Черкасов В.Н., Костарев Н.П. Пожарная безопасность электроустановок - файл n1.doc

приобрести
Черкасов В.Н., Костарев Н.П. Пожарная безопасность электроустановок
скачать (5053.5 kb.)
Доступные файлы (22):
n1.doc2596kb.20.08.2002 16:08скачать
n2.doc59kb.19.08.2002 13:03скачать
n3.doc529kb.20.08.2002 16:15скачать
n4.doc1096kb.20.08.2002 16:18скачать
n5.doc642kb.20.08.2002 16:19скачать
n6.doc1727kb.20.08.2002 16:36скачать
n7.doc3660kb.19.08.2002 13:13скачать
n8.doc529kb.15.08.2002 16:43скачать
n9.doc1445kb.20.08.2002 16:44скачать
n10.doc940kb.21.08.2002 11:52скачать
n11.doc58kb.10.12.2002 11:31скачать
Oblogka_Titul.doc94kb.11.12.2002 11:44скачать
n13.doc148kb.21.08.2002 12:25скачать
n14.doc47kb.26.06.2002 14:28скачать
n15.doc298kb.19.08.2002 13:05скачать
n16.doc53kb.11.12.2002 09:47скачать
n17.doc55kb.11.07.2002 15:04скачать
n18.doc63kb.12.08.2002 09:58скачать
n19.doc79kb.12.08.2002 10:18скачать
n20.doc60kb.25.07.2002 14:25скачать
n21.doc38kb.18.04.2002 11:18скачать
n23.doc69kb.04.07.2002 10:25скачать

n1.doc

  1   2

Глава 1


ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЕ И ПОЖАРНАЯ ОПАСНОСТЬ
ЭЛЕКТРОУСТАНОВОК


Электроустановками называется совокупность машин, аппаратов, линий и вспомогательного оборудования (вместе с сооружениями и помещениями, в которых они установлены), предназначаемых для производства, преобразования, трансформации, передачи, распределения электрической энергии и преобразования ее в другой вид энергии.

1.1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ ОБ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИИ
И ЭЛЕКТРОУСТАНОВКАХ


Промышленные электроустановки по функциональному назначению подразделяются на следующие виды:

генераторы – вырабатывающие электрическую энергию;

преобразователи напряжения (трансформаторы), преобразователи частоты – преобразующие электрическую энергию;

провода, кабели – передающие электрическую энергию от пунктов выработки и преобразования до электроприемников;

распределительные подстанции, узлы, щиты, устройства – распределяющие электрическую энергию;

электродвигатели, электротермические, электросварочные, электроосветительные и другие – потребляющие электрическую энергию электроприемники.

Все перечисленные электроустановки, согласно Правилам устройства электроустановок (ПУЭ) [1], нормируются на напряжение до 1000 В и напряжение выше 1000 В.

Около 75 % всей вырабатываемой в нашей стране электрической энергии потребляется промышленными электроприемниками, которые по виду потребляемого тока делятся на следующие группы:

электроприемники трехфазного тока напряжением до 1000 В частотой 50 Гц;

трехфазного тока свыше 1000 В частотой 50 Гц;

однофазного тока до 1000 В частотой 50 Гц;

работающие с иной частотой, питаемые от преобразовательных подстанций и установок;

постоянного тока, питаемые от преобразовательных подстанций и установок.

Промышленные предприятия работают на переменном трехфазном токе. Группы электроприемников постоянного тока питаются от преобразовательных подстанций с полупроводниковыми выпрямителями, чаще всего с использованием мощных тиристоров. Так как выпрямительные агрегаты питаются от сети трехфазного тока, то они, в свою очередь, являются электроприемниками трехфазного тока.

Электроустановки напряжением до 1000 В выполняются как с глухозаземленной, так и с изолированной нейтралью, а установки постоянного тока – с глухозаземленной и изолированной нулевой точками.

Электроустановки с изолированной нейтралью следует применять при повышенных требованиях к безопасности при условии, что в этом случае обеспечивается контроль изоляции сети и целостность изолирующей прокладки пробивных предохранителей, отключение участков с замыканием на землю.

В четырехпроводных сетях переменного тока или трехпроводных сетях постоянного тока глухое заземление нейтрали обязательно.

