Тушение пожаров в электроустановках - Пожарная опасность больших переходных сопротивлений в электрических контактах

В электрических сетях, электротехнических устройствах и аппаратах их неотъемлемой частью являются электрические контакты, от правильной работы которых зависит не только их нормальное функционирование, но и состояние пожарной безопасности. Нагрев электрических контактов, который может быть причиной пожара, обусловливается существованием переходного сопротивления между контактирующими элементами.
Количество теплоты, выделяющейся в контактном соединении, зависит от состояния и конструкции его контактирующих элементов, надежности и прочности закрепления контактов. Интенсивное выделение теплоты в контактном соединении ведет к нагреву изоляции и деталей из пластмассы, а при достижении ими температуры самовоспламенения — к их воспламенению.
На практике в зажимных устройствах и контактных соединениях (розетках, щитах и т. п.) с алюминиевыми проводами наблюдается увеличение переходного сопротивления, что приводит к увеличению падения напряжения в них за счет роста толщины окисной пленки на поверхности алюминиевых проводов. Увеличение переходного сопротивлении происходит также за счет текучести алюминия, в результате чего снижается прочность и надежность контактного соединения. Для предотвращения увеличения переходного сопротивления в контактных соединениях необходимо применять контактные системы позволяющие достигать постоянного усилия в контактных зажимах.
К каким последствиям приводят большие переходные сопротивления, показывает пожар, имевший место в детском учреждении Предварительно попытаемся количественно показать уровень пожарной опасности больших переходных сопротивлений Как следует из рис. 3, к однофазной сети подключена розетка Р. В силу каких-то причин в месте соединения провода с одним из ее зажимов образовалось переходное сопротивление Ял в 100 Ом. К розетке подключена нагрузка, внутренние сопротивлением которой можно пренебречь (Rn —0). Пусть значения сопротивления фазного про вода и нулевого провода от места подключения розетки до нулевой точки составляют no 1 Ом. Тогда мощность, выделяемая в переходном сопротивлении  составит

Рис. 3. К расчету мощности потерь в месте переходного сопротивления

Этой мощности вполне достаточно для разогрева изоляции до температуры се воспламенения.
Упомянутый выше пожар возник ночью. Как показало расследование, причиной пожара явились следующие нарушения:
использование для обогрева помещений электрического панельного отопления с разводкой сети проводом марки ПОСХП;
в спальном помещении к электрической сети, выполнен ной проводом АППВ сечением 2,5 мм², в ответвительной коробке были подсоединены две секции нагревательного элемента вместо одной;
имелось неплотное болтовое соединение проводов нагревательного элемента с проводами сети в ответвительной коробке, что привело к повышению местного переходного сопротивления и разогреву проводов до температуры воспламенения изоляции   и корпуса   коробки в спальном помещении. В смеж-
ном спальном помещении соединение проводов осуществлено путем их скрутки;
электропровода нагревательного элемента и сети соединены в ответвительных коробках, изготовленных из горючего материала (по результатам опытов материал загорался от пламени спички и при горении плавился, причем пламя при горении было сильно коптящим):
не был составлен акт на скрытие работы, а смонтированное отопление не принято комиссией с составлением акта;
для профилактического ремонта системы электрообогрева не был закреплен электрик, а также не были назначены ответственные лица.
Расследованием загорания установлено следующее: в спальной комнате произошло загорание изоляции электропроводов внутри ответвительной коробки. Капли расплавленной и горящей пластмассы попали на стоящую вплотную к стене под этой коробкой кровать и вызвали тление постели, выделение дыма, что и привело к тяжелым последствиям.
Большие переходные сопротивления неизбежно ведут к локальным нагревам, что опасно для близлежащей изоляции. Характерным примером в этой связи может быть случай пожара в ткацком цехе текстильной фабрики. Вследствие ослабления болтовых соединений подводящих проводов в электрощите образовалось большое переходное сопротивление, что привело к нагреву и высыханию изоляции. От вибрации высохшая изоляция осыпалась. Произошло КЗ, искры попали на находящуюся вблизи текстильную машину и воспламенили пряжу.
В табл. 5 приведены данные по распределению пожаров от больших переходных сопротивлений по объектам и электроустановкам.
Пожарная опасность электростатических зарядов. Электростатическими зарядами называются такие заряды, которые в процессе механического разделения однородных или разнородных веществ аккумулируются на разделяемых частях веществ. По крайней мере одно из двух веществ должно быть при этом диэлектриком или же изолированным проводником.
Под термином «механическое разделение» понимается размельчение, высыпание или трение твердых веществ; выливание или распыление жидкостей; движение газов с мельчайшими капельками жидкости или же мельчайших пылинок.
Таблица 5. Распределение пожаров, происшедших из-за большего переходного сопротивления в электрических контактах, по объектам и электроустановкам *

* По данным 19/7 г.

