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1、第六章 电气防火防爆第一节 电气装置运行状态及电气引燃源第二节 危险物质的危险环境第三节 防爆电气设备和防爆电气线路第四节 电气防火和灭火第一节电气装置运行状态及电气引燃源一、电气装置运行状态从电气防火角度观察,电气装置的运行状态可分为正常运行状态、故障运行状态和电气火灾隐患状态,每种运行状态有不同的基本特征。1.电气装置正常运行状态正常运行状态的基本特征是各项技术参数,如电压、电流、有功功率、功率因数、频率和绝缘电阻等符合运行规程的技术规定,满足电气装置安全、可靠和稳定运行的技术要求,能够为用户提供质量合格的电能。2.电气装置故障运行状态故障运行状态的基本特征是某些技术参数不符合运行规程的技
2、术规定,未能满足安全、可靠和稳定的技术要求,将会造成人身遭受电击或电气设备损坏。这种情况下,电气装置必须立即停止运行并及时进行检修。3.电气装置火灾隐患状态下一页返回第一节电气装置运行状态及电气引燃源火灾隐患状态也是一种故障状态,其基本特征除了某些技术参数不符合运行规程的技术规定外,还具有引发电气火灾的各种可能性或者说已经具备了形成电气火灾的基本条件。如果不及时发现和采取相应有效的技术措施进行整改,可能形成电气引燃源,形成电气火灾。以上电气装置运行状态的分类方法,反映了电气装置运行中的实际情况,有助于对电气火灾隐患的检测。二、电气引燃源为了防止电气火灾和爆炸,首先应了解电气火灾和爆炸的原因。电
3、气装置运行中产生的危险温度和电火花(及电弧)是引发可燃物火灾和爆炸的基本引燃源,称为电气引燃源。1.危险温度正确设计、正确施工、正确运行的电气设备,稳定运行时,发热与散热平衡,其最高温度和最高温升都不会超过其允许范围。但当电气设备的正常运行遭到破坏时,发热量增加,温度升高,出现危险温度,如果温度达到可燃物的引燃温度,就可能引起燃烧。上一页下一页返回第一节电气装置运行状态及电气引燃源电气设备运行时必然会产生一定的热效应,引起电气设备某些部位和周围介质产生温度升高。电流通过导体时消耗的电能大小为 这部分电能使导体发热,温度升高。显然,这部分热量与电流的平方成正比,与导体电阻的一次方成正比。上一页下
4、一页返回第一节电气装置运行状态及电气引燃源其次,对于电动机、变压器等利用电磁感应进行工作的电气设备,由于使用了铁芯,交变电流的交变磁场在铁芯中产生磁滞损耗和涡流损耗,使铁芯发热,温度升高。铁芯磁通密度越高,电流频率越高,铁芯钢片厚度越大,这部分热量越大。一般电气设备用电工钢片在磁通密度为1、频率为50的条件下,单位质量的功率损耗多在12之间。此外,有机械运动的电气设备由于摩擦也会引起发热,电气设备的漏磁、谐波也会引起温度升高。引起电气设备过度发热的不正常运行大体有以下几种情况:(1)电气线路或设备短路短路是不同电位的导电部分(包括导电部分对地之间) 的低阻性短接。发生短路时,线路中电流增大为正
5、常时的数倍乃至数十倍。由于导体无法及时散热,温度急剧上升,大大超过允许范围,形成危险温度。上一页下一页返回第一节电气装置运行状态及电气引燃源很多原因可能导致电气短路。例如,当电气设备的绝缘老化变质或受到高温、潮湿或腐蚀的作用而失去绝缘能力,可能导致短路;绝缘导线直接缠绕、钩挂在铁钉或铁丝上时,由于磨损和铁锈腐蚀,很容易使绝缘破坏而短路;设备安装不当或工作疏忽,可能使电气设备的绝缘受到机械损伤而短路;由于雷击等过电压的作用,电气设备的绝缘可能遭到击穿而短路;所选用设备的额定电压太低,不能满足工作电压的要求,可能击穿而短路;由于维护不及时,导电性粉尘或纤维进入电气设备内部,也可能导致短路。由于管理
6、不严,小动物、真菌及其他植物也可能导致短路;在安装和检修中,由于接线和操作错误,也可能引起短路。此外,雷电放电电流极大,有类似短路电流但比其更为强烈的热效应,也可能引起火灾。(2)电气线路或设备过载电气线路或设备长时间过载也会引起电气设备过热,温度异常上升,形成引燃源。造成过载大体有如下几种情况:上一页下一页返回第一节电气装置运行状态及电气引燃源 设计、选用线路或设备不合理,或没有考虑足够的裕量,以致在正常负载下出现过热。 使用不合理,即线路或设备的负载超过额定值或连续使用时间过长,超过线路或设备的设计能力,由此造成过热。 设备故障运行会造成设备和线路过负载,如三相电动机一相运行或三相变压器不
7、对称运行均可能造成过负载。 电气回路谐波能使线路电流增大而过载。如三相四线制电路三次及其奇数倍(9次、15次)谐波等,谐波电流使中性线出现过载。一般情况下三相负载对称,三相电流相等,且相位角互差120,在中性线上的矢量和为零。但各相三次谐波电流在中性线上却相位相同,不是互相抵消而是互相叠加,这样中性线电流不再为零,当三次及其奇数倍的谐波电流含量大时,中性线电流可等于甚至大大超过相线电流。如果三相负载不平衡,中性线再叠加上不平衡电流后,其发热将更为严重。而中性线截面常常取为相线截面的1312,中性线的严重过载将带来火灾的隐患。上一页下一页返回第一节电气装置运行状态及电气引燃源产生三次谐波的设备主
