0 引言
電氣火災(zāi)和爆炸事故是指由于電氣原因引起的火災(zāi)和爆炸事故。各種電氣設(shè)備的絕緣材料大多數(shù)屬于易燃物質(zhì),運行過程中導體通過電流會發(fā)熱,開關(guān)切斷電流時會產(chǎn)生電弧,由于短路、接地或設(shè)備損壞等可能產(chǎn)生電弧及電火花,將周圍易燃物引燃,發(fā)生火災(zāi)或爆炸事故。其在火災(zāi)和爆炸事故中占有很大比例。電氣火災(zāi)和爆炸事故除了可能造成人身傷亡和設(shè)備損壞外,還可能造成系統(tǒng)大面積或長時間停電,給國民經(jīng)濟造成重大損失。因此,電氣防火和防爆是安全管理工作的重要內(nèi)容。
引燃是指可燃物的局部受到高溫熱源的作用,而引起可燃物燃燒并且逐步擴大到全部的現(xiàn)象。通常情況下,火災(zāi)中的大部分是由引燃產(chǎn)生的。有些時候,火災(zāi)和爆炸是伴隨著發(fā)生的。爆炸是指物質(zhì)發(fā)生劇烈的氧化和分解反應(yīng),使其溫度和壓力急劇增加的現(xiàn)象。爆炸也是一種特殊的燃燒現(xiàn)象。
可燃氣體、液體和粉塵與空氣混合,遇到明火和熱源產(chǎn)生爆炸。其混合物的最低濃度稱為爆炸下限,而最高濃度稱為上限,通常以體積百分比表示。
1 電氣火災(zāi)和爆炸原因
電氣火災(zāi)和爆炸,除了設(shè)備的缺陷或安裝不當?shù)仍O(shè)計、制造和施工方面的原因外,還有在運行中產(chǎn)生的熱量和電火花或電弧等直接原因。
1.1 電氣設(shè)備過熱
電氣設(shè)備過熱主要是電流的熱效應(yīng)造成的。電流通過導體時,由于導體存在電阻,電流通過時就要消耗一定的電能。這部分能量以發(fā)熱的形式消耗掉,并加熱其周圍的其他材料。當溫度超過電氣設(shè)備及其周圍材料的允許溫度,達到起燃溫度時就可能引發(fā)火災(zāi)。
引起電氣設(shè)備過熱主要有以下原因:
1)短路:線路發(fā)生短路時,線路中電流將增加到正常工作電流的幾倍甚至幾十倍,使設(shè)備溫度急劇上升,尤其是連接部分接觸電阻等處。如果溫度達到可燃物的起燃點,就會引起燃燒。
引起線路短路的原因很多,例如電氣設(shè)備載流部分的絕緣損壞。這種損壞可能是長期運行,絕緣自然老化,或者強度不符合要求,或者是絕緣受外力損傷等引起短路事故,也可能是運行中誤操作造成弧光短路。還有小動物誤入帶電間隔造成短路,鳥禽跨越裸露的相線之間造成短路。發(fā)生短路后,應(yīng)以最快的速度切除故障部分,以保證線路安全。
2)過負荷:由于導線截面和設(shè)備選擇不合理,或運行中電流超過設(shè)備的額定值,超過設(shè)備的長期允許溫度,都會引起發(fā)熱。
3)接觸不良:導線接頭連接不牢靠、活動觸頭(開關(guān)、熔絲、接觸器、插座、燈泡與燈座等)接觸不良,導致接觸電阻很大,電流通過導致接頭過熱。
4)鐵心過熱:變壓器、電動機等設(shè)備的鐵心過飽和,或非線性負載引起高次諧波造成鐵心過熱。
5)散熱不良:設(shè)備的散熱通風措施遭到破壞,設(shè)備運行中產(chǎn)生的熱量不能及時有效地散發(fā),從而造成設(shè)備過熱。發(fā)熱量大的一些電氣設(shè)備安裝或使用不當,也可能引起火災(zāi)。
1.2 電弧和電火花
電弧和電火花是一種常見的現(xiàn)象。例如電氣設(shè)備正常工作時或正常操作時也會發(fā)生電弧和電火花。直流電機電刷和整流子滑動接觸處、交流電機電刷與滑環(huán)滑動接觸處在正常運行中就會有電火花,開關(guān)斷開電路時會產(chǎn)生很強的電弧,拔掉插頭或接觸器斷開電路時都會有電火花發(fā)生。電路發(fā)生短路或接地事故時產(chǎn)生的電弧更大。還有絕緣不良電氣等都會有電火花、電弧產(chǎn)生。電火花、電弧的溫度很高,特別是電弧,溫度可高達6 000℃。這么高的溫度不僅能引起可燃物燃燒,還能使金屬熔化、飛濺,構(gòu)成危險的火源。在有爆炸危險的場所,電火花和電弧更是十分危險的因素。
電氣設(shè)備本身也會發(fā)生爆炸,例如變壓器、油斷路器、電力電容器、電壓互感器等充油設(shè)備。電氣設(shè)備周圍空間在下列情況下會引起爆炸:
1)周圍空間有爆炸性混合物,當遇到電火花和電弧時就可能引起空間爆炸。
2)充油設(shè)備的絕緣油在電弧作用下分解和汽化,噴出大量的油霧和可燃性氣體,遇到電火花、電弧或環(huán)境溫度達到危險溫度時也可能發(fā)生火災(zāi)和爆炸事故。
3)氫冷發(fā)電機等設(shè)備如果發(fā)生氫氣泄漏,形成爆炸性混合物,當遇到電火花、電弧或環(huán)境溫度達到危險溫度時也會引起爆炸和火災(zāi)事故。