4. Краткие теоретические сведения

4.1. Причины пожаров и способы их предотвращения

Основными причинами наиболее часто возникающих пожаров в жилых, общественных и производственных зданиях являются:

- неосторожное обращение с огнём;

- неосторожность при курении;

- детская шалость с огнём;

- нарушение правил пожарной безопасности при устройстве и эксплуатации электрооборудования и бытовых электроприборов;

- нарушение правил устройства и эксплуатации печного отопления;

- нарушение правил эксплуатации газовых приборов;

- разведение костров и сжигание мусора вблизи строений;

- применение для разжигания костров легковоспламеняющихся жидкостей (бензина, ацетона, растворителей и других);

- самовозгорание веществ и материалов;

- грозовые разряды;

- солнечный луч, действующий через любые оптические системы;

- поджоги.

Пожары в жилых домах составляют более 70 % от общего их количества и являются результатом нарушения элементарных правил пожарной безопасности. Неосторожное или небрежное обращение с огнём - причина каждого третьего пожара. По данным ВНИИПО МЧС России, пожары от электрооборудования в целом по стране составляют 26 %, на предприятиях ряда министерств и ведомств доля пожаров от электроустановок достигает 38 %, в жилых домах - 32 %, а в жилых домах индивидуального пользования до 70 % пожаров происходит от электроустановок. Поэтому рассмотрим эту проблему более подробно.

4.1.1. Пожаробезопасность электропроводки

Таблица 1.

Данные о пожарах от кабельных изделий (статистика 2008 года)

Объекты	Количество пожаров	Прямой ущерб, тыс. руб.	Погибло людей
Промышленные объекты	1366	1717557	18
Торговые объекты	1232	234446	1
Жилой сектор	18338	1134560	738
Сельскохозяйственные объекты	148	20038	3
Административные и общественные здания	607	91259	1
Строящиеся здания	126	5339	0
Места открытого хранения	62	9429	0
Транспортные средства	3489	235967	0

Из табл. 1 видно, что абсолютным лидером по количеству пожаров является «Жилой сектор» и устанавливая причины пожара, пожарные в более чем 50 % случаев приходят к выводу, что «пожар возник из-за неисправности электропроводки». Это – результат пренебрежительного отношения к опасностям, связанным с электрической провод-кой. И самое печальное – при пожарах в жилом секторе гибнут люди.

Возникновение пожаров из-за неисправности электропроводки или неправильной эксплуатации электросети объясняется следующим.  При прохождении тока по проводнику выделяется теплота. В обычных условиях она рассеивается в окружающую среду быстрее, чем успевает нагреться проводник. Поэтому для каждой электрической нагрузки подбирается проводник определенного сечения. Если сечение проводника меньше, чем положено по расчету, то выделяющаяся теплота не успевает рассеяться и проводник перегревается. Кроме того, перегрузка сети, нагрев проводов и воспламенение изоляции бывают при включении в одну розетку одновременно нескольких бытовых приборов.

Одной из причин пожаров являются короткие замыкания при соединении двух проводников без изоляции накоротко друг с другом. Из-за этого происходит резкое возрастание силы тока в сети, мгновенный нагрев проводов до температуры плавления металлических жил и интенсивное выделение искр и большого количества теплоты. Поэтому необходимо следить за исправностью изоляции проводов и не допускать крепления их гвоздями, которые могут нарушить изоляцию.

Из-за неправильного соединения проводов (в скрутку), слабого крепления или сильного окисления контактных поверхностей и мест соединения проводов происходит их сильный разогрев и воспламенение. Неплотный контакт вилок в гнёздах штепсельных розеток может привести к сильному разогреву розеток и последующему воспламенению перегородок и стен, на которых смонтированы штепсельные розетки. Это явление обусловлено наличием больших местных переходных сопротивлений. В этих случаях предохранители не могут предотвратить возникновение пожара, так как сила тока в цепи не возрастает, а нагрев участка с плохо выполненным соединением проводов достигает опасного предела только из-за увеличения сопротивления в определенных местах (как правило, на участках большой длины). 

Излом провода при сохранении контакта жила-жила, дефекты токопроводящих шин, жил проводов и кабелей, старение электрических контактных соединений, некачественная сборка контактных узлов спо-собствуют возникновению длительных устойчивых тепловых режимов, приводящих к разрушению изоляции и защитных оболочек, загораниям и другим отрицательным последствиям. При плохом контакте между проводами или контактами появляется искрение, которое со временем и нагревает окружающее пространство до нужных для самовозгорания 150-160 °С. И если вокруг плохого электрического контакта есть горючие материалы (пыль, пакля, опилки, горючие пластмассы и т.д.), то про-исходит самовозгорание, которое затем вызывает настоящий пожар.

Причины, которые могут создать плохие контакты, следующие:

- некачественные монтажные материалы;

- некачественные электромонтажные работы;

- осадка дома и деформация электрических кабельных линий, возникшая во время осадки дома;

- повреждение внешней изоляции проводов и кабелей электрической проводки грызунами.

Поэтому при выполнении лабораторной работы студент должен:

1. Сделать важный вывод, что для уменьшения вероятности возникновения пожара из-за проводки нужно обращать максимум внимания на качество контактов, являющихся основной причиной пожаров, в местах соединения проводов, в розетках, соединительных коробках, автоматических выключателях и т.д. Проверять их состояние необходимо сразу после монтажа и периодически после ввода электрической сети дома в эксплуатацию. Контакты должны быть туго затянуты и не иметь признаков подгорания и искрения (потемнения и разрушения изоляции). Именно такие места являются источником будущих пожаров. Поэтому по внешнему виду электрических контактов после пожара и определяют причину возникновения пожара.

