Українська   English
ДонНТУ   Портал магистров

Реферат по теме выпускной работы

Содержание

Введение

Обеспечение пожарной безопасности является одной из важнейших задач охраны труда.

Понятие пожаробезопасность означает такое состояние объекта, при котором исключается возможность пожара, а в случае его возникновения предотвращается воздействие на людей опасных факторов пожара и обеспечивается защита материальных ценностей.

Для людей представляют опасность следующие основные факторы пожара: открытый огонь, искры, повышенная температура воздуха и окружающих предметов, токсичные продукты горения, дым.

Достижению пожарной безопасности способствуют:

– нормативное правовое регулирование и осуществление государственных мер в области пожарной безопасности;

– разработка и осуществление мер пожарной безопасности;

– производство пожарно-технической продукции;

– учёт пожаров и их последствий;

– осуществление Государственного пожарного надзора (ГПН) и других контрольных функций по обеспечению пожарной безопасности;

– научно-техническое обеспечение пожарной безопасности.

1. Актуальность темы

Действующие нормативные документы, в частности, ПУЭ, ведомственные нормы и правила не всегда позволяют объективно оценить опасность возгорания в электрических сетях жилых и общественных зданий. Электротехнические изделия (кабели, шнуры, провода и др.) принадлежат к наиболее пожароопасным видам продукции, поскольку в их конструкции используются горючие электроизоляционные материалы. При повреждении таких изделий, находящихся под напряжением могут возникать источники инициирования пожаров (искры, электрические дуги, разбрызгивание расплавленных металлических частиц).

По данным МЧС на территории Донецка за 2016 г. произошло 5513 пожаров, что на 12,6% больше, чем за 2015 г. Из общего числа пожаров 11,1% возгораний произошло вследствие нарушения правил пожарной безопасности при устройстве и эксплуатации электроустановок. При этом от тепловых проявлений электрического тока (короткие замыкания, ослабленные и опасно нагретые контактные соединения, перегрузки) произошло 125 пожаров, из них от повреждения кабельных сетей и проводов – 65.

Приведенные данные свидетельствуют о том, что оценка уровня пожарной безопасности помещений при повреждениях в электрической сети является важной задачей. Для этого также необходимо усовершенствование методов учета пожаров и возгораний, произошедших от повреждений электрооборудования и электропроводки.

2. Описание процесса формирования пожара в помещениях от повреждения в электрической проводниковой сети.

Проводки помещений жилых и общественных зданий выполняются, как правило, изолированными алюминиевыми установочными проводами всех сечений, а также небронированными силовыми кабелями с резиновой или пластмассовой изоляцией в металлической, резиновой или пластмассовой оболочке сечением до 16 мм2 включительно. [1]

При КЗ в точке касания токоведущих жил между собой образуется контакт с большим переходным сопротивлением. Процесс образования возгорания при эксплуатации электрооборудования представим происходящим по следующей схеме. Произошло КЗ в проводке; отказал в срабатывании ближайший к месту КЗ защитный коммутационный аппарат (автоматический выключатель, предохранитель), через который прошел сквозной аварийный ток, поврежденный участок сети отключился с выдержкой времени резервным защитным коммутационным аппаратом, обеспечивающим продольное резервирование, либо в месте короткого замыкания происходило перегорание проводников, при этом защиты от коротких замыканий не срабатывали.

За время отключения тока КЗ резервной защитой (либо выгорания части проводника в месте КЗ) наблюдалось прогорание материала поверхности на глубину закладки кабеля (проводников). Из образовавшегося отверстия наружу (в помещение) происходило разбрызгивание расплавленного металла, из которого изготовлен проводник, и в помещениях в большинстве случаев наблюдалось возгорание бумажных или матерчатых обоев, ковров, деревянных панелей и т.д. Причиной образования частиц металла в зоне короткого замыкания является электрический взрыв жидкой перемычки, образовавшейся в результате расплавления проводниковых материалов под действием электрической дуги в месте их касания.[2]

Разрушение перемычки приводит к образованию ударной волны, разбрызгивающей жидкий металл, после чего возникающий дуговой разряд с температурой дуги 3000-6000С в зоне канала вызывает газодинамический удар, который и сообщает ускорение частицам металла [3]. Воспламенение горючих материалов может произойти при нахождении их на расстоянии от места возникновения КЗ.

