第五章电气安全技术.ppt

1、1,第五章 电气安全技术,2,概述 1、粮油生产必然存在着危险物；例如：溶剂、粉尘 2、生产离不开电气设备（电气引起火灾是仅次于明火的排在第二位） 电气火灾和爆炸除可能造成人身伤害和设备、设施损坏外，还可能造成大规模停电，造成重大经济损失。,3,3、自然界的静电和雷电是不可避免存在的 （1）静电在工业的各个生产领域普遍存在，液体、粉尘、固体都能产生静电； （2）静电不但引起人们的不适或不便，还能引起严重的爆炸和火灾； （3）雷电也是大自然中的静电，常常是引起爆炸和火灾的危险源。,4,5-1 爆炸危险场所的类别和等级,一、电气火灾和爆炸的原因 1、危险温度： （1）短路 （2）过载 （3）接触不

2、良 （4）铁芯发热 （5）散热不良,5,2、电火花 （1）工作火花 （2）电气设备故障火花 （3）雷电火花 （4）静电火花 （5）电磁感应火花,6,二、爆炸火灾危险场所 （一）爆炸危险场所 1、定义： 易燃、易爆物质生产、使用、贮运时，能形成爆炸性混合物的时空。 2、爆炸性混合的种类： （1）可燃气体与空气 （2）液体蒸气与空气 （3）粉尘与空气,7,（二）火灾危险场所 1、定义： 生产、使用、贮运可燃物能引起火灾的时空。 2、火灾危险物种类： （1）可燃液体 （2）可燃粉尘 （3）可燃固体,8,三、爆炸、火灾危险场所类别： （一）气体爆炸危险场所（第一类火灾爆炸场所） 气体、蒸气、薄雾与空气

3、形成爆炸性混合物的场所，按其危险程度分为0区、1区和2区。 1、0区：指正常运行情况下连续出现或长时间出现或短时间频繁出现气体爆炸性混合物的区域。 2、1区：指正常运行情况下周期出现或偶然出现气体爆炸性混合物的区域。 3、2区：指正常运行情况下不出现，即使出现也只能是不频繁且短时间出现气体爆炸性混合物的区域。,9,（二）粉尘爆炸危险场所： 可燃粉尘、可燃纤维与空气混合所形成的危险场所。 1、10区： 指正常运行情况下连续出现或长时间出现或短时间频繁出现粉尘爆炸性混合物的区域。 2、11区： 指正常运行情况下不出现，但短时间偶然出现爆炸性混合物的区域。 老标准称第二类爆炸火灾危险场所，分为G-1

4、级和G-2级。,10,（三）火灾危险场所： 危险物质不致形成爆炸性混合物，但可能引起火灾的场所。 分为21区、22区和23区，分别相对应于老标准的H-1、H-2和H-3级。 1、21区： 有闪点高于环境温度的可燃液体，并且在数量和配置上能引起火灾的场所。,11,2、22区： 有悬浮状或堆积状粉尘或纤维，并且在数量和配置上能引起火灾的场所。 3、23区： 有可燃固体，并且在数量和配置上能引起火灾的场所。,12,（四）危险场所判断： 1、危险物料： 危险物种类，闪点、爆炸极限、密度、引燃温度等理化性质。 2、释放源： 应考虑释放源的布置和工作状态，注意其泄露或放出危险物品的速率、释放量和混合物的浓

5、度以及扩散情况和形成爆炸性混合物的范围。 释放源主要分为三级：连续级释放源、一级释放源和二级释放源。,13,3、通风： （1）室内原则上视为阻碍通风，即爆炸性混合物可以积聚的场所； （2）室外危险源周围有障碍处应视为阻碍通风场所。 4、综合判断： 对危险场所，首先应考虑释放源及其布置，在分析释放源的性质，划分级别，并考虑通风条件。,14,四、爆炸混合物的分级分组：,（一）爆炸性物质分类： 1、I 类：矿井甲烷 2、II类：爆炸性气体、蒸气 3、III类：爆炸性粉尘、纤维,15,（二）爆炸性物质的性能参数和分级分组： 1、引燃温度分组： （1）爆炸性气体、蒸气、薄雾按引燃温度分为六组。 （2）老

