Черкасов В.Н., Костарев Н.П. Пожарная безопасность электроустановок: Учебник

Подождите немного. Документ загружается.

233

Исправность и срок службы дросселей и трансформаторов, входящих

в ПРА, для люминесцентных ламп определяется в основном состоянием и

сроком службы изоляции обмоточных проводов. При этом повышение

температуры изоляции этих проводов на 10 °С сверх предельно допусти-

мого значения сокращает срок службы дросселей и трансформаторов на

50 %; повышение температуры на следующие 10 °С –

на 50 % оставшегося

срока службы и т.д. Наиболее чувствительны к повышению температуры

входящие в ПРА конденсаторы. Превышение температуры конденсатора

сверх предельно допустимой на 10 °С сокращает срок службы почти на

80 %. Наблюдается также значительный нагрев деталей патронов и подхо-

дящих к ним проводов.

При оценке пожарной опасности источников света следует учитывать

также

существенное повышение температуры колбы лампы из-за загрязне-

ния производственной пылью, нарушения теплообмена с окружающей

средой, а также следует учитывать значительные температуры не только

непосредственно на колбе лампы (см. рис. 6.12, 6.13, 6.14), но и на не-

большом расстоянии от нее (см. рис. 6.14).

Рис. 6.14. Значения температур на различных расстояниях

от колбы лампы накаливания мощностью 150 Вт

Таким образом, надежность и пожаробезопасность светильников в

значительной степени зависит от их теплового режима. При несоответст-

вии теплового режима светильников и температурных характеристик при-

мененных в них комплектующих изделий и материалов сокращается их

срок службы из-за: КЗ и замыканий на корпус монтажных проводов вслед-

ствие высыхания и выкрашивания их

изоляции; припаивания цоколей ламп

к контактам патронов и нарушения пружинящих свойств этих контактов;

обгорания пластмассовых патронов; высыхания уплотняющих прокладок и

0 100 200 300

300 –

200 –

100 –

= 0

= 10 мм

= 30 мм

= 60 мм

U, В

t, °C

⎪ ⎪ ⎪

234

потери необходимой герметизации светильников; сокращения срока служ-

бы ламп и ПРА и выхода из строя ПРА в результате межвитковых замыка-

ний и пробоев на корпус, пробоя конденсаторов с возможностью загорания

и др.

Нередко пожары от ламп накаливания возникают в результате исполь-

зования ламп повышенной мощности, не предусмотренной типом светиль-

ника. Поэтому

часты случаи загорания пластмассовых плафонов. При оп-

ределенных условиях в лампах накаливания возникают дуговые разряды

между электродами, которые могут вызвать взрыв колбы или проплавле-

ние ее частицами никеля, образующимися в результате расплавления дугой

электродов. В любом случае аварийный режим сопровождается образова-

нием и выбросом источников зажигания; частиц никеля, расплавленной

вольфрамовой

спирали и конструктивных элементов, нагретых до высокой

температуры (500-1500 °С).

При взрыве колбы лампы размер зоны поражения частицами не зави-

сит от положения лампы в пространстве, а радиус размера частиц состав-

ляет примерно 3 м. Вертикально падающие частицы сохраняют зажига-

тельную способность при падении с 8-10 м.

Грубым дефектом, значительно повышающим пожарную опасность

ламп накаливания, является отсутствие встроенного в лампу предохрани-

теля.

Предохранитель в лампе накаливания – это встроенная омедненная

ферроникелевая проволочка диаметром 0,25 мм и длиной 35-45 мм, кото-

рая впаивается в один из электродов лампы. Назначение предохранитель-

ного звена состоит в том, чтобы в случае образования в лампе дугового

разряда отключать ее от сети без

нарушения целостности колбы. Встроен-

ный предохранитель, как правило, срабатывает при относительно больших

значениях сверхтока (8-10 I

ном

) и малоэффективен при перегрузках. Вместе

с тем даже при возникновении дуги предохранитель не всегда осуществля-

ет полностью свои функции: в ряде случаев успевают образоваться раска-

ленные частицы никеля, которые могут вызвать проплавление или взрыв

колбы.

Однако несмотря на указанные недостатки предохранителей, лампы,

имеющие такую защиту, значительно надежнее и пожаробезопаснее ламп,

в которых она отсутствует. Следует также отметить, что по литературным

данным время срабатывания предохранителей в лампах некоторых зару-

бежных фирм составляет 0,02-0,04 с с начала аварийного режима отечест-

венного предохранителя – 0,2-0,24 с.

Пожарная опасность светильников с люминесцентными лампами оп-

ределяется тремя факторами: схемой зажигания (пуска), материалом рас-

сеивателя и качеством ПРА.

