第7章用电设备防火

1第7章用电设备防火2内容提要：介绍电动机、照明装置、家用电器、开关装置等常用电气设备的火灾危险性和安全防火要求。本章重点：电动机防火、照明装置防火、家用电器防火31994年5月26日14时10分，四川省眉山县宏达包装装潢公司，因电动机导线绝缘破损短路引起火灾，烧毁建筑184平方米，凹印机1台，电动机1台，直接经济损失66256元。4上海浦东高桥炼油厂火灾2011年9月23日晚22时30分许，位于上海浦东北路中高路口的高桥炼油厂内的延时焦化装置发生火灾。起火原因为电动机起火。57.1电动机防火电动机是把电能转换成机械能的设备，它是利用通电线圈在磁场中受力转动的现象制成，分布于各个用户处。电动机按使用电源不同分为直流电动机和交流电动机，电力系统中的电动机大部分是交流电动机，可以是同步电动机或者是异步电动机（电动机定子磁场转速与转子旋转转速不保持同步速）。电动机主要由定子与转子组成。通电导线在磁场中受力运动的方向跟电流方向和磁感线（磁场方向）方向有关。电动机工作原理是磁场对电流受力的作用，使电动机转动。6轴承盖端盖定子铁芯定子绕组接线盒转子风扇风扇罩机座轴承电动机结构图7绕线式转子鼠笼式转子定子铁芯定子绕组8部位绝缘等级测量方法AEBFH绕组708595105130电阻法铁芯708595105130温度计法集电环70温度计法滚动轴承60温度计法滑动轴承45温度计法电动机的允许温升（环境温度为35℃）1.电动机的危险温度(1)电动机的允许温升与所用绝缘材料的级别相适应。7.1.1异步电动机的火灾危险性及其分析9(2)异步电动机引发火灾的原因1）严重过载。电动机由于超负荷运行导致工作电流超过额定值，造成绝缘材料老化、焦脆，甚至开裂脱落，引起火灾。2）内部短路。由于受潮、绝缘老化、过电压击穿、机械性损伤等原因，造成电动机绕组发生相间短路、匝间短路，及绕组与铁芯、端盖间对地短路，温度急剧升高，烧毁电动机。（绕组的线圈在嵌入槽内时，由于操作的疏忽，使绝缘物擦伤、槽绝缘移位，致使导线和铁芯相接触而造成接地。绕组端部过长，与端盖相碰而损伤导线造成接地。铁芯有毛刺。金属异物和有害粉末等进入电动机绕组。）103）缺相起动、运行。三相电动机缺一相运行时，对于恒值负载，电流将增大为正常值的倍。时间过长，则可引起电动机着火。如缺相的三相电动机在堵转状态下接通电源，由于其堵转转矩为零，电动机不能起动，而这时的电流高达额定电流的6～7倍，在很短的时间内就会烧坏电动机。4）接触不良。电动机内部及外部的导线连接不良时，轻则过热，重则打火放电，均可引起电动机着火。5）频繁起动。因为每次起动都将承受堵转电流的冲击，所以，频繁起动也可导致电动机温度过高并引起燃烧。3116）机械性堵转。因安装不好或有异物进入，电动机被卡死，接通电源后6～7倍的电流很容易引起电动机着火。7）电压波动太大。电压过高将使铁心发热增加；电压过低，对于恒值负载，电流将明显增大，也将使发热增加。二者都可能使电动机产生危险温度，引起燃烧。8）散热失效或环境温度过高。例如，电动机外风扇或外风扇罩拆卸后末予安装或环境温度超过40℃，都可能导致电动机温度过高并引起燃饶。9）铁心短路。铁心短路时，铁心涡流损耗大大增加，使铁心过热，也可能导致电动机着火。1210）机械损坏。转动和传动部分映少润滑油，使各轴轮加速磨损，电动机转动负荷加重；轴承严重缺油或损坏，使电动机转子被卡住，此时电动机将很快发热而烧毁；电动机定转子之间气隙过大，或气隙不均匀，使空载电流增大；定转子轴向不对中心。11）制造质量问题。由于材料、工艺、或结构设计等原因。鼠笼转子断条；定子线圈绕嵌时，错接或者接反线圈或线圈组，电动机出现电磁方面不平衡；星形与三角形错接；重换绕组时，由于粗心将线圈匝数绕少了，将造成电动机空载电流增大，致使电动机还未带负载就可能过热了；导线截面积比原来导线截面积小了，将造成绕组电阻增大，铜损失增大，引起电动机过热。132.