6、标准分为五组，其温度范围与新标准的前五组相同。 （3）爆炸性粉尘、纤维按引燃温度分为三组。,16,表1 气体、蒸气、薄雾按引燃温度分组,17,表2 粉尘、纤维按引燃温度分组,18,2、按最小点燃电流比（MICR）分级： （1）定义： 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。 老标准是按最小引爆电流，即按能引起混合物发生爆炸的最小试验电流分级。,19,（2）分级： 表3 气体、蒸气、薄雾爆炸性混合物按MICR分级,20,表4 爆炸性混合物按最小引爆电流分级,21,3、按最大试验安全间隙（MESG）分级 （1）定义： 在规定试验条件下，两个

7、经长25mm的间隙连通的容器，一个容器内燃爆引起另一个容器内发生燃爆的最小连通间隙。 最大试验安全间隙是衡量爆炸性物品传爆能力的性能参数。 老标准称试验间隙为最大不传爆间隙。,22,（2）分级： 表5 气体、蒸气、薄雾爆炸性混合物按MESE分级,表6 爆炸性混合物按最大不传爆间隙分级,23,5-2 爆炸危险场所的电气设备,一、防爆电气设备的类型和标志 （一）防爆电气类型 1、增安型（e） 防爆安全型（A） 正常运行时不产生火花、电弧或危险温度。 2、隔爆型（d） （B） 电气设备内部燃烧时，不致引起外部燃烧。,24,3、充油型（o） 防爆充油型（C） 将可能产生火花、电弧和危险温度的带电部件浸

8、在变压油（绝缘油）中，使之不能引燃油面以上或外壳周围爆炸性混合物的电气设备。 4、充砂型（q） （） 外壳内充填细粒材料，产生的电弧、火花和危险温度不能点燃外部爆炸性混合物的电气设备。,25,5、正压型（p） （F） 指具有保护外壳，壳内充有保护气体，其压力保持高于外部爆炸性混合物气体的压力，以防止外部爆炸性混合物进入壳内的电气设备。 6、本质安全型（i）防爆安全火花型（H） 正常工作或规定的故障状态下产生的电火花和热效应均不能点燃规定的爆炸性混合物的电气 。,26,7、无火花型（n） 正常运行条件下不产生电弧、火花，也不产生能引燃周围爆炸性混合物表面温度或灼热点的防爆型电气设备。 8、防爆特

9、殊型（T）特殊型（s） 不属于以上防爆类型的防爆型电气设备。,27,（二）防爆电气的标志： 防爆电气设备的类型、级别、组别在外壳上应有明显的标志。 新类型的标志有“II”者为工厂用防爆电气设备；有“I”者为煤矿用防爆电气设备。 防爆型电气设备完整的标志除表明其防爆结构类型外，还能表示其使用范围。,28,例如：dB T3 dBT3 表示隔爆型，用于有B 级、T1T3组的爆炸性混合物的场所。 （对应老标准B3d，表示隔爆型，用于3级d组的爆炸性混合物的场所）。 例如： epT4 表示主体增安型，有正压型部件，用于有级、T1T4组的爆炸性混合物的场所。,防爆类型 爆炸性物质分类 引燃温度,29,二、

10、爆炸危险场所电气工程的防爆,（一）电气设备的选型 1、一般要求： 在爆炸危险场所： （1）尽量少用移动式设备； （2）有危险的电气设备和电气线路安装在危险场所以外； （3）防潮、防腐、防风沙、防雨雪和防机械损伤； （4）选用防爆型电气设备的组别和级别与危险场所组别和级别相适应；,30,在火灾危险场所： （1）不应使用电热器； （2）应使正常运行时有火花和温度较高的电气设备远离可燃物质。 在粉尘和纤维爆炸危险场所： （1）电气设备表面温度不超过125； （2）或比混合物的引燃温度低75； （3）或低于混合物引燃温度的2/3；,31,2、爆炸危险场所电气设备选型：,32,表 电动机防爆选型,注：表