По требованиям обеспечения надежности электроснабжения электроприемники делятся на три категории. Нарушение электроснабжения электроприемников I категории может вызвать опасность для жизни людей, нанести большой ущерб народному хозяйству, повредить оборудование, привести к массовому браку продукции, а также к трудновосстанавливаемым нарушениям технологического процесса. Электроприемники этой категории должны питаться, по меньшей мере, от двух независимых источников, и обрыв питания допускается только на время автоматического переключения с основного вида на резервный.

В I категорию включена также особая группа электроприемников, бесперебойная работа которых необходима для безаварийного останова производства в целях предотвращения угрозы жизни людей, взрывов, пожаров и повреждения дорогостоящего основного оборудования.

Примерная схема электроснабжения объекта с электроприемниками особой группы приведена на рис. 1.1. Подстанции глубокого ввода (ПГВ) питаются от двух независимых источников (НИ1) и (НИ2) – трансформаторов Тр1 и Тр2 110/10 кВ. Электроэнергия для дальнейшего распределения между потребителями поступает от указанных источников питания соответственно на распределительные устройства (РУ1) и (РУ2) напряжением 10 кВ. Шины РУ1 и РУ2 электрически могут быть связаны устройством автоматического включения резерва (АВР1) посредством масляного выключателя В1, который в нормальном режиме работы схемы находится в положении «выключено». Распределительные устройства ПГВ питают распределительные пункты РП1, РП2, РП3. РП2 и РП3 имеют секции электроснабжения потребителей особой группы. Для надежного электроснабжения потребителей особой группы в данной схеме применено многоступенчатое резервирование.
При отказе одного из двух независимых источников питания (НИ1 и НИ2) срабатывают устройства электрической защиты, аварийная цепь отключается выключателем Вп. Далее срабатывает устройство АВР1 и электрически соединяет шины РУ1 и РУ2 посредством включения выключателя В1. При полной потере питания от двух независимых источников НИ1 и НИ2 подстанцией глубокого ввода аварийное электроснабжение секций особой группы РП2 и РП3 после отключения поврежденных участков осуществляется вводом резервного источника питания Г, который находится в «горячем» резерве (включаются выключатели В2).

К электроприемникам II категории относятся такие, перерыв питания которых приводит к резкому снижению выпуска продукции, длительным простоям механизмов, транспорта. Категория охватывает многочисленную группу электроприемников, которые допускают перерыв в электроснабжении в течение времени, необходимого дежурному персоналу для обеспечения включения резервного питания. Эти электроприемники можно питать от одной воздушной линии электропередач напряжением 6 кВ и выше, осуществляя резервирование на пониженном напряжении, а также от одного трансформатора, если есть централизованное резервирование трансформаторов на складе внутри объекта или на небольшом расстоянии от него. Для этой категории можно применять автоматическое резервирование, если это не требует больших затрат.

К электроприемникам III категории относятся все остальные потребители.

Электроприемники на взрывоопасных и пожароопасных объектах относятся к I или ко II категории. Это нормативное решение обеспечивает более эффективную эвакуацию людей и имущества при пожаре, большую надежность системы водоснабжения, внутрицехового транспорта и другого оборудования промышленного предприятия.

Основным элементом схемы электроснабжения являются электрические сети, которые по конфигурации разделяются на разомкнутые и замкнутые. Разомкнутые электрические сети делятся на радиальные и магистральные (рис. 1.2); замкнутые электрические сети – на двусторонние, кольцевые, двойные магистральные, сложнозамкнутые (рис. 1.3).

Магистральной сетью называется схема питания нескольких главных или цеховых подстанций от одной магистрали с общим отключающим аппаратом со стороны питания. Магистральные сети осуществляют дробление подстанций наиболее экономичным образом, особенно при применении в качестве магистралей линий электропередачи или токопроводов.

Рис. 1.2. Конфигурация разомкнутых электрических сетей:

а – распределенная радиальная; б – сосредоточенная радиальная; в – магистральная
Магистральные сети в замкнутых электрических сетях в зависимости от особенностей электроснабжения потребителей могут выполняться в виде одиночных и двойных магистралей с односторонним или двусторонним питанием (см. рис. 1.3). Разновидностью схем с двусторонним питанием являются магистральные кольцевые и сложнозамкнутые схемы (см. рис. 1.3, б).

