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第七講電氣防火防爆 本講重點(diǎn)內(nèi)容及授課方式 了解危險(xiǎn)物質(zhì)的分類 分級(jí) 危險(xiǎn)場(chǎng)所的劃分 幾種常見的防爆電氣類型 防爆電氣設(shè)備的選擇等 重點(diǎn)掌握電氣火災(zāi)爆炸的主要原因和電氣火災(zāi)的防治措施 難點(diǎn)內(nèi)容 電氣火災(zāi)爆炸主要原因和電氣火災(zāi)的防治措施的掌握 以自學(xué)方式為主 授課為輔的教學(xué)原則 歡迎同學(xué)們?cè)谡n堂上對(duì)感興趣的內(nèi)容隨時(shí)提問 課下也歡迎就有關(guān)問題進(jìn)行探討 參考書 楊有啟等編著 電氣安全工程 首都經(jīng)濟(jì)貿(mào)易大學(xué)出版社 2000年9月陳曉平編著 電氣安全 機(jī)械工業(yè)出版社 2004年1月楊岳編著 電氣安全 機(jī)械工業(yè)出版社 2003年7月 本講授課內(nèi)容 概述電氣火災(zāi)和爆炸的原因危險(xiǎn)物質(zhì)和危險(xiǎn)場(chǎng)所電氣防爆技術(shù)電纜燃燒特性電氣火災(zāi)的滅火 一 概述 1 1電氣事故 全世界每年死于電氣事故的人數(shù)約占全部事故死亡人數(shù)的20 以上 電氣火災(zāi)約占火災(zāi)總數(shù)的20 以上 據(jù)統(tǒng)計(jì) 電氣事故在國(guó)外的石油化工企業(yè)事故中占50 左右 國(guó)內(nèi)電氣火災(zāi)事故占火災(zāi)總數(shù)的35 左右 國(guó)內(nèi)電氣事故的損失約占總事故損失的20 左右 1 1電氣事故 1985年 某火力發(fā)電廠的一臺(tái)300MW的一次電氣事故 電纜燃燒蔓延到主控制室 造成整個(gè)主控制室的所有儀器 儀表及控制系統(tǒng)的全部燒毀 造成直接經(jīng)濟(jì)損失1億4千萬元 機(jī)組停運(yùn)近1年 1997年 淮北某火力發(fā)電廠的一臺(tái)200MW發(fā)生電纜火災(zāi)事故 兩分鐘內(nèi)燒毀電纜2000多米 造成直接經(jīng)濟(jì)損失400多萬元 機(jī)組停運(yùn)近2月 研究電氣防火防爆非常重要 二 電氣火災(zāi)和爆炸的原因 2 1電氣火災(zāi)與爆炸原因 不同的電氣設(shè)備 由于其各自運(yùn)行的特點(diǎn) 其發(fā)生火災(zāi)和爆炸的原因各不相同 發(fā)熱并超過電氣設(shè)備的允許極限是電氣設(shè)備發(fā)生火災(zāi)的主要原因 而在發(fā)生火災(zāi)的同時(shí) 有可能伴隨著爆炸 由于發(fā)熱 使電氣設(shè)備的絕緣材料發(fā)生老化分解 長(zhǎng)期的積累 使電氣發(fā)生過熱 短路 引發(fā)電氣火災(zāi)的發(fā)生 絕緣材料的允許溫度一般在120 以下 絕緣材料的溫度超過此值 就會(huì)使電氣設(shè)備出現(xiàn)引起過熱燃燒和爆炸的危險(xiǎn)溫度 2 1產(chǎn)生電氣火災(zāi)危險(xiǎn)溫度的原因 故障短路 負(fù)荷過載 接觸不良 散熱不良 鐵磁損耗 渦流作用 絕緣材料的劣化 漏電 電熱器具和燈具的過熱 2 2電火花和電弧 電火花 電極間的擊穿放電 電弧 大量的密集的電火花匯集成的弧光 產(chǎn)生原因 工作原因 電氣設(shè)備在正常運(yùn)行和操作過程中產(chǎn)生的電火花 