8、要有:节能灯、荧光灯、计算机、变频空调、微波炉、镇流器、焊接设备、电源等。如节能荧光灯,因灯管内电弧的负阻特性,产生的谐波电流主要为三次谐波电流。(3)电气线路或设备漏电电气设备或线路发生漏电时,漏电电流一般不大,不能促使线路熔丝动作。如漏电电流沿线路比较均匀地分布,则发热量分散,火灾危险性不大。但当漏电电流集中在某一点时,可能引起比较严重的局部发热,产生危险温度。(4)电气线路或设备接触不良电气线路或设备的接触部位是电路的薄弱环节,是产生危险温度的主要部位之一。电气设备的接头连接不牢、焊接不良或接头处夹有杂物,都会增加绝缘电阻而导致接头过热。可拆卸的接头连接不紧密或由于振动而松动,也会导致接
9、头发热。上一页下一页返回第一节电气装置运行状态及电气引燃源可开闭的触头,如刀开关的触头、断路器的触头、接触器的触头、插销的触头等,如果没有足够的接触压力或表面粗糙不平等,均可能增大接触电阻,产生危险温度。对于铜、铝接头,由于铜和铝的理化性能不同,接触状态逐渐恶化,会导致接头过热。(5)铁芯过热对于电动机、变压器、接触器等带有铁芯的电气设备,如果铁芯短路(片间绝缘破坏)或线圈电压过高,或通电后铁芯不能吸合,由于涡流损耗和磁滞损耗增加,都将造成铁芯过热并产生危险温度。(6)散热不良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。这些措施损坏时,如散热油管堵塞、通风道堵塞、安装位置不当、环境温度
10、过高或距离外界热源太近,均可能导致电气设备和线路过热。(7)机械故障上一页下一页返回第一节电气装置运行状态及电气引燃源带有电动机的电气设备,如果转动部分被卡死或轴承损坏,造成堵转或负载转矩过大,都会因电流显著增大导致电动机过热。交流电磁铁如果卡死,衔铁吸合不上,线圈中的大电流持续不减小,也会造成过热。(8)电压异常电压异常有电压过高和电压过低两种情况。电压过高,除使铁芯发热增加外,对于恒阻抗设备,还会使电流增大而发热。电压过低,除可能造成电动机堵转、电磁铁衔铁吸合不上,使线圈电流大大增加而发热外,对于恒功率设备,还会使电流增大而发热。(9)电热器具电热器具是将电能转换成热能的用电设备。常用的电
11、热器具有小电炉、电烤箱、电熨斗、电烙铁、电褥子等。电炉电阻丝的工作温度高达800,可引燃与之接触的或附近的可燃物。电炉连续工作时间过长,将使温度过高(恒温炉除外),烧毁绝缘材料,引燃起火。电炉电源线容量不够,可导致发热起火。电炉丝使用时间过长,截短后继续使用,将使发热增加,乃至引燃其他材料成灾。上一页下一页返回第一节电气装置运行状态及电气引燃源电烤箱内物品烘烤时间太长、温度过高,可能引起火灾。使用红外线加热装置时,如误将红外光束照射到可燃物上,也可能引起燃烧。电熨斗和电烙铁的工作温度高达500 600,能直接引燃可燃物。电褥子通电时间过长,将使电褥子温度过高而引起火灾;电褥子铺在床上,经常受压
12、、揉搓、折叠,致使电热元件受到损坏,电热丝发生短路,将因过热而引起火灾;将电褥子折叠使用,破坏其散热条件,亦可导致起火燃烧。(10)照明灯具引燃源照明灯具的工作温度较高,如安装、使用不当,均可能引起火灾。白炽灯泡表面温度随灯泡功率大小和生产厂家不同而差异很大,在一般散热条件下,其表面温度可参考表6-1。200的灯泡紧贴纸张时,十几分钟即可将纸张点燃。上一页下一页返回第一节电气装置运行状态及电气引燃源当供电电压超过灯泡额定电压,或大功率灯泡的玻璃壳发热不均匀,或水溅到灯泡上时,都能引起灯泡爆碎。炽热的钨丝落到可燃物上,将引起可燃物燃烧。灯座内接触不良,使接触电阻增大,温度上升过高,可引燃可燃物。
13、日光灯镇流器运行时间过长或质量不高,将使发热增加,温度上升,如超过镇流器所用绝缘材料的引燃温度,就可能引燃成灾。2.电火花和电弧电火花是电极间的击穿放电,电弧是大量电火花的汇集。电火花的温度很高,特别是电弧的温度高达8000,因此电火花和电弧不仅能引起可燃物燃烧,还能使金属熔化、飞溅,构成危险的引燃源。在有爆炸危险的场所,电火花和电弧是十分危险的引燃源。电火花大体包括工作火花和事故火花两类。(1)工作火花。上一页下一页返回第一节电气装置运行状态及电气引燃源工作火花指电气设备正常工作或正常操作过程中产生的电火花,例如刀开关、断路器、接触器、控制器接通和断开线路时会产生电火花;插销拔出或插入时的火
14、花;直流电动机的电刷与换向器的滑动接触处、绕线式异步电动机的电刷与滑环的滑动接触处也会产生电火花(没有足够的压力、接触不严密或接触表面脏污时,会产生较大的火花)等。切断感性电路时,断口处将产生比较强烈的电火花或电弧,火花能量较大,危险性也较大。电火花或电弧的火花能量可按下式估算:上一页下一页返回第一节电气装置运行状态及电气引燃源当火花能量超过周围爆炸性混合物的最小引燃能量时,即可能引起爆炸。(2)事故火花事故火花包括电气线路或设备发生故障时出现的火花和由外部原因产生的火花。故障时出现的火花,如导线过松、连接松动或绝缘损坏导致短路或接地时产生的火花;电路发生故障,熔丝熔断时产生的火花;沿绝缘表面
15、发生的闪络等。由外部原因产生的火花,如雷电直接放电和二次放电火花、静电火花、电磁感应火花等。就电气设备着火而言,外界热源也可能引起火灾。如变压器周围堆积杂物、油污并由外界火源引燃,可能导致变压器喷油燃烧甚至爆炸事故。电气设备本身,除多油断路器、电力变压器、电力电容器、充油套管、油浸纸绝缘电力电缆等设备可能爆炸外,以下情况可能引起空间爆炸: 周围空间有爆炸性混合物,在危险温度或电火花作用下引起空间爆炸;上一页返回下一页第一节电气装置运行状态及电气引燃源 充油设备的绝缘油在高温电弧作用下气化和分解,喷出大量油雾和可燃气体,引起空间爆炸; 发电机的氢冷装置漏气或酸性蓄电池排出氢气等,形成爆炸性混合物
