安全生产技术第二章第三节 电气防火防爆技术

注册安全工程师--安全生产技术第二章第三节 电气防火防爆技术，内容有电气引燃源、危险物质和爆炸危险环境、爆炸危险区域、防爆电气设备、防爆电气线路、电气防火防爆技术。

第三节 电气防火防爆技术

• 一、电气引燃源
  • （一）危险温度
    • 1）短路
    • 2）接触不良
    • 3）过载
    • 4）散热不良
    • 5）漏电
    • 6）机械故障
    • 7）电压过高或过低
    • 8）铁芯过热
    • 9）电热器具和照明器具
  • （二）电火花和电弧
    • 1、工作电火花及电弧： 电气设备正常工作或正常操作过程中所产生的电火花
      • ①、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
      • ②、插销拔出或插入时的火花；
      • ③、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等。
    • 2、事故电火花及电弧： 线路或设备发生故障时出现的火花
      • ①、绝缘损坏、导线断线或连接松动导致短路或接地时产生的火花；
      • ②、熔丝熔断时产生的火花；（等同于拉闸）
      • ③、沿绝缘表面发生的闪络等。
      • ④、雷电直接放电及二次放电火花、静电火花、电磁感应火花等。
      • ⑤、电动机转子与定子发生摩擦（扫膛），或风扇与其他部件相碰也都会产生火花。
• 二、危险物质和爆炸危险环境
  • （一）危险物质的性能参数和分级分组
    • 1、闪点：
      • 闪点是一个温度值，对于这个温度值有两个要求：
      • 1）能够让可燃性液体散发气体
      • 2）可燃性液体散发气体的量要达到一触即发，也就是说碰到火星，气体就会发生闪燃。每种可燃性液体的闪点均不相同。
    • 2、燃点
      • 燃点是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。
      • 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。
    • 3、引燃温度
      • 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。
      • 爆炸性气体、蒸气、薄雾按引燃温度分为6组。
    • 4、爆炸极限
      • 1.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，通常所指的都是爆炸浓度极限。
      • 2.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。
      • 3.该范围的最低浓度称为爆炸下限，最高浓度称为爆炸上限。
    • 5、最小点燃电流比
      • 最小点燃电流比的代号为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。
      • 气体、蒸气、薄雾按最小点燃电流比分级
      • 也就是说，衡量爆炸性气体的危险程度，除了考虑温度以外，还要考虑电流。
    • 6、最大试验安全间隙
      • 1.最大试验安全间隙的代号为MESG，是衡量爆炸性物质传爆能力的性能参数，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。
      • 2.气体、蒸气、薄雾爆炸性混合物按最大试验安全间隙分级
      • I级：代表煤矿甲烷 II级：代表爆炸性气体 III级：代表爆炸性粉尘
        • IIIA：可燃性飞絮 IIIB：非导电性粉尘 IIIC：导电性粉尘
  • （二）爆炸危险环境
    • 1、气体、蒸气爆炸危险环境
      • 分区
        • 1、0区应为连续出现或长期出现爆炸性气体混合物的环境；
        • 2、1区应为在正常运行时可能出现爆炸性气体混合物的环境;
        • 3、2区应为在正常运行时不太可能出现爆炸性气体混合物的环境，或即使出现也仅是短时存在的爆炸性气体混合物的环境。
      • 释放源等级
        • 1）连续释放源。连续释放、长时间释放或者短时间频繁释放（0区）
        • 2）一级释放源。正常运行时周期性释放或者偶然释放；（1区）
        • 3）二级释放源。正常运行时不释放或者不经常且只能短时间释放；（2区）
        • 4）多级释放源。包含上述两种以上特征。
      • 通风对分区的影响
        • 良好的、有效的通风效果可以缩小危险环境的范围或使高一级的危险环境降为低一级的危险环境，甚至无爆炸危险环境。
        • 无通风或差的通风效果也会扩大危险环境的范围，甚至可能使低一级的危险环境变成高一级的危险环境。
