第六章 電氣的防火、防爆、防雷

1、第六章 電氣的防火防爆防雷第一節(jié) 電氣的防火、防爆電氣火災和爆炸在火災和爆炸事故中占有很大比例。在許多地方，電氣引起的火災已成為火災的第一原因，電氣火災已超過全部火災的20%，即1/5，比例是相當大的，而且火災和爆炸可以造成重大經(jīng)濟損失，同時伴隨著人員傷亡和設備毀壞。因此，介紹電氣防火、防爆知識是非常重要的。一、電氣火災與爆炸的原因電氣火災與爆炸的原因很多，由于設計和施工原因，造成設備缺陷、安裝不當發(fā)生火災外，電流產(chǎn)生的熱量和火花或電弧是直接原因。1、電氣設備過熱大家知道，電流通過導體時，導體中將產(chǎn)生熱，這種現(xiàn)象，叫電流的熱效應。電流通過導體的電阻，將消耗電能，并轉化為熱能，使導體溫度升高；電

2、動機、變壓器，既有線圈，又有鐵芯，線圈通過電流時要發(fā)熱，鐵芯由于鐵磁材料的渦流損耗和磁滯損耗造成熱，因此這類電氣設備的電芯也是一個熱源。電氣設備絕緣降低時，漏泄電流增大，熱量增大，溫度增高。由以上可知，電氣運行時總要發(fā)熱。但只要設計、施工正確，運行正常的電氣設備，它的溫度不會超過規(guī)定的范圍。不會發(fā)生火災這樣的事故。但當設備短路和過載，則不是這樣。短路前面講全電路歐定律時，短路狀態(tài)，這時，I=E/r這個電流是正常電流的幾倍甚至幾十倍，產(chǎn)生的熱量Q=I2R又和電流的平方成正比，使溫度急劇上升，如果達到可燃點，就會引導燃燒，導致火災。那么可能引起短路的原因有哪些呢？A、電氣設備絕緣造成短路：1、 老

3、化變質。2、機械磨損，（工作不當）3、絕緣線掛在鐵釘上。4、絕緣線受到雷擊過電壓的作用。B、在安裝和檢修工作中，接線和操作的錯誤，也可造成短路（事故案例，我在蘭西信號樓電源屏計表）過載過載會引起電氣設備發(fā)熱。造成的原因大體有兩種：1、設計時選用的線路和設備不合理，以至在額定負載下產(chǎn)生過熱。2、使用不合理，超載，連續(xù)使用過長，超過了線路的承受能力。接觸不良（電爐為例）增大接觸電阻，而導致接頭過熱，開關觸頭（打火花）、接觸器觸頭、繼電器接點。鐵芯發(fā)熱變壓器、電動機的鐵芯，如絕緣損壞或承受長時間過電壓，渦流損耗增大，使設備過熱。散熱不良電氣設備在設計和安裝時，都要考慮一定的散熱和通風措施，若這些措施

4、受到破壞，也會造成設備過熱。2、電火花和電弧：電火花、電弧的產(chǎn)生：電火花是電極間的擊穿放電，電弧是大量的電火花匯集而成。電火花和電弧是引起火災、甚至爆炸的危險因素。一般電火花的溫度很高，特別是電弧，溫度可高達6000，因此，電火花和電弧不僅能引起可燃物燃燒，還能使金屬熔化、飛濺，構成危險的火源。如果在有爆炸危險的場所，電火花和電弧更是引起火災和爆炸的一個十分危險的因素。電火花的分類：在生產(chǎn)和生活中，電火花是經(jīng)常見到的。電火花大體分：工作火花和事故火花。工作火花：是指電氣設備正常工作時或正常操作過程中產(chǎn)生的火花。如開關或接觸器開、合時的火花，直流電機電刷與整流子滑動接觸處、交流電機電刷與滑壞滑動

