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安全工程师《安全生产技术》考点：电气火灾与爆炸
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电气火灾爆炸是由电气引燃源引起的火灾和爆炸。电气装置在运行中产生的危险温度、电火花和电弧是电气引燃源主要形式。在爆炸性气体、爆炸性粉尘环境及火灾危险环境。电气线路、开关、熔断器、插座、照明器具、电热器具、电动机等均可能引起火灾和爆炸。油浸电力变压器、多油断路器等电气设备不仅有较大的火灾危险，还有爆炸的危险。在火灾和爆炸事故中，电气火灾爆炸事故占有很大的比例。从我国一些大城市的火灾事故统计可知，就引起火灾的原因而言，电气原因已居首位。
l电气引燃源
作为火灾和爆炸的电气引燃源，电气设备及装置在运行中产生的危险温度、电火花和电弧是电气火灾爆炸的要因。
(1)危险温度
形成危险温度的典型情况如下：
1)短路。指不同的电位的导电部分之间包括导电部分对地之间的低阻性短接。发生短路时，线路中电流增大为正常时的数倍乃至数十倍，由于载流导体来不及散热，温度急剧上升，除对电气线路和电气设备产生危害外，还形成危险温度。短路的暂态过程会产生很大的冲击电流，在流过设备的瞬间产生很大的电动力，造成电气设备损坏。
电气设备安装和检修中的接线和操作错误，可能引起短路;运行中的电气设备或线路发生绝缘老化、变质;或受过度高温、潮湿、腐蚀作用;或受到机械损伤等而失去绝缘能力，可能导致短路。由于外壳防护等级不够，导电性粉尘或纤维进入电气设备内部，也可能导致短路。因防范措施不到位，小动物、霉菌及其他植物也可能导致短路。由于雷击等过电压、操作过电压的作用，电气设备的绝缘可能遭到击穿而短路。
2)过载。电气线路或设备长时间过蛾也舍导致温度异常上升，形成引燃源。过载的原因主要有如下几种情况。
①电气线路或设备设计选型不合理，或没有考虑足够的裕量，以致在正常使用情况下出现过热。
电气设备或线路使用不合理，负载超过额定值或连续使用时间过长，超过线路或设备的设计能力，由此造成过热。
?设备故障运行造成设备和线路过负载，如三相电动机单相运行或三相变压器不对称运行均可能造成过负载。
④电气回路谐波能使线路电流增大而过载。如三相四线制电路三次及其奇数倍谐波电流会引起中性线过载危险。由于各相三次谐波电流在中性绒上相位相同而互相叠加。如果三相负载不平衡，中性线再叠加上不平衡电流后发热将更为严重。在非线性负载日益增多，能产生大量三次谐波的气体放电灯等非线性负载大量使用的情况下，中性线的严重过载将带来火灾的隐患。
产生三次谐波的设备主要有：节能灯、荧光灯、计算机、变频空调、微波炉、镇流器、焊接设备、UPS电源等。如节能荧光灯，困灯管内电弧的负阻特性产生的谐波电流主要为三次谐波电流。
3)漏电。电气设备或线路发生漏电时，因其电流一般较小，不能促使线路上的熔断器的熔丝动作。一般当漏电电流沿线路比较均匀地分布，发热量分散时，火灾危险性不大。而当漏电电流集中在某一点时，可能引起比较严重的局部发热，引燃成灾。
4)接触不良。电气线路或电气装置中的电路连接部位是系统中的薄弱环节，是产生危险温度的主要部位之一。
电气接头连接不牢、焊接不良或接头处夹有杂物，都会增加接触电阻而导致接头过热。刀开关、断路器、接触器的触点、插销的触头等，如果没有足够的接触压力或表面粗糙不平等。均可能增大接触电阻，产生危险温度。对于铜、韬接头，由于铜和铝的理化性能不同，接触状态会逐渐恶化，导致接头过热。
5)铁心过热。对于电动机、变压器、接触嚣等带有铁心的电气设备，如果铁心短路(片间绝缘破坏)或线圈电压过高，由于涡流损耗和磁滞损耗增加，使铁损增大，将造成铁心过热并产生危险温度。
6)散热不良。电气设备在运行时必须确保具有一定的散热或通风措施。如果这些措施失效，如通风道堵塞、风扇损坏、散热油管堵塞、安装位置不当、环境温度过高或距离外界热源太近等，均可能导致电气设备和线路过热。
7)机械故障。由交流异步电动机拖动的设备，如果转动部分被卡死或轴承损坏，造成堵转或负载转矩过太，都会因电流显著增大而导致电动机过热。交流电磁铁在通电后，如果衔铁被卡死，不能吸合，则线圈中的大电流持续不降低，也会造成过热。由电气设备相关的机械摩擦导致的发热。
8)电压异常。相对于额定值，电压过高和过低均属电压异常。电压过高时，除使铁心发热增加外，对于恒阻抗设备，还会使电流增大而发热。电压过低时，除可能造成电动机堵转、电磁铁衔铁吸合不上，使线圈电流大大增加而发热外，对于恒功率设备，还会使电流增大而发热。
