Пожарная безопасность электроустановок / Kostarev - Ocenka PB elektroustanovok 2002

При трехфазном коротком замыкании на землю с соединением двух фаз через землю (нулевой провод) и двух фаз через третью фазу, не связанную с землей (см. рис. 2.16), рассмотрим короткое замыкание как сумму двух однофазных и двух двухфазных коротких замыканий.

	2Uс2		6U	с2		Uс2
dQ =		+			dτ = 8		dτ.	(2.18)
	Rкз		Rкз			Rкз

При трехфазном коротком замыкании на землю с соединением двух короткозамкнутых фаз с землей и с третьей фазой, не связанной с землей (нулевым проводом) (см. рис. 2.17), рассмотрим короткое замыкание как сумму двух однофазных и двух двухфазных коротких замыканий.

	2Uс2		6U	с2		Uс2
dQ =		+			dτ = 8		dτ.	(2.19)
	Rкз		Rкз			Rкз

При трехфазном коротком замыкании на землю с соединением двух фаз через землю (нулевой провод) и непосредственным соединением всех фаз (см. рис. 2.18) рассмотрим короткое замыкание как сумму двух однофазных и трех двухфазных коротких замыканий.

		2Uс2		9U	с2		Uс2
	dQ =		+			dτ = 11		dτ.
		Rкз		Rкз			Rкз
								(2.20)

При трехфазном коротком замыкании на землю с соединением двух фаз, одна из которых замкнута на землю, через третью (см. рис. 2.19) рассмотрим короткое замыкание как сумму одного однофазного и двух двухфазных коротких замыканий.

U		с2		6Uс2		Uс2
dQ =			+		dτ = 7		dτ.
Rкз				Rкз		Rкз	(2.21)

При трехфазном коротком замыкании на землю с соединением двух фаз через третью, замкнутую на землю (см. рис. 2.20), рассмотрим короткое замыкание как сумму одного однофазного и двух двухфазных коротких замыканий.

U		с2		6Uс2		Uс2
dQ =			+		dτ = 7		dτ.
Rкз				Rкз		Rкз	(2.22)

При трехфазном коротком замыкании на землю с непосредственным соединением трех фаз и замыкании цепи в одном месте на землю

20

(см. рис. 2.21) рассмотрим короткое замыкание как сумму одного однофазного и трех двухфазных коротких замыканий.

2.2.9. Сравнительная тепловая характеристика коротких замыканий

Тепловой эффект различных видов коротких замыканий можно представить в виде эквивалента по отношению к однофазному короткому замыканию. Результаты сравнения сводим в таблицу (табл. 2.2).

Таблица 2.2

Сравнительная тепловая характеристика коротких замыканий

Графическое

изображение корот-

Тепловая характеристика

Вид короткого

кого замыкания

Условные

(условно)

2

В

замыкания

обозначения

Uс

А

Q =

τ = 1

0

С

R

0

Однофазное короткое

А

К1

1

замыкание

0

Двойное короткое

К1+1

2

замыкание на землю

С

А

Тройное

короткое

В

К

1+1+1

3

0

замыкание на землю

А

С

В

Двухфазное

короткое

А

К2

3

замыкание

Трехфазное

короткое

В

К1=2К1,1

замыкание

двух фаз

6

через третью

А

С

Трехфазное

короткое

В

9

К1=3К1,1

замыкание

двух фаз

через третью

А

С

Двухфазное короткое

В

замыкание на землю с

0

К1,1=К1+1

соединением фаз че-

2

рез землю (нулевой

провод)

А

21

Продолжение табл. 2.2

Двухфазное короткое замы-

0

кание на землю с соедине-

К1,1=К1+ К2

4

нием одной фазы с землей

(нулевым проводом)

А

С

Двухфазное короткое замы-

кание на землю с соедине-

0

нием фаз между собой и с

К1,1=2К1+ К2

5

землей без электрической

А

цепи между фазами через

С

землю

Графическое

изображение корот-

Тепловая характеристика

Вид короткого

кого замыкания

Условные

(условно)

2

В

замыкания

обозначения

Uс

А

Q =

τ = 1

0

С

R

Двухфазное короткое замы-

В

кание на землю с непосред-

ственным соединением фаз

К(1,1)=2К(1)+ К(2)