235

Рассматривая пускорегулирующий аппарат как возможный источник

зажигания, следует отметить, что пожарная опасность ПРА заключается,

главным образом, в воспламенении горючих электроизоляционных мате-

риалов вследствие перегрева обмотки дросселя [45].

Электрическая изоляция обмотки состоит из материалов с разными

физико-химическими характеристиками и неодинаковыми показателями

пожарной опасности (горючесть, температура воспламенения, дымообра-

зующая способность и т.п

.). Катушка из провода с эмальизоляцией и раз-

личные электроизоляционные прокладки пропитываются лаками или ком-

паудами, имеющими сложный состав.

Причинами загораний ПРА могут явиться также повышенное пере-

ходное сопротивление контактных соединений, межвитковое короткое за-

мыкание в обмотке и другие явления и факторы, являющиеся чаще всего

следствием нарушения технологии их изготовления.

Исследования

показали, что ПРА становится пожароопасным при за-

мыкании более чем семи витков обмотки дросселя, при этом наибольшее

значение вероятности воспламенения наступает при замыкании около 78

витков обмотки некоторых серий ПРА мощностью 40 Вт.

Применяются стартерная и бесстартерная схемы зажигания светиль-

ников с люминесцентными лампами. Пожарная опасность светильников с

обеими схемами зажигания одинакова.

Причиной

перегрева обмоток дросселя обычно является детектирова-

ние (выпрямление) тока некоторыми люминесцентными лампами к концу

срока службы, приводящее к повышению температуры дросселя выше

180 °С. Особую опасность в светильниках с люминесцентными лампами

представляют рассеиватели, которые, как правило, выпускаются из горю-

чего материала: полиметилметакрилата, поливинилхлоридной пленки, по-

листирола и т.п.

Пожарная

опасность светильников повышается от неисправностей в

осветительной арматуре, например, ослабление присоединения проводов к

электрическому патрону вызывает нагрев контактов, искрение и загорание

изоляции и пластмассы патрона. Бывают КЗ у ввода приводов в светиль-

ник, а также в патроне из-за небрежности при монтаже или недоброкачест-

венном его изготовлении.

В люминесцентных светильниках недоброкачественное

изготовление

контактного соединения в патронах ламподержателей и стартеродержате-

лей приводит к «миганию» ламп и последующему пробою бумажного ди-

электрика конденсатора из-за повышенного напряжения, а затем к его вос-

пламенению.

236

6.6. ПРОФИЛАКТИКА ПОЖАРОВ ОТ ОСВЕТИТЕЛЬНЫХ ПРИБОРОВ

При проектировании электрического освещения необходимо, чтобы

все осветительные установочные электроизделия (светильники, ПРА, вы-

ключатели, штепсельные розетки и др.) соответствовали среде помещений

и наружных установок. Влага, пыль, едкие пары и газы, находящиеся в по-

мещении, не должны оказывать влияния на состояние светильников и дру-

гое оборудование, а их конструкция не должна быть

причиной пожара,

взрыва и (или) поражения током.

Основными мероприятиями по снижению пожарной опасности ПРА

являются применение в их конструкциях трудногорючих композиций, из-

готовление ПРА полностью в металлических оболочках, повышение пока-

зателей надежности стартеров и конденсаторов, оптимизация конструкций

дросселей по температурным режимам, применение конденсаторов в кера-

мических корпусах. Эффективным средством повышения

пожарной безо-

пасности ПРА является введение в его конструкцию термопредохраните-

лей и термовыключателей, срабатывающих при превышении допустимой

температуры корпуса дросселя.

В пожаровзрывоопасных зонах применяют светильники только с со-

ответствующими уровнем, видом взрывозащиты (см. табл. 6.2, 6.3, 6.4 и

6.5) и степенью защиты оболочек (см. табл. 6.1).

Для освещения взрывоопасных зон всех классов со средами, для

кото-

рых нет соответствующих светильников, можно применять невзрывоза-

щищенные светильники:

за неоткрывающимися окнами и окнами без фрамуг и форточек; сна-

ружи здания, причем в случае одинарного остекления окон светильники

должны иметь защитные стеклянные колпаки;

в стеклянных нишах с двойным остеклением и естественной вентиля-

цией;

через специальные фонари с двойным остеклением и

естественной

вентиляцией;

в коробах, продуваемых под избыточным давлением.

Во взрывоопасных зонах эффективны осветительные установки со

щелевыми световодами (см. рис. 6.10).

Выключатели осветительных цепей следует устанавливать за преде-

лами взрывоопасных зон.