16、,引起空间爆炸。返回上一页第二节危险物质和危险环境在大气条件下,气体、蒸气、薄雾、粉尘或纤维状的易燃物质与空气混合,点燃后燃烧能在整个范围内传播的混合物称为爆炸性混合物。含有爆炸性混合物的物质称为爆炸危险物质。凡有爆炸性混合物出现或可能有爆炸性混合物出现,且出现的量足以要求对电气设备和电气线路的结构、安装、运行采取防爆措施的环境称为爆炸危险环境。一、危险物质1.危险物质的分类我国将爆炸危险物质分为以下三类:类:矿井甲烷。因矿井下环境的特殊性,甲烷被列为类。类:爆炸性气体、蒸气、薄雾。下一页返回第二节危险物质和危险环境类:爆炸性粉尘、纤维,不包括不可能形成爆炸性粉尘混合物的悬浮状、堆积状可燃性粉
17、尘或可燃纤维。2.危险物质的性能参数危险物质的主要性能参数包括闪点、燃点、引燃温度、爆炸极限、最小点燃电流比、最大试验安全间隙、蒸气密度等,危险物质是按其性能参数分级分组的。(1)闪点在规定的试验条件下,易燃液体能释放出足够的蒸气并在液面上方与空气形成爆炸性混合物,点火时能发生闪燃(一闪即灭)的最低温度。(2)燃点燃点是物质在空气中点火时发生燃烧,移去火源仍能继续燃烧的最低温度。对于闪点不超过45的易燃液体,燃点仅比闪点高1 5,一般只考虑闪点,不考虑燃点。对于闪点比较高的可燃液体和可燃固体,闪点与燃点相差较大,应用时有必要加以考虑。上一页下一页返回第二节危险物质和危险环境(3)引燃温度引燃温
18、度又称为自燃点或自燃温度,是指在规定试验条件下,可燃物质不需要外来火源即发生燃烧的最低温度。(4)爆炸极限爆炸极限分为爆炸浓度极限和爆炸温度极限,后者很少用到,通常所指的爆炸极限都是爆炸浓度极限。该极限是指在一定的温度和压力下,气体、蒸气、薄雾或粉尘、纤维与空气形成的能够被引燃并传播火焰的浓度范围。该范围的最低浓度称为爆炸下限()、最高浓度称为爆炸上限()。可燃性蒸气、薄雾的爆炸极限一般用其在混合气体中所占的体积分数来表示,可燃粉尘、纤维一般用其在混合物中的质量浓度(3)表示。(5)最小点燃电流比最小点燃电流比()是指在规定试验条件下,气体、蒸气、薄雾等爆炸性混合物的最小点燃电流与甲烷爆炸性混
19、合物的最小点燃电流之比。气体、蒸气、薄雾按最小点燃电上一页下一页返回第二节危险物质和危险环境流比的分级见表6-2。(6)最小引燃能量最小引燃能量是指在规定的试验条件下,能使爆炸性混合物燃爆所需最小电火花的能量。如果引燃源的能量低于这个临界值,一般不会着火。一些可燃气体、蒸气与空气的爆炸性混合物的最小引燃能量见表6-3。一些粉尘与空气的爆炸性混合物的最小引燃能量见表6-4。最小引燃能量受混合物性质、引燃源特征、压力、浓度、温度等因素的影响。纯氧中的最小引燃能量小于空气中的引燃能量。压力减小最小引燃能量明显增大。例如,当压力分别为0.98、0.78、0.59和0.39时,乙炔分解爆炸的最小引燃能量
20、分别为3、6、12和32。在某一浓度下,最小引燃能量取得最小值。离开这一浓度,最小引燃能量都将变大。上一页下一页返回第二节危险物质和危险环境(7)最大试验安全间隙最大试验安全间隙()是指在规定试验条件下,一个容器内燃爆时不致引起另一个容器内燃爆的最大连通间隙,是衡量爆炸性物品传爆能力的性能参数。气体、蒸气、薄雾爆炸性混合物按最大试验安全间隙的分级见表6-2。二、危险环境由于爆炸性气体、蒸气或薄雾、粉尘或纤维状物的物理性质、出现的形式、涉及的范围、存在的概率和持续的时间的不同,发生爆炸的可能性及危害程度是不同的。同时,这些因素也直接影响着爆炸危险环境的区域范围。因此,需要根据爆炸性气体出现的频繁
21、程度和持续时间,对爆炸性气体危险环境进行区域划分。对场所进行区域划分的目的是便于正确选择和安装危险场所中的电气装置,实现爆炸和火灾危险环境中电气装置的安全使用。1.爆炸性气体环境(1)爆炸性气体危险场所的等级爆炸性气体危险场所的危险等级反映场所内爆炸性气体混合上一页下一页返回第二节危险物质和危险环境 物出现的频繁程度和持续时间。根据工作场所是否正常运行、爆炸性气体混合物出现的频繁程度和持续时间,将爆炸性气体危险场所划分为三个级别,用“区”来描述,即0区、1区和2区。所谓正常运行是指设备正常的启动、运转、停止、易燃物质产品的装卸、密闭容器的开闭,安全阀、排气阀以及所有工厂设备都在设计参数要求范围
22、之内。 0区(0级危险区域)。0区是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。除了封闭的空间,如密闭的容器、储油罐等内部气体空间外,很少存在0区。虽然爆炸性气体的浓度高于爆炸上限,但是可能进入空气而达到爆炸极限范围内的环境仍划为0区。例如固定盖顶的液体储罐,当液面以上空间未充惰性气体时应划为0区。 1区(1级危险区域)。1区是指正常运行时出现(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。上一页下一页返回第二节危险物质和危险环境 2区(2级危险区域)。2区是指正常运行时不出现,即使出现也只可能是短时间偶然出现爆炸性气体、蒸气或薄雾的区域。 非爆炸