Радиальные сети (см. рис. 1.2, а,б) могут применяться в случаях, когда магистральные сети не дают экономического эффекта или не удовлетворяют заданным требованиям, например, при питании:

крупных сосредоточенных нагрузок, в частности, если питание производится кабельными линиями или линиями, пропускная способность которых недостаточна для одновременного питания нескольких подстанций;

средних и крупных обособленных нагрузок;

ударных и резко колеблющихся нагрузок (электропечных подстанций, прокатных станов и т.п.).

Радиальные сети обладают большей гибкостью и удобством в эксплуатации, поскольку место повреждения может быть обнаружено быстрее и проще.



Рис. 1.3. Конфигурация замкнутых электрических сетей:

а - двусторонняя; б - кольцевая; в - двойная магистральная;

г - сложнозамкнутая
Радиальные сети бывают одноступенчатые, когда территория предприятия невелика и распределяемая мощность также мала, двухступенчатые, когда применяются промежуточные распределительные пункты, питающие радиальные сети другой ступени. В таком случае освобождаются более крупные подстанции, например главные понизительные подстанции (ГПП), от большего числа присоединений.

По конструкции электросети разделяются на электропроводки, токопроводы, кабельные и воздушные линии электропередач.

Электропроводкой называется совокупность проводов и кабелей с относящимися к ним креплениями, поддерживающими защитными конструкциями и деталями, установленными в соответствии с ПУЭ [1].

Токопроводом называется устройство, предназначенное для передачи и распределения электроэнергии, состоящее из неизолированных или изолированных проводников и относящихся к ним изоляторов, защитных оболочек, ответвительных устройств, поддерживающих и опорных конструкций.

Кабельной линией называется линия для передачи электроэнергии или отдельных ее импульсов, состоящая из одного или нескольких параллельных кабелей с соединительными, стопорными и концевыми муфтами (заделками) и крепежными деталями.

Воздушной линией электропередачи до 1 кВ называется устройство для передачи и распределения электроэнергии по проводам, расположенным на открытом воздухе и прикрепленным при помощи изоляторов и арматуры к опорам или кронштейнам, стойкам на зданиях и инженерных сооружениях (мостах, путепроводах и т.п.).

Электропроводки в электрических сетях до 1000 В бывают наружными и внутренними, с защищенными и незащищенными изолированными проводами, открытые и скрытые. Открытые проводки могут быть стационарными, передвижными и переносными. Во всех случаях необходимо полное соответствие типов проводки свойствам среды, особенно химически агрессивной, пожаро- и взрывоопасной.

Токопроводы очень эффективны при передаче большого количества электроэнергии на сравнительно небольшие расстояния. Они получили широкое распространение, так как позволяют отказаться от большого числа дорогостоящих кабелей и представляют собой устройство из голых проводников (шин, лент, проводов), изоляторов и вспомогательных конструкций, смонтированных в тоннелях, галереях или на эстакадах. Токопроводы любой из этих конструкций могут применяться на первой ступени электроснабжения. При этом возможны следующие варианты питания электроприемников:

Первый вариант. Первая ступень – от узлов распределительной подстанции (УРП), главной понизительной подстанции (ГПП), подстанции глубокого ввода (ПГВ) или от электрической системы через ГПП к РП, если распределение электрической энергии идет на напряжении 6–10 кВ.

Второй вариант. Вторая ступень – от РП или вторичного распредустройства ПГВ к цеховым трансформаторным подстанциям (ТП) или к отдельным крупным потребителям.

Третий вариант. Третья ступень – от цеховых ТП к отдельным электроприемникам на напряжении до 1000 В.

Электроснабжение промышленных предприятий, включая пожаро- и взрывоопасные, характеризуется следующими особенностями:

сосредоточением больших нагрузок на сравнительно небольшой территории;

постоянным и неизбежным увеличением нагрузок и расширением применения электроэнергии в технологических процессах;

возможностью возникновение аварии и перебоев в электроснабжении, отрицательно влияющих на ритмичность работы предприятия и непрерывность технологического процесса;

влиянием производственной среды (повышенной влажности и температуры, вредных агрессивных сред и т.п.) на элементы электрооборудования и др.

1.2. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ ПО ПРОВОДАМ И КАБЕЛЯМ

Для передачи электрической энергии непосредственно к потребителям широко используются провода и кабели [46].

Провод – кабельное изделие, содержащее одну неизолированную или одну и более изолированных жил, которые в зависимости от условий прокладки и эксплуатации могут быть покрыты неметаллической оболочкой и (или) оплеткой, либо одну изолированную или несколько изолированных друг от друга проволок, имеющих общую обмотку и (или) оплетку из изолирующего материала.