5、接觸處電刷后方的微小火花等。事故火花是線路或設備發(fā)生故障時出現(xiàn)的火花。如電路短路時出現(xiàn)的火花、絕緣損壞時出現(xiàn)的火花，導線連接松脫時火花、保險絲熔斷的火花，過電壓放電火花，靜電火花等。還有，燈泡破碎時，熾熱的燈絲有類似火花的危險作用。舉一例子。引起空間爆炸的情況：電氣設備本身，除多油斷路器可能爆炸，電力變壓器、電力電容器、充油套管等充油設備可能爆裂外，一般不會出現(xiàn)爆炸事故。以下情況可能引起空間爆炸。（1）周圍空間有爆炸性混合物，在危險溫度或電火花作用下引起空間爆炸。（2）充油設備的絕緣油在電弧作用下分解和汽化，噴出大量油霧和可燃氣體，引起空間爆炸。（3）發(fā)電機氫冷裝置漏氣、酸性蓄電池排出氫氣，形

6、成爆炸性混合物，引起空間爆炸。二、危險物質和危險環(huán)境1、危險物質爆炸性物質、可燃氣體，可燃液體、自燃物質、遇水燃燒物質，易燃固體、氧化劑等都屬于有爆炸和火災危險的物質。（1）危險物質定義：指在大氣條件下，能與空氣混合形成爆炸性混合物的氣體、蒸氣、薄霧、粉塵或纖維。爆炸性混合物：是指一經(jīng)點燃，能極為迅速地傳播燃燒的混合物。（2）爆炸危險物質分為三類：（見表P191）類礦井甲烷 類爆炸性氣體類爆炸性粉塵，纖維。（3）危險物質的性能參數(shù)：閃點、燃點、引燃溫度、爆炸極限、最小點燃電流比、最大試驗安全間隙、蒸氣密度是危險物質的主要性能參數(shù)。閃點：是在規(guī)定條件下，易燃液體能釋放出足夠的蒸氣并在液面上方與空

7、氣形成爆炸性混合物，點燃時能發(fā)生閃燃（一閃即滅）的最低溫度。閃點越低危險性越大。燃點：是物質在空氣中點火時發(fā)生燃燒，移去火源仍能繼續(xù)燃燒的最低溫度。對于閃點不超過45的易燃液體，燃點僅僅高出閃點1-5，所以一般不考慮燃點，而只考慮閃點。引燃溫度：引燃溫度又稱自然點或自燃溫度，是在規(guī)定條件下，可燃物質不需外來火源而發(fā)生燃燒的最低低溫度。爆炸性氣體、蒸氣按引燃溫度分為6組。見表P191。爆炸性極限：爆炸性極限通常指爆炸濃度極限。該極限是指在一定的溫度和壓力下，氣體、蒸氣、薄霧或粉塵、纖維與空氣形成的能夠被引燃并傳播火焰的濃度范圍。該范圍的最低濃度稱為爆炸下限，最高濃度稱爆炸上限。汽油1.4%7.6

8、%，乙炔為1.5%82%（以上均為體積濃度）最小點燃電流比：是在規(guī)定試驗條件下，氣體、蒸氣爆炸性混合物的最小點燃電流與甲烷爆炸性混合物的最小點燃電流之比。最大試驗安全間隙在規(guī)定試驗條件下，兩個徑長25mm的間隙連通的容器，一個容器內燃爆炸，不致引起另一個容器內燃爆炸的最大連通間隙。根據(jù)氣體、蒸氣危險物質按最小點燃電流比和最大試險安全間隙這兩個參數(shù)分為3級A、B、C，A、B、C，表P191。2、危險環(huán)境不同危險環(huán)境應當選用不同類型的防爆電氣設備。并采用不用的防爆措施。所以，首先，必須正確劃分所在環(huán)境危險區(qū)域的大小和級別。（1）氣體、蒸氣爆炸危險環(huán)境根據(jù)爆炸性氣體混合物出現(xiàn)的頻繁程度和持續(xù)時間將此

