Устройства защитного отключения как одно из наиболее эффективных средств предотвращения пожаров

Заказать работу

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.

 

Год Количество пожаров Прямой материальный ущерб, тыс. руб. Число погибших, чел.
1998 63286 476308 3023
1999 61377 546774 3105
2000 58817 606906 3198
2001 53954 843048 3234
2002 53628 1023366 3302

 

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.

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

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:

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.

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 УЗО In, А Idn, А Стандартные значения времени отключения и неотключения, с, при дифференциальном токе
Idn 2Idn 5Idn 500 А
Общий Любое значение 0,3 0,15 0,04 0,04 Максимальное время отключения
S 25 > 0,03 0,5 0,20 0,15 0,15
0,13 0,06 0,05 0,04 Минимальное 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.

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.

Другие материалы

  • Тиристорные устройства для питания автоматических телефонных станций
  • ... связи (РУС). ВУТ с номинальным напряжением 60В применяются для питания аппаратуры автоматических телефонных станций (АТС) городской телефонной сети, аппаратуры, междугородной автоматики, питания, аппаратуры телеграфов и РУС. ВУТ 152/50 применяются для питания моторных цепей. ВУТ 280/25. применяются ...

  • Защитные мероприятия в электроустановках
  • ... до начала работы бригада выводится на место, проверяется состав бригады, документы, проводится целевой инструктаж (разъясняются цели работ, объясняется какие электроустановки находятся под напряжением, а какие нет). Надзор во время работы - с момента допуска бригады к работам надзор за ней в целях ...

  • Тушение пожаров на железнодорожном транспорте
  • ... . Все вышесказанное обосновывает актуальность данной темы. 1    Тушение пожаров на железнодорожном транспорте   Основными причинами пожаров и взрывов на железнодорожном транспорте является неосторожное обращение с огнём, искры локомотивов, печей вагонов – теплушек, ...

  • Организация тренировок по эвакуации персонала образовательных учреждений при пожаре
  • ... , указанным на самом плане эвакуации. Глава II. Проведение тренировок по эвакуации в образовательных учреждениях 2.1 Организация подготовки и проведения тренировок по эвакуации при пожаре Основной целью тренировки является совершенствование подготовки персонала к действиям в условиях ...

  • Совершенствование систем электроснабжения подземных потребителей шахт. Расчет схемы электроснабжения ЦПП до участка и выбор фазокомпенсирующих устройств
  • ... Всего за год: 211845,25 10. Совершенствование системы электроснабжения подземных потребителей шахты Расчет схемы электроснабжения ЦПП до участка и выбор фазокомпенсирующих устройств Основными задачами эксплуатации современных систем электроснабжения горных предприятий являются ...

  • Пожар и взрыв, их причины и последствия
  • ... применение ядерного оружия было против мирного населения (Хиросима и Нагасаки)) войск противника. 2. Причины возникновения пожаров и взрывов Причины пожаров и взрывов – это совокупность условий, способствующих возникновению горения: - образование горючей среды (наличие концентрированного ...

  • Устройство сбора информации
  • ... выдачи информации) сформирован из сигналов MRDC и MWTC, объединенных конъюктивно с помощью элемента «И». Эта организация позволяет активировать БИС в момент чтения либо записи. КР580ВВ55 – программируемый параллельный адаптер, который предназначен для управления внешними устройствами. Данная БИС ...

  • Тушение пожаров на электроустановках, электростанциях и подстанциях
  • ... от контура заземления и заземляющих устройств; пожарные уходят с позиций по установленному маршруту и убирают пожарно-техническое вооружение. Тушение пожаров на электроустановках под напряжением во всех случаях должно осуществляться с соблюдением обязательных условий: надежного заземления ручных ...

  • Повышение эффективности охранной службы в гостиницах и ресторанах
  • ... ЧСУП «Гостиничный комплекс «Орбита». 4. СОЦИАЛЬНО-ПСИХОЛОГИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ УПРАВЛЕНИЯ ПЕРСОНАЛОМ СЛУЖБ БЕЗОПАСНОСТИ ПРЕДПРИЯТИЙ ГОСТЕПРИИМСТВА. РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ПОВЫШЕНИЮ ЭФФЕКТИВНОСТИ ОБЕСПЕЧЕНИЯ ОХРАНЫ И БЕЗОПАСНОСТИ ПРЕДПРИЯТИЯ ГОСТЕПРИИМСТВА   4.1. Социально-психологические аспекты ...

  • Реконструкция теплообменника в цехе N2 ЗАО "Каустик" с целью повышения эффективности
  • ... теплообменников на аппараты других типов. Повышаются требования к получаемому жидкому хлору, такие как: а) уменьшение доли влаги в хлоргазе. б) увеличение коэффициента сжижения хлора. 1.3 Анализ и критическая оценка работы оборудования отделения жидкого хлора цеха N 2 ЗАО "Каустик" ...

  • Методы и средства защиты информации в сетях
  • ... ; - организационно-технические мероприятия, направленные на обеспечение сохранности конфиденциальных данных. 2. Основные методы и средства защиты информации в сетях Разобрать подробно все методы и средства защиты информации в рамках ВКР просто невозможно. Охарактеризую только некоторые из них. ...

  • Средства учета количества электричества и электрической энергии
  • ... Зависимость погрешности дозирования от состава технических средств комплексов дозирования Поскольку в электротехнические комплексы дозирования помимо рассмотренных выше устройств цифрового дозирования количества электричества и электрической энергии входят также устройства коммутации и датчики ...

  • Аварийно-спасательные работы в условиях тушения пожаров
  • ... боевых действий; сложность и трудоемкость подачи средств тушения и проведения аварийно-спасательных работ в верхних этажах здания; необходимость применения большого количества специальных технических средств для ведения АСР и ликвидации пожара. Разведку производить одновременно не менее чем двумя ...

  • Устройство, техническое обслуживание, диагностика и технология ремонта тормозной системы автомобиля ВАЗ 2105
  • ... колодки задних колёс, кроме того, имеют механический привод от стояночной тормозной системы через трос, разжимной рычаг и распорную планку. В рабочий тормозной цилиндр заднего колеса автомобиля ВАЗ-2105 с обеих сторон с усилием не менее 35 кгс запрессованы два разрезных упорных кольца, которые ...

Каталог учебных материалов

Свежие работы в разделе

Наша кнопка

Разместить ссылку на наш сайт можно воспользовавшись следующим кодом:

Контакты

Если у вас возникли какие либо вопросы, обращайтесь на email администратора: admin@kazreferat.info