СПОСОБ ПРЕДУПРЕЖДЕНИЯ ПОЖАРА ПРИ ИСКРЕНИИ В ЭЛЕКТРОПРОВОДКЕ

   Научно-техническая компания ЭвриКор

  Источник: http://www.evrikor.ru/pages/obnaruzenie-iskrenia.php 

Эксплуатация жилых и общественных зданий (учебных заведений, магазинов, театров  и др. объектов социальной сферы), производственных помещений, складов, сооружений,  зданий,  всех видов транспорта, а также других стационарных и подвижных объектов нередко сопровождается пожарами, возникающими в электрической сети или электрической аппаратуре – потребителях электроэнергии. В результате наносится большой материальный и моральный ущерб, нередко сопровождающийся гибелью или увечьем людей.

Большую долю из них (до 80 %) занимают пожары,  возникающие  из-за отсутствия способов обнаружения неисправностей типа ИСКРЕНИЕ, вызванных  некачественным монтажом элементов электрических сетей и электроустановок, нарушениями требований их  эксплуатации и другими причинами.

В электрохозяйстве бытового сектора из-за длительной эксплуатации и отсутствия должного финансирования  профилактических работ создана угрожающая обстановка: многие выключатели, автоматы защиты, розетки, вилки, цоколи ламп находятся  в неисправном  состоянии, ослаблены контактные группы переключающих устройств,  сами контакты окислены и подвержены коррозии. Электрооборудование    различных     распределительных    устройств вследствие  повышенной     влажности  и   длительной   работы  находится   в  критическом состоянии. Качество электропроводки, особенно в сельской местности, очень низкое, ослаблены крепления в  местах соединения проводов, их изоляция физически изношена.

Всё это является основными причинами  искрения, приводящего, в свою очередь к возгоранию объектов. В качестве примеров опасного проявления искрения  можно привести всем известные случаи нагрева  электрической вилки до высокой температуры, спекание контактов электрической розетки или выключателя, свечение в местах соединения электрических проводов, специфическое шипение или потрескивание в цоколе включённой электрической лампы или в арматуре других работающих электрических приборов. Нередко причиной возгорания является обрыв токоведущих жил проводов за обшивкой стен и потолков, приводящий к искрению с выделением опасного количества тепловой энергии.

Особо опасно искрение при эксплуатации объектов повышенной опасности -  объектов добычи, хранения и транспортировки нефтепродуктов и газа, а также каменного угля и др. продукции объектов горнодобывающих отраслей промышленности. Так, причиной взрыва метана на шахте имени Кирова в Донецкой области, явилось "искрение в цепях управления грузо-людской лебедки". В результате погибли 10 шахтеров. Взрыв на шахте «Антоновская» произошёл по причине искрения в электрооборудовании комбайна. Под Норильском из-за искрения в кабельной системе ТЭЦ вспыхнул пожар в кабельных тоннелях ТЭЦ.  26.10.2003  на Бережковской набережной г. Москвы произошло возгорание рейсового троллейбуса. Троллейбус выгорел практически полностью. Наиболее вероятной причиной возгорания является искрение.

Природа искрения объясняется образованием переходного сопротивления в местах недостаточно плотного соприкосновения подвижных и неподвижных контактов коммутирующих элементов  (реле, выключателях, разъединителях и др.), а также в местах некачественного соединения проводов, шин, фидеров (соединительных коробках, штекерных и др. соединениях) и подключения в электросеть различных элементов (электрических ламп, плавких вставок и т.д.). Переходное сопротивление предопределяет процесс циклического образования и гашения электрической дуги, сопровождающийся выделением тепловой энергии.

Важной особенностью  искрения являются относительно малые токи,  непосредственно приводящие к возгоранию в электрических сетях или электроустановках. Так как протекающие через переходное сопротивление  токи не превышают номинальные  токи нагрузки, то существующие способы защиты (защита от коротких замыканий и токов перегрузки) к подобным неисправностям нечувствительны. Нечувствительны к подобным неисправностям и известные методы защитного отключения, поскольку природа возникновения искрения не связана с изменением сопротивления изоляции проводов.