事故原因 電氣設(shè)備在發(fā)生故障及不正常操作時(shí)產(chǎn)生的電火花 外來原因 雷電 靜電 高頻感應(yīng)電火花等 機(jī)械接近高溫工作器件 三 危險(xiǎn)物質(zhì)和危險(xiǎn)場(chǎng)所 3 1危險(xiǎn)物質(zhì)的分類 定義 在大氣條件下 能與空氣混合形成爆炸混合物的氣體 蒸氣 薄霧 粉塵或纖維 根據(jù)爆炸混合物的物理化學(xué)性質(zhì)分為 類 礦井甲烷及其混合物 類 爆炸性氣體 蒸汽 薄霧等 類 爆炸性粉塵 纖維等 石油化工系統(tǒng)中的物質(zhì)均為 類或 類危險(xiǎn)爆炸性物質(zhì) 3 2危險(xiǎn)物質(zhì)的分級(jí) 對(duì)爆炸性氣體混合物根據(jù)其傳爆能力 采用最大試驗(yàn)間隙法 MESG 和最小點(diǎn)燃電流比法 MICR 分為 A級(jí) B級(jí) C級(jí) 3 3 類危險(xiǎn)物質(zhì)的分類標(biāo)準(zhǔn) 3 4 類危險(xiǎn)物質(zhì)的分類標(biāo)準(zhǔn) 按導(dǎo)電性和爆炸性對(duì) 類危險(xiǎn)性物質(zhì)分類 A級(jí)和 B級(jí) 3 5按引燃溫度的危險(xiǎn)物質(zhì)分組 類 不分組 類 T 450 300 T 450 200 T 300 135 T 200 100 T 135 85 T 100 類 T 270 200 T 270 140 T 200 3 6常見物質(zhì)的引燃溫度 3 7電氣火災(zāi)爆炸危險(xiǎn)區(qū)域的劃分 第 類 氣體 蒸氣爆炸危險(xiǎn)環(huán)境 0區(qū) 正常運(yùn)行時(shí)連續(xù)或長(zhǎng)時(shí)間出現(xiàn)爆炸氣體混合物 1區(qū) 正常時(shí)可能出現(xiàn)爆炸氣體混合物 2區(qū) 正常時(shí)不可能出現(xiàn)爆炸氣體混合物第 類 粉塵 纖維爆炸危險(xiǎn)環(huán)境 10區(qū) 正常運(yùn)行時(shí)連續(xù) 長(zhǎng)時(shí)間 短時(shí)間出現(xiàn)出現(xiàn)爆炸性粉塵 纖維 11區(qū) 正常時(shí)偶爾出現(xiàn)爆炸性粉塵 纖維 3 7電氣火災(zāi)爆炸危險(xiǎn)區(qū)域的劃分 第 類 火災(zāi)危險(xiǎn)環(huán)境 20區(qū) 閃點(diǎn)高于環(huán)境溫度的可燃性液體 并在數(shù)量上和配置上能引起火災(zāi)危險(xiǎn) 21區(qū) 具有懸浮 堆積狀的可燃性粉塵 纖維 雖不能形成爆炸性混合物 但在數(shù)量和配置上能引起火災(zāi) 22區(qū) 存在固體可燃性物質(zhì) 并在數(shù)量和配置上能引起火災(zāi) 3 8劃分危險(xiǎn)區(qū)域的判斷因素 危險(xiǎn)物料 種類 閃點(diǎn) 爆炸極限 密度 引燃溫度 工作溫度 壓力 數(shù)量和配置等 釋放源 分布和狀態(tài) 泄漏或釋放危險(xiǎn)品的速率 數(shù)量和混合物濃度 擴(kuò)散情況和影響范圍等 釋放源主要分為三級(jí) 連續(xù)級(jí)源 連續(xù)釋放或長(zhǎng)期釋放或短時(shí)連續(xù)釋放 一級(jí)源 正常運(yùn)行呈周期性或偶然釋放 二級(jí)源 正常運(yùn)行不釋放或偶然間隙釋放 3 8劃分危險(xiǎn)區(qū)域的判斷因素 通風(fēng)情況 