23、危险区域。凡符合下列条件之一者,可划为非爆炸危险区域:()没有释放源,且不可能有易燃物质侵入的区域。()易燃物质可能出现的最大体积分数不超过爆炸下限10的区域。()在生产过程中使用明火的设备附近,或使用表面温度超过该区域易燃物质引燃温度的炽热部件的设备附近。()在生产装置外露天或敞开安装的输送爆炸危险物质的架空管道地带(但阀门处须按具体情况另行考虑)。(2)释放源和通风条件的影响上一页下一页返回第二节危险物质和危险环境 释放源是划分爆炸危险区域的基础。释放源分为连续释放、长时间释放或短时间频繁释放的连续级释放源。正常运行时周期性释放或偶然释放的一级释放源,正常运行时不释放或不经常且只能短时间释
24、放的二级释放源,以及包含上述两种以上特征的多级释放源。通风情况是划分爆炸危险区域的重要因素。通风分为自然通风、一般机械通风和局部机械通风等三种类型。良好的通风标志是混合物中危险物质的浓度被稀释到爆炸下限的14以下。划分危险区域时,应综合考虑释放源和通风条件,并应遵循以下原则: 对于自然通风和一般机械通风的场所,连续级释放源一般可使周围形成0区,第一级释放源可使周围形成1区,第二级释放源可使周围形成2区(包括局部通风)。良好的通风可使爆炸危险区域的范围缩小,或可忽略不计,或可使其等级降低,甚至划分为非爆炸危险区域。因此,释放源应尽量采用露天、开敞式布置,达到良好的自然通风,以减低危险性和节约投资
25、。相反,若通风不良或通风方向不当,可使上一页下一页返回第二节危险物质和危险环境爆炸危险区域范围扩大或使危险等级提高。即使在只有一个级别释放源的情况下,不同的通风方式也可能把释放源周围的范围变成不同等级的区域。 某些场合稀释爆炸性气体混合物的局部通风比自然通风和一般机械通风更有效,可使爆炸危险区的区域范围缩小,有时可小到忽略不计,或使等级降低,甚至划分为非爆炸危险区域。 释放源处于无通风的环境时,可能提高爆炸危险区域的等级,连续级或第一级释放源可能导致0区,第二级释放源可能导致1区。 在障碍物、凹坑、死角等处,由于通风不良,局部地区的等级要提高,范围要扩大。另一方面,堤、墙等障碍物有时可能限制爆
26、炸性混合物的扩散而缩小爆炸危险范围(应同时考虑到气体或蒸气的密度)。上一页下一页返回第二节危险物质和危险环境2.爆炸性粉尘环境爆炸性粉尘环境是指生产设备周围环境中,悬浮粉尘、纤维量足以引起爆炸以及在电气设备表面会形成层积状粉尘、纤维而可能形成自燃或爆炸的环境。根据爆炸性气体混合物出现的频繁程度和持续时间,将此类危险环境划为10区和11区。(1)10区(10级危险区域)10区是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。(2)11区(11级危险区域)11区是指正常运行时不出现爆炸性粉尘、纤维,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。划分爆炸性粉尘危险环境的等级时
27、,应考虑粉尘量的大小、爆炸极限的高低和通风条件等因素。对于气流良好的开敞式或局部开敞式建筑物或露天装置区,在考虑爆炸极限等因素的具体情况后,可划分为低一级的危险区域。如装有足够除尘效果的除尘装置,且当该除尘装置停止运行时,爆炸性粉尘环境中上一页下一页返回第二节危险物质和危险环境的工艺机组能连锁停车,也可划分为低一级的危险区域。为爆炸性粉尘危险环境服务的排风机室,应与被排风环境的危险等级相同。(3)非爆炸危险区域以下两种情况可划为非爆炸危险区域: 为爆炸性粉尘危险环境送风,且与爆炸性粉尘危险环境有隔墙的送风机室。通向爆炸性粉尘危险环境的风道设有能防止爆炸性粉尘侵入的安全装置,如单向流通风道或设有
28、能阻火的安全装置; 环境中使用爆炸危险物质的量不大,且在排风柜内或风罩下进行操作的。划分悬浮粉尘的危险区域时,应考虑在环境中悬浮粉尘形成的条件、颗粒度、粉尘浓度、处理方法、粉尘从设备或管道中向外泄漏的情况、泄漏量的大小以及考虑到粉尘使用量、作业空间大小、有无有效的换气装置、机械装置的故障及引起粉尘悬浮的可能性,机械装置的配置、隔离情况和操作条件等。上一页下一页返回第二节危险物质和危险环境划分层积粉尘的危险区域时,应考虑自燃的可能性及每一单位时间内尘降堆积量的大小,机械装置的形状和配置,有无粉尘飞扬,通风是否良好,清扫次数和清扫难度等。应特别注意加热表面形成的层积粉尘,如果堆积层厚度大,在较低温
29、度下也会自燃甚至爆炸。划分邻近厂房的危险区域时,应根据粉尘或纤维扩散和沉积的具体情况划定其危险等级和范围。对于非开敞危险环境,应以生产厂房为单位划分危险区域,划分方法如图6-1所示。图中,厂房为10区时用括号外数字,厂房为11区时用括号内数字。在厂房为10区的情况,通风良好时用斜线上方的数字,通风不良时用斜线下方的数字。对于开敞和半开敞环境,厂房边界以内划为10区者,开敞面以外水平距离7.5 (通风不良时为15)、地面和屋面以上3的空间应划为11区;厂房边界以内划为11区者,开敞面以外水平距离3,地面以上3,屋面以上1的空间也应划为11区。对于集中的露天装置,应以装置群体轮廓线外水平距离3、垂
30、直距离上一页下一页返回第二节危险物质和危险环境 3的空间作为分区界限或11区界限;如其内为10区,则其外水平距离15、垂直距离3的空间划为11区。3.火灾危险环境火灾危险环境是指在生产、加工、处理、转运或储存过程中出现或可能出现下列火灾危险物质之一,且在其数量和配置上能引起火灾危险的环境。 闪点高于环境温度的可燃液体。在物料操作温度高于可燃液体闪点的情况下,有可能泄漏但不能形成爆炸性气体混合物的可燃液体。 不可能形成爆炸性粉尘混合物的悬浮状、堆积状可燃粉尘或可燃纤维以及其他固体状可燃物质。(1)火灾危险环境中可燃物质种类在火灾危险环境中能引起火灾危险的可燃物质可分为下列四种: 可燃液体,如柴油
