第7講 電氣防火防爆

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1、,*,,,,,,,,,,Click to edit Master title style,,Click to edit Master text styles,,Second level,,Third level,,Fourth level,,Fifth level,,,第七講 電氣防火防爆,本講重點內容及授課方式,了解,危險物質的分類、分級，危險場所的劃分，幾種常見的防爆電氣類型，防爆電氣設備的選擇等。,,重點掌握,電氣火災爆炸的主要原因和電氣火災的防治措施。,,難點內容：,電氣火災爆炸主要原因和電氣火災的防治措施的掌握。,,以,自學,方式為主，,授課,為輔的教學原則。,,歡迎同學們在課堂上對

2、感興趣的內容隨時提問；課下也歡迎就有關問題進行探討。,參考書,楊有啟等編著，,《,電氣安全工程,》,，首都經(jīng)濟貿易大學出版社，,2000,年,9,月,,陳曉平編著，,《,電氣安全,》,，機械工業(yè)出版社，,2004,年,1,月,,楊岳編著，,《,電氣安全,》,，機械工業(yè)出版社，,2003,年,7,月,本講授課內容,概述,,電氣火災和爆炸的原因,,危險物質和危險場所,,電氣防爆技術,,電纜燃燒特性,,電氣火災的滅火,一,.,概 述,,,1.1,電氣事故,全世界每年死于電氣事故的人數(shù)約占全部事故死亡人數(shù)的,20%,以上,。電氣火災約占火災總數(shù)的,20%,以上。,,據(jù)統(tǒng)計,,,電氣事故在國外的石

3、油化工企業(yè)事故中占,50%,左右。,,國內電氣火災事故占火災總數(shù)的,35%,左右。,,國內電氣事故的損失約占總事故損失的,20%,左右。,1.1,電氣事故,1985,年，某火力發(fā)電廠的一臺,300MW,的一次電氣事故，電纜燃燒蔓延到主控制室，造成整個主控制室的所有儀器、儀表及控制系統(tǒng)的全部燒毀，造成直接經(jīng)濟損失,1,億,4,千萬元,。機組停運近,1,年,。,,1997,年，淮北某火力發(fā)電廠的一臺,200MW,發(fā)生 電纜火災事故，兩分鐘內燒毀電纜,2000,多米，造成直接經(jīng)濟損失,400,多萬元,。機組停運近,2,月,。,,,研究電氣防火防爆非常重要！！,二,.,電氣火災和爆炸的原因,2.1,電

4、氣火災與爆炸原因,不同的電氣設備，由于其各自運行的特點，其發(fā)生火災和爆炸的原因各不相同。,,發(fā)熱并超過電氣設備的允許極限是電氣設備發(fā)生火災的主要原因，而在發(fā)生火災的同時，有可能伴隨著爆炸。,,由于發(fā)熱，使電氣設備的絕緣材料發(fā)生老化分解，長期的積累，使電氣發(fā)生過熱、短路，引發(fā)電氣火災的發(fā)生。,,絕緣材料的允許溫度一般在,120℃,以下。絕緣材料的溫度超過此值，就會使電氣設備出現(xiàn)引起過熱燃燒和爆炸的危險溫度。,2.1,產(chǎn)生電氣火災危險溫度的原因,故障短路；,,負荷過載；,,接觸不良；,,散熱不良；,,鐵磁損耗、渦流作用；,,絕緣材料的劣化；,,漏電；,,電熱器具和燈具的過熱。,2.2,電火花和電弧

5、,電火花,：電極間的擊穿放電。,,電弧,：大量的密集的電火花匯集成的弧光。,,產(chǎn)生原因,：,,,●,工作原因,：電氣設備在正常運行和操作過程中產(chǎn)生的電火花。,,●,事故原因,：電氣設備在發(fā)生故障及不正常操作時產(chǎn)生的電火花。,,●,外來原因,：雷電、靜電、高頻感應電火花等。,,●,機械接近高溫工作器件,。,三,.,危險物質和危險場所,3.1,危險物質的分類,定義：,在大氣條件下，能與空氣混合形成爆炸混合物的氣體、蒸氣、薄霧、粉塵或纖維。,,根據(jù)爆炸混合物的物理化學性質分為：,,,■,Ⅰ,類：礦井甲烷及其混合物；,,■,Ⅱ,類：爆炸性氣體、蒸汽、薄霧等；,,■,Ⅲ,類：爆炸性粉塵、纖維等。,,,

