Авторы: Ароян К.С., Елизаров Л.В., Кондраков Е.П., Сардар А.А., Султан Б.А.
Источник: Международный научный журнал «Синергия наук»
ФГБОУ ВО Санкт-Петербургский университет государственной противопожарной службы МЧС России, г. Санкт-Петербург
Аннотация: Современная электрическая сеть состоит из множества элементов и имеет сложное строение. Для электрической сети характерны следующие аварийные режимы работы: короткое замыкание, перегрузка и большое переходное сопротивление. Обеспечение пожарной безопасности и профилактика аварийных режимов в электрических сетях различных объектов являются актуальными для России. В работе рассмотрены аварийные режимами работы в электрических сетях, вызванные большим переходным сопротивлением.
Ключевые слова: Пожарная опасность, большие переходные сопротивления, электрическая сеть, аварийные пожароопасные режимы.
Термин «большие переходные сопротивления» появился при исследовании протекания электрического тока с одной поверхности проводника на другую, через площадки их соприкосновения. Большие переходные сопротивления образуются из-за неплотного контакта токопроводящих элементов электросети между собой, например, в местах подключения проводов к рубильникам, предохранителям, электродвигателям и другим аппаратам и приборам.
Причиной образования больших переходных сопротивлений может быть также некачественное выполнение монтажных работ, когда вместо горячей пайки, сварки или опрессовки электрических проводов, ограничиваются простой механической скруткой, подключая провода без специальных зажимов и наконечников. [1–2]. Так же возможно возникновение аварийных режимов, связанных с выделением тепловой электрической энергии, в местах контакта электропроводов, изготовленных из разных металлов (например из меди и алюминия). При нормальном функционировании электрических проводов переходные сопротивления незначительны и практически не отличаются от сопротивления других участков электрической цепи. Если в местах таких соединений контакт будет неплотный, сопротивление резко возрастает. При этом происходит локальный нагрев, который приводит к воспламенению горючих веществ (изоляции).
При наличии подвижных контактов может наблюдаться искрение. Наиболее часто термическое искрение возникает или создает дополнительную опасность в результате:
Характерными признакамиоканд образования больших такжепереходныхмогут сопротивлений являются:
При наличии больших переходных сопротивлений появляются специфический запах жженой резины и продуктов термического разложения изоляции, а также потрескивание. Предохранители, даже правильно выбранные, не могут предупредить возгорание от действия больших переходных сопротивлений, ибо ток в электрической цепи не возрастает, а выделение большого количества тепла происходит в результате образования больших переходных сопротивлений.
От указанных электротехнических причин возникает большое количество пожаров. Статистика показывает, что каждый третий пожар возникает при эксплуатации электрооборудования и бытовых электроприборов.
Меры, принимаемые по пожарной профилактике можно разделить, прежде всего на технические, организационные, режимные, строительно-планировочные и эксплуатационные.
На рисунке показаны методы повышения пожарной безопасности в электропроводке автомобилей [3, 4, 5]. Из проведенного анализа следует, что существующие административные и нормативные методы за последнее время практически не меняются. При этом использование административных методов сводятся к системе штрафов, контролю соблюдения сроков технического обслуживания и большому количеству приказов и другой документации. Эти методы исчерпали себя, а в некоторых случаях приводят к ухудшению обслуживания транспортных средств.
К техническим меоприятиям относится выполнение противопожарных норм и правил при эксплуатации автотранспорта, расчет времени эвакуации, анализ нарастания опасных факторов пожара, использования современных систем автоматического пожаротушения, применение пожаразащитных систем [1, 3, 6] и т.д.
Организационные мероприятия определяются в первую очередь правильной эксплуатацией автомобильного транспорта, регламентированное содержание ремонтных помещений и территорий, проверками соблюдения противопожарных правил и регулярным интруктажам водителей и обслуживающего персонала.