9)电热器具和照明器具。其正常情况下的工作温度就可能形成危险温度，如：电炉电阻丝工作温度为800℃，电熨斗为500—600℃，白炽灯灯丝为2 000—3 000℃，100w白炽灯泡表面为170一220℃。
10)电磁辐射能量。在连续发射或脉冲发射的射频(9 kHz一60 GHz)源的作用下，可燃物吸收辐射能量可能形成危险温度。
(2)电火花和电弧
电火花是电极间的击穿放电，电弧是大量电火花汇集而成的。在切断感性电路时，断路器触点分开瞬间，在触点之间的高电压形成的电弧作用及触点上的高温引起热电子发射，使断开的触点之间形成密度很大的电子流和离子流，形成电弧和电火花，电弧形成后的弧柱温度可高达6 000—7 000℃，甚至10 000℃以上，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，电火花和电弧是十分危险的因素。
电火花和电弧分为工作电火花及电弧、事故电火花及电弧。
1)工作电火花及电弧。指电气设备正常工作或正常操作过程中所产生的电火花。例如：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;插销拔出或插入时的火花;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也会产生电火花等。切断感性电路时，断口处火花能量较大，危险性也较大。当该火花能量超过周围爆炸性混合物的最小引燃能量时，即可能引起爆炸。
2)事故电火花及电弧。包括线路或设备发生故障时出现的火花。如绝缘损坏、导线断线或连接松动导致短路或接地时产生的火花;电路发生故障，熔丝熔断时产生的火花;沿绝缘表面发生的闪络等。
电力线路和电气设备在投切过程中由于受感性和容性负荷的影响，可能会产生铁磁谐振和高次谐波，并引起过电压，这个过电压也会破坏电气设备绝缘造成击穿，并产生电弧。
事故火花还包括由外部原因产生的火花，如雷电直接放电及二次放电火花、静电火花、电磁感应火花等。
除上述外，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，这是由碰撞引起的机械性质的火花。
2电气装置及电气线路发生燃爆
(1)油浸式变压器火灾爆炸。变压器油箱内充有大量的用于散热、绝缘、防止内部元件和材料老化以及内部发生故障时熄灭电弧作用的绝缘油。变压器油的闪点在130一140℃之间。变压器发生故障时，在高温或电弧的作用下，变压器内部故障点附近的绝缘油和固态有机物发生分解，产生易燃气体。如故障持续时间过长，易燃气体愈来愈多，使变压器内部压力急剧上升，若安全保护装置(气体继电器、防爆管等)未能有效动作时，会导致油箱炸裂，发生喷油燃烧。燃烧会随着油流的蔓延而扩展，形成更大范围的火灾危害。造成停电、影响生产等重大经济损失、甚至造成人员的伤亡等重大事故。
除油浸变压器外，多油断路器等充油设备也可能发生爆炸。充油设备的绝缘油在高温电弧作用下气化和分解，喷出大量油雾和可燃气体，还可引起空间爆炸。
(2)电动机着火。异步电动机的火灾危险性是由于其内部和外部的诸如制造工艺和操作运行等种种原因造成的。其原因主要有：电源电压波动、频率过低;电机运行中发生过载、堵转、扫膛(转子与定子相碰);电机绝缘破坏，发生相间、匝间短路;绕组断线或接触不良;以及选型和启动方式不当等。
三相异步电动机如果发生某相断线，则形成了缺相运行。此时，电动机绕组中的电流会明显上升，但又达不到保护电动机的熔断器的熔断电流值。因此，大电流长时间作用引起定子绕组过热，导致电动机烧毁。
异步电动机形成引燃的主要部位是绕组、铁心和轴承以及引线。其原因既有电气方面的原因也有机械方面的原因。而它们往往不是孤立的，电气原因可能引起机械方面的故障或事故，反之亦然，有时呈互为因果的恶性循环。
(3)电缆火灾爆炸。当导线电缆发生短路、过载、局部过热、电火花或电弧等故障状态时，所产生的热量将远远超过正常状态。火灾案例表明，有的绝缘材料是直接被电火花或电弧引燃;有的绝缘材料是在高温作用下，发生自燃;有的绝缘材料是在高温作用下，加速了热老化进程，导致热击穿短路，产生的电弧，将其引燃。
电缆火灾的常见起因如下：
1)电缆绝缘损坏。
2)电缆头故障使绝缘物自燃。
3)电缆接头存在隐患。
4)堆积在电缆上的粉尘起火。
5)可燃气体从电缆沟窜入变、配电室。
6)电缆起火形成蔓延
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