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。
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。