При накоплении зарядов до критических значений может иметь место их разряд в форме искр, которые в зависимости от своей энергии способны воспламенять определенные газы, пары и пылевидные образования.
Образование статического электричества возможно, например, при транспортировке сыпучих материалов, фильтрации, вибрации и т. п. Так, при движении резиновой ленты транспортера, а также в устройствах ременной передачи на ленте (ремне) и на роликах возникают электростатические заряды противоположных знаков большой величины, а их потенциалы могут достигать 45 кВ. Эта величина зависит от давления и влажности окружающей среды, состояния поверхностей лент (ремней и роликов), а также наличия пробуксовки. Аналогично происходит электризация при сматывании в рулоны пленочных материалов, бумаги и др. При относительной влажности окружающей среды 70 % и более электростатические заряды обычно не возникают. В аэрозолях электростатические заряды возникают от трения части пыли друг о друга и о воздух.
Жидкости, имеющие удельное объемное сопротивление более 108 и менее 1018 Ом-м, способны генерировать заряды и накапливать их. Так, минеральное масло, применяемое на электростанциях и подстанциях, в процессе его переливания (например, слив из цистерны в бак) подвергается электризации. В случае, если металлическая емкость или автоцистерна не заземлены, то в процессе налива они оказываются электрически заряженными.
Электрические заряды на частях производственного оборудования могут взаимно нейтрализовываться благодаря некоторой электропроводности влажного воздуха, а также стекать в землю по поверхности оборудования. В том случае, когда эти заряды значительны, а влажность воздуха незначительна, может возникнуть искровой разряд между частями оборудования или разряд на землю. Энергия такого разряда может оказаться достаточной для воспламенения горючей или взрывоопасной смеси. Например, для многих паро- и газовоздушных взрывоопасных смесей требуется сравнительно небольшая энергия воспламенения — всего лишь около (0,2— 0,5)-10-3 Вт-с. Практически при напряжении 3 кВ искровой разряд может вызвать воспламенение почти всех паро- и газовоздушных смесей, а при 5 кВ — воспламенение большей части горючих пылей и волокон.
Возможность образования статического электричества в настоящее время оценивается весьма точно при условии приемлемого воспроизведения начальных условий, к которым нужно относить:
параметры горючей среды (наименование горючего вещества, его нижний и верхний концентрационные пределы воспламенения, температуру горючего вещества и окружающей среды, условия воздухообмена в месте образования статических разрядов, минимальную энергию зажигания горючего вещества и т. д.);
наличие эффективных разрядников статического электричества (соответствие расстояния между электродами разрядника безопасному расстоянию для применяемого горючего материала).
Это позволяет предотвратить появление искровых разрядов в промежутке между изолированной частью аппарата и заземленной. Безопасное напряжение можно
определить по формуле

где U — допустимое напряжение пробоя. В; \Vmin — минимальная энергия зажигания горючего вещества, Дж; С — емкость изолированной части аппарата. Ф.
Борьба со статическим электричеством предполагает заземление электропроводящего оборудования. Оборудование считается электростатически заземленным, если сопротивление в любой его точке при самых неблагоприятных условиях не превышает 10s Ом.
Аппараты, машины и устройства, которые могут являться источником возникновения зарядов статического электричества, заземляются независимо от заземления всей технологической цепи. Заземление предусматривается только параллельное. Сопротивление заземляющего устройства, предназначенного для защиты от статического электричества, не должно превышать 100 Ом.
Причиной пожара в электроустановках в ряде случаев является прямой удар молнии или ее вторичное проявление в виде электростатической и электромагнитной индукции. Прямой удар молнии возможен в оборудование открытых распределительных устройств станций и сетей (ОРУ), открытых повышающих и понижающих подстанций, в провода воздушных линий электропередачи ВЛ в здания закрытых распределительных устройств (ЗРУ) и подстанций, в здания и сооружения вспомогательных служб (трансформаторных башен подстанций, масляного хозяйства, электролизных установок, машинных помещений генераторов и синхронных компенсаторов, резервуаров с горючими жидкостями и др.).
Электростатическая индукция (наведение высоких потенциалов на проводах ВЛ) и электромагнитная индукция (наведение электродвижущих сил в электрических контурах в процессе изменения тока молнии) также мо гут быть причиной пробоя изоляции, искрения и, следовательно, пожара. Занос высоких потенциалов возможен по рельсовым путям, эстакадам, проводам воздушных линий, подземным и наземным трубопроводам, кабелям и другим протяженным металлическим коммуникациям и может сопровождаться мощными электрическими разрядами. Он возможен не только при прямом ударе молнии в коммуникации, но и в случае, если они близко расположены к пораженному молнией объекту. Новообразование по этой причине представляет опасность не только сточки зрения возникновения пожара, но и для людей.
Правила устройства электроустановок (раздел IV) требуют осуществлять защиту объектов электроустановок электрических станций и сетей от грозовых перенапряжений.
Открытые РУ и открытые подстанции 20—500 кВ, как правило, необходимо защищать от прямых ударов молнии при помощи стержневых или тросовых молниеотводов, расположенных вблизи защищаемого оборудования или над ним. Указанные молниеотводы имеют заземление, которое обычно совмещается с заземлением электрооборудования.
Вспомогательные здания и сооружения, расположенные на территории станции или подстанции, а также резервуары с горючими жидкостями или газами подлежат защите от прямых ударов молнии и вторичных ее проявлений в соответствии с требованиями Инструкции по проектированию и устройству молниезащиты зданий и сооружений (СН 305-77).