电气设备的防火防爆

一、燃烧与爆炸

1、燃烧

燃烧是可燃物和助燃物发生剧烈的发光、发热的一种化学反应。燃烧的三要素是可燃物、助燃物、着火源。

1）可燃物是指能与空气中的氧或其他氧化剂起剧烈化学反应的物质，如木材、纸张、钠、镁、汽油、酒精、乙炔、氢气、橡胶、煤等。

2）助燃物是指帮助和支持可燃物燃烧的物质，即能与可燃物发生氧化反应的物质，如氧、氯化钾、高锰酸钾等。

3）着火源是指供给可燃物与助燃物发生燃烧反应能量的来源，如明火、高温、电火花、电弧、灼热物体等。

2、爆炸

凡发生瞬间燃烧，物质发生剧烈的物理或化学变化，瞬间释放出大量能量，产生高温高压气体，使周围的空气发生猛烈震荡而造成巨大声音的现象称为爆炸。根据爆炸性质的不同，爆炸可分为物理性爆炸、化学性爆炸和核爆炸。

二、危险物品与爆炸危险环境

1、危险物品

凡是能与氧气发生强烈化学反应，瞬间燃烧产生大量热和气体，并以很大压力向四周扩散，形成爆炸的物质均属危险物品。危险物品按化学性质不同，可分为以下几类：爆炸性物品、易燃或可燃液体、易燃和助燃气体、自燃物品、遇水燃烧物品、易燃固体、氧化剂。

2、爆炸危险环境

爆炸危险环境是指有危险物品存在， 并可能与空气形成爆炸性混合物的环境。爆炸危险环境分为气体、蒸气爆炸危险环境和粉尘、纤维爆炸危险环境。

1）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。危险区域危险性的大小受通风条件、释放源特征和危险物品性能参数的影响。

0区：正常运行时连续或长时间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外，很少存在0区。

1区：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。

2区：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气体、蒸气、薄雾的区域。

附加2区：当易燃物质可能大量释放并扩散到15ｍ以外时，爆炸危险区域的范围应划分附加２区。易燃物质重于空气，以释放源为中心，总半径为30m，地坪上的高度为0.6m，且在2区以外的范围内划为附加2区。

2）粉尘、纤维爆炸危险环境

新国家标准根据可燃性粉尘/空气混合物出现的频率和持续时间及粉尘层的厚度，将粉尘、纤维环境分为20区、21区和22区。

20区：正常运行时可燃性粉尘连续出现或经常出现,其数量足以形成可燃性粉尘与空气混合物或可能形成无法控制的极厚粉尘层的场所及容器内部。

21区：正常运行时可能出现足以形成可燃性粉尘/空气混合物，但未划入20区的场所。该区域包括与充入、排放粉尘点直接相邻的场所、出现粉尘层和正常情况下可能产生可燃浓度的粉尘/空气混合物的场所。

22区：正常运行时不出现，在异常条件下，可燃性粉尘云偶尔出现并且只是短时间存在、或可燃性粉尘偶尔堆积或可能存在粉尘层并且产生可燃性粉尘/空气混合物的场所。如果不能保证排除可燃性粉尘堆积或粉尘层时，则应划分为21区。

