Тема: Безопасность жизнедеятельности (БЖД)


Теги:

В.К. Монаков, Московский энергетический институт

В.В. Смирнов, ООО "Современные противопожарные технологии"

Проблема обеспечения пожарной безопасности школ в последнее время становится объектом особого внимания со стороны Министерства образования РФ. Эта тема имеет особо важное социальное значение, поскольку определяет отношение общества к детям.

В настоящее время в Москве действуют территориальные строительные нормы для жилых домов (МГСН 3-01-96), школ-интернатов (ТСН 31-305-96), дошкольных учреждений (ТСН 31-307-96), образовательных учреждений (ТСН 31-306-96). Данные нормативные документы содержат комплекс технических требований, обязательных для исполнения строительными организациями. Однако в этих документах имеются некоторые недостатки. Например, противопожарные требования к зданиям в основном касаются обнаружения пожара и организации эвакуации людей.

Согласно официальным статистическим данным около 20% пожаров в стране происходит по электротехническим причинам. При этом в нормативных документах имеется единственное указание на то, что электроснабжение, электрооборудование и электрическое освещение зданий должны соответствовать требованиями СНиП 23-05-95 и ВСН 59-88. Указанные нормативные документы определяют правила применения в сетях и электроустановках зданий устройств защитного отключения (УЗО) – наиболее эффективного электрозащитного и противопожарного средства. Правительство Москвы, понимая важность этой проблемы, в 1994 г. выпустило Постановление № 868-РП от 25.05.94 г. "О внедрении в строительство и эксплуатацию жилых домов и общественных зданий устройств защитного отключения (УЗО)". Требования, изложенные в этих документах, впоследствии были включены в МГСН 03-01-96 "Жилые здания".

Во многих регионах России существует явный недостаток нормативных документов по правилам применения УЗО. Широкое внедрение УЗО осуществляется в основном согласно единичным действующим территориальным строительным нормам. Поэтому отсутствие в федеральных нормативных документах требования обязательного применения УЗО (например, в жилых домах и общественных зданиях), безусловно, косвенно определяет существующее положение с пожарами, происшедшими по электротехническим причинам, в Российской Федерации.

Как указывалось выше, УЗО, наряду с устройствами защиты от сверхтока, осуществляет эффективную защиту человека от поражения электрическим током, а кроме того, обеспечивает защиту людей от пожаров, возникающих вследствие повреждений изоляции токоведущих частей, неисправности электропроводки и электрооборудования.

По данным ФГУ ВНИИПО МЧС РФ в период 1998-2002 гг. в нашей стране только по причине нарушения правил устройства и эксплуатации электрооборудования ежегодно имело место около 50 тыс. пожаров, при этом число погибших составляло примерно 3 тыс. чел. в год (табл. 1).

Таблица 1. Статистика пожаров по электротехническим причинам в РФ за 1999-2002 гг.

ГодКоличество пожаровПрямой материальный ущерб, тыс. руб.Число погибших, чел.
1998632864763083023
1999613775467743105
2000588176069063198
2001539548430483234
20025362810233663302

Причинами возгорания электропроводки могут являться: нагрев проводников (локальный или на протяженном участке) из-за перегрузки; искрение в месте плохого электрического контакта (в соединениях, на клеммах электроприборов и аппаратов); утечка тока по загрязнениям, пыли и т.п. с неизолированных участков цепи (в распаечных коробках, распределительных щитах, электрических аппаратах) и, наконец, горение электрической дуги на каком-либо участке цепи, вызванное током короткого замыкания (КЗ).

Повреждения изоляции могут происходить по следующим причинам:

1) электрическим:

перенапряжения;

сверхтоки;

2) механическим:

удар, нажим, сдавливание;

изгиб;

повреждение инородным телом;

3) под воздействием окружающей среды:

влажность;

тепло;

солнечный свет;

излучение (ультрафиолет);

старение;

химическое воздействие.

В первом случае при правильном выборе параметров автоматического выключателя при КЗ осуществляется отключение электрической сети, тем самым устраняется наиболее опасный режим по условиям возгорания.

Развитие повреждения или старение изоляции во втором и третьем случаях может иметь различный характер и зависит от степени загрязнения, влажности изоляции, интенсивности воздействия внешних факторов, характера ее повреждения.

