二、電氣火災與爆炸

　　電氣火災爆炸是由電氣引燃源引起的火災和爆炸。電氣裝置在運行中產生的危險溫度、電火花和電弧是電氣引燃源主要形式。在爆炸性氣體、爆炸性粉塵環境及火災危險環境。電氣線路、開關、熔斷器、插座、照明器具、電熱器具、電動機等均可能引起火災和爆炸。油浸電力變壓器、多油斷路器等電氣設備不僅有較大的火災危險，還有爆炸的危險。在火災和爆炸事故中，電氣火災爆炸事故占有很大的比例。從我國一些大城市的火災事故統計可知，就引起火災的原因而言，電氣原因已居首位。

　　l電氣引燃源

　　作為火災和爆炸的電氣引燃源，電氣設備及裝置在運行中產生的危險溫度、電火花和電弧是電氣火災爆炸的要因。

　　(1)危險溫度

　　形成危險溫度的典型情況如下：

　　1)短路。指不同的電位的導電部分之間包括導電部分對地之間的低阻性短接。發生短路時，線路中電流增大為正常時的數倍乃至數十倍，由于載流導體來不及散熱，溫度急劇上升，除對電氣線路和電氣設備產生危害外，還形成危險溫度。短路的暫態過程會產生很大的沖擊電流，在流過設備的瞬間產生很大的電動力，造成電氣設備損壞。

　　電氣設備安裝和檢修中的接線和操作錯誤，可能引起短路;運行中的電氣設備或線路發生絕緣老化、變質;或受過度高溫、潮濕、腐蝕作用;或受到機械損傷等而失去絕緣能力，可能導致短路。由于外殼防護等級不夠，導電性粉塵或纖維進入電氣設備內部，也可能導致短路。因防范措施不到位，小動物、霉菌及其他植物也可能導致短路。由于雷擊等過電壓、操作過電壓的作用，電氣設備的絕緣可能遭到擊穿而短路。

　　2)過載。電氣線路或設備長時間過蛾也舍導致溫度異常上升，形成引燃源。過載的原因主要有如下幾種情況。

　　①電氣線路或設備設計選型不合理，或沒有考慮足夠的裕量，以致在正常使用情況下出現過熱。

　　電氣設備或線路使用不合理，負載超過額定值或連續使用時間過長，超過線路或設備的設計能力，由此造成過熱。

　　設備故障運行造成設備和線路過負載，如三相電動機單相運行或三相變壓器不對稱運行均可能造成過負載。

　　④電氣回路諧波能使線路電流增大而過載。如三相四線制電路三次及其奇數倍諧波電流會引起中性線過載危險。由于各相三次諧波電流在中性絨上相位相同而互相疊加。如果三相負載不平衡，中性線再疊加上不平衡電流后發熱將更為嚴重。在非線性負載日益增多，能產生大量三次諧波的氣體放電燈等非線性負載大量使用的情況下，中性線的嚴重過載將帶來火災的隱患。

　　產生三次諧波的設備主要有：節能燈、熒光燈、計算機、變頻空調、微波爐、鎮流器、焊接設備、UPS電源等。如節能熒光燈，困燈管內電弧的負阻特性產生的諧波電流主要為三次諧波電流。

　　3)漏電。電氣設備或線路發生漏電時，因其電流一般較小，不能促使線路上的熔斷器的熔絲動作。一般當漏電電流沿線路比較均勻地分布，發熱量分散時，火災危險性不大。而當漏電電流集中在某一點時，可能引起比較嚴重的局部發熱，引燃成災。

　　4)接觸不良。電氣線路或電氣裝置中的電路連接部位是系統中的薄弱環節，是產生危險溫度的主要部位之一。

　　電氣接頭連接不牢、焊接不良或接頭處夾有雜物，都會增加接觸電阻而導致接頭過熱。刀開關、斷路器、接觸器的觸點、插銷的觸頭等，如果沒有足夠的接觸壓力或表面粗糙不平等。均可能增大接觸電阻，產生危險溫度。對于銅、韜接頭，由于銅和鋁的理化性能不同，接觸狀態會逐漸惡化，導致接頭過熱。

　　5)鐵心過熱。對于電動機、變壓器、接觸囂等帶有鐵心的電氣設備，如果鐵心短路(片間絕緣破壞)或線圈電壓過高，由于渦流損耗和磁滯損耗增加，使鐵損增大，將造成鐵心過熱并產生危險溫度。

　　6)散熱不良。電氣設備在運行時必須確保具有一定的散熱或通風措施。如果這些措施失效，如通風道堵塞、風扇損壞、散熱油管堵塞、安裝位置不當、環境溫度過高或距離外界熱源太近等，均可能導致電氣設備和線路過熱。

　　7)機械故障。由交流異步電動機拖動的設備，如果轉動部分被卡死或軸承損壞，造成堵轉或負載轉矩過太，都會因電流顯著增大而導致電動機過熱。交流電磁鐵在通電后，如果銜鐵被卡死，不能吸合，則線圈中的大電流持續不降低，也會造成過熱。由電氣設備相關的機械摩擦導致的發熱。

　　8)電壓異常。相對于額定值，電壓過高和過低均屬電壓異常。電壓過高時，除使鐵心發熱增加外，對于恒阻抗設備，還會使電流增大而發熱。電壓過低時，除可能造成電動機堵轉、電磁鐵銜鐵吸合不上，使線圈電流大大增加而發熱外，對于恒功率設備，還會使電流增大而發熱。