Встречающееся утверждение о том, что пожар возник по причине короткого замыкания или из-за перегрузки в сети, как правило, не соответствует действительности, так как применяемые автоматы защиты от короткого замыкания и токов перегрузки при соблюдении элементарных требований их эксплуатации достаточно надёжны в работе. Скорее всего, возгорание произошло именно из-за искрения в электропроводке при токе нагрузки, не превышающем допустимое значение. В этом случае указанные способы защиты просто бессильны.

Известный метод выявления неисправности в цепи электропроводки, основанный на использовании принципа измерения теплового выделения в месте её проявления, также недостаточно эффективен. Во-первых, устройство, реализующее данный метод, реагирует  на уже состоявшийся нагрев места неисправности, а не предупреждает об этом заранее. Во-вторых, что особенно важно, метод не обеспечивает непрерывный контроль любой точки электрической сети или электроустановки.

Существующие другие технические решения  также не способны предотвратить неизбежные при интенсивном искрении возгорания. Они не позволяют обнаружить изменение величины переходного сопротивления до опасного значения и сформировать сигнал пожарной опасности или команду на автоматическое отключение электрической сети (электроустановки). Последнее со временем приводит к повышенному выделению тепловой энергии в области переходного сопротивления, что и обусловливает возникновение пожара. Нередко причиной пожара является образование переходного сопротивления в местах обрыва электрических жил проводов.

Предлагаемый компанией ЭвриКор новый способ предупреждения пожара  задолго до начала активного тепловыделения в месте искрения позволяет выявить предпосылку к возгоранию. Он основывается на использовании в качестве контролируемого параметра величины переходного сопротивления и реализуется устройством предупреждения пожара ИСКРА. Данное устройство измеряет ток высокочастотного спектра, определяемый этим сопротивлением. При этом обеспечивается непрерывный контроль всего участка сети (электроустановки), расположенного за подключённым прибором. При возникновении пожароопасной ситуации формируется предупреждающий сигнал  или команда на отключение электрической сети (электроустановки).

Схема включения устройства ИСКРА представлена на рис.1. С целью выявления пожароопасной ситуации осуществляется контроль величины переходного сопротивления  Zперех 3,  образующегося или изменяющего  своё значение при неисправности в электрической сети 1 или электроустановке 4. Суммарная величина электрических токов второй и (или) более высоких гармоник, протекающих по электрической цепи 2, зависит от параметра Zперех и измеряется устройством ИСКРА 5.

 

 Рисунок 1 - Схема включения устройства ИСКРА

Устройство обнаружения искрения в электрической сети или электроустановке состоит из блоков: питания 6, измерения суммарного тока 8 в электрической сети 1; формирования высокочастотного спектра сигнала второй и (или) более высоких гармоник 9; усиления сигнала выделенного высокочастотного спектра 10; измерения величины тока искрения 11; выпрямления усиленного сигнала 12; накопления выпрямленного сигнала 13; задержки 14; сравнения величины накопленного сигнала с заданным (заданными) значением (значениями) 15; формирования предупреждающего сигнала (сигналов), подавая его на блок индикации 7, и (или) команды на отключение электрической сети (электроустановки) 16; исполнительного органа отключения электрической сети (электроустановке) 17.

С помощью блока измерения суммарного тока 8 устройство ИСКРА подключается к одному из проводов электрической сети (электроустановки) в заранее выбранном месте, например, у вводного щита 18 в квартиру (дом, склад, цех, транспортное средство и т.д.).