6、石油化工系統(tǒng)中的物質均為,Ⅱ,類或,Ⅲ,類危險爆炸性物質,3.2,危險物質的分級,對爆炸性氣體混合物根據(jù)其傳爆能力，采用最大試驗間隙法（,MESG,）和最小點燃電流比法（,MICR,）分為：,,,■,ⅡA,級,,■,ⅡB,級,,■,ⅡC,級,,,3.3,Ⅱ,類,危險物質的分類標準,類和級,最大試驗安全,,間隙,/mm,最小點燃電流比,Ⅰ,MESG,=1.14,MICR=1.0,ⅡA,0.9<,MESG,≤,1.14,0.8<,MICR,<,1.0,ⅡB,0.5<,MESG,≤,0.9,0.45<,MICR,≤,0.8,ⅡC,MESG,≤,0.5,MICR,≤,0.45,3.4,Ⅲ,類,危險物質

7、的分類標準,類和級,粉塵物質類別,ⅢA,非導電性可燃纖維,,非導電性,爆炸性粉塵,ⅢB,導電性,爆炸性粉塵,,火炸藥粉塵,按導電性和爆炸性對,Ⅲ,類危險性物質分類：,,ⅢA,級和,ⅢB,級,3.5,按引燃溫度的危險物質分組,Ⅰ,類,：不分組,,Ⅱ,類,：,,,■,T>450℃,；,,■,300℃270℃,；,,,■,200℃

8、,溫 度,/,℃,名 稱,溫 度,/,℃,丙酮,535,乙烯,435,二氧化碳,605,苯,560,甲烷,537,氯苯,637,乙烷,515,甲,苯,397,甲醇,455,乙,苯,535,乙醇,422,二甲,苯,528,3.7,電氣火災爆炸危險區(qū)域的劃分,第,Ⅰ,類,（,氣體、蒸氣爆炸危險環(huán)境）,,●,0,區(qū)：正常運行時連續(xù)或長時間出現(xiàn)爆炸氣體混合物,,●,1,區(qū)：正常時可能出現(xiàn)爆炸氣體混合物,,●,2,區(qū)：正常時不可能出現(xiàn)爆炸氣體混合物,,第,Ⅱ,類（,粉塵、纖維爆炸危險環(huán)境）,,●,1,0,區(qū)：正常運行時連續(xù)、長時間、短時間出現(xiàn)出現(xiàn)爆炸性粉塵、纖維,,●,11,區(qū)：正常時偶爾出現(xiàn)

9、爆炸性粉塵、纖維,3.7,電氣火災爆炸危險區(qū)域的劃分,第,Ⅲ,類（,火災危險環(huán)境,）,,●,20,區(qū)：閃點高于環(huán)境溫度的可燃性液體，并在數(shù)量上和配置上能引起火災危險。,,●,21,區(qū)：具有懸浮、堆積狀的可燃性粉塵、纖維，雖不能形成爆炸性混合物，但在數(shù)量和配置上能引起火災。,,●,22,區(qū)：存在固體可燃性物質，并在數(shù)量和配置上能引起火災。,3.8,劃分危險區(qū)域的判斷因素,危險物料,：種類、閃點、,爆炸極限,、,密度,、引燃溫度、工作溫度、壓力、數(shù)量和配置等。,,釋放源,：分布和狀態(tài)、泄漏或釋放危險品的速率、數(shù)量和混合物,濃度,、擴散情況和影響范圍等。釋放源主要分為三級：,,,■,連續(xù)級源,：連續(xù)

10、釋放或長期釋放或短時連續(xù)釋放。,,,■,一級源,：正常運行呈周期性或偶然釋放。,,,■,二級源,：正常運行不釋放或偶然間隙釋放。,3.8,劃分危險區(qū)域的判斷因素,通風情況,：,,■,室內原則上劃分為阻礙通風區(qū)（強制通風除外）；,,,■,室外有障礙物區(qū)也劃分為阻礙通風區(qū)；,,,■,自然通風場所，應注意上部積累密度小氣體。,,綜合性,：自然通風和一般機械通風場所，連續(xù)釋放源可能導致,0,區(qū)；一級釋放源可能導致,1,區(qū)；二級釋放源可能導致,2,區(qū)。,,,在無風場所,，連續(xù)釋放源和一級釋放源可能導致,0,區(qū)；二級釋放源可能可能導致,1,區(qū)；在凹坑、死角及障礙物處應適當提高危險等級，危險范圍也應擴大。,