Кабель – кабельное изделие, содержащее одну или несколько изолированных жил (проводников), заключенных в металлическую или неметаллическую оболочку, поверх которой в зависимости от условий прокладки и эксплуатации накладывается защитный покров.

Провода и кабели маркируются в зависимости от того, из каких материалов выполнены токоведущие жилы. В обозначении маркировки провода первая буква «А» означает, что провод имеет алюминиевую жилу. Если обозначение маркировки провода начинается с другой буквы (например, ППВ, ПР, ПРП и др.), то это означает, что данный провод имеет медную жилу. Провода с резиновой изоляцией имеют в условном обозначении букву «Р», стоящую, как правило, после буквы «П» (провод). Провода с полихлорвиниловой изоляцией имеют в условном обозначении букву «В». Медные гибкие провода в своем условном обозначении имеют букву «Г» (гибкие).

Жилы проводов имеют стандартные сечения. Наиболее распространенными из них являются сечения: 0,5; 0,75; 1; 1,5; 2,5; 4; 6; 10; 16; 25; 35; 50; 70; 95; 120; 185; 240; 300; 400 мм2. Назовем наиболее распространенные марки проводов. Провода и шнуры с резиновой изоляцией в оплетке из волокнистых материалов: ПР, ПРГ, ПРПГ, ПРПГУ, АПР, ПРТО, АПРТО, ПРГН; провода с полихлорвиниловой изоляцией: ПВ, АППВ, ППВ, ПГВ, АПВ, ППГВ, ППВС, АППВС; провода, имеющие металлическую или иную оболочку, которая защищает изоляцию от механических повреждений: ПРП, ПРРП, ПРПВ, ПРВ, АПРВ, ПРВД, ШРПЛ, ШРПС, ПРШП. Провода теплостойкие: ПРКС, ПРБС, ПТГ, ПРКТ, ПРКА с температурой нагрева изоляции от 108 до 250 С и др.

Для питания электроэнергией мощных потребителей в «тяжелых» условиях и средах, как правило, используются кабели. В зависимости от назначения и конструкции кабели маркируются буквенными символами, расшифровка которых приведена в табл. 1.1.
Таблица 1.1

Конструкция
кабеля

Место символа в обозначении марки кабеля

Значение символа

Примечание

в начале

в середине

в конце

Токопроводящая жила

Изоляция жил

Защитная герметичная оболочка

Броня

Отдельно освинцованные жилы

А


А

С

В

Н

О




Рт
В

П


Б

П

Г


Т

Алюминий
Резина повышенной теплостойкости

Полихлорвинил

Полиэтилен

Алюминий

Свинец

Полихлорвинил

Найрит (резина, не распространяющая горение)

Стальная лента

Проволока

Без джутового покрова поверх брони (кабель голый)

Для прокладки в трубах

Медная жила символа не имеет

Бумажная изоляция символа не имеет


Контрольные кабели имеют в маркировке букву «К», например, КАБГ – контрольный кабель с медной жилой, алюминиевой оболочкой, бумажной изоляцией и голой броней.

На рис. 1.4 приведен пример конструкции силового кабеля. Наиболее распространены кабели с резиновой изоляцией в свинцовой оболочке: СРГ, СРБ, САРБ, СРБГ, АСПГ, СРПГ; в полихлорвиниловой или найритовой оболочке: ВРГ, ВРБ, АВРГ, НРГ, АНРБ; с пластмассовой изоляцией: ВВГД, АВВГД, ВБВ, АВБВ, АВВ, АВтВ, ВВ, ВБВнг (оболочка пониженной горючести), ЦСБУ, АЦСБУ; с бумажной пропитанной изоляцией в свинцовой оболочке: СГ, АСГ, АСГТ, СБ, СП, СПГ; в алюминиевой оболочке: АГ, ААГ, АБГ, АП, АПГ, ААПГ.

