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电弧火灾事故原因及预防措施

  随着国民经济的不断发展,农业机械化、工业自动化程度不断提高,电器的使用范围日益扩大,品种与产量还在不断增加。然而在大量的电器器具的使用过程中,当在空气中开断电路或电路开关受电动力作用时,产生“弹跳”现象,如果此时电路的电源电压超过12—20V,被开断电流超过0.25—1A,在开关的触头间隙(或称弧隙)中会产生一团温度提高、发出强光并能够导电的近似圆柱形气体,即电弧。

  由于电弧的温度非常高,极易引燃周围的可燃物,形成火灾。如1995年1月16日,安徽合肥市哈罗快餐厅发生火灾,烧死2人,伤1人,直接经济损失88.8万元,火灾原因就是因为快餐厅一楼大厅南侧与打卡机相连的多用插座的插口与插头间有间隙,产生的电弧引燃可燃绝缘层引起火灾。若要减少电弧造及采取哪些方法可以最大限度地熄灭电弧。

  当电气线路中触头在开断电路和闭合电路过程中,常会产生放电现象,如此时电路的电压和电流大于生弧电压和生弧电流,就会产生电弧。

  当开断电路时,触头刚开始作分离运动,接触面积逐渐减小,接触处的电流密度逐渐增大,根据电流发热公式,线路电流的发热量与电流的平方成正比,因而接触处的金属强烈发热。在触头分离瞬间,接触处的金属在高温状态下,首先熔化,形成液态金属桥,然后一部分变成金属蒸气进入触头间隙中。当触头刚开始分开时,由于触头间距离很小,触头间电场强度非常高,在强电场的作用下,大量电子从阴极表面进入弧隙,并通过电场游离作用使弧隙中产生更多的电子和大量正离子,而同时,阳极电子进入阳极与阳极金属中的正电荷复合,放出大量热量,另外,一部分阳离子和电子在弧隙间复合,也放出热量,结果,弧隙间温度越来越高,形成弧柱。

  触头在闭合过程中,由于触头的“弹跳”现象,也会产生电弧(基本原理同上)。

  电弧相当于纯电阻性发热元件,电弧燃烧时从电源输入内部的能量不断转变成热能。总的来说,电弧具有“热——电效应”,是“热——电”的统一体。要熄灭电弧,关键在于创造条件冷却电弧,笔者认为,在实际生活、生产中,可采取如下几种基本方法:

  1.在大气中依靠触头分开将电弧拉长,或利用电动力作用拉长电弧。使电弧因冷却而熄灭。

  2.将粗电弧化成许多细弧。在电弧总截面积不变的条件下,将粗电弧化成许多细电弧。可在充满石英砂的熔断器中将多根熔丝并联,散热面增大,电弧易于冷却熄灭。

  3.采用未游离的流体(如油或压缩空气等)吹动电弧。当流体与电弧接触后,电弧产生的高温使其周围的流体蒸发气化和发生热分解,形成灭弧能力很强的气体(主要是氢气)和压力较高(几个大气压或几十个大气压)的气泡,从而将电弧表面或内部的带电粒子不断吹走,扩散作用增强。同时电弧受冷却作用,热游离减弱而复合作用有所增强,导致电弧熄灭。此类方法多用于超过1千伏的高压线路。

  4.对一些高压电器或特殊电器,可用导热率较大的熄弧介质熄弧。当电弧产生时,气体分子在电弧高温区域内,由于热运动发生互相碰撞,气体分子被分离成原子,这种现象称为气体分离。气体分离过程中要吸收大量的热能,当气体分子被分离成的原子扩散到弧区以外后,这些热能也随着被带走,这就相当于提高了气体的热传导率,加快热的扩散,有利于电弧的熄灭。

  5.采用特殊介质(如SF)灭弧或在高真空中灭弧。

  6.采用加晶闸管装置或采用同步开关等某些特殊的灭弧方法。

  由于电弧的产生过程复杂,对电弧的熄灭也要根据不同的电器和不同的电压采取不同的方法,如何选用正确的灭弧方法,笔者认为还必须进行大量的科学实验以及从生产、生活实践中不断总结提高。更多消防安全技术请点击

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