11、示适用 表示尽量避免 表示不适用 表示结构上不现实 无符号表示一般不用,33,表 开关和控制器类防爆结构的选型,注：表示适用 表示尽量避免 表示不适用 表示结构上不现实 无符号表示一般不用,34,表 照明灯具类防爆结构的选型,注：表示适用 表示尽量避免 表示不适用 表示结构上不现实 无符号表示一般不用,35,表 辅助电气设备防爆结构的选型,注：表示适用 表示尽量避免 表示不适用 表示结构上不现实 无符号表示一般不用,36,选用原则(1)根据爆炸危险场所的等级、电气设备的种类和使用条件选择相应的电气设备，所选用的防爆电气设备的级别，不应低于该爆炸危险场所内爆炸性混合物的级别和组别。(2)当存在两

12、种或两种以上的爆炸性混合物时，应按危险程度较高的级别和组别选用。(3)根据环境条件选择。(4)便于维修管理。(5)注重效益。,37,（二）电气设备最高表面温度： 隔爆型设备最高表面温度指外壳表面温度；其他各型设备指与爆炸性混合物接触表面的温度。 类设备表面可能堆积粉尘时，最高表面温度为150度； 采取措施能防止堆积粉尘时为450度。,38,类设备最高表面温度不得超过表中规定 表 类设备最高表面温度,39,（三）防爆电气线路： 1、爆炸危险场所电气线路选型 （1）电缆和导线额定电压： 爆炸危险场所使用的电缆和导线额定电压不得低于500伏； （2）电缆或导线截面： 1区、2区、10区和11区的动力

13、应采用铜芯绝缘导线,40,具体要求是： 1区：铠装、铜芯、截面2.5mm2以上 2区： 铠装、铜芯、截面1.5mm2以上或铠装、铝芯、截面4mm2以上 10区：铠装、铜芯、截面2.5mm2以上 11区：铠装、铜芯、截面1.5mm2以上或铠装、铝芯、截面2.5mm2以上,41,（3）配线方式： 、采用三相五线制和单线三线制线路，即采用保护零线与工作零线分开的TN-S系统，相线和工作零线上均应有短路保护。 、危险环境必须采用钢管配线工程，严禁明敷设绝缘导线。,42,、危险环境内的电气线路不宜有中间接头，在特殊情况下，线路须设中间接头时，必须接线盒或分线盒内接线或分路。 、危险环境中电气线路的接线盒

14、、分线盒等，可隔爆型或增安型。 、高压输电线路（10千伏），严禁跨越爆炸危险场所。,43,2、防爆电气接地： （1）电气设备的金属外壳、机架、电线管及其配件等应采用专门的接地线； （2）接地电阻小于4欧姆； （3）移动式电气接地采用截面0.75-1.5平方毫米的多股铜线接地.,44,5-3 静电的危害及预防措施,45,一、静电的产生：,1、静电概念： （1）原子结构中有电子，电子活泼； （2）不同性质的物质相互接触、摩擦时，有电子的转移； （3）绝缘物质（电阻率大）电荷无法泄露，呈“静止状态”；,46,2、静电产生的内部条件： （1）逸出功W0： （单位：伏特） 自由电子转移过程所需的功 物质

15、W0小易失去电子；物质W0大易得到电子； 各种物质逸出功的不同是静电产生的基础。 （2）电阻率 cm 电阻率越小，导电性越好，静电很快泄露；,47,导体：具有大量自由带电粒子，能很好传导电流的物体；电阻率10-7m 绝缘体：由介质组成的能阻止传导电流的物体；电阻率107m 静电导体：不将其绝缘起来就不会聚集静电荷的物体；电阻率106m 静电非导体（静电绝缘体）：能积累大量静电荷的物体；电阻率1010m 例如：液体烃为109m至1016m,48,（3）介电常数（电容率）： 相对介电常数20 产生静电可能性小。 小，大，易产生静电。,49,3、静电产生的外部条件： 静电发生在固固、液液或固液分界面

