电气设备的防火和防爆措施及方法

　0　引言

　　电气火灾和爆炸事故是指由于电气原因引起的火灾和爆炸事故。各种电气设备的绝缘材料大多数属于易燃物质，运行过程中导体通过电流会发热，开关切断电流时会产生电弧，由于短路、接地或设备损坏等可能产生电弧及电火花，将周围易燃物引燃，发生火灾或爆炸事故。其在火灾和爆炸事故中占有很大比例。电气火灾和爆炸事故除了可能造成人身伤亡和设备损坏外，还可能造成系统大面积或长时间停电，给国民经济造成重大损失。因此，电气防火和防爆是安全管理工作的重要内容。

　　引燃是指可燃物的局部受到高温热源的作用，而引起可燃物燃烧并且逐步扩大到全部的现象。通常情况下，火灾中的大部分是由引燃产生的。有些时候，火灾和爆炸是伴随着发生的。爆炸是指物质发生剧烈的氧化和分解反应，使其温度和压力急剧增加的现象。爆炸也是一种特殊的燃烧现象。

　　可燃气体、液体和粉尘与空气混合，遇到明火和热源产生爆炸。其混合物的最低浓度称为爆炸下限，而最高浓度称为上限，通常以体积百分比表示。

　　1　电气火灾和爆炸原因

　　电气火灾和爆炸，除了设备的缺陷或安装不当等设计、制造和施工方面的原因外，还有在运行中产生的热量和电火花或电弧等直接原因。

　　1.1　电气设备过热

　　电气设备过热主要是电流的热效应造成的。电流通过导体时，由于导体存在电阻，电流通过时就要消耗一定的电能。这部分能量以发热的形式消耗掉，并加热其周围的其他材料。当温度超过电气设备及其周围材料的允许温度，达到起燃温度时就可能引发火灾。

　　引起电气设备过热主要有以下原因：

　　1)短路：线路发生短路时，线路中电流将增加到正常工作电流的几倍甚至几十倍，使设备温度急剧上升，尤其是连接部分接触电阻等处。如果温度达到可燃物的起燃点，就会引起燃烧。

　　引起线路短路的原因很多，例如电气设备载流部分的绝缘损坏。这种损坏可能是长期运行，绝缘自然老化，或者强度不符合要求，或者是绝缘受外力损伤等引起短路事故，也可能是运行中误操作造成弧光短路。还有小动物误入带电间隔造成短路，鸟禽跨越裸露的相线之间造成短路。发生短路后，应以最快的速度切除故障部分，以保证线路安全。

　　2)过负荷：由于导线截面和设备选择不合理，或运行中电流超过设备的额定值，超过设备的长期允许温度，都会引起发热。

　　3)接触不良：导线接头连接不牢靠、活动触头(开关、熔丝、接触器、插座、灯泡与灯座等)接触不良，导致接触电阻很大，电流通过导致接头过热。

　　4)铁心过热：变压器、电动机等设备的铁心过饱和，或非线性负载引起高次谐波造成铁心过热。

　　5)散热不良：设备的散热通风措施遭到破坏，设备运行中产生的热量不能及时有效地散发，从而造成设备过热。发热量大的一些电气设备安装或使用不当，也可能引起火灾。

　　1.2　电弧和电火花

　　电弧和电火花是一种常见的现象。例如电气设备正常工作时或正常操作时也会发生电弧和电火花。直流电机电刷和整流子滑动接触处、交流电机电刷与滑环滑动接触处在正常运行中就会有电火花，开关断开电路时会产生很强的电弧，拔掉插头或接触器断开电路时都会有电火花发生。电路发生短路或接地事故时产生的电弧更大。还有绝缘不良电气等都会有电火花、电弧产生。电火花、电弧的温度很高，特别是电弧，温度可高达6 000℃。这么高的温度不仅能引起可燃物燃烧，还能使金属熔化、飞溅，构成危险的火源。在有爆炸危险的场所，电火花和电弧更是十分危险的因素。