Развитие КЗ из тока утечки происходит следующим образом. В месте микроповреждения изоляции между находящимися под напряжением проводниками начинает протекать крайне малый точечный ток. Под воздействием влажности, загрязнения, проникновения пыли с течением времени образуется проводящий мостик, по которому протекает ток утечки (трекинг).

По мере ухудшения состояния изоляции, начиная со значения тока примерно 1 мА, постепенно происходит обугливание проводящего канала, возникает так называемый "угольный мостик", и в диапазоне от 5 до 50 мА ток течет уже непрерывно и постоянно растет.

В зависимости от сечения проводника, материала изоляции и наличия источника зажигания (электрический разряд при нарушении изоляции, протекание тока утечки у поверхности изоляции) ток утечки величиной 90 мА, что соответствует мощности 20 Вт, с высокой вероятностью вызывает возгорание изоляции [1].

При значениях тока утечки 150 мА, что соответствует мощности 33 Вт, возникает реальная опасность возгорания изоляции за счет нагрева теплом, выделяемым в месте повреждения.

В силу того, что под напряжением сопротивление "угольного мостика" ниже, чем в "холодном" состоянии, процесс носит лавинный характер, ток утечки быстро растет, и при значениях 300-500 мА в канале между зернами обугленного материала возникает тлеющий разряд, микродуга, в конечном счете приводящие к загоранию электрической дуги.

При нагревании электрической изоляции от источника зажигания, в том числе и от токов утечки, изоляция разлагается с образованием горючих продуктов распада. Воспламенение изоляции произойдет при нагреве ее поверхности до такой температуры, при которой скорость выделения с поверхности летучих веществ станет достаточной для возникновения в присутствии источника зажигания и окислителя в воздухе реакции горения в газовой фазе над поверхностью изоляции.

Количественная оценка энергетических параметров пожарной опасности токов утечки в кабельной линии при локальном повреждении изоляции должна учитывать мощность тепловыделения [2].

Предельные значения мощности, при которых начинается процесс термического разложения конструкционных материалов, определяют характеристики уставки тока.

На рис. 1 на примере простой цепи (рис. 2) показана зависимость мощности, выделяемой в месте дефекта изоляции, от сопротивления изоляции (локального тока утечки).

Из графика следует, что уже при сопротивлении изоляции ниже 1000 Ом возможно выделение мощности, достаточной для воспламенения изоляции.

Реферат: Устройства защитного отключения как одно из наиболее эффективных средств предотвращения пожаров

РИС.1. Зависимость мощности возгорания от сопротивления изоляции: Р – мощность;R – сопротивление изоляции

Реферат: Устройства защитного отключения как одно из наиболее эффективных средств предотвращения пожаров

РИС.2. Расчетная схема определения мощности, выделяемой на сопротивлении изоляции: L – линия; PEN – совмещенный нулевой защитный и нулевой рабочий проводники

Расчет мощности, выделяемой на сопротивлении изоляции, выполнен по следующим формулам:

Реферат: Устройства защитного отключения как одно из наиболее эффективных средств предотвращения пожаров

где Рут – мощность, выделяемая на сопротивлении изоляции;

Iут – ток утечки;

R – суммарное сопротивление в цепи утечки;

U – напряжение;

Rиз – сопротивление изоляции (локальное);

Rз – сопротивление заземлителя;

Uн – напряжение сети.

По данным профессора А. А. Сошникова (АлтГТУ), при исследованиях зажигающего действия токов утечки, проведенных в испытательной пожарной лаборатории управления пожарной охраны УВД Алтайского края, минимальный зажигающий ток утечки составил:

для провода АППВС – 54 мА (11,8 Вт) при времени действия 39,3 с;

для провода АПВ – 114 мА (25 Вт) при времени действия от 14,7 до 48,5 с;

для провода АПР – 68 мА (15 Вт) при времени действия от 101,3 до 161,1 с.

Соответственно энергия, выделившаяся в месте повреждения изоляции, в каждом из приведенных случаев составила 463,7 Дж, 367-1212,5 Дж и 1519,5-2416 Дж.

УЗО, наряду с устройствами защиты от сверхтока, относятся к дополнительным видам защиты человека от поражения при косвенном прикосновении, обеспечиваемой путем автоматического отключения питания.

При малых токах замыкания, снижении уровня изоляции, а также при обрыве нулевого защитного проводника УЗО является единственным средством защиты человека от электропоражения.