三、电气火灾的原因及预防

可燃物质在空气中燃烧，凡超出有效范围而形成灾害的燃烧称为火灾。火灾是指在时间或空间上失去控制的灾害性燃烧。

1、电气火灾的原因

1）线路短路

导线选择不当、安装不当、绝缘老化破损，如截面选择过小、绝缘等级过低、导线间距不够、导线穿墙未使用磁管保护、年久失修等都可能造成线路短路。

2）线路过负荷

线路过负荷造成线路过热，使绝缘损坏、燃烧，造成火灾。

3）接触不良

导线连接或接线柱压接不牢固，在连接处形成大的接触电阻，产生过热现象或者在接触处发生打火，造成绝缘燃烧，形成火灾事故。

4）电动机故障

电动机长期过负荷、相间短路、匝间短路、缺相运行、单相接地、扫膛等故障，都可能使电动机绕组过热，将绝缘烧焦。

5）变压器故障

变压器油老化变质引起绝缘击穿，在油中发生火花和电弧；变压器内部发生故障，如铁芯绝缘损坏、接触电阻过大、套管破裂、绕组接地、短路等都可能引起变压器油着火。

6）配电盘故障

配电盘上的电器容量过小或接头接触不良，都可能引起过热，烧坏绝缘或产生火花。导线排列凌乱，布线不符合要求，都可能引起接地或短路。

7）电器使用不当

在生产、生活中使用电器不注意，如电炉子、电烙铁、电熨斗等，用后忘记断电，时间长了会造成火灾。照明安装、选择不当或用电取暖等，都容易引起火灾事故。

8）静电放电火花

静电积累产生高电压，击穿周围空气放电产生火花，在易燃易爆危险场所，这种放电现象会造成严重的火灾或爆炸事故。

2、电气火灾的预防

1）排除易燃易爆物质

（1）防止易燃易爆物质泄漏

对存有易燃易爆物质的生产设备、容器、管道、阀门加强密封，杜绝跑、冒、滴、漏。

（2）打扫卫生，保持通风

打扫环境卫生，保持良好通风，清除爆炸性混合物，把易燃易爆气体、蒸气、粉尘和纤维的浓度降到爆炸浓度以下。

2）排除电气着火源

（1）规范安装电气线路

火灾爆炸危险场所，所有电气线路及有剧烈振动的设备接线，均应采用铜芯绝缘导线或电缆，线路导线截面应满足要求。移动式电气设备应采用中间无接头的橡皮软线。所有工作零线应与相线具有同等的绝缘强度，并处在同一护套或管子中。所有绝缘导线或电缆的额定电压不得低于电网额定电压，且不得低于500V。绝缘导线严禁明敷，均应穿钢管敷设；电缆明敷时应采用铠装电缆。

（2）合理选用电气设备

根据危险场所的级别，合理选用电气设备类型，特别在易燃易爆危险场所，应选用防爆型电气设备。在易燃易爆危险场所，尽量不用或少用携带式电气设备。

（3）规范安装电气设备

在易燃易爆危险场所，电气设备安装时应严格密封，连接可靠，防止局部放电，防止局部过热。

（4）保持电气设备与危险场所的安全距离

为防止电火花或危险温度引起火灾，各类开关、插座、熔断器、电热器、照明灯、电焊设备、电动机等均应根据需要尽量避开易燃物质。

变配电装置与爆炸危险场所之间应保持防火距离，必要时应加装防火隔墙。

10kV及以下的变配电所不应设置在火灾爆炸危险场所的正上方或正下方。10kV及以下的架空线路严禁跨越火灾爆炸危险场所，当线路与火灾爆炸危险场所接近时，其间水平距离一般不小于杆塔高度的1.5倍。

（5）保持电气设备正常运行

加强设备运行管理，防止设备过热、过载，对设备进行定期检修、试验，防止机械损伤和绝缘破坏造成设备短路。

（6）电气设备可靠接地或接零

在易燃易爆危险场所，所有电气设备金属外壳必须可靠接地或接零，以保证电气设备发生碰壳接地短路故障时能迅速切断电源。

（7）合理应用保护装置

在火灾爆炸危险场所应配备比较完善的保护、检测和报警装置。

（8）防止和消除静电火花

控制静电产生；采取防静电接地；采用抗静电添加剂和采用静电中和器；提高空气湿度。

四、电气火灾的灭火

1、灭火前的电源处理

1）切断电源时不可慌张，不能盲目乱拉开关；应按规定程序进行操作，严防带负荷拉刀闸引起闪弧造成事故扩大；火场内的开关和刀闸由于烟熏火烤，其绝缘会降低或破坏，操作时应戴绝缘手套，穿绝缘靴，并使用相应电压等级绝缘用具。

2）切断带电线路导线时，应使用有绝缘手柄的电工钳或戴上干燥完好的绝缘手套进行。切断点应选择在电源侧的支持物附近，以防导线断落地上造成接地短路或触电事故；切断低压绞合线时，应分相一根一根地剪断，且各相电线要在不同部位剪断。

3）切断电源的范围要选择适当，以防断电后影响灭火工作；夜间发生电气火灾时，切断电源应考虑临时照明问题。

4）需要电力部门切断电源时，应迅速用电话联系并说明地点与起火情况。

2、带电灭火注意事项

在因故无法切断电源或不能肯定确已断电的情况下，应实行带电灭火。带电灭火是具有一定危险性的不得已做法，带电灭火时必须注意以下事项：

1）应使用二氧化碳、四氯化碳、1211、干粉灭火器。这类灭火器的灭火剂不导电，可用来带电灭火；泡沫灭火器的灭火剂有一定的导电性，不能用来带电灭火。

2）灭火器机嘴及人体与带电体之间应保持足够的安全距离。对带电体的最小允许距离：10kV为40cm，35kV为60cm。

3）高压电气设备或线路导线断落地面发生接地时，应划出一定警戒范围来防止跨步电压触电；室内扑救人员不得进入距故障点4m以内，室外不得进入8m以内。若必须进入以上范围时，则必须穿绝缘靴，接触设备外壳和构架时必须戴绝缘手套。

4）用水枪灭火时易采用喷雾水枪，同时必须采取安全措施，如戴绝缘手套、穿绝缘靴等进行操作。水枪喷嘴应可靠接地，接地线可采用截面为2.5~6m㎡，长20~30m的编织铜软导线，接地极可用临时打入地下长1m左右的角钢、钢管或铁棒。水枪灭火时，水枪喷嘴至带电体距离：110kV须大于3m，220kV须大于5m。

5）用四氯化碳灭火时，灭火人员应站在上风侧以防中毒，灭火后要注意通风；扑救架空线路火灾时，人体应与带电导线间的仰角不大于45°并站在其外侧，以防导线断落引起触电；未穿绝缘靴的工作人员要注意防止地面的水渍导电而发生触电。

6）遇到变压器、油断路器、电容器等油箱破裂，火势很猛时，一定要立即切除电源并将绝缘油导入贮油坑。坑内的油火可采用干砂或泡沫灭火器灭火；地面的油火不准用水灭火，以防止油火漂浮水面而扩大。此外，还要防止燃烧着的油流入电缆沟内引起蔓延。

7）电动机着火时，为防止轴和轴承变形，应慢速转动并用喷雾水枪扑救，以使其均匀冷却。也可采用二氧化碳、四氯化碳、1211灭火器扑救。但不可使用干粉、干砂或泥土灭火，以免造成电机绝缘和轴承受损。

五、电气设备防爆类别及防爆型式

1、电气设备的防爆类别

爆炸性环境用电气设备分为Ⅰ类、Ⅱ类和Ⅲ类。

1）Ⅰ类设备

（1）Ⅰ类电气设备适用于煤矿环境，即煤矿瓦斯气体和粉尘环境。

（2）Ⅰ类防爆型式应考虑瓦斯和煤粉的点燃以及地下用设备增加的物理保护措施。

（3）用于煤矿的电气设备，当其环境中除甲烷外还可能含有其他爆炸性气体时，应按照Ⅰ类和Ⅱ类相应可燃性气体的要求进行制造和试验。 该类电气设备应有相应的标志（例如 "Ex dⅠ/ⅡB T3"或 "Ex dⅠ/Ⅱ（CNH3 )）"。