缺相起动和运行（1）缺相起动当三相电源中有一相断路时，叫做电源缺相。三相交流异步电动机在电源缺相时起动，即为缺相起动。单相异步电动机分为电容起动式与电容运转式两大类。实际上都有两相绕组。如果断开一相绕组时不能起动。但是，如果运行绕组正常，只是启动绕组断开，可在外力的帮助下起动并保持继续运转。星形接法的电动机，电源缺相，或一相绕组断路（内部缺相）时，电动机内部情况与单相电动机一样，电动机没有起动转矩，通电后电动机无法起动。14三角形接法的电动机，电源缺相时也没有起动转矩，不能起动。发生电源缺相，电动机无法起动，并发出明显的“嗡嗡”声，一切断电源响声马上消失，这是一个非常重要的判断。（2）缺相运行三相异步电动机在运行的过程中发生缺相（即一相电源线断开），此时，电动机仍继续运行，这种运行状态称为缺相运行或单相运行。电动机缺相时，短时间内电动机可继续运行。但此时电动机的出力大为降低。而且，由于三相电源变为一相线电压供电，其电流增大很多，电动机会发生振动。若不及时发现并采取措施，会造成火灾隐患。15VUW星形联结VUW三角形联结16（3）电动机发生缺相起动、运行的原因：1）电动机上熔断器的熔体压接不良或已被熔断。2）电源本身缺相：上一级电源缺相，本级电源因熔断器熔断或接触处断路而缺相。3）控制开关一相虚接。4）自然条件原因造成电源一相断线。5）电动机定子绕组连接时有一相末接牢，定子绕组内脱焊、断路。6）电动机起动设备本身损坏造成一相断电。1717（4）电动机缺相起动的鉴别电动机在缺相起动时，电流高达额定电流的6～7倍，会发出明显的“嗡嗡”声，应马上切断电源，否则在很短的时间内就会烧坏电动机。电动机缺相运行时，电流会增大为正常时的1.73倍。而此时熔体不会断开（一般熔断器的熔体是按额定电流的2倍选取的），如不及时发现并切断电源，则会烧毁电动机，甚至造成火灾隐患。检查绕组烧毁痕迹可鉴别电动机烧毁的原因。18VUW采用星形接线的异步电动机发生缺相运行而烧毁时，绕组烧毁的情况是两组烧毁一组完好，按照2：1；2：1…顺序排列。星形接线19VUW三角形接线采用三角形接线的异步电动机发生缺相运行而烧毁时，绕组烧毁的情况是一组烧毁两组完好，按照1：2；1：2…顺序排列。20电动机烧毁可以分为两种情况，即内部升温和外部火灾。如果是由于电动机内部的故障造成电动机烧毁，由于槽内空间很小，导致空气不流通，造成热量积聚，使槽内线严重损坏；而槽口的绕组外露部分，因有较好的散热条件，则烧毁较轻。如果是由外部火灾烧毁电动机，则因为槽口绕组部分直接接触火源，故其烧毁情况比较严重；而槽内部分由于外部火焰不易窜入，故烧毁情况比较轻微（可抽出导体加以鉴别）。根据上述两种不同情况的对比分析可以对发生火灾的原因进行判断。213、电源电压波动（1）电源电压升高电动机在带负载运行时，如果电源电压过高，导致定子绕组承受的电压过高，电动机的铁芯高度“饱和”，空载电流急剧增大，铁芯损耗也大增加，将引起铁芯过热。同时，定子绕组中的电流也大大增加，使电动机的绕组过热。铁芯和绕组都严重过热，这就存在着安全的隐患。22（2）电源电压降低电动机的电磁转矩与电源电压成正比：M∝U2电源电压降低，使电动机的电磁转矩急剧下降，电动机可能因转矩太小起动困难。电动机若在轻载运行时，可能影响不大。重载下，尤其是满载运行时，电压过低将引起负载电流分量增大的数值大于励磁电流分量减少的数值，致使定子电流增加，功率损耗加大，时间太长会烧毁电动机。如果电压太低，则可发生“闷车”（电动机的转速降低200r以上），电动机很快被烧毁。234、内部绕组的短路故障电动机的绕组采用的导线一般是漆包线、纱（丝）包线。导线任一处的绝缘损坏，就会造成匝间、相间或接地短路。绕组中发生匝间短路时，短路的一匝或几匝自己形成闭合回路，感应电动势就会在这个电阻很小的闭合回路中产生很大的电流，使短路匝的温度急剧升高，烧焦绝缘，由此导致更严重的短路。