11、四,.,電氣防爆技術,4.1,防爆電氣設備的類型,爆炸危險性場所使用的電氣設備，結構上應能防止產(chǎn)生的電火花、電弧或高溫而成為引燃工作地點爆炸性混合物的性能。,,按使用環(huán)境,,,■,Ⅰ,類：煤礦、井下用電設備；,,■,Ⅱ,類：工廠用電設備,。,,按防爆結構型式,,,■,隔爆型,(d),：具有隔爆外殼，內部或外部爆炸不致于被損壞的設備。,4.1,防爆電氣設備的類型,■,增安型,(e),：正常運行時不產(chǎn)生電火花、電弧或高溫的設備上采取措施以提高安全性的設備。,,■,充油型,(o),：可能產(chǎn)生電火花、電弧或危險高溫零部件浸在絕緣油中，使其不能點燃油面上爆炸性混合氣體的電氣設備。,,■,正壓型,(p),

12、：充入或連續(xù)通入正壓的清潔空氣、惰性氣體阻止可燃性混合氣體進入其外殼內的電氣設備。,,■,充砂型,(q),：將細粒狀物充入外殼使電火花、電弧不能點燃其內可燃性混合氣體的電氣設備。,4.1,防爆電氣設備的類型,■,本質安全型,(i),：正常運行時產(chǎn)生的電火花、電弧或熱效應，均不能點燃爆炸性混合氣體的電氣設備。,,,●,i,a,級,：正常工作或一、兩個故障時不能點燃爆炸性混合氣體，主要用于,0,區(qū)。,,●,i,b,級,：正常工作或一個故障時不能點燃爆炸性混合氣體，主要用于,1,區(qū)。,,■,無火花,型,(n),：不能產(chǎn)生電火花或危險高溫點燃爆炸性混合氣體的電氣設備。,,■,特殊型,(s),：結構上不

13、屬于以上類型的電氣設備。,4.1.1,隔爆型,電氣設備,隔爆型,電氣設備的外殼用鋼板、鑄鐵、鋁合金、灰鑄鐵等材料制成。外殼應能承受,1.5,倍參考壓力的靜壓或動壓試驗。試驗壓力不得低于,3.5atm(,表壓,),。,,隔爆型,電氣設備可經(jīng)隔爆型接線盒（或插座）接線，也可直接接線。連接處應有防止拉力損壞接電端子的設施。連接裝置的結合面應有足夠的長度。,,正常運行,時，產(chǎn)生電火花或電弧的電氣設備需設有聯(lián)鎖裝置。保證電源接通時，,不能打開殼、蓋,，而殼、蓋打開時不能接通電源。,4.1.2,增安型,電氣設備,增安型,電氣設備的絕緣帶電部件的外殼防護應符合,IP44,，其裸露帶電的部件應符合,IP54,

14、。同時應保證接線方便及防止電氣的非正常松脫，并有良好的接觸壓力。（,Ingress Protection),,正常工作條件下，連接件的接觸壓力不得因溫度的升高而降低，連接件不得帶有棱角以防損傷導線。,,不允許用絕緣材料傳遞接點壓力。使用鋁導線時，需要用銅鋁導線過渡。,,用于連接多股線的連接件，要能防止導線分股。,4.1.3,充油型,電氣設備,充油型,電氣設備外殼上應有排氣孔，孔內不得有雜物；,,油量必須足夠，最低油面深度不得小于,25mm,，油面指示必須清晰；,,油質必須良好，,T1-T4,組溫度不得超過,100℃,，,T5,組溫度,80℃,，,T6,組不得超過,70℃,。,,應水平安裝，傾斜

