爆炸火灾危险环境电气防爆知识讲义

爆炸火灾危险环境电气防爆知识讲义

唐开永 *电气火灾与爆炸的原因

电气火灾与爆炸的原因很多。除设备缺陷、安装不当等设计和施工方面的原因外，电流产生的热量和火花或电弧是直接原因。

一、电气设备过热

设计正确、施工正确以及运行正常的电气设备，其最高温度和其与周围环境温度之差（即最高温升）都不会超过某一允许范围。如裸导线和塑料绝缘线的最高温度一般不超过70℃，橡胶绝缘线的最高温度一般不得超过65℃，变压器的上层油温不得超过85℃，电力电容器外壳温度不得超过65℃，电动机定子绕组的最高温度对应于所采用的A 级、E 级、和B 级绝缘材料分别为95℃、105℃和110℃，定子铁芯分别是100℃、115℃和120℃等。电气设备的正常发热是允许的。

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，在一定条件下，可能引起火灾。引起电气设备过热的不正常运行大体包括以下几种情况：

1、短路 2、过载 3、接触不良 4、铁芯发热 5、散热不良

此外电炉等直接利用电流的热量进行工作的电气设备，工作温度都比较高，如安置或使用不当，均可能引起火灾。

二、电火花和电弧

电火花是电极间的击穿放电，电弧是大量的电火花汇集而成的。一般电火花的温度都很高，特别是电弧，温度可高达6000℃。在有爆炸性危险的场所，电火花和电弧更是引起火灾和爆炸的一个十分危险的因素。

电火花大体包括工作火花和事故火花两类。

电气设备本身，除多油断路器可能爆炸，电力变压器、电力电容器、充油套管等充油设备可能爆裂外，一般不会出现爆炸事故。以下情况可能引起空间爆

炸：

1、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。 2、充油设备的绝缘油在电弧作用下分解和汽化，喷出大量油雾和可燃气体，引起空间爆炸。

3、发电机氢冷装置漏气、酸性蓄电池排出氢气等，形成爆炸性混合物，引起空间爆炸。

*危险物质

电气防火防爆，所谓的危险物质是指在大气条件下，能与空气混合形成爆炸性混合物的气体、蒸气、薄雾、粉尘或纤维。所谓爆炸性混合物，是指一经点燃，即在充有混合物的范围内能极为迅速地传播燃烧的混合物。这类爆炸危险物质分为三类：I 类指矿井甲烷；II 类指爆炸性气体、蒸气、薄雾；III 类指爆炸性、粉尘、纤维。

表 爆炸性气体的分类、分级、分组

*危险环境

一、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。危险区域的大小受通风条件、释放源特征和危险物质性能参数的影响。

二、粉尘、纤维爆炸危险环境

根据爆炸性混合出现的频繁程度和持续时间将此类危险环境分为10区和11区。

三、火灾危险环境

火灾危险环境分为21区（可燃液体）、22区（可燃粉尘或纤维）、23区（可燃固体）。

*防爆电气设备结构特征

防爆电气设备种类很多。各类防爆型电气设备的特征如下：

（1）隔爆型[ｄ]：是具有能承受内部的爆炸性混合物爆炸而不致受到损坏，而且内部爆炸不致通过外壳上任何结合面或结构孔洞引起外部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。

（2）增安型[ｅ]：是在正常时不产生火花、电弧或高温的设备上采取措施以提高安全程度的电气设备。其绝缘带电部件的外壳防护不得低于IP44；其裸露带电部件的外壳防护不得低于IP54。

（3）充油型[ｏ]：是将可能产生电火花、电弧或危险温度的带电零、部件浸在绝缘油里，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；油量必须充足，最低油面以下油面深度不得小于25㎜。

（4）充砂型[ｑ]：是将细粒状物料亢入设备外壳内，令壳内出现的电弧、火焰传播、壳壁温度或粒料表面温度不能点燃壳外爆炸性混合物的电气设备。充砂型设备的外壳应有足够的机械强度，其防护不得低于IP44。

（5）本质安全型[ia ,i b ]：是正常状态下和故障状态下的火花或热效应均不能点燃爆炸性混合物的电气设备. 其中, 正常工作、发生一个及两个故障时不能点燃爆炸性混合物的电气设备为i a 级本质安全型设备； 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为i b 级本质安全型设备。

（6）正压型[ｐ]：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。正压型设备分为通风、充气、气密等三种型式。保护气体可以是空气、氮气，或其他非可燃气体。其外壳防护不得低于磅四四。其出风口气压或充气气压不得低于196Pa 。