9、類危險環(huán)境分為0區(qū)、1區(qū)和2區(qū)。0區(qū)（0級危險區(qū)域）：指正常運行時連續(xù)出現(xiàn)或長時間出現(xiàn)或短時間頻繁出現(xiàn)爆炸性氣體、蒸氣或薄霧的區(qū)域。1區(qū)（1級危險區(qū)域）：指正常運行時預計周期性出現(xiàn)或偶爾出現(xiàn)爆炸性氣體、蒸氣或薄霧的區(qū)域。2區(qū)（2級危險區(qū)域）：指正常運行時不出現(xiàn)，而使出現(xiàn)也只是短時間偶然出現(xiàn)爆炸性氣體、蒸氣或薄霧的區(qū)域。爆炸危險區(qū)域的級別主要受釋放源特征和通風條件的影響。0區(qū)比1區(qū)級別高，1區(qū)比2區(qū)級別高。良好的通風可降低爆炸危險區(qū)域的范圍和等級。（2）粉塵、纖維爆炸危險環(huán)境根據(jù)爆炸性混合物出現(xiàn)的頻繁程度和持續(xù)時間，將此類危險環(huán)境分為10區(qū)和11區(qū)。10區(qū)：指正常運行時連續(xù)或長時間或短時間頻繁出

10、現(xiàn)爆炸性粉塵、纖維的區(qū)域。11區(qū)：正常運行時不出現(xiàn)、僅在不正常運行時短時間偶爾出現(xiàn)爆炸性粉塵、纖維的區(qū)域。10區(qū)比11區(qū)級別高（3）火災危險環(huán)境：火災危險環(huán)境分為21區(qū)、20區(qū)和23區(qū)。分別為有可燃液體、有可燃粉塵或纖維和有可燃固體存在的火災危險環(huán)境。三、防爆電氣設備和防爆電氣線路爆炸危險環(huán)境中使用的電氣設備，結構上應能防止由于在使用中產(chǎn)生火花、電弧或危險溫度成為安裝地點爆炸性混合物的引燃源。1、防爆電氣設備防爆電氣設備結構類型：（1）隔爆型（2）增安型（3）充油型（4）充砂型（5）本質安全型（6）正壓型（7）無火花型（8）特殊型（幾項解釋P195196）防爆電氣設備的標志：完整的防爆標志依次

11、標明防爆型式、類別、級別和組別。例：dBT3為（B級T3組）的隔爆型電氣設備。 危險性氣體的分類、分級、分組（P191）iaAT5為（A級T5組）的本質安全型電氣設備。如有一種以上復合防爆型式，應先標出主體防爆型式后標出其它防爆型式，如ePBT4為（類B級T4組）主體增安型，并有正壓型部件的防爆性電氣設備。2、防爆電氣設備選用：應當根據(jù)安裝地點的危險等級，危險物質的組別和級別、電氣設備的種類和使用條件選用爆炸危險環(huán)境的電氣設備。所選用電氣設備的組別和級別不應低于該環(huán)境中危險物質的組別和級別。當存在兩種以上危險物質時，應按危險程度較高的危險物質選用。在爆炸危險環(huán)境，應盡量少和或不用攜帶式電氣設備

12、，應盡量少安裝插座。氣體、蒸氣爆炸危險環(huán)境的電氣設備。P198表7-3粉塵：纖維爆炸危險環(huán)境的電氣設備。P199表7-4火災危險環(huán)境的電氣設備。P199表7-53、防爆電氣線路：在爆炸危險環(huán)境和火災危險環(huán)境、電氣線路的安裝位置、敷設方式、導線材質、連接方式等均應與區(qū)域危險等級相適應。a、位置：電氣線路應當敷設在爆炸危險性較小或距離釋放源較遠的位置。10KV及以上的架空線路不得跨越爆炸危險環(huán)境。b、配線方式：爆炸危險環(huán)境電氣線路的選型（P200表7-6）由表可知，爆炸危險環(huán)境主要采用防爆鋼管配線和電纜配線，固定敷設的電力電纜應用鎧裝電纜。非固定敷設的電纜應采用非燃性橡膠護套電纜。c、導線材料：爆

