覃彬彬 李金能 林肖纯
珠海格力电器股份有限公司
摘要
本文调研了电气安全的发展现状、国内外电气安全标准的情况以及臭氧发生器现有标准中有关电气安全的部分要求，结合实验室现有的臭氧发生器的使用情况，对其电气安全进行了分析，并针对电气事故，提出一定的对策。实验表明，本文臭氧发生器电气事故的解决方法是成功的，为设备和人身的安全提供了有力的保障。
关键词：电气安全；臭氧发生器
一、电气安全概述
人们的生产活动和日常生活与电息息相关，电气设备作为当今社会处处可见的必需品，不仅提高了人们的工作质量，也改善了人们的生活质量。然而伴随着电气设备的普及，各种危险因素和电气事故也如影随行。电气设备如果在安装、操作、使用、维修中存在安全隐患，尤其是电气工作人员若缺乏必要的电气安全知识，不仅会造成电能浪费，而且会引起触电、火灾、爆炸等电气事故，造成人身安全和国家财产的严重危害和损失。在报纸和新闻上，我们经常能看到火灾和触电事故的新闻，而且事故往往是以前存在着电气事故的隐患，却没有加以重视从而酿成惨剧。因此，消除电气事故隐患，确保电气安全，已成为当前刻不容缓且具有广泛而深远意义的重要任务和长久课题。于是电气安全技术应运而生。目前，我国电气安全的工程现状还存在着很多不足，如认识不足、技术标准落后、知识系统不完善等。
二、臭氧技术的发展和应用
“臭氧”一词被人们所知道，主要因为新闻媒体关于大气臭氧层受到氟氯烃或其他污染物的破坏，形成臭氧层空洞之类的报道。如今臭氧可以人工合成，已越来越广泛地被人们所熟知。然而从确认臭氧是一种新的化学物质，到研制出大批量生产这种化合物的设备的时间仅仅两三百年。
臭氧的发现（18世纪后期—19世纪中期）:1785年德国物理学家冯·马鲁姆、1801年克鲁伊仙克都在他们的实验过程中发现产生了一种特殊的气味。直到1840年荷兰科学家舒贝因在电解和火花放电试验中闻到的气味与闪电过后闻到的气味相同，并断定这是一种新的物质产生的气味，将其命名为“Ozone”即臭氧。
臭氧的获得及臭氧发生器的初步研制（19世纪中期—20世纪中期）:1845年德·拉·里韦和马里斯通过用纯氧和电火花作用获得了臭氧。1857年冯·西门斯研制出了臭氧发生管，成为当时大量应用的放电臭氧发生器的原型，大大促进了臭氧技术的发展。此后，霍尔曼、伯塞乐、杨等多位科学家研究了臭氧的热化学性质，试图用热工艺来设计臭氧发生器，但是由于臭氧在高温下会快速分解，该设想以失败而告终。豪特福伊勒和夏皮斯在极低温度下通过氧气放电得到高浓度臭氧。这是由于低温对臭氧稳定性影响很大，人们开始重视在低温条件下产生臭氧的工艺。
臭氧发生器的研制（20世纪后期一至今）:1980年出现了高频沿面放电臭氧发生器。20世纪90年代以后又渐渐研制出流光放电和强电力放电臭氧发生器。而如今工业上普遍采用的介质阻挡放电（DBD），其电能转化率、臭氧产生效率和经济成本都是目前最为合理的。
臭氧（O3）作为氧（O2）的同素异形体，有着仅次于氟的第二位强氧化性，能氧化自然界中绝大部分的无机物和有机物，因此具有较强的杀菌作用。臭氧化学性质不稳定易分解，产物也是氧气，完全无任何污染。产生臭氧的方法有紫外光辐射、电解法和气体放电等。目前工业中普遍采用的是介质阻挡放电。
如今，臭氧技术已广泛应用在水处理，食品加工、存储、保鲜、家用电器、医疗卫生、化学氧化等各个领域中为人们的生活和工作都带来了极大的便利。
