1. Общие сведения о пожарах от электроустановок

Анализ противопожарного состо­яния промышленных предприятий, объектов сельского хозяйства, зданий общественного назначения и жилых домов показывает, что их безопасная эксплуатация во многом зависит от технического состояния электрообору­дования, электроустановок и электроприборов. Недо­оценка или непонимание степени пожарной опасности электроустановок, электрифицированных машин и при­боров приводит к пожарам и авариям. В условиях бурно­го роста выработки и потребления электроэнергии ис­ключительно важное значение приобретают мероприя­тия, направленные на предупреждение пожаров от элек­троустановок.

Опасность возникновения пожаров при эксплуата­ции электроустановок появляется при наличии сгораемой изоляции электрических сетей, машин и аппаратом, кислорода воздуха (или другого окислителя) и источника зажигания. Большинство изоляционных материа­лов относится к горючим (ткани — хлопчатобумажная и шелковая, резина, лакоткани, бумага, картон, поли­стирол, полиэтилен, полихлорвинил, трансформаторное масло и др.). Кислород воздуха в смеси с горючими га­зами или парами ЛВЖ при открытом монтаже электро­установок всегда может создать горючую или взрыво­опасную смесь. Причинами пожаров могут быть: корот­кие замыкания (к. з.) в электропроводках, машинах и аппаратах; перегрузки проводников; искры и электри­ческие дуги; большие переходные сопротивления; вих­ревые токи и др.

Если все пожары принять за 100 %, то пожары от электроустановок в целом по стране составляют 28 %, а на пред­приятиях некоторых министерств и ведомств доля пожа­ров от электроустановок достигает 38 %. Количество пожаров от электроустановок в жилых домах состав­ляет 32 %. В жилых домах индивидуального пользова­ния происходит до 70 % пожаров от электроустановок. Чаще всего причинами по­жаров в электроустановках являются токи короткого замыкания и нарушения противопожарного режима.

2. Короткие замыкания

Коротким замыканием (к. з.) называется всякое не предусмотренное нор­мальными условиями работы замыкание через малое сопротивление между фазами, а в системах с заземлен­ной нейтралью — также замыкание одной или несколь­ких фаз на землю (или на нулевой провод). При возникновении к. з. в электрической сети ее общее сопро­тивление резко уменьшается, (степень уменьшения зави­сит от расположения точки к. з. в сети), что приводит к увеличению токов в ее ветвях по сравнению с токами нормального режима. В свою очередь это вызывает сни­жение напряжения в сети, которое особенно велико вбли­зи места к. з.

Простейшим видом к. з. является трехфазное к. з., т. е. одновременное замыкание всех трех фаз в одной точке. Оно является симметричным, так как все фазы остаются в одинаковых условиях. К числу несимметрич­ных к. з. в одной точке относятся: двухфазное; однофаз­ное на землю; двухфазное на землю. Какой из видов к. з. является наиболее опасным, однозначно определить нельзя. Величина тока к. з. зависит от многих факто­ров, например, параметров элементов цепи к. з., мощ­ности и напряжения источников, удаленности источни­ков от места к. з., времени действия к. з. Чаще всего возникают однофазные к. з. и значительно реже трехфазные. Однако в процессе развития аварии первона­чальный вид к. з. может переходить в другой вид. Так, например, в кабельных сетях почти все однофазные к. з. переходят в трехфазные, так как образовавшаяся элек­трическая дуга быстро разрушает изоляцию между жи­лами кабеля.

Основной причиной возникновения коротких замыка­ний является нарушение изоляции в электрических про­водах, кабелях, машинах и аппаратах, которое вызвано: перенапряжениями, прямыми ударами молнии, старени­ем изоляции, недостаточно тщательным уходом за элек­трооборудованием и механическими повреждениями изоляции. В практике наблюдались случаи, когда к. з. возникали от перекрытия токоведущих частей животны­ми и птицами.

Опасность коротких замыканий. В современных элек­трических системах токи коротких замыканий могут до­стигать десятков тысяч ампер. Такие токи в самый не­значительный промежуток времени, выделяют большое количество тепла в проводниках, что вызывает резкое повышение температуры и воспламенение горючей изо­ляции, расплавление металла проводников с последую­щим мощным выбросом в окружающую среду электри­ческих искр, способных вызвать воспламенение и взрыв легкогорючих материалов и взрывоопасных смесей. Кро­ме теплового действия, токи короткого замыкания вызы­вают между проводниками большие механические уси­лия. При недостаточной прочности проводников и их креплений они могут быть разрушены.

Внезапное снижение напряжения при к. з. отражает­ся на работе потребителей, особенно на двигателях, так как у них вращающий момент пропорционален квадрату напряжения, и при понижении напряжения на 30—40 % в течение одной и более секунд они могут остановиться. На некоторых производствах остановка двигателей при­водит к нарушению технологического процесса, браку продукции, а иногда к пожару и взрыву. «При малой уда­ленности и достаточно длительном времени к. з. воз­можно выпадение из синхронизма параллельно работа­ющих генераторов, т. е. нарушение нормальной работы всей системы, что является, в сущности, самым опасным последствием коротких замыканий.

Наиболее характерными признаками к. з. являются оплавление проводов и других токоведущих устройств. Эти оплавления в большинстве случаев имеют вид на­плавленных шариков металла. Они отличаются от оп­лавлений, возникающих под воздействием тепла во вре­мя пожара. Оплавления проводов от воздействия тепла во время пожара происходят на значительных участках и не имеют резко выраженной границы. Факт к. з. до возникновения пожара может быть зафиксирован пока­заниями электроизмерительных приборов. Так, ампер­метры отмечают резкое увеличение силы тока в сети, а вольтметры - падение напряжения. При снижении на­пряжения уменьшается накал ламп (возможно, их мига­ние), уменьшается частота вращения электродвигате­лей, возможно отключение магнитных пускателей и др.

Профилактику коротких замыканий следует прово­дить в двух направлениях: во-первых, не допустить воз­никновения коротких замыканий, и во-вторых, ограни­чить время действия опасных токов, т. е. не допустить опасных последствий к. з. Мерами предупреждения ко­ротких замыканий являются правильный выбор, монтаж и эксплуатация электроустановок. Распределительные щитки, машины, аппараты, приборы, провода, кабели и прочее электрооборудование должны соответствовать ха­рактеру окружающей среды, величине и роду тока, на­пряжению, мощности нагрузки. При эксплуатации элек­троустановок необходимо регулярно проводить планово-предупредительные осмотры и измерения сопротивления изоляции.

Для ликвидации опасных последствий коротких за­мыканий устанавливают аппараты защиты, которые предназначены отключать поврежденный участок рань­ше, чем произойдет воспламенение изоляции, расплав­ление токоведущих жил проводников и другие последст­вия к. з. Для этой цели используют быстродействующие автоматы (с временем отключения 0,008—0,005 с) и плавкие предохранители. Для уменьшения понижения напряжения при к. з. генераторы электростанций имеют автоматические регуляторы напряжения (АРН). С целью уменьшения токов к. з. на трансформаторных под­станциях устанавливают реакторы, которые представля­ют собой катушки, имеющие малое активное сопротив­ление и большую индуктивность.