室內(nèi)原則上劃分為阻礙通風(fēng)區(qū) 強(qiáng)制通風(fēng)除外 室外有障礙物區(qū)也劃分為阻礙通風(fēng)區(qū) 自然通風(fēng)場(chǎng)所 應(yīng)注意上部積累密度小氣體 綜合性 自然通風(fēng)和一般機(jī)械通風(fēng)場(chǎng)所 連續(xù)釋放源可能導(dǎo)致0區(qū) 一級(jí)釋放源可能導(dǎo)致1區(qū) 二級(jí)釋放源可能導(dǎo)致2區(qū) 在無風(fēng)場(chǎng)所 連續(xù)釋放源和一級(jí)釋放源可能導(dǎo)致0區(qū) 二級(jí)釋放源可能可能導(dǎo)致1區(qū) 在凹坑 死角及障礙物處應(yīng)適當(dāng)提高危險(xiǎn)等級(jí) 危險(xiǎn)范圍也應(yīng)擴(kuò)大 四 電氣防爆技術(shù) 4 1防爆電氣設(shè)備的類型 爆炸危險(xiǎn)性場(chǎng)所使用的電氣設(shè)備 結(jié)構(gòu)上應(yīng)能防止產(chǎn)生的電火花 電弧或高溫而成為引燃工作地點(diǎn)爆炸性混合物的性能 按使用環(huán)境 類 煤礦 井下用電設(shè)備 類 工廠用電設(shè)備 按防爆結(jié)構(gòu)型式 隔爆型 d 具有隔爆外殼 內(nèi)部或外部爆炸不致于被損壞的設(shè)備 4 1防爆電氣設(shè)備的類型 增安型 e 正常運(yùn)行時(shí)不產(chǎn)生電火花 電弧或高溫的設(shè)備上采取措施以提高安全性的設(shè)備 充油型 o 可能產(chǎn)生電火花 電弧或危險(xiǎn)高溫零部件浸在絕緣油中 使其不能點(diǎn)燃油面上爆炸性混合氣體的電氣設(shè)備 正壓型 p 充入或連續(xù)通入正壓的清潔空氣 惰性氣體阻止可燃性混合氣體進(jìn)入其外殼內(nèi)的電氣設(shè)備 充砂型 q 將細(xì)粒狀物充入外殼使電火花 電弧不能點(diǎn)燃其內(nèi)可燃性混合氣體的電氣設(shè)備 4 1防爆電氣設(shè)備的類型 本質(zhì)安全型 i 正常運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生的電火花 電弧或熱效應(yīng) 均不能點(diǎn)燃爆炸性混合氣體的電氣設(shè)備 ia級(jí) 正常工作或一 兩個(gè)故障時(shí)不能點(diǎn)燃爆炸性混合氣體 主要用于0區(qū) ib級(jí) 正常工作或一個(gè)故障時(shí)不能點(diǎn)燃爆炸性混合氣體 主要用于1區(qū) 無火花型 n 不能產(chǎn)生電火花或危險(xiǎn)高溫點(diǎn)燃爆炸性混合氣體的電氣設(shè)備 特殊型 s 結(jié)構(gòu)上不屬于以上類型的電氣設(shè)備 4 1 1隔爆型電氣設(shè)備 隔爆型電氣設(shè)備的外殼用鋼板 鑄鐵 鋁合金 灰鑄鐵等材料制成 外殼應(yīng)能承受1 5倍參考?jí)毫Φ撵o壓或動(dòng)壓試驗(yàn) 試驗(yàn)壓力不得低于3 5atm 表壓 隔爆型電氣設(shè)備可經(jīng)隔爆型接線盒 或插座 接線 也可直接接線 連接處應(yīng)有防止拉力損壞接電端子的設(shè)施 連接裝置的結(jié)合面應(yīng)有足夠的長(zhǎng)度 正常運(yùn)行時(shí) 產(chǎn)生電火花或電弧的電氣設(shè)備需設(shè)有聯(lián)鎖裝置 保證電源接通時(shí) 不能打開殼 蓋 而殼 蓋打開時(shí)不能接通電源 4 1 