15、度不超過,5,°,,,運行中不得移動。,,直流開關設備不能制成充油型設備。,4.1.4,正壓型,電氣設備,正壓型,電氣設備按其充氣結構，分為通風、充氣、氣密三種形式，保護氣體可以是空氣、氮氣或其它非可燃氣體。外殼防護等級不得低于,IP44,；,,外殼內不得有影響通風安全的死角。正常正常工作時，出口風壓或充氣壓力不低于,196Pa,；當壓力低于,98Pa,或最小處壓力低于,49Pa,，必須發(fā)出報警信號或切斷電源?；鸹?、電弧不得從出風口或縫隙吹出。,,應有聯(lián)鎖裝置，保證運行前先通風、充氣，且總容量不少于設備氣體容積,5,倍。,4.1.5,本質安全型,電氣設備,本質安全型,電氣線路與設備金屬構架之間

16、的絕緣應能承受,2,倍電路電壓，并能承受不低于,500V,的耐壓試驗。本質安全電路和非本質安全電路也應能承受,“,二者電壓之和再加,1000V,”,且不低于,1500V,的耐壓試驗。,,本質安全電路與非本質安全電路應分開布置。,,在正常工作狀態(tài)，本質安全型設備元件（除變壓器）的電流、電壓、功率均不得大于其額定值,2/3,。,,其線路端子與非本質電路端字的最小距離為,50mm,。,,電源變壓器的次級電路與初級電路應隔離良好。,4. 2,防爆電氣設備的選擇依據(jù),區(qū)域內爆炸性混合氣體的濃度級別和組成成份等；,,電氣設備使用場所的等級、電氣設備的種類和使用條件；,,所選電氣設備的級別、組別不應低于該場

17、所內爆炸性混合物的級別、組別；,,有國家檢驗部門防爆合格證的產(chǎn)品。,4. 3,防爆電氣線路的要求,爆炸性危險環(huán)境內的電氣線路布置,位置、敷設方式、導線材質、接線方式,等均應與區(qū)域危險等級相適應。,,位置,：電氣線路應敷設在爆炸危險性較小或釋放源較遠的位置；,10kV,及以下架空線路不得跨越爆炸危險環(huán)境；靠近危險環(huán)境時，距離小于桿塔高度的,1.5,倍。,4. 3,防爆電氣線路的要求,配線和接線方式,：,,,■,爆炸性危險環(huán)境主要采用防爆鋼管配線和電纜配線。,,,■,固定敷設的電力電纜采用鎧裝電纜；,,,■,固定敷設的照明、通訊、信號和控制電纜采用鎧裝電纜或塑料護套電纜；,,,■,非固定敷設的電纜

18、采用非可燃性橡膠護套電纜。,4. 3,防爆電氣線路的要求,隔離與密封,：,,,■,敷設電氣線路通過爆炸危險環(huán)境的孔洞時，應用非可燃性材料嚴密封堵。,,■,隔離密封盤的防爆等級應符合要求，隔離密封盒不能作為導線的連接或分線用。,,■,配線電纜的外套管口，應使用密封膠泥密封。,4. 3,防爆電氣線路的要求,導線材料選擇,：,,,■,爆炸危險等級為,1,區(qū)或,10,區(qū)采用銅芯導線或電纜,,■,爆炸危險等級為,2,區(qū)，電力線路采用,4mm,2,以上鋁芯導線或電纜；照明線路,2.5mm,2,以上的鋁芯導線或電纜。,,■,有劇烈振動處應選用多股銅芯軟線或銅芯電纜；,煤礦井下不得適應鋁芯電纜,。,,■,爆炸

19、危險中，低壓電力照明線路的電線、電纜的不得低于工作電壓，并不,得低于,500V,。,4. 3,防爆電氣線路的要求,允許載流量,：,,,■,爆炸危險的載流量應低于非爆炸危險的載流量；,,■,在,1,區(qū)、,2,區(qū)，電纜的載流量不應小于熔斷器的熔斷額定電流和斷路器長延時過電流脫扣器額定電流的,1.25,倍或電動機額定電流的,1.25,倍。,,■,高壓線路應按短路電流進行熱穩(wěn)定校驗。,4.4,電氣防火防爆的措施,選擇合理的電氣設備,；,,保持必要的防火間距；,,保持設備正常運行；,,保持良好通風；,,采用耐火設施；,,裝設良好的保護裝置；,,進行有效的維修、保養(yǎng)和管理；,4.4-1,爆炸場所防爆設備的

