Причиной пожара может быть аварийный режим работы

По статистике пожаров около 27% от общего количества составляют пожары на электроустановках вследствие возникновения коротких замыканий и прочих
аварийных режимов работы электрооборудования. Однако, есть и положительная тенденция: с каждым годом количество пожаров в электроустановках постепенно уменьшается, несмотря на рост использования данного вида устройств, благодаря профилактике и своевременному принятию предупредительных мер.

В данной статье мы рассмотрим какие устройства относятся к электроустановкам, разберем наиболее частые причины и режимы работы электрооборудования, приводящие к пожарам, а также какие меры необходимо принять для предотвращения пожаров и аварий.

Электроустановка — совокупность машин, аппаратов, линий и вспомогательного оборудования (вместе с сооружениями и помещениями, в которых они установлены), предназначенных для производства, преобразования, трансформации, передачи, распределения электрической энергии и преобразования ее в другие виды энергии. 

На практике в качестве действующих электроустановок следует выделить такие устройства как:

• линии, включающие в себя провода, опоры, кронштейны, изоляторы, кабели и прочее оборудование;

• выключатели (воздушные, масляные, вакуумные и другие), разъединители и короткозамыкатели;

• выпрямительные и инверторные установки для преобразования;

• устройства защиты и борьбы с перенапряжениями, нормализации параметров электроэнергии;

• бытовые потребители (в частности, проводка, распредщитки, приборы освещения и прочие аппараты также можно рассматривать в качестве примера действующей электроустановки).

Таким образом, электроустановки широко распространены на сегодняшний день и являются одной из основных источников пожаров, в чем можно удостовериться на основе статистики пожаров.

Анализ пожаров, возникающих при эксплуатации электроустановок, показывает, что наиболее частыми их причинами являются:

• короткие замыкания в электропроводках и электрическом оборудовании;

• воспламенение горючих материалов, находящихся в непосредственной близости от электроприемников, включенных на продолжительное время и оставленных без присмотра;

• токовые перегрузки электропроводок и электрооборудования;

• большие переходные сопротивления в местах контактных соединений;

• появление напряжения на строительных конструкциях и технологическом оборудовании;

• разрыв колб электроламп и попадание раскаленных частиц нити накаливания на легкогорючие материалы и др.

Рассмотрим основные причины возникновения пожаров в электроустановках и способы их предотвращения.

Короткие замыкания электропроводки: причины и меры защиты

Короткие замыкания (далее — КЗ) возникают в результате нарушения изоляции токоведущих частей электроустановок. Опасные повреждения кабелей и проводок могут возникать вследствие чрезмерного растяжения, перегибов, в местах подсоединения их к электродвигателям или аппаратам управления, при земляных работах и т. п. При нарушении изоляции на жилах кабеля возникают утечки тока, которые затем перерастают в токи КЗ. В зависимости от характера повреждения внутри кабеля может нарастать аварийный процесс КЗ с сопутствующим мощным выбросом в окружающую среду искр и пламени.

Причиной КЗ может быть схлестывание проводов воздушных линий электропередач под действием ветра и от наброса на них металлических предметов. К возникновению КЗ могут привести ошибочные действия обслуживающего персонала при различных оперативных переключениях, ревизиях и ремонтах электрооборудования.

Наиболее действенными мерами предупреждения КЗ являются правильный выбор, монтаж и эксплуатация электрических сетей, машин и аппаратов. Конструкция, вид исполнения, способ установки и класс изоляции применяемых машин, аппаратов, приборов, кабелей, проводов и прочего электрооборудования должны соответствовать номинальным параметрам сети или электроустановки (току, нагрузке, напряжению), условиям окружающей среды и требованиям ПУЭ (Правила устройства электроустановок). Кроме того, должна быть предусмотрена электрическая защита сетей и электрооборудования. Наиболее эффективными аппаратами защиты являются быстродействующие реле и выключатели, установочные автоматы и плавкие предохранители.

Перегрузки как аварийный режим работы электрооборудования

Перегрузкой называется такой аварийный режим, при котором в проводниках электрических сетей, машин и аппаратов возникают токи, длительно превышающие величины, допускаемые нормами.