2增安型電氣設(shè)備 增安型電氣設(shè)備的絕緣帶電部件的外殼防護(hù)應(yīng)符合IP44 其裸露帶電的部件應(yīng)符合IP54 同時(shí)應(yīng)保證接線方便及防止電氣的非正常松脫 并有良好的接觸壓力 IngressProtection 正常工作條件下 連接件的接觸壓力不得因溫度的升高而降低 連接件不得帶有棱角以防損傷導(dǎo)線 不允許用絕緣材料傳遞接點(diǎn)壓力 使用鋁導(dǎo)線時(shí) 需要用銅鋁導(dǎo)線過渡 用于連接多股線的連接件 要能防止導(dǎo)線分股 4 1 3充油型電氣設(shè)備 充油型電氣設(shè)備外殼上應(yīng)有排氣孔 孔內(nèi)不得有雜物 油量必須足夠 最低油面深度不得小于25mm 油面指示必須清晰 油質(zhì)必須良好 T1 T4組溫度不得超過100 T5組溫度80 T6組不得超過70 應(yīng)水平安裝 傾斜度不超過5 運(yùn)行中不得移動(dòng) 直流開關(guān)設(shè)備不能制成充油型設(shè)備 4 1 4正壓型電氣設(shè)備 正壓型電氣設(shè)備按其充氣結(jié)構(gòu) 分為通風(fēng) 充氣 氣密三種形式 保護(hù)氣體可以是空氣 氮?dú)饣蚱渌强扇細(xì)怏w 外殼防護(hù)等級(jí)不得低于IP44 外殼內(nèi)不得有影響通風(fēng)安全的死角 正常正常工作時(shí) 出口風(fēng)壓或充氣壓力不低于196Pa 當(dāng)壓力低于98Pa或最小處壓力低于49Pa 必須發(fā)出報(bào)警信號(hào)或切斷電源 火花 電弧不得從出風(fēng)口或縫隙吹出 應(yīng)有聯(lián)鎖裝置 保證運(yùn)行前先通風(fēng) 充氣 且總?cè)萘坎簧儆谠O(shè)備氣體容積5倍 4 1 5本質(zhì)安全型電氣設(shè)備 本質(zhì)安全型電氣線路與設(shè)備金屬構(gòu)架之間的絕緣應(yīng)能承受2倍電路電壓 并能承受不低于500V的耐壓試驗(yàn) 本質(zhì)安全電路和非本質(zhì)安全電路也應(yīng)能承受 二者電壓之和再加1000V 且不低于1500V的耐壓試驗(yàn) 本質(zhì)安全電路與非本質(zhì)安全電路應(yīng)分開布置 在正常工作狀態(tài) 本質(zhì)安全型設(shè)備元件 除變壓器 的電流 電壓 功率均不得大于其額定值2 3 其線路端子與非本質(zhì)電路端字的最小距離為50mm 電源變壓器的次級(jí)電路與初級(jí)電路應(yīng)隔離良好 4 2防爆電氣設(shè)備的選擇依據(jù) 區(qū)域內(nèi)爆炸性混合氣體的濃度級(jí)別和組成成份等 電氣設(shè)備使用場(chǎng)所的等級(jí) 電氣設(shè)備的種類和使用條件 所選電氣設(shè)備的級(jí)別 組別不應(yīng)低于該場(chǎng)所內(nèi)爆炸性混合物的級(jí)別 組別 有國(guó)家檢驗(yàn)部門防爆合格證的產(chǎn)品 4 3防爆電氣線路的要求 爆炸性危險(xiǎn)環(huán)境內(nèi)的電氣線路布置位置 敷設(shè)方式 導(dǎo)線材質(zhì) 接線方式等均應(yīng)與區(qū)域危險(xiǎn)等級(jí)相適應(yīng) 位置 電氣線路應(yīng)敷設(shè)在爆炸危險(xiǎn)性較小或釋放源較遠(yuǎn)的位置 10kV及以下架空線路不得跨越爆炸危險(xiǎn)環(huán)境 靠近危險(xiǎn)環(huán)境時(shí) 距離小于桿塔高度的1 5倍 