2.4. Профилактика пожаров на вводах электрических сетей в здания и сооружения

Вводом от воздушной линии электропередачи называется электропроводка, соединяющая ответвление от воздушной линии электропередачи с внутренней электропроводкой считая от изоляторов, установленных на наружной поверхности (стене, крыше) здания или сооружения, до зажимов вводного устройства. В качестве вводного устройства чаще используется щиток, на котором устанавливаются аппараты защиты (плавкие предохранители, автоматические выключатели), счетчики электроэнергии (для жилых домов) и коммутационные аппараты (рубильники, выключатели и т.п.).

Основными причинами возникновения пожаров от тепловых действий электрического тока на вводах и вводных устройствах зданий и сооружений являются нарушения нормативных требований [1].

Пожарная безопасность ответвлений регламентируется: допустимыми расстояниями горизонтального и вертикального сближения проводов с землей, элементами здания и проводами линий связи, радио, телефона и т.п.; допустимым сближением проводов в точках их крепления к изоляторам опоры и ввода; минимально допустимым сечением проводов ответвления в зависимости от материала токопроводящей жилы; защитой ответвления (для наиболее ответственных объектов) от грозовых перенапряжений.

Правила разрешают применять на ответвлениях к вводам как изолированные, так и неизолированные (голые) провода; в районах с одноэтажной застройкой ответвления выполняются проводами с атмосферной изоляцией. Допустимые по механической прочности сечения проводов приведены в табл. 2.3.

Наиболее типичным нарушением правил является использование для отпаек обычных установочных проводов типа АПВ или АПР сечением 4-6 мм², что значительно ниже требуемой величины (16 мм²). Наиболее пожароопасными узлами ответвлений являются места их соединений с вводами, поскольку они, как правило, выполняются обычной скруткой, которая в процессе эксплуатации быстро ослабевает, растет переходное сопротивление соединения и наступает перегрев.

В свою очередь, перегрев вызывает ускоренный рост окисной пленки (особенно это заметно при использовании алюминиевых проводов), которая еще больше увеличивает переходное сопротивление и перегрев соединения скруткой. Все это может вызвать в скрутке искрение, которое может привести к значительному нагреву проводов и воспламенению изоляции.

Особую пожарную опасность представляет скрутка проводов, выполненная из проводов с разнородным металлом, в которых окисление поверхности токопроводящих жил существенно убыстряется под действием электрохимических явлений. Поэтому для предотвращения загораний и пожаров, вызванных некачественным соединением проводов, эти соединения должны выполняться с помощью специальных зажимов или сварки. Однопроволочные провода допускается соединять скруткой, но обязательно с последующей пайкой места соединения.

Соединение проводов из различных металлов и разных сечений выполняется только на опорах при помощи специальных переходных зажимов (например, типов: ЩДК-2В, ЩДК-2Б, ЩДК-2А, ОАС-1, ОАС-2 и др.). Зажимы типа ОАС являются прогрессивной конструкцией, обеспечивают хороший электрический контакт между стальными и алюминиевыми проводами, высокую механическую прочность и герметичность соединения.

Таблица 2.3

пробоя изоляции в месте образования микротрещин как заводского дефекта;

пробоя изоляции в месте механического повреждения при эксплуатации;

пробоя изоляции от старения;

пробоя изоляции в месте локального внешнего или внутреннего перегрева;

пробоя изоляции в месте локального повышения влажности или агрессивности среды;

случайного соединения токопроводящих жил кабелей и проводов между собой или соединения токопроводящих жил на землю;

умышленного соединения токопроводящих жил кабеля и проводников между собой или соединения их на землю;

б) перегрев от токовой перегрузки в результате:

подключения потребителя завышенной мощности;

появления значительных токов утечки между токоведущими проводами, токоведущими проводами и землей (корпусом), в том числе на распределительных устройствах за счет снижения величины электроизоляции;

увеличения окружающей температуры на участке или в одном месте, ухудшения теплоотвода, вентиляции;

в) перегрев мест переходных соединений в результате:

ослабления контактного давления в месте существующего соединения двух или более токопроводящих жил, приводящего к значительному увеличению переходного сопротивления;

окисления в месте существующего соединения двух и более проводников, приводящего к значительному увеличению переходного сопротивления.

Анализ этих причин показывает, что, например, короткое замыкание в электропроводниках не является первопричиной загораний, тем более пожаров. Оно является следствием не менее восьми первичных физических явлений, приводящих к мгновенному снижению сопротивления изоляции между токопроводящими жилами разных потенциалов. Именно эти явления следует считать первичными причинами пожара, исследование которых представляет научный и практический интерес.

Ниже приводится классификация причин загораний в других электротехнических устройствах.