20、選擇,爆炸危險,,區(qū)域,適用的防護型式,,,電氣設備類型,符號,0,區(qū),本質安全型（,ia,級）,ia,,其它為,0,區(qū)設計的電氣設備,(,特殊級,),S,2,區(qū),適用于,0,區(qū)和,1,區(qū)的防護型式,,,無火花型,n,10,區(qū),適用于,2,區(qū)的各種防護型式,,,塵密型,,11,區(qū),適用于,10,區(qū)的各種防護型式,,,IP54(,用于電機,),；,IP65(,電器儀表,),,4.4-2,爆炸場所防爆設備的選擇,爆炸危險,,區(qū)域,適用的防護型式,,,電氣設備類型,符號,,,1,區(qū),適用于,0,區(qū)的防護型式,,,隔爆型,d,,增安型,e,,本質安全型（,ib,級）,ib,,充油型,o,,正壓型,p,

21、,充砂型,q,,其它為,1,區(qū)設計的電氣設備,(,特殊級,),s,4.4-3,低壓變壓器防爆結構的選型,,序號,,電氣,,設備,爆炸危險區(qū)域與防爆結構,,,,,,,,1,區(qū),,,2,區(qū),,,,,隔爆,正壓,增安,隔爆,正壓,增安,1,油浸變壓器,-,-,x,-,-,○,2,干式變壓器,△,△,x,○,○,○,3,干式電抗線圈,△,△,x,○,○,○,4,儀表用互感器,△,,x,○,,○,○,,：適用，,△,：盡量避免，,x,：不適用，,,-,：結構上不現(xiàn)實，無符號：一般不用,4.4-4,照明燈具防爆結構的選型,,序號,,電氣,,設備,爆炸危險區(qū)域與防爆結構,,,,,,1,區(qū),,2,區(qū),,,,隔

22、爆,增安,隔爆,增安,1,固定式白熾燈,○,x,○,○,2,移動式白熾燈,△,-,○,-,3,固定式熒光燈,○,x,○,○,4,固定高壓式水銀燈,○,x,○,○,5,攜帶式電池燈,○,-,○,-,6,指示燈類,○,x,○,○,○,,：適用，,△,：盡量避免，,x,：不適用，,,-,：結構上不現(xiàn)實，無符號：一般不用,4.5,電氣設備安全運行的條件,保持電壓、電流、溫生升不超過允許范圍；,,保持電氣絕緣良好；,,保持各導電部分連接可靠、接觸良好。,,保持設備清潔以利于防火；,,爆炸危險場所及其內電氣設備的保護裝置必須齊全、可靠、整定合理并具有防爆功能；,,為了防火防爆，必須采取加強通風、危險氣體報

23、警、采用耐火設施等綜合安全措施。,4.5-1,電氣設備的通風要求,危險爆炸場所,：通風應良好。爆炸性混合氣體的濃度下降，場所的危險等級可以考慮降低；,,,注意,：,爆炸危險場所的事故排風用電動機的控制設備，應設置在事故情況下便于操作的地方。,,變壓器室：,一般采用自然通風。采用機械通風時，送風系統(tǒng)不應與爆炸危險場所的送風系統(tǒng)相連，且供給的空氣不應含有爆炸性混合物或其它有害物質。,,畜電池室,：因可能有,H,2,排除，故應通風良好，室內空氣不可參加循環(huán)。,4.5-2,電氣設備的通風、充氣要求,系統(tǒng)必須采用非可燃性材料制成，結構應緊固，連接應緊密；,,系統(tǒng)內不應有阻礙氣流的死角；,,電氣設備與通風

24、、充氣系統(tǒng)聯(lián)鎖，運行前必須先通風，且通風的氣體量不小于系統(tǒng)體積的,5,倍后才能接通電源。,,進入電氣設備和通風、充氣系統(tǒng)內的氣體不能含有爆炸危險物質或其它有害物質；,,通風系統(tǒng)的廢氣不應排放到爆炸危險場所；,4.5-2,電氣設備的通風、充氣要求,運行中，其系統(tǒng)內的正壓應不低于,20mmH,2,O,，當?shù)陀?10mmH,2,O,時，應斷開其主電源或發(fā)出信號；,,閉路通風的防爆電氣設備及通風系統(tǒng)，應供給清潔氣體以補充漏損，并保持系統(tǒng)的正壓；,,電氣設備的外殼及其通風、充氣系統(tǒng)的門或蓋子上，應有警示標志或聯(lián)鎖裝置，以防止運行中錯誤開啟。,4.6,接地、接零應用范圍,爆炸危險場所的接地、接零較一般場所

