4第四章-防火防爆、防雷防静电

第四章防火防爆、防雷防静电电气火灾和爆炸在火灾、爆炸事故中占有很大的比例，一旦发生火灾爆炸可以造成重大经济损失，而且往往造成人身伤亡和设备毁坏。在很多地区，引起火灾的电气原因已经成为火灾的第一原因。雷电和静电有许多相似之处，都是相对于观察者静止的电荷聚集的结果，放电主要危害都是引起火灾和爆炸等。本章将分别介绍电气防火防爆、防雷防静电的安全要求。第一节防火防爆安全要求电气火灾与爆炸的原因很多，设备缺陷、安装不当等是重要原因，电流产生的热量和电路产生的火花或电弧是直接原因。本节主要介绍防火防爆安全要求。一、防火安全要求1．电气火灾直接原因(1)电气设备过热引起电气设备过热主要是电流产生的热量造成的，包括以下几种情况：①短路：发生短路时，线路中的电流增加为正常时几倍甚至几十倍，而产生的热量又和电流的平方成正比，使得温度急剧上升，大大超过允许范围。②过载：过载会引起电气设备发热，造成过载的原因主要有：一是设计时选用线路或设备不合理，以至在额定负载下产生过热；二是使用不合理，即线路或设备的负载超过额定值，或者连续使用时间过长，超过线路或设备的设计能力，由此造成过热。③接触不良：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，可拆卸的接头连接不紧密或由于震动而松动，增加接触电阻而导致接头过热。④铁芯发热：变压器、电动机等设备的铁芯，如铁芯绝缘损坏或承受长时间过电压，涡流损耗和磁滞损耗将增加而使设备过热。⑤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，如果这些措施受到破坏，就会造成设备过热。电炉等直接利用电流的热量进行工作的电气设备，工作温度都比较高，如安置或使用不当，均可能引起火灾。(2)电火花或电弧电火花是电极间的击穿放电，电火花能引起可燃物燃烧，构成危险的火源。电火花主要包括工作火花和事故火花两类。工作火花是指电气设备正常工作时或正常操作过程中产生的火花。如直流电机电刷与整流子滑动接触处、交流电机电刷与滑环滑动接触处电刷后方的微小火花、开关或接触器开合时的火花、插销拔出或插入时的火花等。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出现的火花、绝缘损坏时出现的闪光、导线连接松脱时的火花、保险丝熔断时的火花、过电压放电火花、静电火花、感应电火花以及修理工作中错误操作引起的火花等。电动机转子和定子发生摩擦(扫膛)或风扇与其它部件相碰也都会产生火花，这是由碰撞引起的机械性质的火花。灯泡破碎时，炽热的灯丝有类似火花的危险作用。电弧是大量电火花汇集而成的，它同样可以引起可燃物燃烧，而且还能使金属熔化飞溅，构成火源。2．电气防火安全要求电气防火安全要求主要为克服电气设备过热和电路引起的火花或电弧而采取的措施。(1)电气设备电气设备的额定功率要大于负载的功率；电线的截面积允许电流要大于负载电流；电气设备的绝缘要符合安全要求；电气设备的安装要符合一定的安全距离；不可卸的接头及活动触头都要接触良好；要加强电气设备的平时维护保修工作。(2)照明灯具及附件：灯具完整、无损伤，附件齐全，普通灯具有安全认证标志。(3)开关、插座：不同极性带电部件间有合理电气间隙和爬电距离；开关、插座、接线盒及其面板等塑料绝缘材料应具有阻燃性能。(4)电线、电缆：按《额定电压450／750V及以下聚氯乙烯绝缘电缆》GB5023、1—5023、7标准生产的产品应有安全认证标志。常用的BV型绝缘电线的绝缘厚度不小于规定值。二、防爆安全要求1．危险环境不同危险环境应当选用不同类型的防爆电气设备，并采用不同的防爆措施。因此，首先必须正确划分所在环境危险区域的大小和级别。门)气体、蒸气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分为0，区、1区和2区。危险区域的大小受通风条件、释放源特征和危险物品性能参数的影响。