между собой и электриче-

0

5

ской цепью между фазами

через землю (нулевой про-

А

вод)

Двухфазное короткое

В

замыкание на землю с

0

К1,1,1=31

3

соединением всех фаз через

А

землю (нулевой провод)

С

Двухфазное короткое

замыкание на землю с

соединением трех фаз через

В

К1,1,1=2К1+2К2

6

землю (нулевой провод) и

0

электрической цепью непос-

А

С

редственно между двумя

фазами

Двухфазное короткое

замыкание на землю с

В

соединением трех фаз через

0

К1,1,1=3К1+2К2

9

землю (нулевой провод) и

А

С

электрической цепью между

двумя фазами через третью

Двухфазное короткое

В

замыкание на землю с

0

К1,1,1=3К1+3К2

12

соединением трех фаз через

А

землю и непосредственно

С

Двухфазное короткое

замыкание на землю с

В

соединением двух фаз через

0

К1,1,1=2К1+К2

5

землю (нулевой провод) и

А

С

двух фаз непосредственно

друг с другом

22

Окончание табл. 2.2

Графическое

изображение коротко-

Тепловая характеристика

Вид короткого

го замыкания

Условные

(условно)

2

В

замыкания

обозначения

Uс

А

Q =

τ = 1

0

С

R

Двухфазное

В

короткое замыкание

0

на землю с

А

С

соединением всех

К1,1,1=2К1+2К2

фаз через землю

8

(нулевой провод) и

двух фаз через

третью фазу, не

связанную с землей)

Двухфазное

В

короткое замыкание

0

на землю с

соединением двух

А

С

К1,1,1=2К1+2К2

8

короткозамкнутых

фаз с землей и с

третьей фазой, не

связанной с землей

(нулевым проводом)

Двухфазное

короткое замыкание

В

на землю с

0

соединением двух

А

С

К1,1,1=2К1+3К2

11

фаз через землю

(нулевой провод) и

непосредственным

соединением всех

фаз

Двухфазное

В

короткое замыкание

0

на землю с

1,1,1

1

2

соединением двух

А

С

К

7

=К +2К

фаз, одна из

которых замкнута на

землю, через третью

Двухфазное

В

короткое замыкание

на землю с

0

К1,1,1=К1+2К2

7

соединением двух

С

А

фаз через третью,

замкнутую на землю

Двухфазное

короткое замыкание

В

на землю с

0

непосредственным

К1,1,1=К1+2К2

соединением трех

С

7

А

фаз и замыкания

цепи в

одном месте на

землю

23

Так как вариант короткого замыкания в силовых и осветительных электрических сетях заранее предсказать невозможно, необходимо пользоваться критерием

			I	(К)
				кз		≥ 3(4) для предохранителей;
			Iн.вст
I	(К)
	кз	≥ 3(6)				для автоматических выключателей.

Iн.тепл

Примечание. Значение в скобках дано для помещений с взрывоопасными зонами.

Физическая сущность критерия заключается в том, что время срабатывания автоматических выключателей и предохранителей значительно увеличивается при кратности тока короткого замыкания в конце электрической цепи к току номинальной вставки предохранителя (номинальному току автоматического выключателя) меньше трех.

Ток короткого замыкания определяется для "петли" фаза-ноль, исходя из условий максимально возможного сопротивления короткозамкнутого участка и минимально возможного напряжения.

2.3. Обеспечение пожарной безопасности электроустановок

2.3.1. Пожарная опасность электропроводок и кабелей

Обеспечение пожарной безопасности электропроводок и кабелей основано:

на выявлении соответствия типа изоляции, способа прокладки электропроводок и кабелей характеристике окружающей среды;

на выявлении участков проводов и кабелей с разрушенной и обугленной изоляцией;

на контроле надежности затяжки резьбовых соединений; на выявлении мест локальных перегревов электропроводок;

на регулярном контроле величины сопротивления изоляции в соответствии с требованиями ПЭЭП и графиком планово-предупредительного ремонта;

на контроле сроков эксплуатации проводов и кабелей в соответствии с требованиями ГОСТ и ТУ на них;

на контроле величины напряжения питания; на выявлении подключения дополнительных электроприемников, не

предусмотренных проектом; на выявлении отсутствия предусмотренных аппаратов защиты или

несоответствия номинальных характеристик или отключающей способности токов короткого замыкания и токов перегрузок в защищаемом от аварийных режимов участке электрической сети.