Одним из видов преобразования электрической энергии является переход ее в тепловую. Электрический ток в проводниках электрических сетей, машин и аппаратов выделяет теплоту, рассеивающуюся в окружающем пространстве. Проводники при этом могут нагреваться до опасных температур. Так, для голых медных, алюминиевых и стальных проводов воздушных линий максимально допустимая температура не должна превышать 70°С. Объясняется это тем, что с повышением температуры усиливаются окислительные процессы и на проводах (особенно в контактных соединениях) образуются окиси, имеющие высокое сопротивление; увеличивается сопротивление контакта, и, следовательно, выделяемая в нем теплота. С увеличением температуры соединения увеличивается окисление, а это может привести к полному разрушению контакта провода.

Причиной возникновения перегрузки может быть неправильный расчет проводников при проектировании. Если сечение проводников занижено, то при включении всех предусмотренных электроприёмников возникает перегрузка. Перегрузка может возникнуть из-за дополнительного включения электроприёмников, на которые проводники сети не рассчитаны.

Чтобы избежать перегрузки или ее последствий, при проектировании необходимо правильно выбирать сечения проводников сетей по допустимому току, а также электродвигатели и аппараты управления.

В процессе эксплуатации электрических сетей нельзя включать дополнительно электроприёмники, если сеть на это не рассчитана.

Переходные сопротивления

Переходными называются сопротивления в местах перехода тока с одной контактной поверхности на другую через площадки действительного их соприкосновения. В таком контактном соединении за единицу времени выделяется некоторое количество теплоты, пропорциональное квадрату тока и сопротивлению участков действительного соприкосновения.

Количество выделяемой теплоты может быть столь значительным, что места переходных сопротивлений сильно нагреваются. Следовательно, если нагретые контакты будут соприкасаться с горючими материалами, возможно их воспламенение, а соприкосновение этих мест со взрывоопасными концентрациями горючих пыли, газов и паров легковоспламеняющихся жидкостей явится причиной взрыва.

Чтобы увеличить площади действительного соприкосновения контактов, необходимо увеличить силы их сжатия путем применения упругих контактов или специальных стальных пружин.

Для отвода тепла от точек соприкосновения и рассеивания его в окружающую среду необходимы контакты с достаточной массой и поверхностью охлаждения. 

Таким образом, для обеспечения безопасных условий работы в действующих электроустановках
должен предусматриваться комплекс мероприятий, реализующихся на всех этапах – до начала, в процессе выполнения и при завершении работ. Под мероприятиями понимают организацию определенных действий в электроустановках (оформление работ, назначение ответственных, подготовку места работ, проведение инструктажей и т.д.), а также конкретные манипуляции с устройствами электроустановок (коммутационные переключения, проверку наличия или отсутствия тушения в токоведущих частях, установку защитных заземлений и прочие). Помимо этого, стоит учитывать местные условия и сферы применения электроустановок. 

Рассмотренные причины пожаров являются актуальными. На сегодняшний день человек не может обойтись без машин, установок и ЭВМ. С каждым годом, как показывает практика, использование электроустановок увеличивается, и чем раньше будут разработаны и приняты меры по предупреждению пожаров, тем более безопасное будущее нас ждет. 

МЧС РОССИИ

Федеральное государственное бюджетное учреждение

«Судебно-экспертное учреждение Федеральной противопожарной службы «Испытательная пожарная лаборатория»

по Красноярскому краю»

ИССЛЕДОВАНИЕ ПОЖАРОВ, СВЯЗАННЫХ С АВАРИЙНЫМ РЕЖИМОМ РАБОТЫ ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЯ

Методические рекомендации

КРАСНОЯРСК 2013

Исследование пожаров, связанных с аварийным режимом работы электрооборудования: Метод. рекомендации. – Красноярск: СЭУ ФПС ИПЛ по Кк, 2013. – 22 с.

Содержат порядок проведения осмотра электрооборудования на месте пожара, выявления и фиксации характерных признаков работы электрооборудования в аварийном режиме, изъятия электротехнических объектов и направления их на исследование, а также порядок сбора информации, необходимой для установления причастности электрооборудования к возникновению пожара.

Предназначены для инспекторов ГПН, дознавателей и следователей, специализирующихся на расследовании пожаров, пожарно-технических экспертов.