　　电气设备本身也会发生爆炸，例如变压器、油断路器、电力电容器、电压互感器等充油设备。电气设备周围空间在下列情况下会引起爆炸：

　　1)周围空间有爆炸性混合物，当遇到电火花和电弧时就可能引起空间爆炸。

　　2)充油设备的绝缘油在电弧作用下分解和汽化，喷出大量的油雾和可燃性气体，遇到电火花、电弧或环境温度达到危险温度时也可能发生火灾和爆炸事故。

　　3)氢冷发电机等设备如果发生氢气泄漏，形成爆炸性混合物，当遇到电火花、电弧或环境温度达到危险温度时也会引起爆炸和火灾事故。

　　2　电气防火和防爆的措施

　　发生电气火灾和爆炸的原因可以概括为两条，现场有可燃易爆物质;现场有引燃物引爆的条件。所以应从两方面采取防范措施，防止电气火灾和爆炸事故发生。

　　在各类生产和生活场所中，广泛存在着可燃易爆的物质，例如可燃气体、可燃粉尘和纤维等。当这些可燃易爆物质在空气中含量超过其危险浓度，或遇到电气设备运行中产生的火花、电弧等高温引燃源，就会发生电气火灾和爆炸事故。爆炸事故也是引起火灾的原因。

　　根据电气火灾和爆炸形成的原因，防火防爆措施应从改善现场环境条件着手，设法从空气中排除各种可燃易爆物质，或使可燃易爆物质浓度减小。同时加强对电气设备维护、监督和管理，防止电气火源引起火灾和爆炸事故。

　　2.1　排除可燃易爆物质

　　保持良好通风，使现场可燃易爆的气体、粉尘和纤维浓度降低到不致引起火灾和爆炸的限度内。加强密封，减少和防止可燃易爆物质的泄漏。有可燃易爆物质的生产设备、贮存容器、管道接头和阀门应严格密封，并经常巡视检测。

　　2.2　排除电气火源

　　在设计、安装电气装置时，应严格按照防火规程的要求来选择、布置和安装。对运行中能够产生火花、电弧和高温危险的电气设备和装置，不应放置在易燃易爆的危险场所。在易燃易爆场所安装的电气设备和装置应该采用密封的防爆电器。另外，在易燃易爆场所应尽量避免使用携带式电气设备。在容易发生爆炸和火灾危险的场所内，电力线路的绝缘导线和电缆的额定电压不得低于电网的额定电压，低压供电线路不应低于500 V。要使用铜芯绝缘线，导线连接应保证良好可靠，应尽量避免接头。在易燃易爆场所内，工作零线的截面和绝缘应与相线相同，并应在同一护套或管子内。导线应采用阻燃型导线(或阻燃型电缆)穿管敷设。

　　在突然停电有可能引起电气火灾和爆炸的场所，应有两路及两路以上的电源供电，几路电源能自动切换。在容易发生爆炸危险场所的电气设备的金属外壳应可靠接地(或接零)。在运行管理中要对电气设备维护、监督，防止发生设备事故。

　　3　防止电气火灾爆炸的其他措施

　　3.1　合理布置电气设备

　　合理地布置电气设备，是防火防爆的重要措施之一。应该考虑以下几点。室外变配电站与建筑物、堆场、储室的防火间距应满足GBJ16—87《建筑设计防火规范》的规定。装置的变配电室应满足GB50160—92《石油化工企业设计防火规范》的规定。GB50058—92《爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范》还规定：10 kV以下的变、配电室，不应设在爆炸和火灾危险场所的下风向。变、配电室与建筑物相毗邻时，其隔墙应是非燃烧材料;毗连的变、配电室的门应向外开，并通向无火灾爆炸危险场所方向。接地(或接零)应符合规范要求。

　　3.2　保证安全供电的措施

　　安全供电是保证工农业生产的重要环节。

　　电气设备运行中的电压、电流、温度等参数不应超过额定允许值。特别要注意线路的接头或电气设备进出线连接处的发热情况。在有气体或蒸汽爆炸混合物的环境中，电气设备表面温度和温升应符合规定的要求。在有粉尘或纤维爆炸性混合物的环境中，电气设备表面温度一般不应该超过125℃。应保持电气设备清洁，尤其在纤维、粉尘爆炸混合物环境的电气设备，要经常进行清扫，以免堆积的脏污和灰尘导致火灾危险。

