1.5 电气火灾与爆炸

1.5.1 火灾和爆炸的基本概念

1.5.1.1 火灾

超出有效控制范围而形成灾害的燃烧称为火灾。可燃物在空气中的燃烧是最普遍的现象，因而绝大多数火灾都是发生在空气中的。

燃烧的实质是伴随有热和光的强烈的氧化反应。它的发生必须有3个基本要素，即可燃物质、助燃物质（氧化剂）和着火源。凡能与空气中的氧或其他氧化剂起剧烈化学反应的物质都称为可燃物质。例如，木材、纸张、煤等是固体可燃物；甲烷、乙炔、氢等是气体可燃物；酒精、绝缘油等是液体可燃物。具有较强的氧化性、能与可燃物发生化学反应并引起燃烧的物质，称为助燃物质，如空气、氧气等。具有一定温度和热量、能引起可燃物质着火的能源，称为着火源，如明火、灼热物体、电火花、电弧等。着火源不参加燃烧，但它是可燃物质与助燃物进行燃烧发生化学反应的起始条件。

以上3个要素必须同时存在并相互作用才能发生燃烧，缺一不可。

1.5.1.2 爆炸

物质发生剧烈的物理或化学变化，瞬间释放大量的能量，产生高温高压的气体，使周围空气发生猛烈震荡而发出巨大声响的现象称为爆炸。爆炸的特征是物质的状态或成分瞬间变化，温度和压力骤然升高，能量突然释放。爆炸往往是与火灾密切相关的，火灾能引起爆炸，爆炸后伴随发生火灾。

根据爆炸性质的不同，爆炸可分为物理性爆炸、化学性爆炸和核爆炸3类。

（1）物理性爆炸。这是由于物质的物理变化如温度、压力、体积等的变化引起的爆炸。物理爆炸过程不产生新的物质，完全是物理变化过程，如蒸汽锅炉、蒸汽管道的爆炸是由于其压力超过锅炉或管道能承受的极限压力所引起的。物理性爆炸一般不会直接发生火灾，但能间接引起火灾。

（2）化学性爆炸。物质在短时间完成化学反应，形成其他物质，产生高温高压的气体而引起的爆炸。其特点是：这种爆炸过程中含化学变化过程且速度极快，有新的物质产生，伴随有高温及强大的冲击波。例如，梯恩梯（TNT）炸药、氢气与氧气混合物的爆炸，其破坏力极强。由于化学性爆炸内含剧烈的氧化反应，伴随发光、发热现象，故化学性爆炸能直接引起火灾。

化学性爆炸的产生必须同时具备3个基本条件，即可燃物质、可燃物质与空气（氧气）混合、引起爆炸的引燃能量。这3个条件共同作用才能产生化学性爆炸。

（3）核爆炸。物质的原子核在发生“裂变”或“聚变”的连锁反应瞬间放出大量能量而引起的爆炸，如原子弹、氢弹的爆炸。爆炸时产生极高的温度和强烈的冲击波，同时伴随有核辐射，具有极大的破坏性。

1.5.2 电气火灾和爆炸的原因

引发电气火灾和爆炸要具备两个条件，即有易燃易爆的环境和引燃条件。

1.5.2.1 易燃易爆环境

在发电厂、变电所、用电场所广泛存在易燃易爆物质，许多地方潜伏着火灾和爆炸的可能性。

（1）煤场。燃煤电厂要消耗大量的原煤。煤场上堆积的原煤在环境温度高时，特别是夏天，会发生原煤自燃，引起火灾。

（2）输煤及制粉系统。输煤及制粉系统会产生大量的煤粉，与空气中的氧混合物易引起火灾和爆炸。

（3）电厂锅炉。炉膛内有未燃尽的煤粉和可燃气体，炉膛检修动火时容易引起膛内爆炸。

（4）天然气罐和输气管道。有些电厂用天然气作为能源，当天然气罐或管道泄漏时容易引起火灾和爆炸。

（5）油库及用油设备。发电厂要消耗大量的原油、工业用油，如燃料油、汽轮机润滑油、变压器油、油断路器油。油库及用油设备均容易发生火灾和爆炸。

（6）制氢站及氢气系统。发电机运行需用氢气冷却，制氢站不断地向发电机提供冷却用的氢气，若发生氢气泄漏，氢气与氧气的混合气体达到爆炸极限时，遇明火而会发生氢气爆炸。制氢站、输气管道、发电机氢气系统都是容易发生爆炸的危险环境。

（7）供配电系统中大量使用电缆。电缆本身是由易燃的绝缘材料制成的，故电缆沟、电缆夹层和电缆隧道容易发生电缆火灾。

（8）电气装置在运行过程中，广泛存在易燃物质，如变压器、断路器、电容器等设备的绝缘油、绝缘纸、绝缘木材等为火灾的发生提供了大量的可燃物质和环境。

（9）变电所使用的烘房、烘箱、电热设备、乙炔发生站、氧气瓶库、化学药品库都容易发生火灾或爆炸。

1.5.2.2 引燃条件

电气系统和电气设备正常运行和出现事故的情况下都可能产生电气着火源，来作为火灾和爆炸的引燃条件。电气着火源可能是下述原因产生的。

（1）电气设备或电气线路过热。由于导体接触不良，电力线路或设备过载、短路，电气产品制造和检修质量不良造成运行时铁芯损耗过大，转动机械长期相互摩擦，设备通风散热条件恶化等原因都会使电气线路或设备整体或局部温度过高。若其周围存在易燃易爆物质则会引火灾和爆炸。

（2）电弧和电火花。电气设备正常运行时，如开关的分合、熔断器熔断、继电器触点动作均产生电弧；运行中的发电机的电刷与滑环、交流电机电刷与转子间也会产生或大或小的电火花；绝缘损坏时发生短路故障、绝缘闪络、电晕放电时产生电弧或电火花。另外，电焊产生的电弧、使用喷灯产生的火苗等都为火灾和爆炸提供了引燃条件。

（3）静电。两个不同性质的物体相互摩擦，可使两个物体带上异号电荷；处在静电场内的金属物体上会感应静电；施加电压后的绝缘体上会残留静电。带上静电的导体或绝缘体等当其具有较高的电位时，会使周围的空气游离而产生火花放电。静电放电产生的电火花可能引燃易燃易爆物质，发生火灾或爆炸。

（4）照明器具或电热设备使用不当也能作为火灾或爆炸的引燃条件，雷击易燃易爆物品时，往往也引起火灾和爆炸。