При монтаже и эксплуатации необходимо надежно крепить арматуру

светильников. Монтаж светильников рекомендуется выполнять одновре-

менно с прокладкой трубопроводов для электропроводки. Для

взрыво-

опасных зон всех классов светильники заряжаются тремя проводами

(см. рис. 6.6 и 6.7): фазный присоединяется к центральному зажиму, со-

237

единенному с винтовой гильзой патрона, защитный нулевой проводник – к

винту заземления в корпусе светильника.

В зоне класса В-I для присоединения проводов зануления корпусов

светильников должен быть проложен дополнительный провод от нулевой

шины группового щитка. Во взрывоопасных зонах остальных классов про-

вода зануления светильников следует присоединять к нулевому рабочему

проводу в ближайшей

разветвительной коробке.

Светильники должны заряжаться проводами с термостойкой изоляци-

ей (например, ПРКС или ПРБС), так как при эксплуатации их обычная

изоляция проводов перегревается. Это приводит к коротким замыканиям.

Такой способ зарядки термостойким проводом необходим только для тех

взрывозащищенных светильников, у которых отсутствует специальное

вводное устройство и заводская зарядка при изготовлении.

В настоящее

время заводы электротехнической аппаратуры приступили к выпуску све-

тильников (например, Н3БН-150, В3Г-200АМС, В3Г/В4А-200МС) с ввод-

ными устройствами и зарядкой термостойким проводом. Это исключает

необходимость зарядки таких светильников на участке от разветвительной

коробки до присоединительных зажимов внутри вводных устройств про-

водом марки ПРКС

. Ввод в указанные светильники необходимо выполнять

открыто прокладываемыми трехжильными кабелями или тремя проводами

в трубах тех же марок, которые применены в групповых сетях.

Осветительные установки взрывоопасных зон принимаются в экс-

плуатацию с соблюдением требований ПЭЭП (гл.3.4 [10]). Эксплуатация

взрывозащищенных светильников производится в строгом соответствии с

инструкцией по монтажу и эксплуатации.

При

эксплуатации светильников особенно внимательно следят за со-

стоянием средств взрывозащиты, предотвращающих и локализующих взрыв

взрывоопасной смеси. На всех осматриваемых взрывозащитных поверхно-

стях соединений должны отсутствовать забоины, царапины, сколы, увели-

чивающие ширину щели или уменьшающие минимально допустимую длину

сопряжения. Нельзя допускать срыва, сколов и других дефектов резьбы.

В светильниках повышенной надежности против

взрыва выборочно

проверяется состояние резиновых уплотнительных прокладок, которые

обеспечивают герметичность соединения корпуса светильника с защитным

колпаком. Резиновые кольца, имеющие повреждения или потерявшие эла-

стичность, заменяются. У всех взрывозащищенных светильников проверя-

ется целостность светопропускающего элемента. Если у стекла имеются

трещины, сколы и другие дефекты, заменяется весь светильник. В светиль-

ник разрешается

устанавливать источник света, тип и мощность которого

оговорены инструкцией завода-изготовителя. Производить смену ламп во

включенных светильниках запрещается.

240

Глава 7

ЗАЗЕМЛЕНИЕ И ЗАНУЛЕНИЕ В ЭЛЕКТРОУСТАНОВКАХ

НАПРЯЖЕНИЕМ ДО 1000 В

7.1. ОПАСНОСТЬ ПОРАЖЕНИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКИМ ТОКОМ

Причинами поражения электрическим током могут быть:

прикосновение (или недопустимое приближение) к частям электроус-

тановок, находящимся под напряжением;

прикосновение к конструктивным металлическим частям, оказавшим-

ся под напряжением в результате повреждения изоляции;

напряжение шага, возникающее вблизи мест повреждения электриче-

ской изоляции или мест замыкания токоведущих частей на землю.

Различают два основных вида поражения

человека электрическим то-

ком – электрические травмы и электрические удары. Они часто сопутст-

вуют друг другу.

Электрической травмой называется ярко выраженное местное нару-

шение тканей организма (кожи, мышц, костей, связок). Характерными ее

проявлениями являются ожоги, электрические знаки, металлизация кожи,

механические повреждения и др. Электрический ожог – самая распростра-

ненная и опасная электротравма.

В зависимости от условий возникновения

различают два вида ожогов: токовый и контактный.