При выборе марок проводов, шнуров и кабелей руководствуются назначением и рабочим напряжением; характером окружающей среды, в том числе такими ее свойствами, как пожаро- и взрывоопасность и агрессивность; способом прокладки; ценностью сооружения и его архитектурными особенностями; условиями электробезопасности и пожарной безопасности при эксплуатации сети. Так, по условиям пожаро- и взрывобезопасности [1] во взрывоопасных зонах В-I и В-Iа должны использоваться провода и кабели только с медными жилами. Во взрывоопасных зонах остальных классов допускается применять провода и кабели с алюминиевыми жилами в том случае, если соединения и оконцевания производятся пайкой, сваркой или опрессовкой и если у машин, аппаратов и приборов есть вводные устройства и контактные зажимы, предназначенные для присоединения проводов и кабелей с алюминиевыми жилами.



Рис. 1.4. Силовой кабель:

1 - токоведущие жилы; 2 - фазная изоляция (бумага, пропитанная маслом или теплостойкая резина); 3 - джутовый заполнитель;
4 - поясная изоляция (бумага, пропитанная маслом, или теплостойкая резина); 5 - защитная оболочка (свинцовая или алюминиевая); 6 - джутовая прослойка; 7 - стальная ленточная броня;
8 - джутовый покров
Провода и кабели должны иметь изоляцию, соответствующую напряжению сети, а защитные оболочки – условиям и способу прокладки. В пожаро- и взрывоопасных зонах изоляция провода и кабеля должна соответствовать номинальному напряжению сети, но быть не ниже 500 В.

Во взрывоопасных зонах всех классов допускается применение проводов и кабелей с резиновой, полихлорвиниловой и бумажной изоляцией. В пожароопасных зонах для электропроводок рекомендуется применять провода и кабели (бронированные и небронированные) с алюминиевыми и медными жилами, оболочками и покровами из материалов, не поддерживающих горения. Применение проводов и кабелей с полиэтиленовой изоляцией и оболочкой запрещается в пожаро- и взрывоопасных зонах всех классов.

Кабели, прокладываемые во взрывоопасных зонах всех классов открыто (на конструкциях, стенах, в каналах, туннелях и т.п.), не должны иметь наружных покровов и покрытий из горючих материалов (джута, битума, хлопчатобумажной оплетки и т.п.), а кабели для напряжения выше 1000 В, кроме того, должны быть бронированными. Применение кабелей с алюминиевой оболочкой в зонах В-I и В-Iа запрещается.

Допустимые способы прокладки кабелей и проводов во взрывоопасных зонах приводятся в табл. 1.2.

Таблица 1.2

Кабели

и провода

Способ прокладки

Зоны

Сети напряжением выше 1000 В

Силовые сети и вторичные цепи напряжением до 1000 В

Осветительные сети до

380 В

Бронированные кабели

Открыто – по стенам и строительным конструкциям на скобах и кабельных конструкциях; в коробах, лотках, на тросах, кабельных и технологических эстакадах; в каналах; скрыто – в земле (в траншеях), в блоках

В зонах любого класса

Небронированные кабели в резиновой, полихлорвиниловой и металлической оболочках

Открыто – при отсутствии механических и химических воздействий: по стенам и строительным конструкциям на скобах и кабельных конструкциях; в лотках, на тросах.

В каналах пылеуплотненных (например, покрытого асфальтом) или заполненных песком

Открыто – в коробах

В-Iб,

В-IIа,

В-Iг

В-II,

В-IIа

В-1б,

В-Iг

В-1б,

В-IIа,

В-Iг

В-II,

В-IIа

В-Iа,

В-1б,

В-Iг

В-Iа,

В-1б,

В-IIа,

В-Iг


В-II,

В-IIа

В-Iа,

В-1б,

В-Iг

Изолированные провода

Открыто и скрыто – в стальных водогазопроводных трубах

В зонах любого класса


Для искробезопасных цепей во взрывоопасных зонах любого класса допускается перечисленные в табл. 1.2 способы прокладки кабелей и проводов.

1.3. ПРИЧИНЫ ПОЖАРООПАСНЫХ ОТКАЗОВ И ЗАГОРАНИЙ

В ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКИХ УСТРОЙСТВАХ

Электротехнические устройства можно объединить в группы по наиболее существенным признакам: конструктивному исполнению, электрическим характеристикам, функциональному назначению. Шесть основных групп электроустановок охватывают практически все многообразие применяемых на практике электротехнических устройств. Это провода и кабели, электродвигатели, генераторы и трансформаторы, осветительная аппаратура, распределительные устройства, электрические аппараты пуска, переключения, управления, защиты, электронагревательные приборы, аппараты, установки, электронная аппаратура, ЭВМ.