К ремонтным меоприятиям относятся всякого рода разрешающие и запрещающие приказы. Строительно-планировочные меры должны быть регламентированы на этапе строительства и ремонта и определяются огнестойкостью зданий и сооружений (использование материалов и конструкций: несгораемых, трудносгораемых) [4].
Рисунок - Методы повышения пожарной безопасности при эксплуатации автотранспортных средств.
На железнодорожном транспорте случаи загораний и пожаров от электротехнических причин наблюдается на тепловозах, в пассажирских вагонах и на других подвижных и неподвижных объектах. В частности, на тепловозах типа ТЭ-3 наиболее часто возникают пожары в результате: короткого замыкания на корпус электропровода, проложенного к топливному насосу и подверженного наиболее сильному разрушительному воздействию на его изоляцию; неисправности реле напряжения главного генератора, приводящей к перегрузке проложенных от него электрических кабелей; замыкания на массу плюсового провода (проложен от диода зарядки батареи ), приводящего к образованию искры с последующим возгоранием проводов в высоковольтной камере; перетирания изоляции кабеля в месте выхода из настильного листа в изгибе трубы и замыкания кабеля на корпус тепловоза; нагрева кабеля из-за плохого контакта в месте крепления с последующим перегоранием изоляции и замыканием с силовыми кабелями; возникновения электрической дуги между губками контактора Д-3 в результате неплотного его подклинивания и др.
Характерный случай пожара наблюдался в одном из локомотивных депо в связи с замыканием силового кабеля АПВ в распределительной коробке вследствие протекания крыши и попадания воды на оголенную поверхность кабеля в месте разветвления [3, 7, 8].
При перевозке автомашин на платформах наблюдались случаи замыканий в результате оставления включенным замка зажигания и возникновения горения дроссельной катушки из-за ее перегрева.
Весьма опасными являются электромагнитныек поля с частотами от 10 кГц и выше, которые создаются техническими устройствами. Источниками загорания здесь могут быть искровые разряды в местах соприкосновения и разъединения, а также разогрев деталей приемной схемы из- за напряжений и электротоков , генерированных в приемной схеме электромагнитным полем.
Примером является установленное накопление энергии высокочастотногое электромагнитного излучения в разветвленных металлических строительных конструкциях (мощные радио- и телевизионные станции, радиолокаторы и т. п.), которое может приводить к образованию искр, обладающих зажигательной способностью.
Величина переходного сопротивления контактов зависит от силы сжатия контактов и материала, из которого они изготовлены, геометрической формы и обработки их поверхности. На величину сопротивления влияют также окисление контактных поверхностей и образование оксидных полупроводниковых пленок. Особенно интенсивное окисление происходит при температуре нагрева контактов выше 70—75 °С, а также в среде, агрессивно воздействующей на контакты (химически активная среда, повышенная влажность и т.д.). Влияние контактов на величину сопротивления объясняется тем, что электрическая проводимость полупроводниковых пленок по сравнению с металлами очень низкая. В благоприятных условиях она составляет миллионную часть проводимости чистого металла.
Для уменьшения величины переходных сопротивлении и снижения нагрева необходимо применять упругие контакты или специальные стальные пружины.
Основные способы соединения проводов: пайка, сварка, механическое под давлением (опрессование). Соединять провода пайкой и сваркой в помещениях со взрывоопасной средой запрещается. Жилы проводов и кабелей в местах соединения между собой и ответвлений должны иметь такую же изоляцию, как и на остальных участках. Контакты из меди, латуни и бронзы следует защищать от окисления лужением, используя тонкий слой олова или сплава олова и свинца. Лужение медных контактов особенно эффективно в наружных установках, в сырых или содержащих активные газы и пары помещениях, при температуре воздуха выше 60° С. Существенную роль может играть защитная смазка, предохраняющая контактную поверхность от быстрого окисления.
Из приведенного анализа следует, что наиболее перспективными методами для по?вышения пожарной безопасности электросети автотранспортных средств становятся: метод математического моделирования и эмпирический метод.