25、要求高；,,除特殊要求外，一般場所不要求接地（或接零）的部分仍應接地（或接零）；,,交流電源,380V,及以下、直流電源,40V,及以下的電氣設備的金屬外殼；,,交流電壓,127V,及以下、直流電壓,110V,及以下的電氣設備金屬外殼；,,安裝在已接地的金屬外殼上的電氣設備，及敷設有金屬外皮且兩端已經(jīng)接地的電纜用的金屬構架均應接地或接零。,五,.,電纜燃燒特性,5.1,電纜燃燒,5.2,電纜燃燒的特點,燃燒速度快，特別是絕緣材料帶有油脂的電纜；,,帶電下還會發(fā)出電火花；,,釋放出大量濃煙并包含有毒有害、刺激性氣體；,,5.3,電纜燃燒的模型,,,火焰?zhèn)鞑シ较?,電纜,火焰,g,環(huán)境氣流,,α,

26、5.4,電纜燃燒的熱解特性,,5.4,電纜燃燒的熱解特性,,,,3,芯、,4,芯電纜質量損失速率隨時間的變化特性,,5.4,電纜燃燒的熱解特性,,,35 kW,·,m,-2,, 50 kW,·,m,-2,,，,75 kW,·,m,-2,,質量損失速率隨時間的變化特性,5.4,電纜燃燒的熱解特性,,,5.5,電纜燃燒,,,,,,t=0s t=25s,,t=40s t=80s,,,,,t=130s t=180s t=300s t=440s,,5.5,電纜燃燒,,,,,,,,,,,,,,,t=0

27、s t=30s t=90s t=150s,,,,t=210s t=390s t=460s t=510s,,5.5,電纜燃燒,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,t=10s t=50s t=100s t=200s,六,.,電氣火災的滅火,6.1,電氣火災的特點,著火后，電氣設備可能是帶電的，如不注意可能引起觸點事故；,,有些電氣設備，如電力變壓器、多油斷路器等，本身充

28、有大量的油，可能造成噴油或爆炸事故，造成火災的蔓延及擴大；,,火災的蔓延速度快，有時造成的損失大；,,火災場所的情況復雜，撲滅火災的難度大；,,有時還伴隨其它危險的情況出現(xiàn)。,6.2,撲滅電氣火災可能觸電的情況,撲救人員身體或所持的器械可能觸及帶電體，造成觸電事故；,,使用導電滅火劑，如水槍射出的水柱、泡沫滅火劑等，直接噴射到導電體上造成觸電事故；,,火災發(fā)生后，電氣設備的絕緣材料損壞而發(fā)生短路，電氣線路也可能由于斷路而接地短路，使正常不帶電的金屬構架、地面等部位帶電，也可能導致接觸電壓或跨步電壓的觸電危險。,,發(fā)生電氣火災后，首先要盡可能切斷電源。,6.3,切斷電氣火災電源的注意事項,受潮或

29、煙熏，開關等絕緣性能降低。斷開電源或拉閘時應最好,使用絕緣工具,操作；,,高壓先操作油斷路器，不應先操作隔離開關切斷電源；低壓先操作磁力啟動器而不應先操作閘刀開關，以免引起弧光短路；,,切斷電源的范圍要選擇適當，防止斷電后影響滅火或擴大停電范圍；,,三相或兩相電路應在不同的部位斷開，以免造成短路；剪斷架空線路時應選擇在電源支持附近，防止斷開電線落地造成短路或觸電事故。,6.4,帶電滅火的注意事項,選擇適當?shù)臏缁饎?：,CO,2,、干粉、七氟丙烷、三氟甲烷、,純凈水霧,、,1211,，,1301,、,CCl,4,、,IG541,,人體與帶電體保持安全距離,：水霧槍噴口到導電體的距離，,110kV,應,≥3m,，,220kV,應,≥5m,；,,架空線路：,滅火時人體位置與帶電體之間仰角應小于,45,°,，防止電線斷落危及滅火人員安全；,,設置警戒區(qū)：如有帶電線路斷落地面，應設警戒區(qū)，防止其他人員觸電。,