不大，线路保险丝不会动作。如漏电电流沿线路大致均匀分布，则发热量分散，火灾危险性不大；如漏电电流集中在某一点，则很容易造局部过热。危险温度电热器具和灯具的过热：大部分的危险温度是由于电加热设备在工作时，外表面有较高温度而产生的。电炉电阻丝的工作温度高达800℃，可引燃与之接触的或附近的可燃物。电烤箱内物品烘烤时间太长、温度过高可能引起火灾。使用红外线加热装置时，如误将红外光束照射到可燃物上，可能引起燃烧。电熨斗和电烙铁的工作温度高达500～600℃，能直接引燃可燃物。电褥子通电时间过长，将使电褥子温度过高而引起火灾危险温度电热器具和灯具的过热：大部分的危险温度是由于电加热设备在工作时，外表面有较高温度而产生的。灯泡和灯具工作温度较高，如安装、使用不当，均可能引起火灾。当供电电压超过灯泡额定电压或大功率灯泡的玻璃壳发热不均匀，或凉水溅到灯泡上时都能引起灯泡爆碎，炽热的钨丝落在可燃物上，将引起可燃物质的燃烧。灯座内接触不良使接触电阻增大，温度上升过高，可引燃可燃物。日光灯镇流器运行时间过长或质量不好，将使发热增加，温度上升，如超过镇流器内的绝缘材料的引燃温度也可引燃成灾。电火花和电弧电火花：电极间的击穿放电。电弧：大量的密集的电火花汇集成的弧光。产生原因：工作原因：指电气设备正常工作和操作过程中产生的火花，如电刷与滑动处的微小火花、插销拔出或插入时的火花、开关切合等；事故原因：当线路和设备发生故障以及不正常操作时产生的火花、电弧，如短路、绝缘损坏、误操作等；外来原因：雷电、静电、高频感应电火花等；机械碰撞高温工作器件：除此以外，外界存在爆炸性混合物，或变压器周围不合理堆放的易燃物，都会促成电气设备发生火灾爆炸的可能。电火花和电弧电气设备本身．除多油断路器、电力变压器、电力电容器、充油套管、油浸纸绝缘电力电缆等设备可能爆破外，以下情况可能引起空间爆炸：周围空间有爆炸性混合物，在危险温度或电火花作用下引起空间爆炸；充油设备的绝缘油在高温电弧作用下气化和分解，喷出大量油雾和可燃气体，引起空间爆炸；发电机的氢冷装置漏气或酸性蔷电池排出氢气等，形成爆炸性混合物，引起空间爆炸。危险物质基本概念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。凡是具（可能）有爆炸性混合物出现，且达到足以要求对电气设备和线路的结构、安装、使用采取防爆措施的环境，称为爆炸性危险环境含有爆炸性气体混合物的环境称为爆炸性气体环境含有爆炸性粉尘混合物的环境称为爆炸性粉尘环境基本概念根据爆炸危险物质的物理化学性质分为：Ⅰ类：矿井甲烷及其混合物；Ⅱ类：爆炸性气体、蒸汽、薄雾等；Ⅲ类：爆炸性粉尘、纤维等。石油化工系统中的物质均为Ⅱ类或Ⅲ类危险爆炸性物质危险物质的性能参数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。燃点：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1～5℃，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。危险物质的性能参数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。爆炸极限：通常是指爆炸浓度极限。它是在一定的温度和压力下，气体、蒸气、薄雾或粉尘、纤维与空气形成的能够被引燃并传播火焰的浓度范围。该范围的最低浓度称为爆炸下限、最高浓度称为爆炸上限。危险物质的性能参数最小点燃电流比(MICR)：是指在规定试验条件下，气体、蒸气、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。