Устройство ИСКРА работает следующим образом. При исправном состоянии ЭС или ЭУ по её проводу, являющемуся одновременно датчиком 8, протекает электрический ток частотой питающей сети, величина которого равна сумме токов нагрузки всех потребителей. ЭДС, наведённая во вторичной обмотке трансформатора тока, поступает на вход блока формирования сигнала высокочастотного спектра 9. Таким образом, сигнал, частота которого равна частоте питающей сети (для сети постоянного тока эта частота равна нулю), практически полностью отфильтровывается. В результате на выходе блока усиления 10 независимо от величины тока нагрузки величина сигнала всегда близка к нулю. Поэтому, после блоков выпрямления 12 и накопления 13 этот сигнал воспринимается блоком сравнения 15 как логический нуль. Величина тока искрения, определяемая блоком 11, равна нулю.

При возникновении неисправности, приводящей к искрению, в цепи датчика тока появляется высокочастотная составляющая электрического тока, накладывающаяся на ток суммарной нагрузки. На выходе блока усиления появляется сигнал высокочастотного спектра, который после выпрямления накапливается в интеграторе 13 в течение заданного времени, формируемого блоком задержки 14. Блок сравнения 15 построен на цифровых счётчиках и логических схемах. Компараторы, настроенные на разные уровни, формируют сигналы, предупреждающие о возникновении соответствующей степени пожароопасной ситуации, которые фиксируются светодиодными индикаторами «УРОВЕНЬ ПОЖАРНОЙ ОПАСНОСТИ» 7 и одновременно поступают на выходной разъём, осуществляющего связь прибора с внешним исполнительным органом для включения светового и (или) звукового сигнала или отключения неисправной ЭС (ЭУ) или её отдельной цепи.

Для приведения схемы в исходное состояние предназначена кнопка «СБРОС ПОКАЗАНИЙ».

Важной особенностью устройства ИСКРА является то, что оно не реагирует на искрение, возникающее при штатной работе электрооборудования (люминесцентное освещение, коллекторные электродвигатели и др.).

Устройство используется в электрических сетях и электроустановках постоянного и переменного тока и предназначено для:

·                    предупреждения пожара при эксплуатации различных объектов путём осуществления контроля состояния электрических проводов и качества контакта в соединительных коробках, розетках, вилках, а также качества контакта с цоколями предохранителей, ламп и др. элементами электропроводки;

·                    контроля качества электромонтажа на различных объектах в процессе выполнения работ и при проведении приемо-сдаточных испытаний;

·                    контроля качества коммутационной аппаратуры при её производстве и при проведении входного контроля.

Кроме того, устройство ИСКРА может быть использовано для предупреждения отказа чувствительной электронной аппаратуры от «наводок» при несанкционированном искрении в электрооборудовании самых различных объектов.

В устройстве ИСКРА предусмотрены непрерывный режим контроля с выявлением неисправности в момент её появления и автоматический режим формирования информации о пожарной опасности:

- четырёхуровневый с индикацией на приборе и выдачей сигналов на внешние исполнительные органы:

первый уровень - норма;

второй - появилась неисправность, выделяющееся тепло отводится окружающей средой и не накапливается. Неисправность устраняется при очередном техническом обслуживании;

третий – в месте неисправности выделяется тепло, отвод которого не обеспечивается окружающей средой. Неисправность устраняется немедленно; четвёртый - неисправность привела к интенсивному тепловыделению, вероятность возгорания высока. Включается световая и (или) звуковая сигнализация тревоги и (или) отключается контролируемый участок электросети или электроустановки.

- восьмиуровневый с индикацией на приборе (описанные четыре уровня имеют по одной промежуточной градации пожарной опасности).

Электросеть защищена от влияния наружных помех, а само устройство – от воздействия внешних исполнительных органов, так как в нём обеспечены соответствующие гальванические развязки. Подключение устройства ИСКРА не изменяет схему сети и режимы её работы, не влияет на её структурную схему надёжности.

Питание прибора комбинированное: от сети переменного или постоянного тока и (или) от автономного источника. Собственное потребление в режиме непрерывного контроля менее 5 мA; в режиме формирования сигналов опасности до 20 мА. В данном устройстве используются серийно выпускаемые комплектующие узлы и элементы.