24

2.3.2. Пожарная опасность электродвигателей

Обеспечение пожарной безопасности электродвигателей основано:

на проверке соответствия проектной документации и сравнении маркировки двигателя и теплового реле с маркировками, указанными в проектной документации;

на проверке правильности установки регулятора теплового реле, который должен быть установлен в соответствии с формулой

± N = ± Iном − I0 ,

CI0

где Iном - номинальный ток двигателя, А; I0 - ток нулевой установки теплового реле, А; c = 0,055 для защищенных пускателей. Следует помнить, что тепловое реле обеспечивает защиту двигателя только от токовых перегрузок, создаваемых превышением механической нагрузки на валу двигателя, повышением и уменьшением напряжения питания, неполнофазным режимом, незапуском и заклиниванием двигателя, но не реагирует на тепловую перегрузку, обусловленную ухудшением теплоотдачи корпуса двигателя из-за его загрязнения или неисправности вентиляции;

на контроле состояния вводов электропроводки и кабелей в двигатель и надежности затяжки вводных клемм;

на осуществлении контроля отметок в оперативном журнале о плановых ремонтах двигателей.

2.3.3. Пожарная опасность осветительных установок

Пожарная безопасность осветительных установок обеспечивается: визуальным осмотром типа светильника и его соответствия классу

пожаровзрывоопасной зоны и проектной документации; проверкой светильника на наличие механических повреждений, ком-

плектации защитными колпаками и сетками, отражателями и рассеивателями;

проверкой соответствия номинальной мощности ламп и их соответствия номинальной мощности светильника;

выявлением люминесцентных ламп, светящихся не полностью, мигающих ламп и ламп, светящихся только в приэлектродной области;

выявлением светильников с люминесцентными лампами, имеющими повышенный шумовой эффект;

измерением величины напряжения у наиболее удаленной лампы и лампы, ближней к осветительному щитку (напряжение не должно отклоняться более чем на ± 2,5 % относительно номинального значения);

25

измерением сопротивления изоляции осветительной сети, которое должно быть не менее 0,5 МОм;

выявлением сгораемых материалов, расположенных под светильниками;

проверкой выполнения графика чистки светильников.

26

Глава 3

ПОЖАРНАЯ ОПАСНОСТЬ КОМПЛЕКТУЮЩИХ ЭЛЕМЕНТОВ ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКИХ УСТРОЙСТВ

Пожарная безопасность электротехнических устройств может быть обеспечена при условии, что вся номенклатура комплектующих элементов отвечает требованиям пожарной безопасности. Проверка соответствия этим требованиям должна осуществляться методами, обладающими объективностью, достоверностью и точностью.

Показатели пожарной опасности для электротехнических устройств в настоящее время приведены в стандартах. Например, согласно ГОСТ 20.57.406-81, изделия электронной техники и их комплектующие элементы должны испытываться на пожарную опасность двумя методами.

Первый метод в соответствии с ГОСТ 20.57.406-8 – это испытание на воздействие пламени. Метод характеризует пожарную опасность комплектующих элементов при внешнем воздействии источника зажигания, в качестве которого используется пламя газовой горелки, выполненной из металлической трубки диаметром (0,5±0,1) мм. Время приложения пламени устанавливается в ТУ на изделие или в программе испытаний в зависимости от теплофизических характеристик изделия. Комплектующий элемент считается выдержавшим испытание, если время его горения после удаления горелки не превышает 30 с. Этим же методом испытываются материалы, из которых изготавливается конструкция электротехнического устройства.

Второй метод – испытание на воздействие аварийных электрических перегрузок по ГОСТ 20.57.406 (409-2) – применяется только для комплектующих элементов. Уровень электрической перегрузки устанавливается опытным путем исходя из условий возможного пожароопасного режима работы комплектующего элемента. Оценивается возможность зажигания окружающих элементов и (или) конструкционных материалов электротехнического (электронного) устройства.