Причинами загораний электродвигателей, генераторов и трансформаторов являются:

а) перегрев от коротких замыканий в обмотках в результате межвиткового пробоя электроизоляции:

в одной обмотке повышенным напряжением;

в месте образования микротрещин как заводского дефекта;

от старения;

от воздействия влаги или агрессивной среды;

от воздействия локального внешнего или внутреннего перегрева;

от механического повреждения;

б) перегрев от коротких замыканий на корпус в результате пробоя электроизоляции обмоток:

повышенным напряжением;

от старения электроизоляции;

пробоя электроизоляции обмоток на корпус от механического повреждения электроизоляции;

от воздействия влаги или агрессивной среды;

от внешнего или внутреннего перегрева;

в) перегрев от токовой перегрузки обмоток возможен в результате:

завышения механической нагрузки на валу;

работы трехфазного двигателя на двух фазах;

торможения ротора в подшипниках от механического износа и отсутствия смазки;

повышенного напряжения питания;

длительной непрерывной работы под максимальной нагрузкой;

нарушения вентиляции (охлаждения);

завышенной частоты включения под нагрузку и выключения;

завышенной частоты реверсирования электродвигателей;

нарушения режима пуска (отсутствие пусковых гасящих сопротивлений);

г) перегрев от искрения в контактных кольцах и коллекторе в результате:

износа контактных колец, коллектора и щеток, приводящего к ослаблению контактного давления;

загрязнения, окисления контактных колец, коллектора;

механического повреждения контактных колец, коллектора и щеток;

нарушения мест установки токосъемных элементов на коллекторе;

перегрузки на валу (для электродвигателей);

токовой перегрузки в цепи генератора;

замыкания пластин коллектора из-за образования токопроводящих мостиков на угольной и медной пыли.

Причинами загораний осветительной аппаратуры являются:

а) перегрев от электрического пробоя, образования слабого контактного соединения, искрения между токопроводящими элементами и местами с разными потенциалами, токоведущими элементами и корпусами в результате:

механического смещения токопроводящих элементов до взаимного сопротивления разными потенциалами;

снижения электроизоляционных качеств конструктивных элементов и образования в связи с этим цепей утечки тока от старения, загрязнения поверхностей, от агрессивных воздействий;

ослабления контактного давления и в связи с этим увеличения переходного сопротивления в местах подсоединения проводов;

ослабления контактного давления и увеличения переходного сопротивления в местах подсоединения источников света (в цоколе, патроне) к питающему напряжению;

окисления контактируемых поверхностей и увеличения переходного сопротивления в местах подсоединения источника света (ламп в цоколе, патроне, ламподержателе) к питающему напряжению;

использования источников света завышенной мощности, приводящего к перегреву патрона и рассеивающей арматуры;

б) перегрев в элементах пускорегулирующей аппаратуры люминесцентных ламп и ламп типа ДРЛ в результате:

«залипания» стартера, приводящего к токовой перегрузке дросселя;

ухудшения естественного охлаждения (теплоотвода) конструктивных элементов, в частности дросселя при сильной запыленности, неправильной установке по месту;

электрического пробоя конденсатора, приводящего к токовой перегрузке дросселя;

«залипания» стартера, приводящего к расплавлению электродов, перегреву цоколя лампы и ламподержателя;

повышенного рассеяния мощности в дросселе из-за расслабления крепления магнитного сердечка;

межвиткового замыкания в трансформаторе для бесстартерных схем пуска и питания;

электрического пробоя сетевого конденсатора в бесстартерной схеме пуска и питания, приводящего к токовой перегрузке дросселя и трансформатора;

обрыва (перегорания) нити накала одного из электродов лампы (от чего лампа работает как выпрямитель), приводящего к токовой перегрузке первичной обмотки трансформатора для бесстартерной схемы пуска и питания.

Причинами загораний в распределительных устройствах, электрических аппаратах пуска, переключения, управления, защиты являются:

а) перегрев обмотки электромагнита от межвиткового замыкания в результате пробоя изоляции:

повышенным напряжением;

в месте образования микротрещин как заводского дефекта;

в месте механического повреждения при эксплуатации;

от старения;

в месте локального внешнего перегрева от искрящих контактов;

при воздействии повышенной влажности или агрессивности среды;

б) перегрев от токовой перегрузки в обмотке электромагнита в результате:

повышенного напряжения питания обмотки электромагнита;

длительного разомкнутого состояния магнитной системы при включении под напряжением обмотки;

периодического недотягивания подвижной части сердечника до замыкания магнитной системы при механических повреждениях конструктивных элементов устройств;

повышенной частоты (количества) включений – выключений;

в) перегрев конструктивных элементов в результате:

ослабления контактного давления в местах подключения токопроводящих проводников, приводящего к значительному увеличению переходного сопротивления;

окисления в местах подсоединения токопроводящих проводников и элементов, приводящего к значительному увеличению переходного сопротивления;

искрения рабочих контактов при износе контактных поверхностей, приводящего к увеличению контактного переходного сопротивления;

искрения рабочих контактов при окислении контактных поверхностей и увеличения переходного контактного сопротивления;

искрения рабочих контактов при перекосах контактных поверхностей, приводящих к увеличению контактного сопротивления в местах контактирования;

сильного искрения нормальных рабочих контактов при удалении искрогасительных или дугогасительных устройств;

искрения при электрическом пробое проводов на корпус, снижении электроизоляционных качеств конструктивных элементов от локального воздействия влаги, загрязнений, старения;

г) загорания от предохранителей в результате:

нагрева в местах рабочих контактов от снижения контактного давления и возрастания переходного сопротивления;

нагрева в местах рабочих контактов от окисления контактных поверхностей и возрастания переходного сопротивления;

разлетания частиц расплавленного металла плавкой вставки при разрушении корпуса предохранителя, вызванного применением нестандартных плавких вставок («жучков»);

разлетания частиц расплавленного металла нестандартных открытых плавких вставок.