（7）无火花型[ｎ]：是在防止危险温度、外壳防护、防冲击、防机械火花、防电缆事故等方面采取措施，以提高安全程度的电气设备。

（8）特殊型[ｓ]：是上述各种类型以外的或由上述两种以上形式组合成的电气设备。

*防爆电气设备和防爆电气线路 一、防爆电气设备

爆炸危险环境使用的电气设备，结构上应能防止由于在使用中产生火花、电弧或危险温度成为安装地点爆炸性混合物的引燃源。

表 防爆的电气设备的标志

完整的防爆标志依次标明防爆型式、类别、级别和组别。 如：dIIB T3为II 类B 级T3组的隔爆型电气设备。 有一种以上复合防爆型式，应先标出主体防爆型式。

如：e pIIBT4为主体增安型，并有正压型部件的防爆型电气设备。 对于只允许用于某一种可燃气体或蒸气环境的电气设备，可直接用该气体或蒸气的分子式或名称标志，而不必注明级别和组别，如“dII （NH 3）”或“dII 氨”为用于氨气环境的隔爆型电气设备。

对于II 类电气设备，可以标温度组别，可以标最高表面温度，亦可二者都标出，如最高表面温度135℃的工厂用增安型电气设备可标志为eIIT4、eII （135℃）或eII （135℃）T4。

二、防爆电气设备选用

应当根据安装地点的危险等级、危险物质的组别和级别、电气设备的种类和使用条件选用爆炸危险环境的电气设备。所选用电气设备的组别和级别不应低于该环境中危险物质的组别和级别。当存在两种以上危险物质时，应按危险程度较高的危险物质选用。

在爆炸危险环境，应尽量少用或不用携带式电气设备，应尽量少安装插销座。

1、气体、蒸气爆炸危险环境的电气设备

表 气体、蒸气爆炸危险环境电气设备防爆结构选型

注：○表示适用；△表示尽量避免采用；×表示不适用；无符号表示一般不用。下同。

2、粉尘、纤维爆炸危险环境的电气设备

表 粉尘、纤维爆炸危险环境电气设备防爆结构选型

注：粉尘防爆电气设备外壳按其限制粉尘进入设备的能力分为两类： 尘密外壳：外壳防护等级为IP6X ，标志为DT 。 防尘外壳：外壳防护等级为IP5X ，标志为DP 。 3、火灾危险环境的电气设备

表 火灾危险环境电气设备防护结构选型

三、防爆电气线路

在爆炸危险环境和火灾危险环境，电气线路的安装位置、敷设方式、导线材质、连接方法等均应与区域危险等级相适应。

1、爆炸危险环境的电气线路

表 爆炸危险环境电气线路选型

2、火灾危险环境的电气线路

表 火灾危险环境的电气线路

#电气设备外壳防护等级

电机和低压电器的外壳防护包括两种防护，第一种是对固体异物进入内部以及对人体触及内部带电部分或运动部分的防护；第二种防护是对水进入内部的防护。

外壳防护等级按如下方法标志：

IP □ □ □ □

后附加字母 第二位数字 第一位数字 前附加字母 防护标志

其中，第一位数字表示第一种防护形式等级；第二位数字表示第二种防护形式等级；仅考虑一种防护时，另一位数字用“X ”代替。前附加字母是电机产品的附加字母，W 表示气候防护式电机、R 表示管道通风式电机；后附加字母也是电机产品的附加字母，S 表示在静止状态下进行第二种防护形式试验的电机，M 表示在运转状态下进行第二种防护形式试验的电机。如不需特别说明，附加字母可以省略。

第一种防护分为7级。

表 电气设备第一种防护性能

注：①对用同轴外扇冷却的电机，风扇的防护应能防止其风叶或轮辐被试指触及；在出风口，直径50ｍｍ的试指插入时，不能通过护板。

②不包括泄水孔，泄水孔不应低于第2级的规定。 第二种防护分为9级。

表 电气设备第二种防护性能

*电气防爆技术

一、消除或减少爆炸性混合物 封闭式作业； 清理现场积尘； 正压环境； 开式作业或通风；

惰性气体或不活泼气体保护；

安装报警装置（爆炸下限的10%报警）等。 二、隔离和间距 三、消除引燃源

1、按爆炸危险环境的特征和危险物的级别、组别选用电气设备和设计电气线路。

2、保持电气设备和电气线路安全运行。

爆炸危险环境电气设备的最高表面温度不得超过下表所列数值。

表 气体、蒸气危险环境电气设备最高表面温度

表 粉尘、纤维危险环境电气设备最高表面温度

在爆炸危险环境，应尽量少用或不用携带式电气设备；一般情况下不应进行电气测量工作。

四、爆炸危险环境接地

1、应将所有不带电金属物件做等电位联结。

2、如低压由接地系统配电，应采用TN —S 系统，不得采用TN —C 系统。 3、如低压由不接地系统配电，应采用IT 系统，并装有一组接地时或严重漏电时能自动切断电源的保护装置或能发出声、光双重信号的报警装置。

五、电气灭火

在扑灭电气火灾的过程中，应注意防止触电，注意充油设备爆炸。 1、如火灾现场尚未停电，应设法切断电源。 2、采取必要的防触电措施。 不得用泡沫灭火器带电灭火；

人及所带器材与带电体之间保持足够的安全距离；

对架空线路等空中设备灭火时，人与带电体之间的仰角不应超过45°，防止导线断落下来危及灭火人员安全；

如有带电导线断落地面，应在落地点周围画警戒圈，防止可能的跨步电压电击。

3、充油设备外部着火时，可用干粉等灭火器及时灭火。