Указанные методы позволяют определить показатели пожарной опасности отдельных комплектующих элементов: резисторов, транзисторов, интегральных микросхем, конденсаторов, моточных изделий и т.д.

3.1. Резисторы

Резистор является самым распространенным комплектующим элементом электротехнических устройств. В зависимости от назначения и условий эксплуатации отечественная промышленность производит типовой ряд резисторов, корпус которых изготовлен из металла, керамики или полимерного материала. Источником зажигания резистор может стать при от-

27

казе “прилегающих” к нему комплектующих элементов. На рис. 3.1. приведен фрагмент электрической схемы блока питания электротехнического устройства. Пожарную опасность в рассматриваемой электрической схеме представляют резисторы R1-R3 типа С5, номинальная мощность рассеяния которых составляет 5 Вт и корпус которых изготовлен из полимерного материала. Резисторы стоят в цепи эмиттеров транзисторов V2-V4. При отказе типа “короткое замыкание” одного из транзисторов к резистору R1-R3 в электрической цепи отказавшего транзистора прикладывается 10 В, в результате на резисторе выделяется мощность около 1 кВт. При таком режиме работы резистор нагревается и становится источником зажигания.

	V2	R1
A			A
V	V3	R2	V
		R3
Рис. 3.1. Фрагмент схемы платы ПСТ-01 в блоке ВВП-01

Температура корпуса резистора в аварийном режиме работы может превышать в течение длительного времени температуру воспламенения окружающих конструкционных материалов. У керамических резисторов в аварийном режиме работы происходит вспышка при выгорании краски с поверхности корпуса. Если конструкция электротехнического устройства не является пылезащищенной, то создаются условия для поджигания пыли и возникновения вторичных источников зажигания через открытое пламя. Температура выводов резистора в аварийном пожароопасном режиме работы превышает температуру плавления припоя. Контакты разрушаются и создаются дополнительные переходные сопротивления, которые также могут стать источниками зажигания конструкционных материалов.

Наибольшую пожарную опасность в аварийном режиме работы представляют резисторы типа С5, которые конструктивно имеют два типа исполнения. Первый тип корпуса резистора выполнен из полимерного материала. В аварийном режиме работы корпус резистора горит и обладает эффектом сильного дымообразования. Второй тип корпуса резистора С5 выполнен из металлической оболочки. В течение длительного времени работы может рассеивать мощность до 1 кВт, разогреваясь до температуры

28

600-800°С. Зависимость температуры нагрева керамического корпуса резистора типа МЛТ2-20 от времени в аварийном режиме работы, приведена на рис. 3.2. Зависимость времени зажигания материала печатной платы из фольгированного стеклотекстолита СТФ2-35-1,5 от мощности, выделяющейся на резисторе С5 в аварийном режиме работы, приведено на рис. 3.3.

	Мощность 50 Вт
Т, ºC	1000
	Мощность 45 Вт
				Мощность 20 Вт
Температура	500
	0	200	300	400	500 Время τ, с
	100
	Рис. 3.2. Зависимость температуры нагрева
	поверхности корпуса резистора МЛТ2-20 Ом от
	времени в аварийном режиме

Время зажигания τ, с

4 0 0

2 0 0

0

МЛ Т 2 -2 0 О м

С5 -5 -1 2 0 О м

2 0 0

4 0 0

6 0 0

8 0 0

1 0 0 0

М о щ н о с ть Р , В т

Р и с . 3 .3 . З ав и си м о сть в р ем ен и заж и ган и я м ате р и ал а п еч атн о й п л аты о т м о щ н о сти , в ы д ел я ю щ ей ся н а р е зи сто р е в а в а р и й н о м р еж и м е

При электрической перегрузке резисторов возникают также отказы типа “обрыв”, при этом температура корпуса резистора не достигает пожароопасных значений. Пожароопасный аварийный режим работы резистора - событие вероятное.

Резисторы, имеющие номинальную мощность рассеяния 0,125÷0,5 Вт, пожарной опасности для конструкционных материалов не представляют.

При возникновении на них аварийных электрических режимов происходит разогрев корпуса резистора в центральной части с образованием трещины, после чего электрическая цепь “обрывается”. Резисторы 0,125÷0,5 Вт при разогреве корпуса в аварийном режиме работы “выходят” в

29