16、上。 （1）摩擦带电：两种不同的物体在紧密接触，迅速分离时，由于相互作用，使电子从一物体转移到另一物体的现象。 摩擦：皮带轮 剥离：粉碎、搅拌、过滤 流动： 喷涂：小孔冲出流体时 冲撞：风运系统,50,（2）附着带电： 某种极性粒子或自由电子附着于绝缘物上，呈静电状态。 （3）感应起电： 带电的物体使附近与它并不相接的另一导体表面的不同部分也出现极性相反的电荷的现象。 （4）极化带电：焊缝 某些物质，在静电场内，其内部或表面的分子能产生极化而出现电荷的现象,51,二、静电危害：,（一）静电的特征： 1、静电量和电压 Q = CU = kU/ d 当k、Q不变时，距离d越大，电压也越高。 2、非

17、导体上的静电消散：以半衰期表示t1/2 半衰期：液体和固体上的电荷或电压泄露至初始值的1/2所需的时间.,52,例如： 己烷 苯 乙醇 水 1.89 2.284 24.3 81 t1/2（s）1.2105 1.410-1 1.110-4 1106 静电积累的时间越长，其危害越大； 有关国家规定， t1/2 =0.012（s）是安全的,53,3、绝缘导体上静电释放（危害最大） 积聚在液体或固体上的电荷，对其它物体或接地导体放电时可能引起灾害。 产生静电火花，绝缘导体静电比非导体静电危害大。 4、远端放电： 感应电在有条件的情况下放电，要求设备有良好的接地。,54,5、尖端放电： 尖端静电量大，易

18、产生放电。（设备毛刺） 曲率半径越大，静电荷在表面的密度越小，反之易然； 对可燃液体的设备，尖端一定要打磨平，不能有尖端。,55,6、介质击穿放电 绝缘物在强电场作用下，发生急剧破坏的最小电场强度。 物质： 玻璃 塑料 乙醇 击穿电压kv/cm 130-140 30-290 200-800 物质： 丙酮 空气 二氧化碳 击穿电压kv/cm 640 35.5 26.2,56,（二）静电危害 1、静电危害的原因 （1）静电放电能量 WH= 1/2CU2 = 1/2QU WH -静电火花能量（焦耳）,57,（2）物质最小着火能：见书P6162 例如： 己烷 0.24mJ 20W电灯开关时火花 2J

19、当WH 物质最小着火能，物质会燃烧爆炸 （3）静电放电电位（静电位） 如果U350伏以上，产生火花。 一般在3000伏以上才能点燃有机液体，点燃有机粉尘在5000伏以上。,58,2、静电的危害 （1）静电引起爆炸和火灾 例如： 一槽车从火车油罐卸油时，通过30米长的聚乙烯软管，流速快，拔管时发生爆炸，5人死伤。 一化工厂输送ABS塑料粉粒在铝管内高速输送造成爆炸。,59,（2）静电电击 当放电火花能量达到2.77.5mJ, 给人带来痛苦感觉,电击往往造成二次事故。 高空坠落、摔倒、撞击、机械伤害和精神紧张。 （3）妨碍生产、工艺性能降低 静电还可引起电子元件误动作，引发二次事故。,60,三、防

20、止静电危害的基本措施,（一）采用工艺法控制静电产生 1、材料选用：不宜产生静电的材料 2、设备结构设计：减少凸出点和棱角 3、减少摩擦：控制流体流速 4、减少易燃易爆物中的含杂量,61,（二）泄漏导走法： 1、空气增湿 湿度在40%-50%，易产生静电；60%-70%静电在水膜上导走。 2、加抗静电添加剂： 油酸盐、环烷酸盐等 3、接地泄漏 静电接地作用是泄漏导体上可能积聚的电荷，使导体与大地等电位，使导体间电位差为零。,62,（1）接地对象 危险场所凡能产生静电所有金属容器，输送机械、管道等。 采用绝缘管道输送物料能产生静电的（最好采用内壁衬有铜丝的软管） （2）接地方式 、罐壁用焊接扁钢接