Причины загораний проводов и кабелей

1. Перегрев от короткого замыкания между жилами провода и жилами кабеля, их жилами и землей в результате:

пробоя изоляции повышенным напряжением, в том числе от грозовых перенапряжений;

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.

2. 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.

3. 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.

Причины загораний электродвигателей, генераторов

и трансформаторов

1. 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;

2. 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.

3. 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).

4. 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.

Причины загораний осветительной аппаратуры

1. 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.

2. 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.

Причины загораний в распределительных устройствах,

электрических аппаратах пуска, переключения, управления, защиты

1. 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.

2. 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.

3. 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.

4. 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.

Причины загораний в электронагревательных приборах,

аппаратах, установках

1. 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.

2. 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.

Причины загораний комплектующих элементов

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.

1.4. ВЕРОЯТНОСТНАЯ ОЦЕНКА ПОЖАРООПАСНЫХ

ОТКАЗОВ В ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКИХ УСТРОЙСТВАХ

В ГОСТ 12.1.004-91 условие пожаробезопасности электротехнического изделия оценивается в соответствии с выражением:



где Qп.р - вероятность возникновения характерного пожароопасного режима в составной части изделия (возникновения короткого замыкания (КЗ), перегрузки, повышения переходного сопротивления и т.п.), 1/год; Qп.з - вероятность того, что значение характерного электротехнического параметра (тока, переходного сопротивления и др.) лежит в диапазоне пожароопасных значений; Qн.з - вероятность несрабатывания аппарата защиты (электрической, тепловой и т.п.); Qв - вероятность достижения горючим материалом критической температуры или его воспламенения.

Полученные данные о фактических вероятностях возникновения пожаров сравнивают с нормативной величиной 10-6 в год (в расчёте на одно изделие). Изделие считается пожаробезопасным, если фактическая или расчётная (для новых изделий) вероятность возникновения пожара не превышает нормативной.

Объективным показателем оценки пожарной опасности электрических изделий является вероятность возникновения пожара, учитывающая как возникшие пожары, так и количество изделий данного вида, находящихся в эксплуатации. Как было отмечено выше, в соответствии с требованиями ГОСТ 12.1.004-91 эта вероятность для одного изделия не должна превышать 10-6 пожаров в год. Фактическая вероятность возникновения пожаров от электротехнических изделий определяется по формуле



где n - количество пожаров в год от изделий определённого вида; N - количество изделий определённого вида, находящихся в эксплуатации.

Вероятностные показатели пожарной опасности электротехнических изделий на основе статистических данных приведены в табл.1.3.

Таблица 1.3

Изделие

Вероятность возникновения

Вероятность перехода

загорания в пожар

пожара

загорания

Электроплитка

7,510-5

1,3510-4

0,56

Телевизор

7,510-5

1,0810-4

0,53

Электрокамин

7,510-5

5,210-5

0,58

Холодильник

8,2510-6

1,5410-5

0,53

Трансформатор регулировочный; стабилизатор напряжения

7,8610-6

1,4710-5

0,53

Электроутюг

7,8010-6

1,4310-5

0,54

Светильник с лампой накаливания

5,3910-6

9,9610-6

0,54

Магнитофон

4,1510-6

7,7710-6

0,53

Радиоприёмник

3,8610-6

7,0810-6

0,55

Электровентилятор

3,7710-6

6,6210-6

0,57

Электродвигатель

1,1810-6

1,9410-6

0,61

Электропаяльник

1,0710-6

1,7610-6

0,61

Магнитный пускатель

9,7010-7

1,7010-6

0,57


Для того чтобы электротехнические изделия не представляли пожарной опасности, необходимо при разработке иметь информацию о пожарной опасности их составных частей. Перечень методов оценки пожарной опасности электротехнических изделий и последовательность действий для принятия решения о соответствии изделия требованиям пожарной безопасности приведён на рис. 1.5.


При оценке пожарной опасности электротехнических изделий используются характеристики надёжности комплектующих элементов и данные об аварийных пожароопасных режимах. В табл. 1.4 приведены значения пожароопасных режимов для комплектующих элементов электротехнических изделий.

Аварийные пожароопасные режимы определяются при имитации неисправностей комплектующих элементов в функциональных узлах электрооборудования. Выявляются комплектующие, отказ которых приводит к воспламенению материалов, находящихся в непосредственной близости, либо самих комплектующих.