31、、润滑油、变压器油等。 可燃粉尘,如铝粉、焦炭粉、煤粉、面粉、合成树脂粉等。上一页下一页返回第二节危险物质和危险环境 固体状可燃物质,如煤、焦炭、木材等。 可燃纤维,如棉花纤维、麻纤维、丝纤维、毛纤维、木质纤维、合成纤维等。(2)火灾危险区域划分火灾危险环境根据火灾事故发生的可能性和后果,以及危险程度及物质状态的不同,按下列规定进行分区。 21区:具有闪点高于环境温度的可燃液体,在数量和配置上能引起火灾危险的环境。 22区:具有悬浮状、堆积状的可燃粉尘或可燃纤维,虽不可能形成爆炸混合物,但在数量和配置上能引起火灾危险的环境。 23区:具有固体状可燃物质,在数量和配置上能引起火灾危险的环境。上一
32、页返回第三节防爆电气设备和防爆电气线路爆炸危险环境使用的电气设备,结构上应能防止形成危险温度和火花、电弧等电气引燃源,保证生产现场的安全,避免灾难性爆炸事故的发生。一、防爆电气设备1.防爆电气设备类型按照使用环境,防爆电气设备分成两类:类为煤矿井下用电气设备;类为工厂用电气设备。按防爆结构形式,防爆电气设备分为以下类型。(1)隔爆型隔爆型设备是具有能承受内部的爆炸性混合物爆炸而不致损坏外壳,而且不致使内部爆炸通过外壳任何结合面或结构孔洞引起外部爆炸性混合物爆炸的电气设备。隔爆型电气设备的外壳用钢板、铸钢、铝合金、灰铸铁等材料制成。隔爆型电气设备可经隔爆型接线盒(或插销座) 接线,亦可直接接线。
33、连接处应有防止拉力损坏接线端子的设施,应有密封措施,连接装置的结合面应有足够的长度。下一页返回第三节防爆电气设备和防爆电气线路(3)充油型充油型设备是将可能产生电火花、电弧或危险温度的带电零、部件浸在绝缘油中,使之不能点燃油面上方爆炸性混合物的电气设备。充油型设备外壳上应有排气孔,孔内不得有杂物,油量必须足够,最低油面以下油面深度不得小于25,油面指示必须清晰,油质必须良好。油面温度14组不得超过100,5组不得超过80,6组不得超过70。充油型设备应当水平安装,其倾斜度不得超过5,运动中不得移动。机械连接不得松动。直流开关设备不得制成充油型设备。(4)充砂型充砂型设备是将细粒物料充入设备外壳
34、内,令壳内出现的电弧、火花、壳壁温度或粒料温度不能点燃壳外爆炸性混合物的电气设备。上一页下一页返回上一页下一页返回上一页下一页充砂型设备的外壳应有足够的机械强度,其防护不得低于44。细粒填充材料应填满外壳所有空隙,颗粒直径为0.251.6。填充时细粒材料含水量不得超过0.1。(5)本质安全型本质安全型设备是正常状态下和故障状态下产生的火花或热效应均不能点燃爆炸性混合物的电气设备。本质安全型设备按安全程度分为级和级。级是在正常工作、发生一个故障及发生两个故障时不能点燃爆炸性混合物的电气设备,主要用于0区;级是正常工作及发生一个故障时不能点燃爆炸性混合物的电气设备,主要用于1区。除特殊情况外,该型
35、设备及其关联设备外壳防护等级不得低于20,煤矿井下采掘工作面的设备外壳防护等级不得低于54。其外部连接可以采用接线端子与接线盒或采用插接件,接线端子之间、接线端子与外壳之间均应有足够的距离,插接件应有防止拉脱的措施。第三节防爆电气设备和防爆电气线路返回上一页下一页本质安全型电路应有安全栅。安全栅由限流元件(如金属膜电阻、非线性组件等)、限压元件(如二极管、齐纳二极管等)和特殊保护元件(如快速熔断器等) 等可靠性组件组成。电路中的半导体管均应双重化。本质安全电路端子与非本质安全电路端子之间的距离不得小于50。本质安全电路的电源变压器的二次电路必须与一次电路之间保持良好的电气隔离。如一次绕组与二次
36、绕组相邻,其间应隔以绝缘板或采取其他防止混触的措施。(6)正压型正压型设备是向外壳内充入带正压的清洁空气、惰性气体或连续通入清洁空气,以阻止爆炸性混合物进入外壳内的电气设备。正压型设备按充气结构分为通风、充气、气密等三种形式。保护气体可以是空气、氮气或其他非可燃气体。其外壳防护等级不得低于44。第三节防爆电气设备和防爆电气线路返回上一页下一页这类设备的外壳内不得有影响安全的通风死角。正常时,其出风口气压或充气气压不得低于196。当压力低于98或压力最小处的压力低于49时,自动装置必须发出报警信号或切断电源。这种设备应有连锁装置,保证运行前先通风、充气。运行前通风、送气的总量最少不得小于设备气体
37、容积的5倍。运行前通风时间可按下式计算第三节防爆电气设备和防爆电气线路返回上一页下一页这种设备在运行中,火花、电弧不得从缝隙或出风口吹出。(7)无火花型无火花型设备是在防止产生危险温度、外壳防护、防冲击、防机械火花、防电缆事故等方面采取措施,以防止火花、电弧或危险温度的产生来提高安全程度的电气设备。(8)浇封型这类电气设备整台设备或其中的某些部分用浇封剂浇封,在正常运行和认可的过载或故障情况下,不能引燃周围的爆炸性混合物。(9)气密型这类电气设备具有用熔化(如软钎焊、硬钎焊、熔接)、挤压或胶粘的方法密封的气密外壳。这种外壳能够防止外部气体进入壳内。第三节防爆电气设备和防爆电气线路返回上一页下一