　　在爆炸危险区域，导线允许载流量不应该低于导线熔断器额定电流的1.25倍、自动开关延时脱扣器整定电流的1.25倍。1 kV以下鼠笼电动机干线允许载流量不应小于电动机额定电流的1.25倍。1 kV以上的线路应按短路电流热稳定进行校验。电气设备通风应满足相关的要求。

　　4　电气照明电气线路及加热设备的防火防爆

　　4.1　电气照明的防火防爆

　　电气照明灯具在生产和生活中使用极为普遍，人们容易忽视其防火安全。电气照明灯具在工作时，玻璃灯泡、灯管、灯座等表面温度都较高，若灯具选用不当或发生故障，会产生电火花和电弧。接点接触不良，局部产生高温。导线和灯具的过载和过压会引起导线发热，使绝缘破坏，短路和灯具爆炸，继而导致可燃气体和可燃气体蒸汽、落尘的燃烧和爆炸。

　　白炽灯：在散热良好的情况下，白炽灯泡的表面温度与其功率大小有关。在散热不良的情况下，灯泡的表面温度会更高。灯泡功率越大，升温的速度也越快;灯泡距离可燃物越近，引燃时间就越短。此外，白炽灯耐震性差，极易破碎，破碎后高温的玻璃片和高温的灯丝溅落在可燃物上或接触到可燃气体，都可能引起火灾。

　　荧光灯：荧光灯的镇流器由铁心线圈组成。正常工作时，镇流器本身也耗电，所以具有一定的温度。若散热条件不好，或与灯管配合不合理，以及其他附件故障时，其内部温升会破坏线圈绝缘，形成匝间短路，产生高温和电火花。

　　高压汞灯：正常工作时高压汞灯表面温度虽比白炽灯要低，但因其功率比较大，不仅温升速度快，发出的热量也大。如400 W高压汞灯，表面温度可达180~250℃，其火灾危险程度与功率200 W的白炽灯相当。高压汞灯镇流器的火灾危险性与荧光灯镇流器相似。

　　卤钨灯：卤钨灯工作时维持灯管点燃的最低温度为250℃。1 000 W卤钨灯的石英玻璃管外表温度可达500~800℃，而其内壁的温度更高，约为1 000℃。因此，卤钨灯不仅能在短时间内烤燃接触灯管较近的可燃物，其高温辐射还能将距离灯管一定距离的可燃物烤燃。所以它的火灾危险性比别的照明灯具更大。

　　4.2　电气线路的防火防爆

　　电气线路往往因短路、过载和接触电阻过大等原因产生电火花、电弧，或因电线、电缆达到高温而发生火灾，其主要原因如下：

　　电气线路短路起火。电气线路由于意外故障可造成两相相碰而短路。短路时电流会突然增大，这就是短路电流。一般有相间短路和对地短路两种。根据欧姆定律，短路时瞬间放电发热相当大。其热量不仅能将绝缘烧毁，使金属导线熔化，也能将附近易燃易爆物品引燃引爆。

　　电气线路过负荷。电气线路允许连续通过而不致于使电线过热的电流称为额定电流。如果超过额定电流就叫过载电流。过载电流通过导线时，温度相应增高。一般导线最高允许温度为65℃，长时间过载的导线其温度就会超过允许温度，会加快导线绝缘老化，甚至损坏，从而引起短路产生电火花、电弧。

　　4.3　电加热设备的防火防爆

　　电热设备是把电能转换为热能的一种设备。它的种类繁多，用途很广，常用的有工业电炉、电烘房、电烘箱、电烙铁、机械材料的热处理炉等。引起电热设备火灾的原因，主要是加热温度过高，电热设备选用导线截面积过小等。当导线在一定时间内流过的电流超过额定电流时，同样会造成绝缘的损坏而导致短路起火，引起火灾。

　　5　小结

　　综上所述，只要我们根据电气设备的具体情况，采取相应的预防措施，就能够尽量减少电气设备火灾或爆炸事故的发生，从而保障人身及设备的安全，使电力更好地为我们的工作和日常生活服务。