最小引燃能量：指在规定的试验条件下，能使爆炸性混合物燃爆所需最小电火花的能量。如果引燃源的能量低于这个临界值，一般不会着火。危险物质的性能参数最大试验安全间隙(MESG)：衡量爆炸性物品传爆能力的性能参数，是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。危险物质的分级按最大试验安全间隙和最小点燃电流比对Ⅱ类分级。对爆炸性气体混合物根据其传爆能力，采用最大试验间隙法（MESG）和最小点燃电流比法（MICR）分为：ⅡA级ⅡB级ⅡC级危险物质的分级类和级最大试验安全间隙/mm最小点燃电流比ⅠMESG=1.14MICR=1.0ⅡA0.9MESG≤1.140.8MICR1.0ⅡB0.5MESG≤0.90.45MICR≤0.8ⅡCMESG≤0.5MICR≤0.45危险物质的分级按导电性和爆炸性对Ⅲ类危险性物质分类：ⅢA级ⅢB级类和级粉尘物质类别ⅢA非导电性可燃纤维非导电性爆炸性粉尘ⅢB导电性爆炸性粉尘火炸药粉尘危险物质的分级爆炸性粉尘:这种粉尘即使在空气中氧气很少的环境中也能着火:呈悬浮状态时能发生剧烈的爆炸,如镁、铝、铝青铜等粉尘。可燃性导电粉尘:与空气中的氧起发热反应而燃烧的导电性粉尘,如石墨、炭黑、焦炭、煤、铁、锌、钛等粉尘。导电性粉尘的电阻系数等于或小于103Ω·m。可燃性非导电粉尘:与空气中的氧起发热反应而燃烧的非导电性粉尘,如聚乙烯、苯酚树脂、小麦、玉米、砂糖、染料、可可、木质、米糠、硫黄等粉尘。可燃纤维:与空气中的氧气发热反应而燃烧的纤维,如棉花纤维、麻纤维、丝纤维、毛纤维、本质纤维、人造纤维等。危险物质的分级按引燃温度分组：爆炸性物质的分组是按在用标准的试验方法试验时引燃爆炸性混合物的最低温度划分的。Ⅰ类：不分组Ⅱ类：■T1：T450℃；■T2：300℃T≤450℃；■T3：200℃T≤300℃；■T4：135℃T≤200℃；■T5：100℃T≤135℃；■T6：85℃T≤100℃；Ⅲ类：■T11：T270℃；■T12：200℃T≤270℃；■T13：140℃T≤200℃；危险物质的分级爆炸性气体的分类、分级、分组危险物质的分级爆炸性气体的分类、分级、分组危险物质的分级爆炸性粉尘的分级、分组常见物质的引燃温度名称温度/℃名称温度/℃丙酮535乙烯435二氧化碳605苯560甲烷537氯苯637乙烷515甲苯397甲醇455乙苯535乙醇422二甲苯528油库中储存的溶剂汽油、煤油等轻质油品蒸汽，均属于Ⅱ类A级T3组爆炸气体。危险环境电气火灾爆炸危险区域的划分按发生火灾爆炸危险程度及危险物品状态，将火灾爆炸危险区域划分为三类八区。第一类（气体、蒸汽爆炸危险环境）：根据爆炸性混合物出现的频繁程度和持续时间划分。0区：指正常运行时连续出现或长时间出现爆炸性气体混合物的环境。1区：在正常情况下可能出现爆炸性气体混合物的环境。2区：在正常情况下不可能出现而在不正常情况下偶尔出现爆炸性气体混合物的环境。电气火灾爆炸危险区域的划分第二类（粉尘、纤维爆炸危险环境）10区：指正常运行连续或长时间、短时间连续出现爆炸性粉尘、纤维的环境。11区：指正常运行时不出现，仅在不正常运行时偶尔出现爆炸性粉尘、第三类（火灾危险环境）21区：闪点高于环境温度的可燃液体，并在数量上和配置上能引起火灾危险的环境。22区：具有悬浮、堆积状的可燃粉尘或可燃纤维，虽不能形成爆炸混合物，但在数量和配置上能引起火灾的环境。23区：存在固体可燃物质，并在数量和配置上能引起火灾的环境。划分危险区域的判断因素危险物料危险物料种类物料的闪点、爆炸极限、密度、引燃温度等理化性能工作温度、压力及其数量和配置例如，闪点低、爆炸下限低都会导致危险范围扩大，密度大会导致水平范围扩大等。划分危险区