38、页(10)粉尘型这类电气设备主要是通过限制外壳最高表面温度,采用“尘密” 或“防尘” 外壳限制粉尘进入来实现。对应于“尘密” 或“防尘” 外壳,该类设备分为、两种形式。“尘密” 外壳能够阻止所有可见粉尘颗粒进入外壳。“防尘” 外壳不能完全阻止粉尘进入,但其进入量不会妨碍设备安全运行,粉尘不应堆积在该外壳内易产生引燃危险的位置上。(11)特殊型这类电气设备是指结构上不属于上述各种类型的防爆电气设备。2.防爆电气设备的标志防爆型电气设备外壳的明显处,须设置清晰的永久性凸纹标志。设备外壳的明显处须设置可靠固定的铭牌,铭牌的右上方应有明显的“” 标志。防爆电气设备的标志表见表6-5。第三节防爆电气设备
39、和防爆电气线路返回上一页下一页完整的防爆标志应依次标明防爆形式、类别、级别和组别。例如:3表示类级3组的隔爆形电气设备,5表示类级5组的级本质安全形电气设备。如有一种以上复合防爆形式,应先标出主体防爆形式,然后标出其他防爆形式,如4表示主体为增安形,并有正压形部件的防爆形电气设备。对于只允许用于某一种可燃性气体或蒸气环境的电气设备,可直接用该气体、蒸气的分子式或名称标志,而不必注明级别和组别,如 (3) 或氨,表示用氨气环境的隔爆型电气设备。对于类电气设备,可以标注温度组别,也可以标注最高表面温度,亦可二者都标出。例如,最高表面温度125的工厂,用增安型电气设备可标志为4,或 (125) 或(
40、125)4。3.爆炸危险环境中电气设备的选用(1)一般原则选择电气设备前,首先应掌握电气设备所在爆炸危险环境的第三节防爆电气设备和防爆电气线路返回上一页下一页 有关资料,包括环境等级和区域范围划分,所在环境内爆炸性混合物的级别、组别等有关资料。应根据电气设备使用环境的等级、电气设备的种类和使用条件选择电气设备。所选用的防爆电气设备的级别和组别不应低于该环境内爆炸性混合物的级别和组别。当存在两种以上的爆炸性物质时,应按混合后的爆炸性混合物的级别和组别选用。如无据可查又不可能进行试验时,应按危险程度较高的级别和组别选用。爆炸危险环境内的电气设备必须是符合现行国家标准并有国家检验部门防爆合格证的产品
41、。爆炸危险环境内的电气设备应能防止周围化学、机械、热和生物因素的危害,应与环境温度、空气湿度、海拔高度、日光辐射、风沙、地震等环境条件下的要求相适应,其结构在规定的运行条件下不应降低防爆性能的要求。第三节防爆电气设备和防爆电气线路返回上一页下一页矿井用防爆电气设备的最高表面温度,无煤粉沉积时不得超过450,有煤粉沉积时不得超过150。工厂爆炸性气体危险环境用防爆电气设备的最高表面温度不得超过表6-6的规定。工厂爆炸性粉尘危险环境用防爆电气设备的最高表面温度不得超过表6-7的规定。爆炸性粉尘危险环境一般电气设备的最高表面温度不得超过125,若沉积厚度5以下时低于引燃温度75,或不超过引燃温度的2
42、3。在爆炸危险环境,应尽量少用携带式设备和移动式设备,且尽量少安装插销座。为了节省费用,应设法减小防爆电气设备的使用量。首先,应当考虑把危险的设备安装在危险环境之外;如果不得不安装在危险环境内,也应当安装在危险较小的位置。采用非防爆型设备隔墙机械传动时,隔墙必须是非燃烧材料的实体墙,穿轴孔洞应当封堵,安装电气设备的房间的出口只能通向非爆炸危险环境。否则,必须保持正压。 第三节防爆电气设备和防爆电气线路返回上一页下一页(2)爆炸气体危险环境的电气设备选型 旋转电机。低压旋转电机防爆结构选型见表6-8。表6-8表6-15中“” 表示适用;“”表示尽量避免采用;“”表示不适用。 变压器。低压变压器、
43、互感器、电抗器防爆结构选型见表6-9。 低压控制电器。低压开关和控制器类设备防爆结构选型见表6-10。 照明灯具。照明灯具类设备防爆结构选型见表6-11。 信号及其他设备。信号及其他电气设备防爆结构选型见表6-12。(3)爆炸性粉尘危险环境电气设备的选型爆炸性粉尘危险环境电气设备的选型见表6-13。第三节防爆电气设备和防爆电气线路返回上一页下一页(4)火灾危险环境电气设备选型火灾危险环境电气设备的选型见表6-14。在选用电动机等电气设备时,还应当注意到,在潮湿环境应选用有耐湿绝缘的防滴式电动机,水土飞扬环境应选用防溅式电动机,多尘环境应选用封闭式电动机,有腐蚀性气体或蒸气的环境应选用有耐蚀绝缘
44、的封闭式电动机。二、防爆电气线路在爆炸危险环境中,应根据环境的危险等级,选择电气线路的安装位置、敷设方式、导体材质、连接方法。1.爆炸性气体危险环境的电气线路(1)电气线路位置的选择在爆炸危险性较小或距离释放源较远的位置,应当考虑敷设电气线路。例如,当爆炸危险气体或蒸气比空气重时,电气线路应在高处敷设,电缆则直接埋地敷设或在电缆沟充砂敷设,当爆炸危险气体或蒸气比空气轻时,电气线路宜敷设在第三节防爆电气设备和防爆电气线路返回上一页下一页低处,电缆则采取电缆沟敷设。电气线路应沿有爆炸危险的建筑物的外墙敷设。当电气线路沿输送易燃气体或易燃液体的管道栈桥敷设时,应尽量沿危险程度较低的管道一侧敷设。当易
45、燃气体或蒸气比空气重时,电气线路应在管道上方;当易燃气体或蒸气比空气轻时,电气线路应在管道下方。电气线路应避开可能受到机械损伤、振动、污染、腐蚀及受热的地方;否则,应采取防护措施。10及其以下的架空线路不得跨越爆炸危险环境;当架空线路与爆炸危险环境邻近时,其间距离不得小于杆塔高度的1.5倍。(2)线路敷设方式的选择爆炸危险环境中,电气线路主要有防爆钢管配线和电缆配线,其敷设方式及适用范围见表6-15。爆炸危险环境不得明敷绝缘导体。第三节防爆电气设备和防爆电气线路返回上一页下一页固定敷设的照明、通信、信号和控制电缆可采用铠装电缆和塑料护套电缆。非固定敷设的电缆应采用非燃性橡胶护套电缆。煤矿井下高