В основе действия защитного отключения как электрозащитного средства лежит принцип ограничения (за счет быстрого отключения) продолжительности протекания тока через тело человека при непреднамеренном прикосновении к элементам электроустановки, находящимся под напряжением.

Другим не менее важным свойством УЗО является его способность осуществлять защиту от возгораний и пожаров, возникающих на объектах вследствие возможных повреждений изоляции, неисправностей электропроводки и электрооборудования.

На рис. 3 приведен график зависимости мощности, выделяемой в месте повреждения изоляции, от времени отключения УЗО с уставками по дифференциальному току 10, 30 и 300 мА.

Реферат: Устройства защитного отключения как одно из наиболее эффективных средств предотвращения пожаров

РИС.3. Зависимость мощности, выделяемой в месте повреждения изоляции, от времени отключения УЗО с уставками по дифферен-циальному току 10, 30 и 300 мА

Из рис. 3 следует, что даже УЗО с уставкой 300 мА достаточно быстро отключит дефектную цепь, в которой выделяется мощность 30-60 Вт.

Стандарты ГОСТ Р 51326.1-99 и ГОСТ Р 51327.1- 99 устанавливают два временных параметра УЗО – время отключения и предельное время неотключения (для УЗО типа "S").

Время отключения УЗО есть промежуток времени между моментом внезапного появления отключающего дифференциального тока и моментом гашения дуги на всех полюсах УЗО.

Предельное время неотключения (несрабатывания) для УЗО типа "S" есть максимальный промежуток времени с момента возникновения в главной цепи УЗО отключающего дифференциального тока до момента трогания размыкающих контактов.

Предельное время неотключения является выдержкой времени, позволяющей достичь селективности действия УЗО при работе в многоуровневых системах защиты.

Временные характеристики УЗО приведены в табл. 2.

Таблица 2. Временные характеристики УЗО

Тип УЗОIn, АIdn, АСтандартные значения времени отключения и неотключения, с, при дифференциальном токе
Idn2Idn5Idn500 А
ОбщийЛюбое значение0,30,150,040,04Максимальное время отключения
S25> 0,030,50,200,150,15
0,130,060,050,04Минимальное время неотключения

_________

Примечание. In – номинальный ток нагрузки; Idn – номинальный отключающий дифференциальный ток.

Из табл. 2 следует, что предельно допустимое время отключения УЗО – 0,3 с (0,5 с для УЗО типа "S"), что соответствует требованиям НПБ 243-97.

В действительности, современные электромеханические УЗО таких известных производителей, как Siemens, ABB, GE, ЗАО "АСТРО-УЗО" и др., имеют быстродействие 20-30 мс. Это означает, что массовое применение УЗО на всех без исключения объектах радикально изменит ситуацию с возникновением пожаров по электротехническим причинам в нашей стране. Общий вид УЗО показан на рис. 4.

Реферат: Устройства защитного отключения как одно из наиболее эффективных средств предотвращения пожаров

Применение УЗО целесообразно и оправданно в социальном и экономическом планах. Следовательно, основными задачами являются широкое внедрение УЗО на все возможные виды электроустановок самого различного назначения и постоянный контроль за качеством, соответствием стандартам и правильной эксплуатацией этих изделий.

Выводы

1. В федеральных нормативных документах в настоящее время отсутствуют требования об обязательном применении УЗО в электросетях жилых и общественных зданий, что осложняет ситуацию с пожарами по электротехническим причинам в Российской Федерации;

2. КЗ, как правило, развивается из дефектов изоляции, а УЗО, заблаговременно реагируя на ток утечки на землю, отключит электропроводку от источника питания, предупреждая тем самым недопустимый нагрев и последующее воспламенение.

Список литературы

1. Монаков В. К. Устройства защитного отключения как эффективное средство предотвращения возгораний и пожаров // Пожарная безопасность. 2003. № 5. С. 193-195.

2. Поединцев И. Ф., Смирнов В. В., Дударев Н. Г., Бойцов В. Ф. Исследование влияния параметров токов утечки на процесс зажигания конструкционных материалов электрических кабелей: Материалы науч.-практ. конф. – М.: ВНИИПО МВД РФ, 1992. – С. 64-65.

Автор: Скачать бесплатно на любую на тему

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *