Вопрос 2. Тепловое проявление электрической энергии, пожарная опасность и меры профилактики.

Тепловое проявление электрической энергии в сетях, связанных:

• с токами короткого замыкания;

• большими переходными сопротивлениями;

• перегрузкой.

Тепловое проявление электрической энергии в условиях технологических процессов производств может быть источником зажигания в различных случаях.

Например, в результате несоответствия электрооборудования номинальным токовым нагрузкам или характеру окружающей среды (влажности, температуры, химической активности).

В результате перегрузки электрических сетей и электродвигателей – приводов вращающихся узлов и механизмов технологических машин и аппаратов (смесителей и реакторов с перемешивающими устройствами, вращающихся барабанных сушилок, молотковых и шаровых мельниц, подъемно-транспортных устройств и т.п.).

Пожаровзрывоопасные ситуации возникают в технологических процессах производств при возникновении токов короткого замыкания, при пробоях изоляции, чрезмерном перегреве электродвигателей.

В результате механических повреждений электрооборудования или отдельных участков электрических цепей, при искровых разрядах статического электричества и атмосферного электричества.

Тепловое проявление электрической энергии в сетях, связанных с возникновением токов короткого замыкания (КЗ)

Наиболее распространенной причиной возникновения токов короткого замыкания является повреждение изоляции электрических проводов. Повреждение изоляции электрических проводов или других токоведущих частей происходит вследствие механических повреждений, старения изоляции от длительной эксплуатации, от эксплуатации в агрессивных средах (пары кислот и щелочей) и действия влаги, от систематических перегрузок и т.п.

Возникновение токов короткого замыкания может быть вызвано обрывом провода с последующим соприкосновением неизолированных токопроводящих элементов между собой, имеющих различную полярность (постоянный ток), подключенных к различным фазам (многофазный переменный ток) или имеющих различные потенциалы (замыкание на землю, заземленные предметы и нулевые провода).

Кроме того, короткое замыкание может произойти и в результате несоответствия примененных марок проводов их фактическому назначению.

Токи короткого замыкания образуются вследствие непредусмотренного нормальными условиями работы замыкания через малое сопротивление между фазами.

При токах короткого замыкания (КЗ) общее сопротивление электрической цепи резко уменьшается, что приводит к значительному увеличению тока в ней по сравнению с током нормального режима.

Пожарная опасность токов короткого замыкания связана в основном с высокой температурой образующейся дуги в зоне замыкания (около2000 – 4000 ⁰С) и характеризуется:

• во-первых, способностью изоляции загораться от нагрева токопроводящей жилы током или дугой КЗ;

• во-вторых, возможностью образовывать в момент замыкания расплавленные (горящие) частицы проводниковых материалов, которые, разлетаясь, могут создавать самостоятельные очаги пожаров.

Замыкания и искровые пробои между обкладками конденсаторов, между электродами аппаратов и устройств (например, между электродами электродегидраторов установок обессоливания и обезвоживания нефти) могут привести к повреждениям герметичных аппаратов и воспламенению горючих веществ.

Тепловое проявление электрической энергии в сетях, связанных с перегрузкой

Перегрузка электрических сетей и машин вызывается увеличением механической нагрузки на электродвигатели, а также подключением к электрическим сетям дополнительных токоприемников, на которые сети не рассчитаны.

Увеличение силы тока в сетях и машинах приводит к выделению большого количества тепла и воспламенению изоляции.

Опасные последствия перегрузки наблюдаются при неправильной автоматической защите сетей.

Тепловое проявление электрической энергии в сетях, связанных с большими переходными сопротивлениями

Большие переходные сопротивления возникают чаще всего в местах, где провода и кабели некачественно присоединяются к машинам и аппаратам или токопроводящие жилы соединяются друг с другом холодной скруткой, а также в местах плохого контакта.

В местах больших переходных сопротивлений выделяется значительное количество тепла, что может привести к загоранию изоляции, а также рядом находящихся горючих веществ.

Разряды статического электричества могут образовываться при транспортировке жидкостей, газов и пылей, при ударах, измельчении, распылении и подобных процессах механического воздействия на материалы и вещества, являющиеся диэлектриками.

Искровые разряды статического электричества могут воспламенять паро-газо- и пылевоздушные смеси.

Накапливанию высоких потенциалов статического электричества и формированию искровых разрядов способствует:

- отсутствие или неэффективность специальных мер защиты от статического электричества;

- образование электроизоляционного слоя отложений на заземленных поверхностях;

- нарушение режимов работы аппаратов (увеличение скорости движения веществ, падение струи с высоты, загрязненность движущихся жидкостей или наличие на их поверхности каких-либо плавающих тел и т.п.).

Отсутствие, неисправность или неправильная эксплуатация систем молниезащиты в зонах активного проявления грозовой деятельности могут вызвать поражение зданий, сооружений, технологических установок прямыми ударами молнии, особенно при наличии массивных высоких металлических конструкций или аппаратов со стравливающими линиями и воздушками.

Индукционное и электромагнитное воздействие атмосферного электричества способствует появлению значительных электрических потенциалов на производственном оборудовании трубопроводах и строительных конструкциях.

Отсутствие или неисправность систем заземления аппаратов и конструкций, отсутствие перемычек между трубопроводами могут привести к образованию опасных искровых разрядов.

В некоторых случаях воспламенение горючих веществ происходит в результате индукционного и диэлектрического нагрева.

Так, при воздействии переменных магнитных полей происходит нагрев до высокой температуры металлических частичек, оказавшихся, например, в древесине при сушке ее токами высокой частоты.

Кроме того, могут быть местные перегревы диэлектриков, попавших под воздействие переменного электрического тока (например, наличие сучковатых смолистых досок при сушке древесины токами высокой частоты).

Меры по предупреждению опасности теплового проявления электрической энергии

Предупреждение опасности теплового проявления электрической энергии обеспечивается правильным уровнем и вида взрывозащиты электродвигателей и аппаратов управления, другого электрического и вспомогательного оборудования в соответствии с классом пожаро- или взрывоопасной зоны, категории и группы пожароопасной смеси (для взрывоопасных зон), а также с общими свойствами и характером окружающей среды (влажностью, температурой, химической активностью и т.п.).

Важное значение имеет также:

- Систематическое проведение испытаний сопротивления изоляции электросетей и электрических машин в соответствии с графиком планово-предупредительного ремонта.

- Надежная защита от токов короткого замыкания быстродействующими предохранителями и автоматическими выключателями (автоматами).

- Предупреждение технологической перегрузки.

Предусматривается аварийное отключение электрических машин в тех случаях, когда в них появляется дым или огонь, заметно снижается частота вращения валов, происходит чрезмерный перегрев подшипников.

Кроме того, предусматриваются мероприятия по предупреждению больших переходных сопротивлений путем систематического осмотра и ремонта контактной части электрооборудования.

Предусматриваются мероприятия по исключению разрядов статического электричества путем заземления технологического оборудования, повышения влажности воздуха или применения антистатических примесей в наиболее вероятных местах генерирования зарядов, ионизации среды в аппаратах и ограничения скорости движения электризующихся жидкостей.

Предусматривается защита зданий и сооружений, отдельно стоящих аппаратов от прямых ударов молнии молниеотводами и от вторичных ее воздействий.