　　9)電熱器具和照明器具。其正常情況下的工作溫度就可能形成危險溫度，如：電爐電阻絲工作溫度為800℃，電熨斗為500—600℃，白熾燈燈絲為2 000—3 000℃，100w白熾燈泡表面為170一220℃。

　　10)電磁輻射能量。在連續發射或脈沖發射的射頻(9 kHz一60 GHz)源的作用下，可燃物吸收輻射能量可能形成危險溫度。

　　(2)電火花和電弧

　　電火花是電極間的擊穿放電，電弧是大量電火花匯集而成的。在切斷感性電路時，斷路器觸點分開瞬間，在觸點之間的高電壓形成的電弧作用及觸點上的高溫引起熱電子發射，使斷開的觸點之間形成密度很大的電子流和離子流，形成電弧和電火花，電弧形成后的弧柱溫度可高達6 000—7 000℃，甚至10 000℃以上，不僅能引起可燃物燃燒，還能使金屬熔化、飛濺，構成危險的火源。在有爆炸危險的場所，電火花和電弧是十分危險的因素。

　　電火花和電弧分為工作電火花及電弧、事故電火花及電弧。

　　1)工作電火花及電弧。指電氣設備正常工作或正常操作過程中所產生的電火花。例如：刀開關、斷路器、接觸器、控制器接通和斷開線路時會產生電火花;插銷拔出或插入時的火花;直流電動機的電刷與換向器的滑動接觸處、繞線式異步電動機的電刷與滑環的滑動接觸處也會產生電火花等。切斷感性電路時，斷口處火花能量較大，危險性也較大。當該火花能量超過周圍爆炸性混合物的最小引燃能量時，即可能引起爆炸。

　　2)事故電火花及電弧。包括線路或設備發生故障時出現的火花。如絕緣損壞、導線斷線或連接松動導致短路或接地時產生的火花;電路發生故障，熔絲熔斷時產生的火花;沿絕緣表面發生的閃絡等。

　　電力線路和電氣設備在投切過程中由于受感性和容性負荷的影響，可能會產生鐵磁諧振和高次諧波，并引起過電壓，這個過電壓也會破壞電氣設備絕緣造成擊穿，并產生電弧。

　　事故火花還包括由外部原因產生的火花，如雷電直接放電及二次放電火花、靜電火花、電磁感應火花等。

　　除上述外，電動機轉子與定子發生摩擦(掃膛)，或風扇與其他部件相碰也都會產生火花，這是由碰撞引起的機械性質的火花。

　　2電氣裝置及電氣線路發生燃爆

　　(1)油浸式變壓器火災爆炸。變壓器油箱內充有大量的用于散熱、絕緣、防止內部元件和材料老化以及內部發生故障時熄滅電弧作用的絕緣油。變壓器油的閃點在130一140℃之間。變壓器發生故障時，在高溫或電弧的作用下，變壓器內部故障點附近的絕緣油和固態有機物發生分解，產生易燃氣體。如故障持續時間過長，易燃氣體愈來愈多，使變壓器內部壓力急劇上升，若安全保護裝置(氣體繼電器、防爆管等)未能有效動作時，會導致油箱炸裂，發生噴油燃燒。燃燒會隨著油流的蔓延而擴展，形成更大范圍的火災危害。造成停電、影響生產等重大經濟損失、甚至造成人員的傷亡等重大事故。

　　除油浸變壓器外，多油斷路器等充油設備也可能發生爆炸。充油設備的絕緣油在高溫電弧作用下氣化和分解，噴出大量油霧和可燃氣體，還可引起空間爆炸。

　　(2)電動機著火。異步電動機的火災危險性是由于其內部和外部的諸如制造工藝和操作運行等種種原因造成的。其原因主要有：電源電壓波動、頻率過低;電機運行中發生過載、堵轉、掃膛(轉子與定子相碰);電機絕緣破壞，發生相間、匝間短路;繞組斷線或接觸不良;以及選型和啟動方式不當等。

　　三相異步電動機如果發生某相斷線，則形成了缺相運行。此時，電動機繞組中的電流會明顯上升，但又達不到保護電動機的熔斷器的熔斷電流值。因此，大電流長時間作用引起定子繞組過熱，導致電動機燒毀。

　　異步電動機形成引燃的主要部位是繞組、鐵心和軸承以及引線。其原因既有電氣方面的原因也有機械方面的原因。而它們往往不是孤立的，電氣原因可能引起機械方面的故障或事故，反之亦然，有時呈互為因果的惡性循環。

　　(3)電纜火災爆炸。當導線電纜發生短路、過載、局部過熱、電火花或電弧等故障狀態時，所產生的熱量將遠遠超過正常狀態。火災案例表明，有的絕緣材料是直接被電火花或電弧引燃;有的絕緣材料是在高溫作用下，發生自燃;有的絕緣材料是在高溫作用下，加速了熱老化進程，導致熱擊穿短路，產生的電弧，將其引燃。

　　電纜火災的常見起因如下：

　　1)電纜絕緣損壞。

　　2)電纜頭故障使絕緣物自燃。

　　3)電纜接頭存在隱患。

　　4)堆積在電纜上的粉塵起火。

　　5)可燃氣體從電纜溝竄入變、配電室。

　　6)電纜起火形成蔓延。

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