Защита четырехпроводных электрических сетей от КЗ и перегрузки осуществляется широко применяемыми автоматическими выключателями, которые выпускаются в однофазном или трехфазном исполнении.

В ряде случаев дуговые короткие замыкания не отключаются аппаратами защиты. Причинами несрабатывания существующих защитных устройств является значительное снижение токов короткого замыкания из-за ограничивающего действия электрической дуги. Сопротивление дуги в аппаратах может меняться в пределах от 0,075 до 0,5 Ом, а для кабелей и проводов 0,05-4,0 Ом. Величина тока в дуге иногда не достигает значения уставок тока отключения вследствие прерывистого характера горения дуги, при котором время непрерывного прохождения тока составляет 0,05-0,04 сек, то есть чаще всего меньше, чем требуется для срабатывания защиты и тем более для перегорания плавкой вставки.[4]

Существуют пожароопасные нестационарные режимы электрической сети, ликвидировать которые с помощью известных устройств защиты (автоматические выключатели, УЗО) не представляется возможным. К таким режимам можно отнести интенсивное искрение в ослабленных (окисленных) контактных соединениях сети, режим дугового замыкания через большое переходное сопротивление между фазным и нулевым рабочим проводниками. Нечувствительность УЗО к таким режимам обусловлена тем, что сумма токов в окне дифференциального трансформатора тока будет равна нулю.

Основной частью электротехнических устройств и аппаратов являются контактные соединения, от технического состояния которых зависит не только их нормальное функционирование, но и пожарная безопасность объекта.

Анализ пожаров от электрических источников показал, что в 84 % они возникают из-за ослабленных и опасно нагретых силовых контактов в электропроводке. Нагрев электрических контактов обуславливается существованием переходного сопротивления между контактируемыми поверхностями. Количество теплоты, выделяющееся в контактном соединении, зависит от состояния конструкции его контактирующих поверхностей и надежности их крепления. В процессе эксплуатации с течением времени в контактных соединениях (розетки, штепселя, щиты и др.) образуется окисная пленка и растет переходное сопротивление соединения и, как следствие, его перегрев. Перегрев, в свою очередь, вызывает ускоренный рост окисей пленки, которая еще больше увеличивает переходное сопротивление и перегрев в месте контакта. В сравнительно короткое время количество контактных точек в соединении уменьшается, плотность тока возрастает и возникает искрение (дугообразование) на контактном соединении, в результате чего оно разогревается до температуры воспламенения изоляции, что приводит к возгоранию изоляции.

Предотвращение пожаров и загораний от нагрева контактных соединений достигается контролем падения напряжения на контактах, т. е. выбором оптимальных с точки зрения безопасности сроков профилактики контактных соединений с тем, чтобы обеспечивался нормируемый уровень пожарной безопасности [6] или разработкой нового вида защиты, которая бы реагировала на появления между контактирующими поверхностями дуговых разрядов.

3. Моделирование процесса возгорания в жилых и общественных помещениях.

В работе процесс формирования возгораний в сетях 380/220В с глухозаземленной нейтралью, питающих электроприемники помещений, представлен, как совпадение в пространстве и времени двух случайных событий: повреждение защищаемой сети (короткие замыкания в проводнике или недопустимый с точки зрения воспламенения изоляции перегруз линии) при котором действие защит обязательно; отказ в срабатывании основного защитного коммутационного аппарата.[7]

На основе марковских случайных процессов разработана математическая модель, объясняющая процессы формирования пожара при эксплуатации электрической сети помещений и рассчитаны следующие характеристики для случая, когда защитный коммутационный аппарат не обслуживается в процессе эксплуатации

Среднее время до первого пожара

– средний интервал времени между появлениями коротких замыканий в защищаемой сети;

– среднее время существования короткого замыкания (среднее время срабатывания защиты);

– среднее время между отказами в срабатывании защитного коммутационного аппарата;

– среднее время нахождения защитного коммутационного аппарата в необнаруженном отказавшем состоянии. [8]

Дисперсия времени до первого пожара :

Вероятность безопасной работы сети квартиры в течение времени

[4]

В том случае, когда , тогда

В работе получены и использованы формулы для определения , и для случая когда В том случае, когда – интервал времени между проверками системы отключения защитного коммутационного аппарата, при котором обеспечивается нормируемый уровень пожарной безопасности, интенсивность пожаров определяется следующим образом:

Используя разработанную в работе математическую модель, определена интенсивность пожаров в рассмотренном помещении от коротких замыканий в проводах, розетках, вилках и выключателях. Это значение сравнивается с доверительным интервал, полученным при обработке статистических данных с доверительной вероятностью .