Разработал старший эксперт сектора судебных экспертиз ФГБУ СЭУ ФПС ИПЛ по Красноярскому краю, майор внутренней службы .

Под редакцией начальника ФГБУ СЭУ ФПС ИПЛ по Красноярскому краю полковника внутренней службы .

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

Анализ причин пожаров показывает, что 20..25 % пожаров происходит по причинам, связанным с эксплуатацией электроприборов. Это обусловлено с тем, что электрооборудование, как правило, представляет реальную пожарную опасность, а количество используемого электрооборудования с каждым годом увеличивается, как на производстве, так и в быту. По статистическим данным, около 68,8 % пожаров, вызванных аварийными режимами работы в электроустановках, возникает из-за коротких замыканий. Но достаточно много пожаров, происходящих по вине электрокаминов, телевизоров, холодильников, плиток, светильников и даже звонков. Конечно, не стоит забывать, что любая такого рода статистика достоверна настолько, насколько правильно установлены причины пожаров. Правильное определение аварийного режима, послужившего источником зажигания, и установление электротехнического изделия, причастного к возникновению пожара, очень важно для профилактики пожаров, а также для установления лица, виновного в возникновении пожара, так как на одном объекте монтаж и эксплуатацию различного электрооборудования могут осуществлять разные лица и организации.

1. ПОЖАРНАЯ ОПАСНОСТЬ ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЯ (ВИДЫ АВАРИЙНЫХ РЕЖИМОВ И ИСТОЧНИКИ ЗАЖИГАНИЯ)

Источники зажигания от теплового проявления электрической энергии возникают при несоответствии электрооборудования характеру среды; в случае несоблюдения правил устройства и эксплуатации электрооборудования; при неисправностях и повреждениях, вызываемых механическими причинами, а также действием химически активных веществ, влаги. Тепловое действие электрического тока является в виде электрических искр и дуг (при коротких замыканиях, пробоях изоляции т. п.), чрезмерного перегрева двигателей машин, контактов, участков электрических сетей и электорооборудования, а также аппаратов при перегрузках и больших переходных сопротивлениях, неправильной эксплуатации электронагревательных приборов, устройств и др.

Основными аварийными режимами в электросетях, приводящими к пожару являются:

1) короткое замыкание;

2) перегрузка;

3) большое переходное сопротивление (БПС);

4) перенапряжение;

5) работа электрооборудования в непредусмотренных конструкцией условиях (например, работа электрокипятильника или электрочайника после выкипания воды; работа нагревательного элемента тепловентилятора после остановки вентилятора).

1.1. Короткое замыкание

Коротким замыканием К. З. — называется всякое, не предусмотренное нормальными условиями работы замыкание между фазами, а в системах с заземлённой нейтралью (или четырёхпроводных) — также замыкание одной или нескольких фаз на землю (или нулевой провод).

Короткие замыкания могут возникнуть в случае нарушения изоляции электропроводов (токоведущих элементов) в результате механического, химического, теплового воздействия, в результате длительной, а также неправильной эксплуатации электрооборудования, при перегрузках в электросетях. Короткие замыкания, как правило, сопровождаются образованием дуг, вызывающих расплавление и разбрызгивание металла.

Определённую пожарную опасность представляет собой тепловое воздействие непосредственно электродугового разряда и разбрызгиваемые при этом расплавленные частицы металла. К. З. вызывает также быстрый и интенсивный нагрев токоведущих жил, что также может привести к пожару.

1.2. Перегрузка

Перегрузкой называется такое явление, при котором в электрической сети, обмотках электрических машин, приборах и аппаратах возникают токовые нагрузки, превышающие длительно допустимые. При превышении длительно допустимых токовых нагрузок происходит нагрев проводов. Перегрузка оказывает наибольшее влияние на контакты и места соединения проводов. Поведение контактов при повышенном нагреве определяется их конструктивными особенностями. Вследствие разных коэффициентов линейного расширения болтов и шин и неодинакового их нагрева могут появляться значительные механические напряжения, что приводит к ослаблению контактов и увеличению переходных сопротивлений, которые приводят к дальнейшему повышению температуры. В этих местах происходит воспламенение бумажной и резиновой изоляции кабелей и проводов.