除此之外，臭氧技术作为氧化剂、催化剂和精制剂而广泛地应用于化工、石油、造纸、纺织、橡胶和制药、香料工业等中，推动着工业的发展。另一方面随着人们生活水平的提高和家用电器的科技化，臭氧技术在家用电器中的应用也越来越广泛。如今在很多年轻家庭中用到的臭氧灭菌电冰箱、洗衣机、净化空调器、消毒柜和洗碗机等等，都是比较成功的嫁接型产品。还有一些单一功能产品，如空气净化器、水消毒机等都为人们提供了更加清洁健康的环境给人们的生活带来了极大的便利。
三、臭氧发生器的电气安全分析
1、臭氧发生器的结构及原理。臭氧发生器是由放电反应器、气源部分、供电单元、散热系统组成的,上述部分是空气通过制氧机产生高浓度的氧气（O2），进入放电反应器，发生介质阻挡放电（DBD）产生臭氧（O3）。臭氧发生器的供电单元是将市电经过变频电路变成一个高频电压，再通过变压器为臭氧发生器提供一个高频高压电源。制氧机是以空气为原料，采用微型变压吸附制造出浓度大于90%的干燥氧气。
介质阻挡放电是一种气体放电，将绝缘介质插入放电空间，当放电电极上施加足够高的交流电压时，放电空间中的气体被击穿而产生的一种放电现象。绝缘介质可以悬挂在放电空间里或者覆盖在电极上工业中常用的是后者。臭氧发生器根据放电电极样式的不同，有板式和管式之分。
2、臭氧发生器的电气事故。臭氧发生器作为高压电气设备，排除人为因素如操作不当操作人员素质不高等原因，其发生电气事故的可能性还是很大的。
臭氧发生器长期运行过程中，由于臭氧具有一定的腐蚀性，相对其他高压电气来说，设备内部的绝缘材料更容易受腐蚀而绝缘劣化。此外当雷击建筑物时，如果没有良好的防浪涌保护器雷电波通过通信线等侵入臭氧发生器，会因过电压造成绝缘击穿使得绝缘失效。设备内部的绝缘劣化会发生电气闪络，闪络过程中产生的电火花或者电弧，在氧气的助燃下极有可能引起火灾甚至是爆炸。绝缘失效还有可能造成局部短路，在设备内部散热不良的情况下，设备长时间运行会导致设备过热而最终引起火灾。局部短路还会形成漏电流，使得金属外壳带电操作人员在不知情的情况下很可能发生触电事故。此外，系统故障也会造成局部短路形成漏电流。目前很多中小型的臭氧发生器采用的是浮地的接地方式，长期运行会导致静电荷累积。
3、静电危害及其防护。静电是指相对处于较为稳定状态的电荷。静电是一种极为普遍的电现象，在生活、生产及自然界中都随处可见。但是这种普遍而微小的现象却也会引发一定的安全事故。静电荷虽然电量很小但是电压很高，积累到一定量时就会发生放电。在臭氧发生器中，气源是氧气有着强烈的助燃作用因此极易引发火灾。
静电产生的主要形式有:接触分离或摩擦起电、感应起电、破裂起电、剥离起电以及电荷迁移等。其中，较为常见的是前两种起电方式。影响静电的主要因素有材质和杂质、工艺设备和工艺参数以及环境条件等。有的材料电阻率低、泄露静电的能力较强，在不与地绝缘的情况下是很难积聚静电荷的。这种材料的电阻率和表面电阻率都不大于1×107Ω，称为静电导体。在易发生火灾爆炸的场所要尽量采用静电导体材料有效得避免静电累积。在设备制造的过程中工艺的不同，即接触面积、接触压力、表面粗糙程度以及设备的几何形状等，都对静电的产生有着不同的影响。比如管道内壁比较粗糙的话，摩擦和冲击的机会就比较多因而容易产生静电。此外环境因素也十分重要，比较明显的是空气的潮湿程度。相对来说空气的湿度越高，材料表面电阻率下降，表面静电荷的密度就会下降。因此增湿是一种较为有效的消除静电荷的方式。
四、总结
本文所研究的臭氧发生器的电气安全问题，对于臭氧发生器的安全运行避免操作人员的人身伤亡都有一定的现实意义。随着臭氧发生器市场需求的扩大，用户安全意识的提高。通过本文的研究对臭氧发生器以及其他高频高压电气设备的电气安全设计、生产装配都具有一定的指导意义和经济意义。
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