2）Ⅱ类设备

（1）Ⅱ类电气设备适用于工厂环境，即除煤矿瓦斯气体之外的其他爆炸性气体环境。

（2）Ⅱ类电气设备按照其使用的爆炸性环境的种类可进一步再分类。 

ⅡA 类：代表性气体是丙烷；

ⅡB 类：代表性气体是乙烯；

ⅡC 类：代表性气体是氢气。

（3）标志ⅡB的设备可适用于ⅡA设备的使用条件，标志ⅡC类的设备可适用于ⅡA和ⅡB类设备的使用条件。

（4）值得注意的是以上分类的依据，对于隔爆外壳电气设备是最大试验安全间隙(MESG)，对于本质安全型电气设备是最小点燃电流比(MICR)。

3）Ⅲ类设备

（1）Ⅲ类电气设备适用于粉尘环境，指除煤矿以外的爆炸性粉尘、纤维环境。

（2）Ⅲ类电气设备按照其使用的爆炸性粉尘环境的特性可进一步再分类。

ⅢA类：可燃性飞絮；

ⅢB类：非导电性粉尘；

ⅢC类：导电性粉尘。

（3）标志ⅢB的设备可适用于ⅢA设备的使用条件，标志ⅢC类的设备可适用于ⅢA或ⅢB类设备的使用条件。

2、电气设备的防爆型式

1）隔爆型（d）  

是指把能点燃爆炸性混合物的部件封闭在一个外壳内，该外壳能承受内部爆炸性混合物的爆炸压力，并阻止向周围的爆炸性混合物传爆的电气设备。

2）增安型（e）  

在正常运行条件下，不会产生点燃爆炸性混合物的火花或危险温度，并在结构上采取措施，提高其安全程度，以避免在正常和规定过载条件下出现点燃现象的电气设备。

3）本质安全型（ i ）  

在正常运行或在标准试验条件下，所产生的火花或热效应均不能点燃爆性混合物的电气设备，分为a类（ia）和b类（ib）。

4）正压型（p）

具有保护正压外壳，且壳内充有保护气体，其压力保持高于周围爆炸性混合物的气体压力，以避免外部爆炸性混合物进入内部的电气设备。有两种型式：

（1）正压通风型

采取保护性气体连续通过正压外壳的方法，使壳内保持正压，以达到阻止外部环境中的爆炸性气体混合物进入壳内与点火源接触。

（2）正压补偿型

采取在各个排气口封闭时，对正压外壳和管道内保持气体不可避免的泄露进行补偿的方法，使壳内保持正压，以阻止外部环境中的爆炸性气体混合物进入壳内与点火源接触。保护性气体为空气或不可燃气体。