13、炸危險環(huán)境宜采用交聯(lián)聚乙烯、聚乙烯、降氯乙烯或合成橡膠絕緣及有護套的電線，宜采用有耐熱、阻燃、耐腐蝕絕緣的電纜，不宜采用油浸紙絕緣電纜。在爆炸危險環(huán)境、低壓電力、照明線路所有電線和電纜的額定電壓（絕緣能力）不得低于工作電壓，并不能低于500V。工作零線與相線有同樣的絕緣能力，并應在同一護套內。d、連接：爆炸危險環(huán)境的電氣線路不得有非防爆中間接頭，爆炸危險環(huán)境電氣配線與電氣設備的連接必須符合防爆要求。電纜線路不應有中間接頭。e、允許載流量：導線允許載流量不應小于熔斷器熔體額定電流。F、隔離和密封：敷設電氣線路的溝道以及保護管、電纜或鋼管在穿過爆炸危險環(huán)境等級不同的區(qū)域之間的隔墻或樓板時，應用非燃

14、性材料嚴密堵塞?；馂奈ｋU環(huán)境的電氣線路。P202表7-7四、電氣防爆技術電氣防火、防爆措施是綜合性的措施。其它防火、防爆措施對于防止電氣火災和爆炸也是有效的。1、消除或減少爆炸性混合物:P202其它防爆措施。2、隔離和間距：危險性大的設備應分室安裝，并在隔墻上采取封堵措施。電動機隔墻傳動，照明燈隔玻璃照明都屬于隔離措施。10KV及以下的變、配電室不得設在爆炸危險環(huán)境的正上方或正下方。電氣裝置，特別是高壓、充油的電氣裝置應與爆炸危險區(qū)域保持規(guī)定的安全距離。變、配電站不應設在容易沉積可燃粉塵或可燃纖維的地方。3、消除引燃源:主要包括以下措施（前面已說了）按爆炸危險環(huán)境的特征和危險物的級別、組別選用

15、電氣設備和設計電氣線路。保持電氣設備和電氣線路安全運行。電流、電壓、溫升和溫度不超過允許范圍，絕緣良好，接觸良好。爆炸危險環(huán)境電氣設備的最高表面溫度不得超過表7-8和表7-9的值（參看P191表）注意：在爆炸危險應盡量少用攜帶式設備和移動式設備，一般情況下不應進行電氣測量工作。4、爆炸危險環(huán)境接地:爆炸危險環(huán)境接地應注意幾點：(1)應將所有不帶電金屬物件做等電位連接。(2)如低壓由接地系統(tǒng)配電，應采用TN-S系統(tǒng)（使用專用的保護零線），不能采用TN-C系統(tǒng)（干線保護零線與工作零線共用），即在爆炸危險環(huán)境應將保護零線與工作零線分開。(3)如低壓由不接地系統(tǒng)配電，應采用IT系統(tǒng)（電源系統(tǒng)的帶電部分

16、不接地或通過阻抗接地，而電氣設備外露導電部分接地的系統(tǒng)）。5、 電氣滅火：在撲滅電氣火災的過程中，應注意防止觸電，注意防止充油設備爆炸。1、 災現(xiàn)場尚未停電，應設法切斷電源。切斷電源應注意以下問題：（1）切斷部位應選擇得當，不得因切斷電源影響疏散和滅火工作。 在可能的條件下，先卸去線路負荷，再切斷電源。 因火燒、煙熏、水澆，電氣絕緣可能大大降低，切斷電源應配用絕緣的工具。 應在電源側的電線支持點附近剪斷電線，防止電線斷落下來造成電擊或短路。（5）切斷電線時，應在錯開的位置切斷不同相的電線，防止切斷時發(fā)生短路。2、為了防止觸電，應注意以下事項：（l）不得用泡沫滅火器帶電滅火；帶電滅火應采用干粉、