Таблица 1.4

Наименование пожароопасных

показателей

Транзисторы в пластмассовых корпусах (без радиаторов) мощностью, Вт

Микросхемы

в пластмассовых корпусах

с числом выводов

Резисторы

мощностью, Вт

до 0,3

от 0,3

до 1,5

свыше 1,5

до 16

1

2

Мощность, Вт

4

7

10

12

8

16

Ток, А

0,8

2,8

4

4

-

-


Вероятность воспламенения электротехнического изделия определяется следующим выражением:

(1.3)

где Qэ - вероятность возникновения пожара, определяемая комплектующими элементами электротехнического изделия; Qм - вероятность возникновения источника зажигания, обусловленная конструктивными особенностями и технологией изготовления электротехнического изделия; Qн.з - вероятность несрабатывания аппарата защиты электротехнического изделия.

Величина Qэ определяется по формуле

(1.4)

где - вероятность воспламенения электротехнического изделия от пожароопасного комплектующего элемента i-го типа; n - число типов элементов. Тогда вероятность воспламенения электротехнического изделия от транзисторов можно обозначить как , от диодов - как , от конденсаторов - как , от трансформаторов - как и т. д.

Величина определяется выражением:



где Pj - вероятность возникновения источника зажигания пожароопасного элемента i-го типа; m - число пожароопасных элементов определённого вида в электротехническом изделии (табл. 1.5).

Таблица 1.5

Группа комплектующих элементов

Распределение вероятностей отказов комплектующих элементов по видам

Параметрические

Обрыв

Короткое замыкание

Пробой

Отсутствие контакта

Мех. повреждение, обрыв

вывода

Элементы хим. повреж-дения

Нарушение технологии изготовления

Полупроводниковые

диоды

0,412

0,264

0,047

0,047

-

-

-

0,23

Транзисторы

0,499

0,227

0,077

0,023

-

0,056

-

0,113

Конденсаторы

0,43

-

0,13

0,075

-

0,075

0,043

0,247

Резисторы

0,412

0,192

0,027

-

0,082

0,096

0,027

0,164

Трансформаторы, дроссели линии задержки

0,324

0,353

0,058

-

-

0,147

-

0,118

Переключатели

0,045

-

-

-

0,505

0,315

-

0,135

Разъёмы

0,038

-

0,095

-

-

0,448

-

0,419

Приборы электронно–лучевые

0,25

0,031

-

0,094

-

0,494

-

0,131

Приборы газоразрядные

0,715

-

0,095

0,19

-

-

-

-



Величина Pj определяется в соответствии с выражением



где j - интенсивность отказов j-го комплектующего элемента электротехнического изделия, 1/ч (табл. 1.6); T - средняя продолжительность работы электротехнического изделия, ч; PКЗ/отк - вероятность появления короткого замыкания в пожароопасном комплектующем элементе при отказе (см. табл. 1.6); Qj к.э - вероятность воспламенения j-го комплектующего элемента (табл. 1.7); Qj к.м - вероятность воспламенения конструкционных материалов, находящихся в непосредственной близости от пожароопасных комплектующих элементов (табл. 1.8).

Для оценки интенсивности отказов пожароопасных элементов электрооборудования используются данные отраслевого стандарта ОСТ 4.202.00-78.

При оценке PКЗ/отк учитывается наиболее опасный вид отказа - короткое замыкание.

Таблица 1.6

Комплектующие элементы

j, 1/ч

PКЗ/отк

Диоды

110-7110-10

0,050,19

Транзисторы

110-6110-8

0,020,13

Конденсаторы

110-6110-9

0,130,39

Трансформаторы

110-4110-9

0,060,25

Интегральные микросхемы

110-6110-10

0,0470,19

Таблица 1.7

Резисторы

2 Вт

Конденсаторы

К73-17

Транзисторы

КТ-315

ИМС

К155

Трансформаторы

Диоды

110-1

110-2

110-3

110-4

110-3

110-5

Таблица 1.8

Резисторы

2 Вт

Конденсаторы

К73-17

Транзисторы

КТ-315

ИМС

К155

Трансформаторы

Диоды

110-1

110-1

110-4

110-2

110-2

110-3
  1   2


ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЕ И ПОЖАРНАЯ ОПАСНОСТЬЭЛЕКТРОУСТАНОВОК
Учебный материал
© nashaucheba.ru
При копировании укажите ссылку.
обратиться к администрации