Не всегда перегрузка бывает настолько большой, что может вызывать воспламенение изоляции. Процесс разрушения изоляции при незначительных перегрузках происходит постепенно. Сопротивление изоляции снижается и возникает опасность короткого замыкания.

Перегрузка электродвигателей возникает при ненормальном режиме работы механизма, приводимого в движение, или неправильном выборе двигателя. Токовая перегрузка обмоток трёхфазных двигателей возникает при работе их на двух фазах (обрыв одной фазы при работе). В случае питания трёхфазного двигателя от двух фаз скорость вращения понижается, а величина тока увеличивается настолько, что может воспламениться изоляция обмоток статора или ротора. Работа двигателей на двух фазах может быть вызвана перегоранием одного из предохранителей в цепи питания двигателя, нарушением контакта одной из фаз в пусковом аппарате или обрывом в цепи питания двигателя. Причиной перегрузки электродвигателей может быть заедание вала двигателя вследствие недостаточного количества смазки или при её отсутствии. При этом подшипники разогреваются и расширяются, а ротор от возникших сил трения может остановиться. В этом случае произойдет воспламенение изоляции обмоток. Наиболее характерным признаком перегрузки электроустановок является их повышенный нагрев. При значительных перегрузках происходит резкое снижение напряжения на перегруженных участках электросети, что влияет на работу других электропотребителей (снижение накала электроламп, скорости вращения электродвигателей и др.).

1.3. Большое переходное сопротивление

При любом способе соединения проводников (кабелей) друг с другом, а также с контактными зажимами щитов, машин, приборов и аппаратов в месте контакта образуются переходные сопротивления. При хорошем контакте и правильном соединении переходные сопротивления малы и практически не отличаются от сопротивлений других участков электрической цепи. В случае нарушения контакта в местах соединения переходные сопротивления резко возрастают. С течением времени переходное сопротивление контактов, как правило, увеличивается.

Увеличение переходного сопротивления в подвижных контактах может происходить за счёт ослабления давления, образования твёрдых оксидных плёнок, являвшихся плохими проводниками электричества, подгорания контактных поверхностей и др. Для болтовых контактов возрастание переходного сопротивления может происходить за счёт ослабления, расшатывания и нарушения плотности контакта вследствие вибрации или разности коэффициентов температурного расширения материала болтов и соединяемых ими проводников. При охлаждении болтовых соединение могут образовываться повышенные напряжения в материале контактов, вызывающие их пластическую деформацию.

Наибольшую опасность представляет болтовое соединение алюминиевых проводов и кабелей, т. к. алюминий обладает свойством «текучести», т. е. постепенно выдавливается из-под сжимающих поверхностей без теплового воздействия. Большое воздействие оказывает на контактные соединения окружающая среда, в которой изменяются температура и влажность воздуха, могут находиться газы, пары с содержанием кислот и щелочей.

Участки с большим переходным сопротивлением сильно нагреваются, что приводит к воспламенению изоляции, искрению и даже образованию электрической дуги.

При исследовании версии возникновения пожара из-за больших переходных сопротивлений всегда следует иметь в виду, что предохранители, даже правильно выбранные, не могут предупредить пожар, так как ток в сети не отличается от нормальной величины и выделение большого количества тепла обуславливается лишь большим переходным сопротивлением. Кроме того, во многих случаях высокие переходные сопротивления не оказывают влияния на работу токоприёмников, не фиксируются измерительными приборами и поэтому могут оставаться незамеченными. Наиболее характерный признаком образования больших переходных сопротивлений является повышенный нагрев мест соединения проводов (кабелей или контактов).

1.4. Перенапряжение

Еще одним пожароопасным аварийным режимом работы электрооборудования является повышенное в сравнении с номинальным напряжение сети питания (перенапряжение). Перенапряжение может возникать в результате аварийных режимов в питающей низковольтной электросети или соответствующей высоковольтной; при ремонтных работах за счет неправильного подсоединения, перемены нуля и фазы в электрощите или отсоединения нуля и возникающего «перекоса фаз». Перенапряжение может возникнуть и в ходе пожара за счет теплового воздействия на элементы электросети, если электросеть своевременно не будет обесточена.