由于存在匝间短路时，短路匝内的电流比非短路匝的电流大得多，所以短路匝被烧得焦黑，严重的甚至可见小铜珠，但同一线圈中的其他非短路匝及整个绕组的其他线圈相对保持完好。从电动机两端看到的线圈烧黑情况基本相同。24绕组烧毁痕迹的比较电源缺相匝间短路相间短路25属于不同相的绕组之间因绝缘损坏而直接接触，叫做相间短路。相间短路故障通常有绕组端部层间短路和槽内上下层线圈之间短路。产生相间短路，会造成很大的短路电流，可能将电源的熔断丝烧断而自动断电。相间短路电流在短路处产生高热，将导线熔断，断头处烧成圆球状，并在其附近可发现一些小铜珠。发生相间短路一般只在短路处绝缘被烧毁，甚至导线被烧断，其他地方则相对完好。因此，从电动机两端看到的烧毁线圈的情况不同。26电动机三相绕组的任何一点或一点以上与铁芯或机壳相通，叫做绕组接地，俗称碰壳。如果绕组只有一点接地，电动机仍能正常运行，但机壳带电，会造成人员触电的危险。如果两点或两点以上接地，而且接地点都属于同一绕组，就会造成相内短路，它与匝间短路有类似之处，但后果可能比匝间短路更严重。如果接地点属于不同相的绕组，就会造成相间短路。因此，两点或两点以上接地，可能引起烧毁线圈。27造成电动机内部短路的原因：电动机长时间或经常处于过载状态；或短时间内重复起动，致使绕组长期过热，使导线的绝缘加速老化，绝缘强度降低，绝缘焦脆，脱落；或在过电流和过电压的冲击下使最薄弱处被击穿而短路。转子和定子铁芯相擦（俗称扫膛），使铁芯过热，绝缘焦脆，脱落。在电动机绕组嵌线、装配时不小心碰伤绝缘；或不慎将硬质金属异物掉入电动机内，当运转时碰撞而损坏绕组绝缘，发生短路。28嵌线时绝缘尺寸不合规定，绝缘垫本身有缺陷，层间垫条垫偏移位，以及嵌线时使绝缘受损，绕组连接线或引出线套管绝缘损坏也会造成相间短路。槽底有毛刺，刺伤绝缘物；绕组端部太长，喇叭口直径太大，与端盖内壁相碰被压伤。如果电动机的使用环境温度过高，受腐蚀性气体的侵蚀，绝缘强度会急剧下降。在电网内发生瞬时过电压或大气过电压（雷击），绝缘被击穿而发生短路。295、电动机的电火花电动机内产生电火花的原因：各电气连接处松脱时；绝缘击穿处；异物造成短路处；电动机转动部分与固定部分磨擦或碰按时；直流电动机和绕线式转子电动机电刷后方总会有或小或大的电火花。造成的后果：电动机发热，甚至直接造成严重的后果。307.1.2电动机的防火措施正确选用、安装电动机，正确选择电动机运行的保护方式，是预防电动机火灾的基本保证，忽视任一方面都可能引起事故，造成火灾。1、电动机运行中的防火要求（1）长期没有运行的电动机，在启动前应测量绝缘电阻和空载电流。（2）电动机连续起动次数一般不能太多，在冷状态下连续起动次数不应超过3次。热状态下启动不应超过l～2次。（3）合闸后，如电动机不转，应立即拉闸，切断电源，并检查和排除故障，避免因起动电流过大发热过多烧毁电动机。31（4）对运转中的电动机应加强监视，注意音响、温升和电流、电压变化情况，以便及时发现问题，防止事故发生。电动机的额定电压、电流、温升、转速等都写在名牌上。长期运行中，一般电流不应超过额定电流，电压不应低于额定电压的5％和超过10％。线圈、铁芯滑环和轴承的温度不应超过允许温升。（5）电动机停止运行，职工下班时，除切断动力电路的总开关外，必须将每台电动机专用开关拉断，以保证安全。（6）注意接线端子的接触情况，特别是震动较大的地方，应防止接触不良发热引起燃烧。（7）对开启型电动机应定期进行吹扫。32322.正确选择电动机的启动方式电动机起动时起动电流很大，这对绝缘和安全都不利，故应选择正确合适的起动方式。三相异步电动机分为鼠笼式和绕线式两大类。由于它们的结构性能的不同，起动方式也不尽相同。（1）鼠笼式电动机起动方式的选择该型电动机有直接起动与降压起动两种方式。331）直接起动方式直接起动即“全压起动”，起动时加在定子绕组上的电压就是电动机的额定电压。直接起动起动电流较大，一般可达电动机额定电流的4-7倍。某些鼠笼式异步电动机的起动电流甚至达到8-12倍。这样大的电流，不仅容易使电动机过热