46、压电缆宜采用铠装、不滴流式电缆。不同用途的电缆应分开敷设。钢管配线应使用专用镀锌钢管或使用处理过内壁毛刺且做过内、外壁防腐处理的水管或煤气管。两段钢管之间、钢管与钢管附件之间、钢管与电气设备之间应用螺纹连接,螺纹啮合不少于6扣,并应采取防松和防腐蚀措施。钢管与电气设备直接连接有困难处,以及管路通过建筑物的伸缩缝、沉降缝处,应装挠性连接管。(3)隔离密封敷设电气线路的沟道以及保护管、电缆或钢管穿过爆炸危险环境等级不同的区域之间的隔墙或楼板时,应用非燃性的材料严密堵塞。隔离密封盒的位置应尽量靠近隔墙,墙与隔离密封盒之间不允许有管接头、接线盒或其他任何连接件。隔离密封盒的防爆 第三节防爆电气设备和防
47、爆电气线路返回上一页下一页 等级应与爆炸危险环境的等级相适应。隔离密封盒不应作为导线的连接或分线用。在可能引起凝结水的地方,应选用排水型隔离密封盒。钢管配线的隔离密封盒应采用粉剂密封填料。电缆配线的保护管管口与电缆之间,应使用密封胶泥进行密封。在两级区域交界处的电缆沟内应采取充砂、填阻火材料或加设防火隔墙等措施。(4)导线材料选择由于铝导体的机械强度差,易于折断,需要过渡连接而加大接线盒,且连接技术难以保证,铝芯导线和铝芯电缆的安全性能较差。如有条件,爆炸危险环境应优先采用铜线。爆炸危险环境危险等级2区的范围内,当配电线路的导线连接以及电缆的封端采用压接、熔焊或钎焊时,电力线路也采用截面积42
48、及以上的铝芯导线或电缆,照明线路可采用截面积2.52及其以上的铝芯导线或电缆。爆炸危险环境危险等级1区的范围内,配电线路应选用铜芯第三节防爆电气设备和防爆电气线路返回上一页下一页 导线或电缆。在有剧烈振动处应选用多股铜芯软线或多股铜芯电缆。煤矿井下不得采用铝芯电力电缆。爆炸危险环境内的配线一般采用交联聚乙烯、聚乙烯、聚氯乙烯或合成橡胶绝缘材质、有护套的电线或电缆。爆炸危险环境宜采用有耐热、阻燃、耐腐蚀绝缘的电线或电缆,不宜采用油浸纸绝缘电缆。在爆炸危险环境,低压电力、照明线路所用电线和电缆的额定电压不得低于工作电压,并不得低于500。工作零线应与相线有同样的绝缘能力,并应在同一护套内。选用电气
49、线路时,还应当注意到干燥无尘的场所可采用一般绝缘导线;潮湿、特别潮湿或多尘的场所应采用有保护的绝缘导线(如铅皮导线) 或一般绝缘导线穿管敷设;高温场所应采用有瓷管、石棉、瓷珠等耐热绝缘的耐热线;有腐蚀性气体或蒸气的场所可采用铅皮线或耐腐蚀的穿管线。(5)允许载流量为避免可能的危险温度,爆炸危险环境的允许载流量不应第三节防爆电气设备和防爆电气线路返回上一页下一页高于非爆炸危险环境的允许载流量。1区、2区绝缘导线截面和电缆截面的选择,导体允许载流量不应小于熔断器熔体额定电流和断路器长延时过电流脱扣器额定电流的1.25倍。引向低压笼型感应电动机支线的允许载流量不应小于电动机额定电流的1.25倍。线路
50、电压1000以上的导线和电缆应按短路电流进行热稳定校验。电缆的最小截面应符合下式要求:第三节防爆电气设备和防爆电气线路返回上一页下一页(6)电气线路的连接1区和2区的电气线路不允许有中间接头,但若电气线路的连接是在与该危险环境相适应的防护类型的接线盒或接头盒附近的内部,则不属于此种情况。1区宜采用隔爆型接线盒,2区可采用增安型接线盒。2区的电气线路若选用铝芯电缆或导线与铜线连接时,必须有可靠的铜铝过渡接头。导线的连接或封端应采用压接、熔焊或钎焊,而不允许使用简单的机械绑扎或螺旋缠绕的连接方式。爆炸性气体危险环境配线技术要求见表6-16和表6-17。2.爆炸性粉尘危险环境的电气线路爆炸性粉尘危险
51、环境电气线路的技术要求与相应等级的爆炸性气体危险环境电气线路的技术要求基本一致,即10区、11区的线路可分别按1区、2区考虑。爆炸性粉尘危险环境配线技术要求见表6-18和表6-19。第三节防爆电气设备和防爆电气线路返回上一页下一页3.火灾危险环境的电气线路火灾危险环境的电气线路应避开可燃物。10及其以下的架空线路不得跨越爆炸危险环境,邻近时其间距不得小于杆塔高度的1.5倍。当绝缘导线采用针式或鼓形绝缘子敷设时,应注意远离可燃物质,不在未抹灰的木质吊顶和木质墙壁等处敷设,不在木质闷顶内以及可燃液体管线栈桥上敷设。在火灾环境,移动式和携带式电气设备应采用移动式电缆。在火灾危险环境内须采用裸铝、裸铜
52、母线时,应符合下列要求:(1)不需拆卸检修的母线连接处,应采用熔焊或钎焊。(2)螺栓连接(例如母线与电气设备的连接)应可靠,并应防止自动松脱。(3)在21区(-1级)和23区(-3级),母线宜装设金属网保护罩,其孔眼直径应能防止直径大于12的固体异物进入壳内,在22区(-2级)应有防护外罩。第三节防爆电气设备和防爆电气线路返回上一页下一页(4)在露天安装时,应有防雨、雪措施。火灾危险环境可采用铝导线,应有可靠的连接和封端。火灾危险环境电力、照明线路和电缆的额定电压不应低于网络的额定电压,且不低于500。爆炸危险环境中,当电气线路需沿输送易燃气体或液体的物料管道敷设时,应符合下列要求:(1)电气
53、线路应沿爆炸危害程度较低的物料管道的一侧敷设。(2)当物料管道中易燃物质的比重比空气重时,电气线路宜在物料管道的上方稍偏处敷设。(3)当物料管道中易燃物质的比重比空气轻时,电气线路宜在物料管道的下方稍偏处敷设。第三节防爆电气设备和防爆电气线路返回上一页第四节电气防火和灭火电气火灾对国家和人民生命财产有很大威胁,电气防火应贯彻预防为主的方针,防患于未然。同时,还要做好扑救电气火灾的充分准备。用电单位发生电气火灾时,应立即组织人员使用正确方法进行扑救,同时向消防部门报警。返回下一页一、电气防火防爆措施根据电气火灾和爆炸的引燃源、危险物质、危险环境等因素,电气防火、防爆应采用某种或综合性的措施。(1