Электрическим ударом называется возбуждение тканей, вызванное

электрическим током в организме и сопровождающееся непроизвольными

судорожными сокращениями мышц (например, рук, ног и т.д.). В более

тяжелых случаях наблюдается потеря сознания, нарушение работы сердеч-

но–сосудистой системы или легких, что может

привести даже к смертель-

ному исходу. Во многих случаях возникает фибрилляция сердца, т.е. бес-

порядочное сокращение волокон сердечной мышцы, нарушающие ритмич-

ное нагнетание крови в сосуды и приводящие к остановке кровообраще-

ния. При электрическом ударе могут быть и другие виды нарушения дея-

тельности организма – спазмы мозговых и коронарных сосудов,

паралич

дыхания и т.д.

При поражениях электрическим током необходимо незамедлительное

применение методов оживления: искусственное дыхание, наружный мас-

саж сердца, способствующий поступлению крови в сосуды, и др.

На степень и исход поражения электрическим током влияет ряд факто-

ров: величина и вид тока, длительность его действия на организм, величина

напряжения, воздействию которого

подвергается человек, путь тока в теле

человека, окружающая среда и др. Тело человека, находящееся в электриче-

ской цепи, следует рассматривать как проводник со сложнейшими, только

241

ему присущими свойствами. С учетом вида допущений тело человека можно

приближенно представить как сочетание активного и емкостного сопротив-

лений, величины которых зависят от множества условий, в частности от со-

стояния кожи в месте прикосновения (сухая, влажная, поврежденная). Со-

противление верхнего слоя кожи (эпидермы) является одной из основных

составляющих полного сопротивления тела

человека.

При проектировании, расчете и эксплуатационном контроле защитных

мероприятий в электроустановках необходимо иметь в виду данные о фи-

зиологическом действии переменного тока промышленной частоты

(50 Гц), приведенные в табл. 7.1.

Таблица 7.1

Ток, мА Характер действия тока

Менее 5

8 - 10

20 - 25

40 - 60

90 - 100

3000

и более

Покалывание и дрожание пальцев рук, первые болевые ощущения

Сильные боли в пальцах и кистях рук. Управление мышцами рук затруд-

нено, но не утрачено

Руки парализуются. Оторваться от электропроводов невозможно, затруд-

нено дыхание

При времени воздействия 2 с остановка дыхания. Начало фибрилляции

сердца. Возможна гибель пострадавшего

Остановка дыхания. При воздействии 2 с и более остановка сердца. Наи-

более вероятен смертельный исход

Остановка дыхания и сердца при действии свыше 0,1 с. Разрушение тка-

ней тела

7.2. ЗАЗЕМЛЕНИЕ И ЗАНУЛЕНИЕ ЭЛЕКТРОУСТАНОВОК

КАК УСТРОЙСТВ ЭЛЕКТРО- И ПОЖАРНОЙ БЕЗОПАСНОСТИ

Для защиты людей от поражения электрическим током при поврежде-

нии изоляции должна быть применена, по крайней мере, одна из следую-

щих защитных мер: заземление, зануление, защитное отключение, разде-

ляющий трансформатор, малое напряжение, двойная изоляция, выравнива-

ние потенциалов. Основными из них являются заземление, зануление и вы-

равнивание потенциалов.

Заземлением всей установки или

ее части называется преднамеренное

гальваническое соединение с заземляющим устройством. Совокупность за-

землителя и заземляющих проводников называется заземляющим устрой-

ством.

Занулением в электроустановках напряжением до 1000 В называется

преднамеренное соединение частей электроустановки, нормально не нахо-

дящихся под напряжением, с глухозаземленной нейтралью генератора или

трансформатора в сетях трехфазного тока, с глухозаземленной средней

точкой

источника в сетях постоянного тока.

242

Выравнивание потенциала – метод снижения напряжения прикосно-

вения и шага между точками электрической цепи, к которым возможно од-

новременное прикосновение или на которых может одновременно стоять

человек. Выравнивание потенциала осуществляется электрическим соеди-

нением металлических конструкций, находящихся вблизи электроустанов-

ки с ее корпусом, а также формированием зоны растекания путем исполь-

зования специальных

заземляющих устройств.

Все случаи поражения током являются результатом замыкания элек-

трической цепи через тело, т.е. результатом прикосновения человека к точ-

кам цепи, имеющим разные потенциалы. Опасность этого зависит от на-

пряжения сети, схемы самой сети, режима ее нейтрали, состояния изоля-

ции токоведущих частей от земли и т.п.

