4. Пожарная безопасность 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. По данным ВНИИ противопожарной обороны доля пожаров от электроустановок составляет 28% от всего числа пожаров, а на предприятиях некоторых министерств и ведомств, она достигает 38%. В жилых домах общего пользования происходит до 32% пожаров от электроустановок, а в домах инди­видуального пользования - до 70%. Опасность возникновения пожа­ров при эксплуатации электроустановок появляется при использо­вании сгораемой изоляции электрических сетей, машин и аппара­тов, наличии окислителя (обычно кислорода воздуха) и источника зажигания. Большинство твердых и жидких изоляционных материалов, таких как резина, бумага, картон, хлопчатобумажная и шелковая ткань, лакоткань, полистирол, полиэтилен, полихлорвинил, трансфор­маторное масло и др., относится к горючим веществам. Пожары от электроустановок и электрических сетей происходят в результате теплового и искрового действия электрического тока.

4.1. Причины пожаров от электроустановок и меры их предупреждения

Из общего числа пожаров, происходящих от используемого электрооборудования, по Данным статистики, возникает от коротких замыканий, 33,5% - от перегрева горючих материалов и предметов, находящихся вблизи оставленных без присмотра электро­нагревательных приборов, 12% - от перегрузки проводов, кабелей, обмоток электромашин и аппаратов, 4,5% - от оборудования боль­ших переходных сопротивлений, 3,5% -

от искрения и электрической дуги, 3% - от нагрева строительных конструкций при выносе (переходе) из них напряжения и др [2].

Из этих данных видно, что наиболее часто причинами пожа­ров от электроустановок являются токи короткого замыкания и нарушение противопожарного режима.

Коротким замыканием называется всякое не предусмотренное нормальными условиями работы замыкание через очень малое сопро­тивление различных фаз между собой, а в системах с заземленной нейтралью, кроме того, замыкание одной или нескольких фаз на землю или нулевой провод. При возникновении короткого замыкания общее сопротивление электрической сети резке уменьшается, что приводит к увеличению токов в ее ветвях по сравнению с то­ками нормального режима, снижению напряжения, которое особен­но велико вблизи места короткого замыкания, и быстрому выделе­ние большого количества тепла.

Основными причинами возникновения коротких замыканий являются: нарушения изоляции, вызванные перенапряжениями, пря­мыми ударами молнии, старением изоляции и механическими повреж­дениями; попадание на неизолированные участки проводов токо­проводящих предметов; воздействие химически активных веществ, пыли и сырости; недостаточно тщательный уход за электрооборудо­ванием.

В современных электрических системах токи коротких замыка­ний могут достигать десятки тысяч ампер. Такие токи в короткий промежуток времени выделяют в проводниках большое количество тепла, приводящего к резкому повышению температуры и воспламене­нию горючей изоляции. Происходит расплавление металла проводни­ков с последующим мощным выбросом в окружающую среду электричес­ких искр, способных вызвать воспламенение и взрыв легкогорючих материалов и взрывоопасных смесей. Кроме теплового воздействия токи короткого замыкания вызывают между проводниками большие механические усилия, приводящие при недостаточной прочности проводников или креплений к их механическим разрушениям.

Перегрузкой электрических сетей называют явление, при кото­ром по проводам и кабелям, обмоткам электрических машин и аппа­ратов идет рабочий ток, превышающий допускаемые нормы значения. Опасность перегрузки заключается в тепловом действии электричес­кого тока. При двухкратной и более перегрузке проводников со сгораемой изоляцией происходит ее воспламенение. Небольшие пе­регрузки не приводят к воспламенению изоляции, но происходит ее быстрое старение. Срок службы изоляции проводников резко сокра­щается. Так, перегрузка проводников с изоляцией класса А на 25% сокращает срок их службы в 50-80 раз (примерно до 3-5 месяцев вместо 20 лет), а перегрузка на 50$ приводит в негодность прово­да в течение нескольких часов. Таким образом, перегрузка про­водников опасна как большая, так и малая.

Причинами перегрузок могут быть: несоответствие сечения проводников рабочему току; параллельное включение в сеть не предусмотренных расчетом токоприемников без увеличения сечения проводников; попадание на проводники токов утечки и молнии; по­вышение температуры окружающей среды. В электрических машинах перегрузка может возникнуть при механической перегрузке на ва­лу, понижении напряжения в сети, работе трехфазного двигателя на двух фазах, неправильном выборе мощности двигателя.

