2.3 电气防火防爆技术

注册安全工程师 安全技术第二章第三节电气防火防爆技术的思维导图，电气引爆源、危险物质特性、爆炸环境、防爆电气、线路敷设要求几个方面作了介绍。

2.3 电气防火防爆技术

• 电气引燃源
  • 1. 危险温度
    • （1）短路：过电压、防护等级不足、操作错误、绝缘老化等；
    • （2）接触不良：触头松动、不牢或有杂物；
    • （3）过载：线路超过承载量或使用时间过长；
    • （4）铁芯过热：线圈电压过高或不能吸合导致涡流损耗和磁滞损耗增加；
    • （5）散热不良：风道堵塞、环境温度过高等；
    • （6）漏电：电流集中在一点引起局部过热；
    • （7）机械故障：卡死或轴承损坏、缺油造成堵转或负载转矩过大；
    • （8）电压过高或过低：电压过低会电流增大，增加发热；
    • （9）电气灯具及照明灯具。
  • 2. 电火花和电弧
    • 工作电火花
      • 控制开关、断路器、接触器接通和断开线路时产生的火花；
      • 插销拔出或插入时产生的火花；
      • 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产生的火花等。
    • 事故电火花
      • 电路发生短路或接地时产生的火花；
      • 熔丝熔断时产生的火花；
      • 连接点松动或线路断开时产生的火花；
      • 变压器、断路器等高压电气设备由于绝缘质量降低发生的闪络等；
      • 雷电火花、静电火花和电磁感应火花。
  • 3. 设备原因
    • （1）电气设备额定值和实际不符；
    • （2）设备内元器件安全距离达不到要求；
    • （3）电线、电缆截面积选择过小，线路处于超负荷状态；
    • （4）电气设备容量选择过小；
    • （5）保护电器保护定值选择过大，致使被保护设备故障时不能及时动作；
    • （6）开关电器选型不当等。
• 危险物质特性
  • 1. 闪点
    • 规定试验条件下，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，点火能发生闪燃的最低温度。
    • 闪点越低者危险性越大。
  • 2. 燃点
    • 物质在空气中点火时发生燃烧，移开火源仍能继续燃烧的最低温度
  • 3. 引燃温度
    • 又称自燃点或自燃温度，是在规定试验条件下，可燃物质不需外来火源即发生燃烧的最低温度。
  • 4. 爆炸极限
    • 爆炸浓度极限
      • 浓度称为爆炸下限，最高浓度称为爆炸上限。
        • 甲烷的爆炸极限为5% -15%；
        • 汽油的为1. 4% -7.6%；
        • 乙炔的为1.5% -82%等。
    • 爆炸温度极限
  • 5. 最小点燃电流比 MICR
    • 是在规定试验条件下，气体、蒸气、薄雾爆炸性混合物的最小点燃电流与甲烷爆炸性混合物的最小点燃电流之比。
    • ⅡA<ⅡB<ⅡC（丙烷、乙烯、氢气）
  • 6. 最大试验安全间隙 MESG
    • 是在规定试验条件下，两个经长 25mm 的间隙连通的容器，一个容器内燃爆不引起另一个容器内燃爆的最大连通间隙。
  • 7. 最小引燃能量
    • 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，甲烷的最小引燃能量为 0.33mJ，乙炔的为 0.02mJ。
  • 能与空气形成爆炸性混合物的爆炸危险物质分为三类：
    • （1）Ⅰ类：矿井甲烷；
    • （2）Ⅱ类：爆炸性气体、蒸气、薄雾；危险性ⅡA<ⅡB<ⅡC；
    • （3）Ⅲ类：爆炸性粉尘、纤维： ⅢA 级：可燃性飞絮；ⅢB 级：非导电性粉尘；ⅢC 级：导电性粉尘。
• 爆炸环境
  • 气体、蒸气爆炸危险环境
    • 0 区。正常运行时持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，能形成爆炸性混合物的区域。
      • 除装有危险物质封闭空间，如密闭的容器、储油罐等内部气体空间外，很少存在0 区。
    • 1 区。指正常运行时可能出现（预计周期性出现或偶然出现）爆炸性气体、蒸气或薄雾，能形成爆炸性混合物区域。