①0区(0级危险区域)指正常运行时连续出现或长时间出现或短时间频繁出现爆炸性气体、蒸气或薄雾的区域。除有危险物质的封闭空间(如密闭容器内部空间、固定顶液体贮罐内部空间等)以外，很少存在0区。②1区(1级危险区域)指正常运行时预计周期性出现或偶然出现爆炸性气体、蒸气或薄雾的区域。③2区(2级危险区域)指正常运行时不出现，即使出现也只是短时间偶然出现爆炸性气体、蒸气或薄雾的区域。爆炸危险区域的级别主要受释放源特征和通风条件的影响。连续释放比周期性释放的级别高；周期性释放比偶然短时间释放的级别高。良好的通风(包括局部通风)可降低爆炸危险区域的范围和等级。爆炸危险区域的范围和等级还与危险蒸气密度等因素有关。(2)粉尘、纤维爆炸危险环境根据爆炸性混合出现的频繁程度和持续时间将此类危险环境分为10区和11区。①10区(10级危险区域)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。②11区(11级危险区域)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。2．防爆安全要求电气的爆炸是与火灾有联系的，发生火灾的同时发生爆炸。因此，防爆安全除按防火安全要求外，还要注意以下几点：(1)防爆电气设备的选用应当根据安装地点的危险等级、危险物质的组别和级别、电气设备的种类和使用条件选用爆炸危险环境的电气设备。所选用电气设备的组别和级别不应低于该环境中危险物质的组别和级别。当存在两种以上危险物质时，应按危险程度较高的危险物质选用。在爆炸危险环境，应尽量少用或不用携带式电气设备，应尽量少安装插销座。(2)防爆电气线路的安装在爆炸危险环境和火灾危险环境，电气线路的安装位置、敷设方式、导线材质、连接方法等均应与区域危险等级相适应。(3)防爆安全技术①消除或减少爆炸性混合物消除或减少爆炸性混合物包括采取封闭式作业，防止爆炸性混合物泄漏；清理现场积尘、防止爆炸性混合物积累；设计正压室，防止爆炸性混合物侵入有引燃源的区域；采取开式作业或通风措施，稀释爆炸性混合物；在危险空间充填惰性气体或不活泼气体，防止形成爆炸性混合物。②隔离危险性大的设备应分室安装，并在隔墙上采取封堵措施。电动机隔墙传动、照明灯隔玻璃窗照明等都属于隔离措施。③消除引燃源主要包括以下措施：按爆炸危险环境的特征和危险物的级别、组别选用电气设备和设计电气线路。保持电气设备和电气线路安全运行。安全运行包括电流、电压、温升和温度不超过允许范围，包括绝缘良好、连接和接触良好、整体完好无损、清洁、标志清晰等。④接地措施在爆炸危险环境中的接地应注意：应将所有不带电金属物体做等电位联结；如低压由接地系统配电，应采用TN—S系统，不得采用TN—C系统；如低压由不接地系统配电，应采用IT系统，并装有一相接地时或严重漏电时能自动切断电源的保护装置或能发出声、光双重信号的报警装置。第二节防雷防静电安全要求雷电和静电有许多相似之处，但也有不同。雷电与静电电荷产生和聚集的方式不同、存在的空间不同、放电能量相差甚远、防护措施也有很多不同。本节主要介绍防雷防静电安全要求。一、防雷安全要求雷电的种类较多，按危害方式分为直击雷、感应雷和雷电侵入波，按形状分为线形、片形和球形三种。1．雷电的危害雷电的危害分为电作用的破坏、热作用的破坏、机械作用的破坏。(1)电作用的破坏：雷电数十万至数百万伏的冲击电压可能毁坏电气设备的绝缘，造成大面积停电。(2)热作用的破坏：巨大的雷电流通过导体，在极短的时间内转换成大量的热能，使金属熔化飞溅而引起火灾和爆炸。(3)机械作用的破坏：巨大的雷电流通过被击物时，瞬间产生大量的热，使被击物内部的水分或其他液体急剧汽化，剧烈膨涨大量气体，致使被击物破坏或爆炸。2．防雷措施(1)建筑物防雷措施各类建筑物防雷措施应采取防直击雷和防雷电波侵入的措施。建筑物可利用基础内钢筋网作为接地体；可利用外缘柱内外侧两根主筋作为防雷引下线；应将45m以上外墙上的栏杆、门窗等较大的金属物与防雷装置连接以防侧击雷；建筑物上面可装设避雷针、避雷带、避雷网。