Причинами загораний в электронагревательных приборах, аппаратах, установках являются:

а) перегрев приборов, аппаратов, установок от замыкания электронагревательных элементов в результате:

разрушения электроизоляции конструктивных элементов от старения;

разрушения электроизоляционных элементов от внешнего механического воздействия;

наслаивания токопроводящего загрязнения между токоведущими конструктивными элементами;

случайного попадания токопроводящих предметов и замыкания токоведущих электронагревательных элементов;

ослабления контактного давления в местах подключения токопроводящих проводников, элементов, приводящего к значительному увеличению переходного сопротивления;

окисления в местах подсоединения токопроводящих проводников элементов, приводящего к значительному увеличению переходного сопротивления;

пробоя электроизоляции конструктивных элементов повышенным напряжением питания;

выкипания нагреваемой воды (жидкости), приводящего к деформации конструктивных элементов, электрическому замыканию и разрушению конструкции нагревателя в целом;

б) загорания от электронагревательных приборов, аппаратов, установок в результате:

соприкосновения горючих материалов (предметов) с нагревательными поверхностями электронагревательных приборов, аппаратов, установок;

теплового облучения горючих материалов (предметов) от электронагревательных приборов, аппаратов, установок.

Причиной загораний комплектующих элементов является перегрев от коротких замыканий в результате:

электрического пробоя диэлектрика в конструкции комплектующего элемента, приводящего к перегрузке по току;

снижения электроизоляционных свойств конструкционных материалов от старения;

ухудшения теплоотвода при неправильной установке и (или) эксплуатации;

повышенного рассеяния мощности из-за изменения электрического режима при отказе «прилегающих» комплектующих элементов;

образования электрических цепей, не предусмотренных конструкцией.

4. Заземление и зануление электроустановок

4.1. Опасность поражения электрическим током

Причинами поражения электрическим током могут быть:

прикосновение (или недопустимое приближение) к частям электроустановок, находящимся под напряжением;

прикосновение к конструктивным металлическим частям, оказавшимся под напряжением в результате повреждения изоляции;

напряжение шага, возникающее вблизи мест повреждения электрической изоляции или мест замыкания токоведущих частей на землю.

Различают два основных вида поражения человека электрическим током – электрические травмы и электрические удары. Они часто сопутствуют друг другу.

Электрической травмой называется ярко выраженное местное нарушение тканей организма (кожи, мышц, костей, связок). Характерными ее проявлениями являются ожоги, электрические знаки, металлизация кожи, механические повреждения и др. Электрический ожог – самая распространенная и опасная электротравма. В зависимости от условий возникновения различают два вида ожогов: токовый и контактный.

Электрическим ударом называется возбуждение тканей, вызванное электрическим током в организме и сопровождающееся непроизвольными судорожными сокращениями мышц (например, рук, ног и т.д.). В более тяжелых случаях наблюдается потеря сознания, нарушение работы сердечно–сосудистой системы или легких, что может привести даже к смертельному исходу. Во многих случаях возникает фибрилляция сердца, т.е. беспорядочное сокращение волокон сердечной мышцы, нарушающие ритмичное нагнетание крови в сосуды и приводящие к остановке кровообращения. При электрическом ударе могут быть и другие виды нарушения деятельности организма – спазмы мозговых и коронарных сосудов, паралич дыхания и т.д.

При поражениях электрическим током необходимо незамедлительное применение методов оживления: искусственное дыхание, наружный массаж сердца, способствующий поступлению крови в сосуды, и др.

На степень и исход поражения электрическим током влияет ряд факторов: величина и вид тока, длительность его действия на организм, величина напряжения, воздействию которого подвергается человек, путь тока в теле человека, окружающая среда и др. Тело человека, находящееся в электрической цепи, следует рассматривать как проводник со сложнейшими, только ему присущими свойствами. С учетом вида допущений тело человека можно приближенно представить как сочетание активного и емкостного сопротивлений, величины которых зависят от множества условий, в частности от состояния кожи в месте прикосновения (сухая, влажная, поврежденная). Сопротивление верхнего слоя кожи (эпидермы) является одной из основных составляющих полного сопротивления тела человека.

При проектировании, расчете и эксплуатационном контроле защитных мероприятий в электроустановках необходимо иметь в виду данные о физиологическом действии переменного тока промышленной частоты (50 Гц), приведенные в табл. 4.1.

Таблица 4.1

Данные о физиологическом действии переменного тока промышленной частоты