      • 如油罐顶上安全阀附近。
    • 2 区。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、蒸汽或薄雾，能形成爆炸性混合物的区域。
      • 如油罐外 3m 内。
  • 释放源分类
    • 连续级释放源：连续释放、长时间释放或短时间频繁释放。
    • 一级释放源：正常运行时周期性释放或偶然释放。
    • 二级释放源：正常运行时不释放或不经常且只能短时间释放。
    • 在连续级释放源的区域可划为 0 区，存在第一级释放源的区域可划为 1 区，存在第二级释放源的区域可划为 2 区。
    • 如通风良好，应降低爆炸危险区域等级；如通风不良，应提高爆炸危险区域等级。在障碍物、凹坑和死角处，应局部提高爆炸危险区域等级。利用堤或墙等障碍物，可限制比空气重的爆炸性气体混合物的扩散。
    • 当危险物质释放量越大、浓度越高、爆炸下限越低、闪点越低、温度越高、通风越差时，爆炸危险区域越大。
      • 良好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25%以下;
  • 粉尘爆炸危险环境
    • 20 区。空气中的可燃性粉尘云持续或长期或频繁地出现于爆炸性环境中的区域。
    • 21 区。在正常运行时，空气中的可燃性粉尘云很可能偶尔出现于爆炸性环境中的区域。
    • 22 区。在正常运行时，空气中的可燃粉尘云一般不可能出现于爆炸性粉尘环境中的区域，即使出现，持续时间也是短暂的。
• 防爆电气
  • 分类
    • （1）隔爆型：能承受内部的爆炸性混合物发生爆炸而不致受到破坏。
    • （2）增安型：在正常时不产生火花、电弧或高温的设备上采取加强措施以提高安全水平的电气设备。
    • （3）充油型：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。
    • （4）本质安全型：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。
    • 哥弟安逸
  • 设备保护级别
    • 设备保护级别 EPL 用于表示设备的固有点燃风险。
    • 用于煤矿有甲烷的爆炸性环境中的Ⅰ类设备 EPL 分为 Ma、Mb 两级。 保护级别 Ma>Mb。
    • 用于爆炸性气体环境的Ⅱ类设备的 EPL 分为 Ga、Gb、Gc 三级。 保护级别 Ga>Gb>Gc。
    • 用于爆炸性粉尘环境的Ⅲ类设备的 EPL 分为 Da、Db、Dc 三级。 保护级别 Da>Db>Dc。
    • MGD
    • 危险区域划分为0区的，使用Ⅰ类电气设备时，需使用Ga的防护类别； 危险区域划分为20区的，使用Ⅲ类电气设备时，需使用Da的防护类别。
  • 防爆电气标志
    • Ex d ⅡB T3 Gb ——表示该设备为隔爆型“d”，保护级别（EPL）为 Gb，用于ⅡB 类 T3 组爆炸性气体环境的防爆电气设备。
• 线路敷设要求
  • （1）当可燃物质比空气重时，电气线路宜在较高处敷设或直接埋地（不能电缆沟敷设）； 电缆沟敷设时，沟内应充砂，并宜设置排水措施。 电气线路宜在有爆炸危险的建筑物的墙外敷设。 在爆炸粉尘环境，电缆应沿粉尘不易堆积位置敷设。 架空敷设时应采用电缆桥架。
  • （2）敷设电气线路的沟道、电缆桥架或导管，所穿过的不同区域之间墙或楼板处的孔洞，应采用非燃性材料严密堵塞。
  • （3）钢管配线可采用无护套的绝缘单芯或多芯导线。
  • （4）在爆炸性气体环境内钢管配线的电气线路必须作好隔离密封。爆炸危险环境应优先采用铜线，不宜采用油浸纸绝缘电缆。
  • （5）在１区、2 区、20 区、21 区内不应有中间接头。
  • （6）架空电力线路严禁跨越爆炸性气体环境，架空线路与爆炸性气体环境的水平距离，不应小于杆塔高度的 1.5 倍。
  • （7）有剧烈振动处选择多股铜芯软线或多股铜芯电缆。
  • （8）对于爆炸危险环境中的移动式电气设备，1 区和 21 区应采用重型电缆，2 区和 22 区应采用中型电缆。
  • （9）爆炸危险环境导线允许流量不应高于非爆炸危险环境的允许载流量。
  • 爆炸危险环境危险等级为1区的范围内，配电线路应采用铜芯电缆。 煤矿井下不得采用铝芯电缆。