54、)在爆炸性气体环境中应采取下列防止爆炸的措施: 首先应使产生爆炸的条件同时出现的可能性减到最低程度。 工艺设计中应采取消除或减少易燃物质的产生及积聚的措施。工艺流程中宜采取较低的压力和温度,将易燃物质限制在密闭容器内;工艺布置应限制和缩小爆炸危险区域的范围,并宜将不同等级的爆炸危险区,或爆炸危险区与非爆炸危险区分隔在各自的厂房或界区内;在设备内可采用以氮气或其他惰性气体填充的措施;采取安全连锁装置;事故时加入聚合反应阻聚剂等化学药品。 防止爆炸性气体混合物的形成,或缩短爆炸性气体混合物滞留时间。工艺装置宜采取露天或开敞式布置;设置机械通风装置;在爆炸危险环境内设置正压室; 第四节电气防火和灭火
55、返回上一页下一页返回下一页在区域内易形成和积聚爆炸性气体混合物的地点设置自动测量仪器装置,当气体或蒸气浓度接近爆炸下限值的50时,应能可靠地发出信号或切断电源。 在区域内应采取消除或控制电气设备线路产生火花、电弧或高温的措施。(2)在爆炸性粉尘环境中应采取下列防止爆炸的措施: 防止产生爆炸的基本措施,应使产生爆炸的条件同时出现的可能性降到最低程度。 防止爆炸危险,应按照爆炸性粉尘混合物的特征,采取相应的措施。爆炸性粉尘混合物的爆炸下限,随粉尘的分散度、湿度、挥发性物质的含量、灰分的含量、火源的性质和温度等而变化。 在工程设计中应先取下列消除或减少爆炸性粉尘混合物产生和积聚的措施:工艺设备宜将危
56、险物料密封在防止粉尘泄漏的容器内;宜采用露天或开敞式布置,或采用机械除尘或通风措施;宜限制和缩小爆炸危险区域的范围,并将可能第四节电气防火和灭火返回上一页下一页释放爆炸性粉尘的设备单独布置;提高自动化水平,可采用必要的安全连锁;爆炸危险区域应设有两个以上出入口,其中至少有一个通向非爆炸危险区域,其出入口的门应向爆炸危险性较小的区域侧开启;应定期清除沉积的粉尘;可增加物料的湿度,降低空气中粉尘的悬浮量;应限制产生危险温度及火花,特别是由电气设备或线路产生的过热及火花;应选用防爆或其他防护类型的电气设备及线路。(3)一般电气火灾危险防范措施。 开关、插座和照明灯具靠近可燃物时,应采取隔热、散热等措
57、施。卤钨灯和额定功率不小于100的白炽灯泡、吸顶灯、槽灯、嵌入式灯,其引入线应采用磁管、矿棉等材料作隔热保护。超过60 的白炽灯、卤钨灯、高压钠灯、金属卤灯光源、荧光高压汞灯(包括电感镇流器)等不应直接安装在可燃装修材料或可燃构件上。 可燃材料仓库内宜使用低温照明灯具,并应对灯具的发热部件采取隔热等防火保护措施;不应设置卤钨灯等高温照明 第四节电气防火和灭火返回上一页下一页 灯具;配电箱及开关宜设置在仓库外。 配电线路敷设在有可燃物的闷顶内时,应采取穿金属管等防火保护措施;敷设在有可燃物的吊顶内时,宜采取穿金属管、采用封闭式金属线槽或难燃材料的塑料管等防火保护措施。 电力电缆不应和输送甲、乙、
58、丙类液体管道,可燃气体管道,热力管道敷设在同一管沟内。配电线路不得穿越通风管道内腔或敷设在通风管道外壁上,穿金属管保护的配电线路可紧贴通风管道外壁敷设。 甲类厂房、甲类仓库,可燃材料堆垛,甲、乙类液体储罐,液化石油气储罐,可燃、助燃气体储罐等设施与架空电力线的最近水平距离不应小于电杆(塔)高度的1.5倍;丙类液体储罐与架空电力线的最近水平距离不应小于电杆(塔)高度的1.2倍。35以上的架空电力线与单罐容积大于2003,或总容积大于10003的液化石油气储罐(区)的最近水平距离不应小于40,当储罐为地下直埋式时,架空电力线与储罐的最近水平距离可减小50。第四节电气防火和灭火返回上一页下一页 在下
59、列场所宜设置剩余电流动作电气火灾监控系统:按一级负荷供电且建筑高度大于50的乙、丙类厂房和丙类仓库;按二级负荷供电且室外消防用水量大于30的厂房(仓库);按三级负荷供电的剧院、电影院、商店、展览馆、广播电视楼、电信楼、财贸金融楼和室外消防用水量大于25的其他公共建筑;国家级文物保护单位的重点砖木或木结构的古建筑;按一、二级负荷供电的消防用电设备。二、消防供电为了保证消防设备不间断供电,应考虑建筑物的性质、火灾危险性、疏散和火灾扑救难度等因素。高度超过24的医院、百货楼、展览楼、财政金融楼、电信楼、省级邮政楼和高度超过50的可燃物品厂房、库房,以及超过4000个座位的体育馆,超过2500个座位的
60、会堂等大型公共建筑,其消防设备(如消防控制室、消防水泵、消防电梯、消防排烟设备、火灾报警装置、火灾事故照明、疏散指示标志和电动防火门窗、卷帘、阀门等)均应采用一级负荷供电。第四节电气防火和灭火返回上一页下一页户外消防用水量大于0.033的工厂、仓库或户外消防用水量大于0.0353的易燃材料堆物、油罐或油罐区、可燃气体储罐或储罐区,以及室外消防用水量大于0.0253的公共建筑物,应采用6以上专线供电,并应有双回线路。超过1500个座位的影剧院,户外消防用水量大于0.033的工厂、仓库等,宜采用由终端变电所两台不同变压器供电,且应有双回线路,最末一级配电箱处应自动切换。对某些电厂、仓库、民用建筑、
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