1.5 電氣火災與爆炸

1.5.1 火災和爆炸的基本概念

1.5.1.1 火災

超出有效控制范圍而形成災害的燃燒稱為火災。可燃物在空氣中的燃燒是最普遍的現象，因而絕大多數火災都是發生在空氣中的。

燃燒的實質是伴隨有熱和光的強烈的氧化反應。它的發生必須有3個基本要素，即可燃物質、助燃物質（氧化劑）和著火源。凡能與空氣中的氧或其他氧化劑起劇烈化學反應的物質都稱為可燃物質。例如，木材、紙張、煤等是固體可燃物；甲烷、乙炔、氫等是氣體可燃物；酒精、絕緣油等是液體可燃物。具有較強的氧化性、能與可燃物發生化學反應并引起燃燒的物質，稱為助燃物質，如空氣、氧氣等。具有一定溫度和熱量、能引起可燃物質著火的能源，稱為著火源，如明火、灼熱物體、電火花、電弧等。著火源不參加燃燒，但它是可燃物質與助燃物進行燃燒發生化學反應的起始條件。

以上3個要素必須同時存在并相互作用才能發生燃燒，缺一不可。

1.5.1.2 爆炸

物質發生劇烈的物理或化學變化，瞬間釋放大量的能量，產生高溫高壓的氣體，使周圍空氣發生猛烈震蕩而發出巨大聲響的現象稱為爆炸。爆炸的特征是物質的狀態或成分瞬間變化，溫度和壓力驟然升高，能量突然釋放。爆炸往往是與火災密切相關的，火災能引起爆炸，爆炸后伴隨發生火災。

根據爆炸性質的不同，爆炸可分為物理性爆炸、化學性爆炸和核爆炸3類。

（1）物理性爆炸。這是由于物質的物理變化如溫度、壓力、體積等的變化引起的爆炸。物理爆炸過程不產生新的物質，完全是物理變化過程，如蒸汽鍋爐、蒸汽管道的爆炸是由于其壓力超過鍋爐或管道能承受的極限壓力所引起的。物理性爆炸一般不會直接發生火災，但能間接引起火災。

（2）化學性爆炸。物質在短時間完成化學反應，形成其他物質，產生高溫高壓的氣體而引起的爆炸。其特點是：這種爆炸過程中含化學變化過程且速度極快，有新的物質產生，伴隨有高溫及強大的沖擊波。例如，梯恩梯（TNT）炸藥、氫氣與氧氣混合物的爆炸，其破壞力極強。由于化學性爆炸內含劇烈的氧化反應，伴隨發光、發熱現象，故化學性爆炸能直接引起火災。

化學性爆炸的產生必須同時具備3個基本條件，即可燃物質、可燃物質與空氣（氧氣）混合、引起爆炸的引燃能量。這3個條件共同作用才能產生化學性爆炸。

（3）核爆炸。物質的原子核在發生“裂變”或“聚變”的連鎖反應瞬間放出大量能量而引起的爆炸，如原子彈、氫彈的爆炸。爆炸時產生極高的溫度和強烈的沖擊波，同時伴隨有核輻射，具有極大的破壞性。

1.5.2 電氣火災和爆炸的原因

引發電氣火災和爆炸要具備兩個條件，即有易燃易爆的環境和引燃條件。

1.5.2.1 易燃易爆環境

在發電廠、變電所、用電場所廣泛存在易燃易爆物質，許多地方潛伏著火災和爆炸的可能性。

（1）煤場。燃煤電廠要消耗大量的原煤。煤場上堆積的原煤在環境溫度高時，特別是夏天，會發生原煤自燃，引起火災。

（2）輸煤及制粉系統。輸煤及制粉系統會產生大量的煤粉，與空氣中的氧混合物易引起火災和爆炸。

（3）電廠鍋爐。爐膛內有未燃盡的煤粉和可燃氣體，爐膛檢修動火時容易引起膛內爆炸。

（4）天然氣罐和輸氣管道。有些電廠用天然氣作為能源，當天然氣罐或管道泄漏時容易引起火災和爆炸。

（5）油庫及用油設備。發電廠要消耗大量的原油、工業用油，如燃料油、汽輪機潤滑油、變壓器油、油斷路器油。油庫及用油設備均容易發生火災和爆炸。

（6）制氫站及氫氣系統。發電機運行需用氫氣冷卻，制氫站不斷地向發電機提供冷卻用的氫氣，若發生氫氣泄漏，氫氣與氧氣的混合氣體達到爆炸極限時，遇明火而會發生氫氣爆炸。制氫站、輸氣管道、發電機氫氣系統都是容易發生爆炸的危險環境。

（7）供配電系統中大量使用電纜。電纜本身是由易燃的絕緣材料制成的，故電纜溝、電纜夾層和電纜隧道容易發生電纜火災。

（8）電氣裝置在運行過程中，廣泛存在易燃物質，如變壓器、斷路器、電容器等設備的絕緣油、絕緣紙、絕緣木材等為火災的發生提供了大量的可燃物質和環境。

（9）變電所使用的烘房、烘箱、電熱設備、乙炔發生站、氧氣瓶庫、化學藥品庫都容易發生火災或爆炸。

1.5.2.2 引燃條件

電氣系統和電氣設備正常運行和出現事故的情況下都可能產生電氣著火源，來作為火災和爆炸的引燃條件。電氣著火源可能是下述原因產生的。

（1）電氣設備或電氣線路過熱。由于導體接觸不良，電力線路或設備過載、短路，電氣產品制造和檢修質量不良造成運行時鐵芯損耗過大，轉動機械長期相互摩擦，設備通風散熱條件惡化等原因都會使電氣線路或設備整體或局部溫度過高。若其周圍存在易燃易爆物質則會引火災和爆炸。

（2）電弧和電火花。電氣設備正常運行時，如開關的分合、熔斷器熔斷、繼電器觸點動作均產生電弧；運行中的發電機的電刷與滑環、交流電機電刷與轉子間也會產生或大或小的電火花；絕緣損壞時發生短路故障、絕緣閃絡、電暈放電時產生電弧或電火花。另外，電焊產生的電弧、使用噴燈產生的火苗等都為火災和爆炸提供了引燃條件。

（3）靜電。兩個不同性質的物體相互摩擦，可使兩個物體帶上異號電荷；處在靜電場內的金屬物體上會感應靜電；施加電壓后的絕緣體上會殘留靜電。帶上靜電的導體或絕緣體等當其具有較高的電位時，會使周圍的空氣游離而產生火花放電。靜電放電產生的電火花可能引燃易燃易爆物質，發生火災或爆炸。

（4）照明器具或電熱設備使用不當也能作為火災或爆炸的引燃條件，雷擊易燃易爆物品時，往往也引起火災和爆炸。