5）油浸型（o）

全部或某些带电部件浸在油中，使之不能点燃油面以上或外壳周围爆炸性混合物的电气设备。

6）充砂型（q）

外壳内充填细颗粒材料，以便在规定使用条件下，外壳内产生的电弧、火焰传播、壳壁和颗粒材料表面的过热温度均不能点燃周围爆炸性混合物的电气设备。

7）无火花型（n）

在正常运行条件下不产生电弧或火花，也不产生能够点燃周围爆炸性混合物的高温表面或灼热点，且一般不会发生有点燃作用故障的电气设备。

8）浇封型（m）

9）防爆特殊型（s）

六、常用电气设备的防火防爆

1、变压器的防火防爆

1）平时加强对变压器的运行监视，定期巡视检查，做好值班记录，每班至少检查1～2次；特殊天气和过负荷运行时应增加巡检次数。

2）在正常监视和巡视检查中，应特别注意变压器油温、油色和内部声响，发现异常要及时处理；变压器上层油温一般应控制在85℃以下。

3）变压器继电保护系统要完善，确保故障时能正确可靠地动作，以防事故扩大。

4）经常监视变压器的负荷情况，严格执行安全规程，不允许作违反规定的过负荷运行。

5）定期对变压器进行检修和试验，以保证变压器在良好的状态下运行。变压器一般每年小修一次，五年大修一次。

6）健全变配电所的防雷保护措施，雷雨季节前要做好防雷装置的检查和试验工作。

7）变配电所内应配置足够的消防设备并定期更换。不准堆放油桶或其他易燃易爆物品。

2、电动机的防火防爆

1）选用的电动机应与环境的防火防爆要求相适应，在有爆炸危险的场所，要选用防爆型电动机。

2）电动机不可直接安装在可燃性材料机座上。电动机的周围不可堆放易燃易爆物品及其他杂物。

3）电动机安装必须保证质量。危险场所要按防火防爆的要求进行施工，电动机接线端子与导线的连接必须牢固可靠；外壳应施行良好的接地或接零。

4）每台电动机必须配备单独的操作开关；正确选择熔断器和热继电器，使它们能对短路和过载起到保护作用；大容量或重要场合的电动机可装设断相保护器，以防止缺相运行。

5）加强日常巡视和维护保养。注意电流、电压和温升不得超过规定；要保持良好的通风；检查电动机有无异常声响；定期进行小修和大修。

6）做好电动机的绝缘测试工作。低压电动机的绝缘电阻不应小于0.5MΩ；高压电动机的绝缘电阻不应小于1MΩ/kV。

7）普通电动机的启动次数不宜过频，一般每分钟不要超过3～5次；热状态下连续启动的次数每分钟不要超过1～2次，以防止过热引起火灾。

3、电缆的防火防爆

1）敷设电缆时严格按照规范和要求，避免电缆受到损伤，消除各个环节的不合格现象。

2）尽可能做到水平敷设，尽量减少电缆高低位差。

3）电缆头与中间接头的制作要符合规范，并经试验合格。

4）加强电缆运行中的监视与维护，禁止超负荷，尤其是长时间超负荷运行。

5）定期进行清扫和预防性试验，以确保电缆处于完好状态。

4、低压配电屏的防火防爆

1）低压配电屏（盘、柜、板）应采用耐火材料制成，木结构配电屏的盘面应敷设铁皮或涂防火漆等，户外配电屏应有防雨措施。

2）配电屏上的设备应根据电压、负荷、用电场所和防火要求等选定。其电气元器件应安装牢固；总开关和分路开关的容量应满足总负荷和各分路负荷的需要。

3）配电屏的配线应采用绝缘线，破损导线要及时更换，导线要连接可靠，排列整齐，绑扎成束且用卡固定在屏的板面上；应尽量避免导线相互交叉，必须交叉时应加绝缘套管。

4）建立相应的维修制度，定期测量配电屏线路的绝缘电阻，不合格的应予更换或采取其他相应措施。

5）配电屏的金属支架及电气设备的金属外壳必须实行可靠的接地或接零保护。

5、低压开关的防火防爆

1）开关的选用应与环境的防火要求相适应。有爆炸危险场所要选用防爆型开关；有化学腐蚀及火灾危险场所应选用专门型式的开关。

2）闸刀开关应安装在耐热、不易燃烧的材料上。闸刀开关应远离易燃物，要防止发热或拉合闸刀时产生的火花引起燃烧；闸刀相间要用绝缘板隔离，以避免相间短路。

3）导线与开关接头处的连接要牢固，接触要良好，防止因接触电阻过大而引起发热或火灾。

4）容量较小的负荷可采用胶盖瓷底闸刀开关；潮湿、多尘等危险场所应使用铁壳开关；容量较大的负荷要采用自动空气开关。

5）开关的额定电压应与实际电源电压等级相符；额定电流要与实际负荷需要相适应；断流容量要满足系统短路容量的要求。

6）自动开关要经常检查、清扫，防止触头发热、外壳积尘而引起闪络和爆炸；低压开关若有损坏时要及时更换；安装在环境不好场所的开关更应注意防尘、防潮。

7）中性点接地的低压配电系统中，单极开关一定要接在火线上，否则开关虽断开，电气设备仍然带电，一旦火线接地，便有发生接地短路而引起火灾的危险。

8）防爆开关在使用前必须将防止锈蚀的黄油擦除，然后再涂上机油。因为黄油内所含成分在电弧高温作用下会分解产生易燃易爆气体，容易引起爆炸。

6、熔断器的防火防爆

1）熔断器熔体选用要适当。不能随意换大熔丝或用铜丝代替。

2）熔断器选型要正确，在有爆炸危险场所，应选用专门型式的熔断器或普通熔断器加外壳密封；熔断器应尽可能安装在危险场所的外边。

3）一般在电源进线、线路分支线和用电设备上安装熔断器，熔断器各接线端头与导线的连接应牢固可靠，触头钳口应有足够的压力。

4）大电流熔断器应安装在耐热的基座上如石板、瓷板等，其密封保护壳应用瓷质或铁质材料，不准用硬纸或木质夹板等可燃物。

5）熔断器周围不准堆放易燃或可燃物质，也不可堆放金属丝等，以免引发短路及火灾事故；平时应注意检查，保持清洁，及时更换缺损的熔断器部件。

7、照明灯具的防火防爆

1）选用合乎要求的灯具型式。在火灾爆炸危险场所应选择专用照明灯具；开启式照明灯具只能用于干燥、无腐蚀性和易爆气体的场所；在潮湿和有蒸气环境应使用防潮型灯具；室外照明应安装防水型灯具。

2）照明线路的导线及其敷设应符合规定及实际照明负荷的需要；要防止混线短路；接头要少并连接可靠，且须用绝缘胶布包好，以防止松动或过热产生火花，引起火灾。

3）照明灯泡和可燃物之间应保持一定的距离。在灯泡正下方不可存放可燃物，以防灯泡破碎时掉落火花引起燃烧。

4）卤钨灯的石英管表面温度极高，1000W的卤钨灯可达500~800℃。故不宜用于存放可燃物的库房。

5）要注意灯泡的通风散热。尤其是嵌入式照明灯具，且不可让散热孔堵塞，以免考着周围可燃物引起火灾；嵌入天花板内的灯具，其外壳周围应留有100mm以上的距离。

6）使用安全电压的灯具时，其电源导线必须有足够的截面，否则会导致电线过热起火。因为同样功率的灯泡，电压越低通过的电流越大，这一点不要疏忽。

7）荧光灯和高压水银灯的镇流器不能安装在可燃性建筑构件上，以免镇流器过热烤着可燃物；灯具应牢固地悬挂在规定高度上，以防掉落或或碰落引着可燃物。

8）更换防爆型灯具的灯泡时不能换上功率大的灯泡，更不能随意或临时用普通白炽灯泡代替。

9）发现灯具及其配件有缺陷时应及时修理，切勿将就使用；各种灯具尤其是大功率灯具，不需要照明时应随手关掉。