4 3防爆電氣線路的要求 配線和接線方式 爆炸性危險(xiǎn)環(huán)境主要采用防爆鋼管配線和電纜配線 固定敷設(shè)的電力電纜采用鎧裝電纜 固定敷設(shè)的照明 通訊 信號(hào)和控制電纜采用鎧裝電纜或塑料護(hù)套電纜 非固定敷設(shè)的電纜采用非可燃性橡膠護(hù)套電纜 4 3防爆電氣線路的要求 隔離與密封 敷設(shè)電氣線路通過爆炸危險(xiǎn)環(huán)境的孔洞時(shí) 應(yīng)用非可燃性材料嚴(yán)密封堵 隔離密封盤的防爆等級(jí)應(yīng)符合要求 隔離密封盒不能作為導(dǎo)線的連接或分線用 配線電纜的外套管口 應(yīng)使用密封膠泥密封 4 3防爆電氣線路的要求 導(dǎo)線材料選擇 爆炸危險(xiǎn)等級(jí)為1區(qū)或10區(qū)采用銅芯導(dǎo)線或電纜 爆炸危險(xiǎn)等級(jí)為2區(qū) 電力線路采用4mm2以上鋁芯導(dǎo)線或電纜 照明線路2 5mm2以上的鋁芯導(dǎo)線或電纜 有劇烈振動(dòng)處應(yīng)選用多股銅芯軟線或銅芯電纜 煤礦井下不得適應(yīng)鋁芯電纜 爆炸危險(xiǎn)中 低壓電力照明線路的電線 電纜的不得低于工作電壓 并不得低于500V 4 3防爆電氣線路的要求 允許載流量 爆炸危險(xiǎn)的載流量應(yīng)低于非爆炸危險(xiǎn)的載流量 在1區(qū) 2區(qū) 電纜的載流量不應(yīng)小于熔斷器的熔斷額定電流和斷路器長(zhǎng)延時(shí)過電流脫扣器額定電流的1 25倍或電動(dòng)機(jī)額定電流的1 25倍 高壓線路應(yīng)按短路電流進(jìn)行熱穩(wěn)定校驗(yàn) 4 4電氣防火防爆的措施 選擇合理的電氣設(shè)備 保持必要的防火間距 保持設(shè)備正常運(yùn)行 保持良好通風(fēng) 采用耐火設(shè)施 裝設(shè)良好的保護(hù)裝置 進(jìn)行有效的維修 保養(yǎng)和管理 4 4 1爆炸場(chǎng)所防爆設(shè)備的選擇 4 4 2爆炸場(chǎng)所防爆設(shè)備的選擇 4 4 3低壓變壓器防爆結(jié)構(gòu)的選型 適用 盡量避免 x 不適用 結(jié)構(gòu)上不現(xiàn)實(shí) 無符號(hào) 一般不用 4 4 4照明燈具防爆結(jié)構(gòu)的選型 適用 盡量避免 x 不適用 結(jié)構(gòu)上不現(xiàn)實(shí) 無符號(hào) 一般不用 4 5電氣設(shè)備安全運(yùn)行的條件 保持電壓 電流 溫生升不超過允許范圍 保持電氣絕緣良好 保持各導(dǎo)電部分連接可靠 接觸良好 保持設(shè)備清潔以利于防火 爆炸危險(xiǎn)場(chǎng)所及其內(nèi)電氣設(shè)備的保護(hù)裝置必須齊全 可靠 整定合理并具有防爆功能 為了防火防爆 必須采取加強(qiáng)通風(fēng) 危險(xiǎn)氣體報(bào)警 采用耐火設(shè)施等綜合安全措施 4 5 1電氣設(shè)備的通風(fēng)要求 危險(xiǎn)爆炸場(chǎng)所 通風(fēng)應(yīng)良好 爆炸性混合氣體的濃度下降 場(chǎng)所的危險(xiǎn)等級(jí)可以考慮降低 注意 爆炸危險(xiǎn)場(chǎng)所的事故排風(fēng)用電動(dòng)機(jī)的控制設(shè)備 應(yīng)設(shè)置在事故情況下便于操作的地方 變壓器室 一般采用自然通風(fēng) 采用機(jī)械通風(fēng)時(shí) 