(2)架空线路防雷措施设避雷线；提高线路本身的绝缘水平；用三角形顶线作保护线；装设自动重合闸装置或自重合熔断器。(3)变、配电所的防雷措施装设避雷针，用来保护整个变、配电所建(构)筑物，使之免遭直击雷；高压侧装设阀型避雷器或保护间隙。主要用来保护主变压器，以免高电位沿高压线路侵入变电所，损坏变电所这一最主要的设备，为此，要求避雷器或保护间隙应尽量靠近变压器安装，其接地线应与变压器低压中性点及金属外壳连在一起接地。低压侧装设阀型避雷器或保护间隙主要在多雷区使用，以防止雷电波由低压侧侵入而击穿变压器的绝缘。当变压器低压侧中性点不接地时，其中性点也应加装避雷器或保护间隙。二、防静电安全要求与流电相比，静电是相对静止的电荷。静电现象是一种常见的带电现象，如雷电、电容器残留电荷、摩擦带电等。静电既有有利的一面也有有害的一面。以下主要介绍静电的危害及防静电要求。1．静电的危害静电的危害方式有爆炸和火灾、电击、妨碍生产。(1)爆炸和火灾：静电电量虽然不大，但因其电压很高而容易发生放电，产生静电火花。在具有可燃液体的作业场所(如油品运场所)，可能因静电火花引起火灾；在具有爆炸性粉尘或爆炸性气体、蒸汽的作业场所(如煤粉、面粉、铝粉、氢气等)，可能因静电火花引起爆炸。(2)电击：当人体接近带静电体的时候，带静电荷的人体(人体所带静电可高达上万伏)在接近接地体的时候就有可能发生电击。由于静电能量很小，静电电击不致于直接使人致命，但可能因击坠落摔倒引起二次事故。(3)妨碍生产：在某些生产过程中，如不清除静电，将会妨碍生产或降低产品质量。例如，纺织行业，静电使纤维缠结、吸附尘土，降低纺织品质量；在印刷行业，静电使纸张不齐，不能分开，影响印刷速度和质量；静电还可能引起电子元件误动作。2．防静电安全要求消除静电危害的措施大致有接地法、泄漏法、中和法和工艺控制法。(1)接地法接地是消除静电危害最简单的方法。接地主要用来消除导电体上的静电，不宜用来消除绝缘体上的静电。在有火灾和爆炸危险的场所，为了避免静电火花造成事故，应采取下列接地措施：凡用来加工、贮存、运输各种易燃液体、气体和粉体的设备、贮存池、贮存缸以及产品输送设备、封闭的运输装置、排注设备、混合器、过滤器、干燥器、升华器、吸附器等都必须接地。如果袋形过滤器由纺织品类似物品制成，可以用金属丝穿缝并予以接地。厂区及车间的氧气、乙炔等管道必须连接成一个连续的整体，并予以接地。注油漏斗、浮动缸顶、工作站台等辅助设备或工具均应接地。汽车油槽车行驶时，由于汽车轮胎与路面有摩擦，汽车底盘上可能产生危险的静电电压。为了导走静电电荷，油槽车应带金属链条，链条的上端和油槽车底盘相连，另一端与大地接触。某些危险性较大的场所，为了使转轴可靠接地，可采用导电性润滑油或采用滑环、碳刷接地。静电接地装置应当连接牢靠，并有足够的机械强度，可以同其它目的接地用一套接地装置。(2)泄漏法采取增湿措施和采用抗静电添加剂，促使静电电荷从绝缘体上自行消散，这种方法称为泄漏法。增湿就是提高空气的湿度。这种消除静电危害的方法应用比较普遍。增湿的主要作用在于降低带静电绝缘体的绝缘性，或者说增强其导电性，这就减小了绝缘体通过本身泄放电荷的时间常数，提高了泄放速度，限制了静电电荷的积累。加抗静电添加剂：抗静电添加剂是特制的辅助剂，有的添加剂加入产生静电的绝缘材料以后，能增加材料的吸湿性或离子性，从而把材料的电阻率降低，以加速静电电荷的泄放。采用导电材料或纸绝缘材料：采用金属工具代替绝缘工具；在绝缘材料制成的容器内层，衬以导电层或金属网络，并予以接地；采用导电橡胶代替普通橡胶等，都会加速静电电荷的泄漏。(3)静电中和法静电中和法是消除静电危害的重要措施。静电中和法是在静电电荷密集的地方设法产生带电离子，将该处静电电荷中和掉。静电中和法可用来消除绝缘体上的静电。静电中和法依其产生相反电荷或带电离子的方式不同，主要有以下几种类型。①感应中和器：感应中和器没有外加电源，一般由多组尾端接地的金属针及其支架组成。根据生产工艺过程的特点，中和器的金属针可以成刷形布置，可以沿径向成管形布置，也可以按其它方式布