Для выяснения влияния устройства защитного отключения (УЗО) на пожарную безопасность сети электроснабжения зданий предложена математическая модель, согласно которой вероятность нахождения системы в каждом из возможных состояний в течение времени определяется из следующей системы уравнений. [9]

(анимация: 9 кадров, повторяется всегда, 61,7 килобайт)

где

– средний интервал времени между отказами УЗО;

– среднее время нахождения УЗО в необнаруженном отказавшем состоянии.

Система уравнений должна быть решена при начальных условиях: , которые вытекают из сделанных предположений о том, что в начальный момент времени средства защиты (максимальная токовая защита и УЗО) находятся в исправном состоянии, в сети, питающей потребители помещения, короткого замыкания не наблюдается. Решение системы линейных дифференциальных уравнений находится численными методами.

Пожар в системе происходит в момент попадания ее в поглощающее состояние.

Для сети снабженной УЗО получены системы линейных алгебраических уравнений, из которых определяются среднее время до первого пожара и дисперсия этого времени Для случая, когда ( – интервал времени между проверками УЗО) определяется по формуле:

В том случае, когда вероятность пожаров находится по формуле:

Выводы

Данная магистерская работа выполняется с целью оценки уровня пожарной безопасности помещения, в котором выполнен расчет системы внутреннего электроснабжения. Также будет рассмотрено влияние параметров выбираемого электрооборудования на интенсивность появления возгорания от повреждений в электрической проводке.

При написании данного реферата магистерская работа еще не завершена, срок завершения – июнь 2018г. Представленный реферат носит обзорный характер, дальнейшая работа будет направлена на расчеты и доработку полученных результатов.

Список источников

  1. Правила устройства электроустановок/Минэнерго СССР. – М.: Энергоатомиздат, 1986. – 640 с.
  2. Пашкевич И.Р., Деев Г.Ф. Поверхностные явления в сварочных процессах. – М.: Металлургия, 1974. – 122 с.
  3. А.А. Александров, Г.И. Смелков, В.А. Пехотин и др. Характер образования пожароопасных частиц металла при коротких замыканиях // Промышленная энергетика. – 1997. – № 2. – С. 45–46.
  4. Забиров А.С. Пожарная опасность коротких замыканий. – М.: Стройиздат, 1980. – 136 с.
  5. Смелков Г.И. Пожарная опасность электропроводок при аварийных режимах. – М: Энергоатомиздат, 1984. – 184 с. с.
  6. Ковалев А.П. О проблемах оценки безопасности электротехнических объектов // Электричество. – 1991. – №8. – С.50–55.
  7. Ковалев А.П., Спиваковский А.В., Чурсинова А.А., Шевченко О.А., Колесник Л.И., Нагорный М.А. Оценка уровня безопасности технологических объектов // Взрывозащищенное электрооборудование: Сб. научн. трудов УкрНИИВЭ. – Донецк, 1998. – С.177-180
  8. Ковалев А.П., Шевченко О.А., Журавель Е.А., Нагорный М.А. Выбор надежности коммутационного аппарата, обеспечивающего пожарную безопасность шахтной сети электроснабжения // Взрывозащищенное электрооборудование: Сб. науч. тр. УкрНИИВЭ. – Донецк: ООО “Юго-Восток, ЛТД”. – 2002. – С. 161–164
  9. Шевченко О.А. О влиянии устройств защитного отключения на пожарную безопасность сети 380/220В жилых квартирах // Зб. наук. праць ДонНТУ. Серія: “Електротехніка і енергетика”. Випуск 50.– Донецьк: ДонНТУ, 2002. – С. 141–143.