21、地 、输油软管上缠绕金属件也应接地 、输入与输出油管间有距离,63,（3）接地要求： 、金属导体应直接接地； 、电阻率小于1010m的非金属体间接接地，电阻小于100欧姆； 、电阻率在1010m-1012m的非金属体，除应间接接地外，还应配合必要的静置时间； 、电阻率大于1012m的非金属体，除应间接接地外，还应采取屏蔽、电离等措施。,64,4、静止时间： 带电体所带静电泄漏至某一安全的范围以内时，所需要的时间。 易燃易爆液体泵停止运转后510秒，静电值积累达到高峰，一般衰减在7080秒内。 美国规定静止时间半小时；前苏联规定2小时。,65,（三）中和电荷法： 1、采用静电消除器 将分子进行电

22、离，产生消除静电所必要的离子 （1）感应式： （2）高压电源式 （3）放射源式 2、物质匹配消除静电,66,（四）人体带电的预防 1、防止走动带电 （1）人体接地泄漏电阻小于108欧姆 （2）增加空气湿度 （3）触接放电 （在一定位置装有接地触接棒） 2、防止衣服带电 （1）改穿棉织品 （2）禁止在危险区域穿脱衣服 （3）检修时的衣物要注意 3、防止人体附带金属饰物,67,5-4 雷电的危害及预防措施,一、雷电的产生和种类 （一）雷电的产生 1、气流运动：热、冷气流运动 2、冻结起点： 冰粒带负电，水膜带正电，形成几十亿伏。 3、放电雷击： 高电压差击穿或碰撞放电,68,（1）直接碰撞放电 形

23、成强大的电流，耀眼的强光，温度上升，水分汽化，形成大气流高速运动，发出响声。 （2）击穿放电 云层与云层的击穿放电 云层与地面的击穿放电 （3）感应放电 云层电荷感应地面物体建筑物附着电荷，当云层消失后建筑物放电。,69,（二）雷电的种类 1、片状雷：云层与云层间放电现象，对地面影响不大，只有声波振动，在空中形成片状光环。 2、线状雷： 是击穿放电形成的，被击穿空气形成线状，也就是我们常见的闪电落雷现象。对人和建筑物破坏大。 3、球状雷： 带强大的电荷的空气形成漂浮不定滚球，其直径约20厘米左右，速度2m/s，碰到物体放电，引起燃烧和爆炸。,70,二、雷电的活动特点 1、雷电的活动与气候有关

24、（1）热而潮湿地区 （2）地势高低不平 （3）山区丛林茂密 2、雷电活动时间 一般在410月，78月为高峰期，每天1422点 3、雷电活动的区域 从纬度看：高纬度少，低纬度多，赤道附近最常见,71,三、雷电的火灾危险性 雷电的火灾危险性主要表现在雷电放电时所出现的各种物理效应和作用。 1、电效应： 电压相当高，高达数十万伏，变压器油的击穿电压为106V/cm，造成变压器烧毁。 2、热效应： 能使放电通道的温度达摄氏数万度 ，能熔化钢铁，雷击时产生高温，造成火灾。,72,3、机械效应： 使空气膨胀，水及有机物大量汽化，产生强大的机械力，致使被击物遭到严重破坏或爆炸。 4、静电感应（积云与突出物）物体感应过电压。 5、雷击波： 产生强大电流波，沿线路或管道传播，对电气设备产生破坏传播速度300m/s 6、电磁感应： 形成强大的电流，周围产生电磁场。（发生在雷击后）,73,四、防雷基本原则,（一）防雷原则 1、避免地面产生感应电荷 2、集中感应放电 （二）防雷装置 1、防雷装置的形式： （1）避雷针 （2）避雷线