17、二氧化碳、1211等滅火器。（2）人及所帶器材與帶電體之間保持足夠的安全距離：干粉、二氧化碳、12ll等滅火器噴嘴至10kv帶電體的距離應大于0.4m；用水槍帶電滅火時，宜采用噴霧水槍，水槍噴嘴應接地，并應保持足夠的安全距離。（3）對架空線路等空中設備滅火時，人與帶電體之間的仰角不應超過45°，防止導線斷落下來危及滅火人員的安全。（4）如有帶電導線斷落地面，應在落地點周圍畫警戒圈，防止可能的跨步電壓電擊。3、充油設備外部著火時，可用干粉等滅火器及時滅火。如火勢較大，應切斷電源，并可用水滅火。充油設備內部著火時，除應及時切斷電源外，建有事故儲油坑的應設法將油放進儲油坑；可用噴霧水、泡沫

18、等滅火。應注意防止燃著的油流順電纜溝蔓延。電纜溝內的油火可用泡沫覆蓋撲滅。第二節(jié) 防雷 雷電和靜電有許多相似之處，都是相對于觀察者靜止的電荷聚集的結果。放電主要危害都是引起火災和爆炸等，但雷電與靜電電荷產(chǎn)生和聚集的方式不同，存在的空間不同，放電能量相差很遠，因而防護措施也不相同。一、 電的種類及危害1、雷電的種類按雷電的危害方式分：直擊雷、感應雷（靜電感應、電磁感應）、雷電浸入波三種。（2）、按雷的形狀分：線形、片型、球形三種。（最常見的是線形雷、片形雷很少、球形雷非常罕見。2、雷電的危害雷擊的主要對象：a、與地理條件有關，山區(qū)比平原易受雷擊。b、與地質結構有關，地下有金屬礦或局部導電良好的地

19、常、電阻率小的土壤，如湖、沼、河岸等。c、地面上較高的建筑物及鐵塔等，農村房屋、大樹（因為弧立在曠野中）。原因：雷云對地的放電途徑總是朝著電場強度最大的方向推進。d、煙囪（除高之外，煙囪中冒出的熱氣有大量導電微粒，它比一般空氣易導電）e、一般建筑約受雷擊的部位為屋角、檐角。（2）雷電的破壞效應：a、電作用的破壞：雷電電壓數(shù)十萬至百萬伏的沖擊電壓，可能毀壞電氣設備的絕緣，造成大面積長時間停電。甚至可能造成觸電傷亡事故。b、熱作用的破壞：巨大雷電流通過導體，產(chǎn)生大量的熱。容易引起火災或爆炸。c、機械作用的破壞：二、防雷裝置防雷裝置的種類很多：但歸納為外部、內部兩大類。外部：避雷針：主要用來保護露天

20、的變配電設備，建筑物。避雷線：主要用來保護電力線路。避雷網(wǎng)：用來保護建筑物。避雷帶：用來保護建筑物。內部：避雷器：主要用來保護電力設備。一套完整的防雷裝置：由接閃器、引下線、接地裝置三部分組成。1、接閃器：避雷針、避雷線、避雷帶、避雷網(wǎng)及建筑物的金屬屋面，均可作為接閃器。接閃器：利用其高出被保護物的突出部位，把雷電引向自身，接收雷擊放電，又叫引雷器。避雷針：一般采用鍍鋅園鋼或鋼管制成，當長度1.5m以上，直徑不得小于16mm，避雷針下端要經(jīng)引下線與接地裝置焊接相聯(lián)。避雷針又叫引雷針。避雷針有一個保護范圍。避雷網(wǎng)和避雷帶可以采用鍍鋅園鋼或偏鋼。鋼直徑不得小于8mm，扁鋼厚度不得小于4mm，截面積

21、不得小于48mm²，裝在煙囪上方時，直徑不得小于12mm。2、避雷器：避雷器用來防止雷電產(chǎn)生的大氣過電壓（即高電位）沿線絡侵入變、配電所或其他建筑物內，危害被保護設備的絕緣。避雷器應與被保護的設備并聯(lián)。避雷器類型有：閥型、排氣式、保護間隙三種。閥型避雷器：高壓閥型避雷器和低壓閥型避雷器都是由火花間隙和閥電阻片組成。裝在密封的磁套管內，火花間隙用0.5-1mm厚的云母墊圈隔開。在正常情況下，火花間隙阻止線路工頻電流通過，但在過電壓作用下，火花間隙被擊穿而放電，閥電阻片由陶料粘固起來的電工用金剛砂顆粒組成，它具有非線性特性，正常電壓時，閥片的電阻很大，過電壓時，閥片的電阻變得很小，因此，