2. Научиться наиболее быстро и просто своевременно обнаруживать пожароопасные места электропроводки и электрооборудования по повышению их температур по сравнению с нормальной, используя ра-диационный термометр (пирометр) или тепловизор, так как любой радиационный термометр, в том числе применявшийся в лабораторных работах № 1 и № 2, сразу измеряет температуры поверхности с точностью 0,1 °С, а тепловизор позволяет сразу получать и записывать цветные изображения поля температур на поверхности с точностью 0,1 °С.

У нормально затянутых контактов температура в пределах 15-30 °С, а у слабо затянутых контактов – до 60-80 °С. У контактов с признаками долгого подгорания температура может достигать 150-200 °С, что создает опасность возгорания окружающих материалов и предметов. При больших токах нагрузки температура контактов может достигать 450-600 °С, при этом контактные площадки имеют тёмно-красный или малиновый цвет. Такая температура вызывает частичное оплавление медных деталей, прогорание пластмассовых держателей, обгорание изоляции подключенных кабелей и интенсивный нагрев близко лежащих поверхностей. И чем дольше контакты находятся в состоянии перегрева, тем хуже становится проводимость между ними и тем больше повышается температура  в местах электрических контактов. Процесс нагрева необратимый и длится он до полного выгорания контактов или до пожара. По времени процесс нагрева контактов от температуры 50-60 °С до полного разрушения занимает от 3 до 9 месяцев.

Другой частой причиной возгорания электропроводки является повреждение изоляции и образование электрической дуги.

Разрушение изоляции происходит из-за различных воздействий:

- электрических (перенапряжение, слишком большие токи);

- механических (удар, нажим, растяжение, изгиб, сдавливание);

- окружающей среды (температура, влажность, ультрафиолетовое излучение).

Процесс возгорания происходит следующим образом [27].

При микроповреждении изоляции между находящимися под разными потенциалами проводниками протекает малый точечный ток. По мере ухудшения состояния изоляции, начиная со значения тока примерно 1мА (напряжение 220В), происходит обугливание проводящего канала, возникает «угольный мостик» и происходит непрерывное возрастание тока. При токе утечки примерно 150 мА (мощность 30 Вт) происходит возгорание. Ток утечки быстро возрастает, и при значениях 300-500 мА возникает тлеющий разряд, приводящий к загоранию электрической дуги. Причем горение электрической дуги не требует наличия окислителя (кислорода воздуха). Под воздействием высокой температуры электрической дуги под оболочкой кабеля происходит процесс пиролиза материала изоляции с выделением горючих веществ.

Самостоятельное горение происходит в том случае, когда продукты пиролиза смешиваются с воздухом и температура достигает величины, достаточной для воспламенения. Воспламенение сопровождается взрывным выбросом факела пламени.

Описанное явление объясняет высокую вероятность возникновения пожаров при локальных пробоях изоляции. Из-за малых значений токов утечки при микроповреждениях изоляции автоматические выключатели и предохранители не реагируют на них и не отключают аварийную цепь. Эффективной средство предотвращения возгорания в таких случаях – устройство защитного отключения (УЗО). Но п. 1.7.50 Правил устройства электроу­становок (ПУЭ) [16] определяет применение УЗО как дополнительную защиту. Применение УЗО с током срабатывания 300 мА для защиты от возгорания в жилых зданиях п. 7.1.84 ПУЭ [16] только рекомендуется, в результате чего УЗО для защиты от возгорания в промышленном оборудовании широко не используют.

Согласно п. 4 статьи 82 Федерального закона от 22.07.2008 № 123-

ФЗ «Технический регламент о требованиях пожарной безопасности» [2] «линии электроснабжения помещений зданий, сооружений и строений должны иметь устройства защитного отключения, предотвращающие возникновение пожара при неисправности электроприёмников. Правила установки и параметры устройств защитного отключения должны учитывать требования пожарной безопасности, установленные в соответствии с настоящим Федеральным законом».

Основной мерой защиты от возгорания является защита от повреждений изоляции, что обеспечивается выполнением требований главы 2.1 ПУЭ [16]: кабели, в том числе бронированные, должны быть защищены от механических повреждений; кабели должны прокладываться на расстоянии от нагретых поверхностей, при этом должна предусматриваться защита кабелей от прорыва горячих веществ; открытая проводка кабельных линий должна производится с учётом воздействия солнечного излучения и тепловых излучений от источников теплоты; радиусы изгиба должны быть не менее указанных в технических условиях и т.д. Кабели должны применяться только в условиях, предусмотренных соответствующими техническими условиями.

Согласно п. 8 статьи 82 Федерального закона от 22.07.2008 № 123-ФЗ «Технический регламент о требованиях пожарной безопасности» [2] «кабели, прокладываемые открыто, должны быть не распространяющими горение». Большинство современных кабелей не распро-страняют горение при одиночной прокладке. Кабели, не распростра-няющие горение при прокладке в пучках, имеют индекс «НГ». Индекс «LS» означает низкое дымо- и газовыделение. Индекс «FR» означает ог-нестойкость. Изоляция, не содержащая галогенов, имеет индекс «HF».

Более дешёвые алюминиевые провода хуже медных по многим важным показателям: 1 – гораздо меньшая электропроводность по сравнению с медными проводами; 2 – быстрое окисление алюминиевого провода; 3 – ломкость на перегибах, что очень усложняет монтаж.

Для защиты сети от перегрузок и короткого замыкания применяют плавкие предохранители (пробки) и автоматические выключатели.