送風(fēng)系統(tǒng)不應(yīng)與爆炸危險(xiǎn)場(chǎng)所的送風(fēng)系統(tǒng)相連 且供給的空氣不應(yīng)含有爆炸性混合物或其它有害物質(zhì) 畜電池室 因可能有H2排除 故應(yīng)通風(fēng)良好 室內(nèi)空氣不可參加循環(huán) 4 5 2電氣設(shè)備的通風(fēng) 充氣要求 系統(tǒng)必須采用非可燃性材料制成 結(jié)構(gòu)應(yīng)緊固 連接應(yīng)緊密 系統(tǒng)內(nèi)不應(yīng)有阻礙氣流的死角 電氣設(shè)備與通風(fēng) 充氣系統(tǒng)聯(lián)鎖 運(yùn)行前必須先通風(fēng) 且通風(fēng)的氣體量不小于系統(tǒng)體積的5倍后才能接通電源 進(jìn)入電氣設(shè)備和通風(fēng) 充氣系統(tǒng)內(nèi)的氣體不能含有爆炸危險(xiǎn)物質(zhì)或其它有害物質(zhì) 通風(fēng)系統(tǒng)的廢氣不應(yīng)排放到爆炸危險(xiǎn)場(chǎng)所 4 5 2電氣設(shè)備的通風(fēng) 充氣要求 運(yùn)行中 其系統(tǒng)內(nèi)的正壓應(yīng)不低于20mmH2O 當(dāng)?shù)陀?0mmH2O時(shí) 應(yīng)斷開其主電源或發(fā)出信號(hào) 閉路通風(fēng)的防爆電氣設(shè)備及通風(fēng)系統(tǒng) 應(yīng)供給清潔氣體以補(bǔ)充漏損 并保持系統(tǒng)的正壓 電氣設(shè)備的外殼及其通風(fēng) 充氣系統(tǒng)的門或蓋子上 應(yīng)有警示標(biāo)志或聯(lián)鎖裝置 以防止運(yùn)行中錯(cuò)誤開啟 4 6接地 接零應(yīng)用范圍 爆炸危險(xiǎn)場(chǎng)所的接地 接零較一般場(chǎng)所要求高 除特殊要求外 一般場(chǎng)所不要求接地 或接零 的部分仍應(yīng)接地 或接零 交流電源380V及以下 直流電源40V及以下的電氣設(shè)備的金屬外殼 交流電壓127V及以下 直流電壓110V及以下的電氣設(shè)備金屬外殼 安裝在已接地的金屬外殼上的電氣設(shè)備 及敷設(shè)有金屬外皮且兩端已經(jīng)接地的電纜用的金屬構(gòu)架均應(yīng)接地或接零 五 電纜燃燒特性 5 1電纜燃燒 5 2電纜燃燒的特點(diǎn) 燃燒速度快 特別是絕緣材料帶有油脂的電纜 帶電下還會(huì)發(fā)出電火花 釋放出大量濃煙并包含有毒有害 刺激性氣體 5 3電纜燃燒的模型 5 4電纜燃燒的熱解特性 5 4電纜燃燒的熱解特性 3芯 4芯電纜質(zhì)量損失速率隨時(shí)間的變化特性 5 4電纜燃燒的熱解特性 35kW m 2 50kW m 2 75kW m 2質(zhì)量損失速率隨時(shí)間的變化特性 5 4電纜燃燒的熱解特性 5 5電纜燃燒 t 0st 25st 40st 80s t 130st 180st 300st 440s 5 5電纜燃燒 t 0st 30st 90st 150s t 210st 390st 460st 510s 5 5電纜燃燒 t 10st 50st 100st 200s 六 電氣火災(zāi)的滅火 6 1電氣火災(zāi)的特點(diǎn) 著火后 電氣設(shè)備可能是帶電的 如不注意可能引起觸點(diǎn)事故 有些電氣設(shè)備 如電力變壓器 多油斷路器等 本身充有大量的油 可能造成噴油或爆炸事故 造成火災(zāi)的蔓延及擴(kuò)大