22、當線路上出現(xiàn)過電壓時，閥型避雷器的火花間隙被擊穿，閥片能使雷電流暢通地向大地泄放。當過電壓一消失，線路上恢復工頻電壓時，閥電阻片呈現(xiàn)很大的電阻，使火花間隙絕緣迅速恢復，從而保證線路恢復正常運行。氧化鋅避雷器：氧化鋅避雷器由具有較好的非線性“伏安”特性的氧化鋅電阻片組裝而成。在正常工作電壓下，具有極高的電阻而呈現(xiàn)絕緣狀態(tài)，在雷電過電壓作用下，呈現(xiàn)低電阻狀態(tài)，池放雷電流，使與避雷器并聯(lián)的電器設備的殘壓，被抑制在設備絕緣安全值以下，雷電過電壓消失后，恢復正常狀態(tài)。優(yōu)點：它與閥式避雷器相比具有動作迅速、通流容量大，殘壓低、無續(xù)流，對大氣過電壓和操作過電壓都起保護作用，結構簡單，可靠性高、壽命長、維護簡

23、便等優(yōu)點。在10KV系統(tǒng)中，氧化鋅避雷器較多地并聯(lián)在真空開關上，保護開關。使用條件：P214型號：Y5W1-7.6/27GY Y5W3-7.6/24W Y3W-12.7/31 第一個字母 Y 氧化鋅避雷器代號 。第二個數(shù)字5或3標稱放電電流（KA）。第三個字母結構代號：W：無放電間隙。B：并聯(lián)放電間隙。C：串聯(lián)放電間隙。第四個數(shù)字（下標）設計序號。第五個數(shù)字避雷器額定電壓。第六個數(shù)字標稱放電電流下最大殘壓值（KV）第七個字母特殊性能代號：GY：高原型。W：防污型。Y5型氧化鋅避雷器用于輸變電設備、變壓器、電纜、開關、互感器等的電氣過電壓保護。Y3W型氧化鋅避雷器用于保護相應額定電壓的旋轉電機等

24、弱絕緣的電氣設備。Y5C型（串聯(lián)間隙）氧化鋅避雷器用于中性點不接地系統(tǒng)。Y0.5W和Y0.1W用于三相組合式、相間和相對地同時保護。保護間隙：保護間隙是最簡單經(jīng)濟的防雷設備。優(yōu)點：結構簡單，成本低、維護方便。缺點：保護性能差，滅弧能力小，容易造成接地或短路故障，引起線路開關跳閘或熔斷器熔斷，造成停電。所以對裝有保護間隙的線路，一般要求裝設自動重合閘裝置或自動重合熔斷器與它配合，以提高供電可靠性，常見有兩種角型間隙結構如圖P225。這種角型間隙俗稱羊角避雷器。角型間隙的一個電極接線路，另一個電極接地，為防止間隙被外物短接而發(fā)生接地，在其接地引下端再串一個輔助間隙（如圖P225），這樣，即使主間隙被外物短接，也不致造成接地短路事故。注意：加強維護檢查，注意間隙是否燒毀，間隙距離有無變動，接地是否完好等。3、引下線：防雷裝置的引下線應滿足機械強度，耐腐蝕和熱穩(wěn)定的要求。一般采用園鋼或扁鋼，尺寸和腐蝕要求與避雷帶相同。4、接地裝置：接地裝置是防雷裝置的重要組成部分，作用是向大地泄放雷電流，限制防雷裝置的對地電壓，使之不致過高。為了防止跨步電壓傷人，防直擊雷接地裝置距建筑物出入