Различают сети

с изолированной нейтралью, когда нейтраль транс-

форматора к заземляющему устройству непосредственно не присоединена

или присоединена через аппараты с большим сопротивлением (например,

через трансформаторы напряжения), и сети с глухим заземлением нейтра-

ли, когда нейтраль трансформатора или генератора присоединена к зазем-

ляющему устройству непосредственно или через малое сопротивление (на-

пример, через трансформатор

тока). Повреждение изоляции токоведущих

частей и соединение их с заземленными конструктивными частями или не-

посредственно с землей связано чаще всего либо с токами однофазного

замыкания на землю (в системе с изолированной нейтралью), либо с тока-

ми однофазного КЗ (в системе с глухозаземленной нейтралью).

Токи замыканий на землю при неблагоприятных условиях (

горючая

среда, обрыв заземляющих проводников или их отсутствие, плохие кон-

такты, искровые промежутки и т.п.) могут вызвать пожар или взрыв. По-

этому заземление и зануление следует рассматривать как средство

электробезопасности и пожарной безопасности.

Заземление в сетях с изолированной нейтралью. Опасность при-

косновения принято оценивать по двум крайним случаям: прикосновение к

двум фазам и между фазой и землей.

Двухфазное прикосновение является предельно неблагоприятным и

может возникать при r

= 0 или r

= 0 (рис. 7.1), что соответствует предва-

рительному глухому замыканию одной из фаз на землю. Человек оказыва-

ется под линейным напряжением. Ток, проходя через тело человека, может

стать опасным. Его величина определяется выражением

чел

= 380/1000 = 380 мА, (7.1)

где r

чел

– активное сопротивление тела человека, Ом. В задачах по электро-

безопасности принимается равным 1000 Ом.

•

243

Рис. 7.1. Замыкание на корпус электроприемника в сети

с изолированной нейтралью при отсутствии заземления

Такое значение I

чел

значительно больше допустимых 40-100 мА

(см. табл. 7.1), при которых возможна гибель пораженного человека. Одна-

ко случаи двухфазного прикосновения очень редки и не могут служить ос-

нованием для оценки опасности сети. Они обычно бывают при использо-

вании неисправных защитных средств, эксплуатации оборудования с неог-

ражденными голыми токоведущими частями (открытые рубильники, не-

защищенные

зажимы сварочных трансформаторов и т.п.).

Однофазное прикосновение в большинстве случаев также опасно, оно

возникает значительно чаще и является основным видом для анализа пора-

жения людей током. Человек, прикасающийся к корпусу электроприемника

при замыкании фазы А (см. рис. 7.1), если корпус не соединен надежно с за-

землением, приобретает потенциал фазы сети

или близкий к нему. Прикос-

новение к корпусу равносильно прикосновению к фазе. Тело человека, его

обувь, пол, земля, активные

, r

и емкостные x

и x

сопротивления других

фаз, провода и обмотки составляют замкнутую цепь. Ток в этой цепи зави-

сит от ее сопротивления и напряжения и может нанести человеку тяжелое

поражение. В целях упрощения считают, что тело человека обладает лишь

активным сопротивлением

чел

, сопротивление растеканию его ног равно ну-

лю. Фазные напряжения равны и симметричны, а сопротивления изоляции

фаз одинаковы, т.е.

= r

= r. Емкостью воздушных проводов при про-

мышленной частоте относительно земли пренебрегают.

Рассматривая

, r

как нагрузку, включенную звездой, у которой

нулевая точка – земля, строим векторную диаграмму фазных напряжений

до момента прикосновения (рис. 7.2,

а). Этому случаю соответствуют

уравнения:

244

•

; U

= U

;

•

;

•

= 0;

•

; I

= I

где

•

- напряжения фазных проводов относительно земли;

•

напряжение нейтрали источника тока;

•

- токи утечки через изо-

ляцию фазных проводов.

Рис. 7.2. Изменение напряжения относительно земли

при прикосновении проводов к одной из фаз (r

= r

; С

= С

= С):

а – до прикосновения; б – после прикосновения

При прикосновении человека к фазе А сопротивление изоляции этой

фазы относительно земли станет равным

′

= r

чел

/(r

чел

)

и симметрия фазных напряжений нарушится. Нулевая точка сместится в

точку 0′. Между 0′ и нулевой точкой источника тока возникает некоторое

напряжение

, представленное на рис. 7.2, б вектором 00′. Напряжения

двух других фаз повысятся до одинаковых значений

U′

и U′

(соответст-

венно векторы 0

′

В и 0

′

С), а напряжение первой фазы понизится до U

′

(вектор А0). Для нового состояния сети можно написать

•

′

•

;

•

′

•

;

•

′

•

На основании первого закона Кирхгофа

•

чел

= 0 и, следова-

тельно,

[

(

•

)/r

]

[

(

•

)/r

]

[

(

•

)/r

]

[

(

•

чел

]

= 0. (7.2)

В С