        • 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25%以下。
      • 划分危险区域时，遵循原则
        • （1）存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。
        • （2）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。
        • （3）在障碍物、凹坑和死角处，应局部提高爆炸危险区域等级。
        • （4）局部通风机更有效时，采用局部通风机。
        • （5）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。
    • 2、粉尘、纤维爆炸危险环境
      • （1）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。（20区包括粉尘容器、旋风除尘器、搅拌器等设备内部的区域。）
      • （2）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。（21区包括频繁打开的粉尘容器出口附近、传送带附近等设备外部邻近区域。）
      • （3）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。（22区包括粉尘袋、取样点等周围的区域。）
• 三、爆炸危险区域
  • 粉尘、纤维爆炸危险区域的级别和大小受粉尘量、粉尘爆炸极限和通风条件等因素影响。
  • 危险区域范围的影响因素：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。
  • 在建筑物内部，宜以厂房为单位划定爆炸危险区域的范围；如果厂房内空间大，释放源释放的易燃物质量少，可按厂房内部分空间划定爆炸危险的区域范围。在后一情况下，必须充分考虑危险气体、蒸气的密度和通风条件。
• 四、防爆电气设备
  • 1.防爆电气使用分类
    • （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。
  • 2.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。
  • 3.防爆电气标识：EX+防爆类型+类别+温度级别+设备保护等级
  • 4.爆炸危险环境中电气设备选用
    • 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。
    • 在爆炸危险环境应尽量少用携带式设备和移动式设备，应尽量少安装插销座。
    • 为了减小防爆电气设备的使用量，应当考虑把电气设备安装在危险环境之外；即使不得不安装在危险环境内，也应当安装在危险较小的位置。
• 五、防爆电气线路
  • 1.线路敷设方式（GB50058-2014）
    • （1）电气线路宜在爆炸危险性较小的环境或远离释放源的地方敷设。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；架空敷设时宜采用电缆桥架；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、构筑物的墙外敷设。在爆炸粉尘环境，电缆应沿粉尘不易堆积并且易于粉尘清除的位置敷设。
    • （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）敷设电气线路时宜避开可能受到机械损伤、振动、腐蚀、紫外线照射以及可能受热的地方，不能避开时，应采取预防措施。
    • （4）钢管配线可采用无护套的绝缘单芯或多芯导线。
    • （5）在爆炸性气体环境内钢管配线的电气线路必须做好隔离密封。
    • （6）在1区内电缆线路严禁有中间接头，在2区、20区、21区内不应有中间接头。（7）电缆或导线的终端连接：电缆内部的导线如果为绞线，其终端应采用定型端子或接线鼻子进行连接。
    • （8）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。在特殊情况下，采取有效措施后，可适当减少距离。
  • 2.隔离密封：敷设电气线路的沟道以及保护管、电缆或钢管在穿过爆炸危险环境等级不同的区域之间的隔墙或楼板时，应用非燃性材料严密堵塞。
  • 3.导线材料
    • 爆炸危险环境应优先采用铜线。
      • 1区和21区的电力及照明线路应采用截面不小于2.5mm2的铜芯导线。
      • 2区和22区电力线路应采用截面不小于1.5mm2的铜芯导线或截面不小于16mm2的铝芯导线。
      • 2区和22区照明线路应采用截面不小于1.5mm2的铜芯导线。
      • 在有剧烈振动处应选用多股铜芯软线或多股铜芯电缆。
    • 爆炸危险环境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500V。
      • 中性线应与相线有同样的绝缘能力，并应在同一护套内。
      • 对于爆炸危险环境中的移动式电气设备，l区和21区应采用重型电缆，2区和22区应采用中型电缆。
  • 4.允许载流量
    • 爆炸危险环境导线允许载流量不应高于非爆炸危险环境的允许载流量。
    • 1区、2区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整定电流的1.25倍，也不应小于电动机额定电流的I.25倍。
    • 高压线路应进行热稳定校验。
• 六、电气防火防爆技术
  • （一）消除或减少爆炸性混合物
    • 1.这项措施包括采取封闭式作业，防止爆炸性混合物泄漏；
    • 2.清理现场积尘，防止爆炸性混合物积累；
    • 3.设计正压室，防止爆炸性混合物侵入；采取开式作业或通风措施，稀释爆炸性混合物；
    • 4.在危险空间充填惰性气体或不活泼气体，防止形成爆炸性混合物；
    • 5.安装报警装置，当混合物中危险物品的浓度达到其爆炸下限的10%时报警等。
  • （二）消除引燃源
    • 为了防止出现电气引燃源，应根据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电气线路，并保持电气设备和电气线路安全运行。安全运行包括电流、电压、温升和温度等参数不超过允许范围，包括绝缘良好、连接和接触良好、整体完好无损、清洁、标志清晰等。
    • 保持设备清洁有利于防火。设备脏污或灰尘堆积既降低设备的绝缘又妨碍通风和冷却，特别是正常时有火花产生的电气设备，很可能由于过分脏污引起火灾。
  • （三）隔离和间距
    • 1.室内电压10kV以上、总油量60kg以下的充油设备，可安装在两侧有隔板的间隔内；总油量60～600kg者，应安装在有防爆隔墙的间隔内；
    • 2.油量600kg以上者，应安装在单独的防爆间隔内。10kV变、配电室不得设在爆炸危险环境的正上方或正下方；
    • 3.变、配电室与爆炸危险环境或火灾危险环境毗连时，隔墙应用非燃材料制成；配电室允许通过走廊或套间与火灾危险环境相通，但走廊或套间应由非燃材料制成。
    • 4.隔墙上与变、配电室有关的管子和沟道，孔洞、沟道应用非燃性材料严密堵塞。
    • 5.配电室的门、窗应向外开，通向无爆炸或火灾危险的环境。
    • 6.室外变、配电装置不应设置在易于沉积可燃粉尘或可燃纤维的地方。
    • 7.开关、插销、熔断器、电热器具、照明器具、电焊设备、电动机等均应避开易燃物或易燃建筑构件。
    • 8.起重机滑触线的下方，不应堆放易燃物品。
  • （四）爆炸危险环境接地和接零
    • （1）从防止触电的角度考虑不要求接地（或接零）的部位，如交流127V及以下、直流110V及以下的电气设备也应接地（或接零），并实施等电位连接。
    • （2）将所有设备的金属部分、金属管道，以及建筑物的金属结构全部接地（或接零），并连接成连续整体。
    • （3）采用TN-S系统，并装设双极开关同时操作相线和中性线。保护导体的最小截面，铜导体不得小于4mm2，钢导体不得小于6mm2。
    • （4）在不接地配电网中，必须装设一相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。短路保护应有较高的灵敏度。
  • （五）电气灭火
    • 1.触电危险和断电
      • 1）发现起火后，首先要设法切断电源。
      • 2）切断电源时应注意以下几点：
        • （1）火灾发生后，由于受潮和烟熏，开关设备绝缘能力降低，因此，拉闸时最好用绝缘工具操作。
        • （2）高压应先断开断路器，后断开隔离开关，低压应先断开电磁起动器或低压断路器，后断开闸刀开关。
        • （3）切断电源的范围应选择适当，防止切断电源后影响灭火工作。
        • （4）剪断电线时，不同相的电线应在不同的部位剪断，以免造成短路；剪断空中的电线时，剪断位置应选择在电源方向的支持点附近，以防电线断落下来造成接地短路和触电事故。
    • 2.带电灭火安全要求
      • （1）按灭火剂的种类选择适当的灭火器。二氧化碳灭火器、干粉灭火器可用于带电灭火。泡沫灭火器的灭火剂有一定的导电性，而且对电气设备的绝缘有影响，不宜用于电气灭火。
      • （2）人体与带电体之间保持必要的安全距离。用水灭火时，水枪喷嘴至带电体的距离，电压10kV及以下者不应小于3m。用二氧化碳等有不导电灭火剂的灭火器灭火时，机体、喷嘴至带电体的最小距离，电压10kV者不应小于0.4m
      • （3）对架空线路等空中设备进行灭火时，人体位置与带电体之间的仰角不应超过45°。
      • （4）如有带电导线断落地面，应在周围画警戒圈，防止可能的跨步电压电击。