Причиной пожара может быть также большое переходное сопро­тивление, возникающее в местах перехода тока с одного провода

на другой или с провода на электрический аппарат, при наличии плохого контакта в местах соединений и оконцеваний проводов, в контактах машин иаппаратов. Контакты могут нагреваться до весь­ма высоких температур и, если они соприкасаются с горючими ма­териалами, то возможно их зажигание, а при наличии взрывчатой смеси возможен взрыв. В этом состоит пожарная опасность переход­ных сопротивлений, которая усугубляется тем, что места с наличи­ем переходного сопротивления трудно обнаружить, а защитные аппа­раты сетей и установок, даже правильно выбранные, не могут пре­дупредить возникновение пожаров, так как ток в цепи не возраста­ет, а нагрев участка с переходным сопротивлением происходит только вследствие увеличения сопротивления.

При наличии в помещениях легкогорючих веществ и взрывчатой системы причиной пожара, взрыва могут быть искры и электрическая дуга. Всякая электрическая искра или дуга есть результат про­хождения тока через воздух. Искрение наблюдается при размыкании электрических цепей под нагрузкой, при пробое изоляции между проводниками, при работе электрических машин - между щетками и коллектором или контактными кольцами, а также во всех случаях при наличии плохих контактов в местах соединения и оконцевания проводов и кабелей. Под действием электрического поля воздух между контактами ионизируется, и при достаточной величине напря­жения происходит разряд, сопровождающийся свечением воздуха и потрескиванием (тлеющий разряд). С увеличением напряжения тлею­щий разряд переходит в искровой, а при достаточной мощности искровой разряд может иметь вид электрической дуги.

Для уменьшения пожарной опасности от электрических искр и дуг необходимо; искрящие по условиям работы части выключателей, переключателей, рубильников, магнитных пускателей, контакторов и т.п. закрывать крышками, кожухами, колпаками; выносить из взрывоопасных помещений искрящие аппараты в безопасное место или применять такие их исполнения (например, малонаполненное), которые обеспечивают безопасность; применять различные дугогасительные устройства в виде дугогасительных решеток и камер, дугопреграждающих перегородок, маслонаполненных емкостей; следить за состоянием щеток, колец, контактов выключателей, рубильников, магнитных пускателей.

Профилактику коротких замыканий и перегрузок следует про­водить в двух направлениях: во-первых, не допускать их возникно­вения и, во-вторых, ограничивать длительность опасных токов. Для предупреждения опасных последствий коротких замыканий и перегру­зок устанавливают аппараты защиты, которые отключают поврежден­ный участок раньше, чем произойдет воспламенение изоляции, расп­лавление токоведущих жил проводников. С этой целью используют специальные быстродействующие автоматы (с временем отключения 6-8 мс) и плавкие предохранители, включаемые в цепь последова­тельно. Во избежание перегрузки необходимо: правильно выбирать сечение проводников по нагреву; ограничивать включение токопри­емников в сеть, не рассчитанную на большую нагрузку; создавать необходимые условия охлаждения проводов, электрических машин и аппаратов, не допуская перегрева их выше определенных температур, соответствующих ГОСТу и "Правилам допустимых температур".

Предупреждение возникновения пожаров от больших переходных сопротивлений достигается тщательным соединением проводов и ка­белей (скруткой, пайкой, сваркой, опрессовкой). На съемных кон­цах следует применять специальные наконечники и зажимы, что осо­бенно важно для алюминиевых проводов и кабелей; для отвода тепла и рассеивания его в окружающую среду необходимо изготовлять кон­такты достаточной массы и поверхности охлаждения; для уменьшения влияния окисления на переходное сопротивление замыкающихся кон­тактов конструктивно обеспечивают, чтобы их замыкание и размы­кание сопровождалось трением одного контакта по другому (для самоочистки контактов от пленки окиси) . Медные, латунные и брон­зовые контакты защищают от окисления покрытием тонким слоем оло­ва, серебра и других сплавов.

4.2. Классификация помещений, пожаро- и взрывоопасных зон по ПУЭ

В соответствии с "Правилами устройства электроустановок" (ПУЭ), разд.1, гл.1.1, все помещения в зависимости от воздействия окружающей среды на электроустановки подразделяются на следующие виды.

Сухие - помещения, в которых относительная влажность воздуха не превышает 60% (например, все жилые, служебные, бытовые, лечеб­ные, учебные помещения). При отсутствии в таких помещениях ус­ловий, позволяющих их отнести к жарким, пыльным, а также поме­щениям с химически активной или органической средой, они назы­ваются нормальными.

Влажные - помещения, в которых пары или конденсирующаяся влага выделяется лишь кратковременно в небольших количествах, а относительнаявлажность воздуха более 60%, но не превышает 75% (например, кухни квартир, неотапливаемые лестничные клетки, некоторые подвалы и др.).

Сырые - помещения, в которых относительная влажность воз­духа длительно превышает 75% (например, кухни общественных сто­ловых, некоторые подвалы, ванные комнаты, животноводческие по­мещения).

Особо сырые - помещения, в которых относительная влажность воздуха близка к 100$ (потолок, стены, пол и предметы, находя­щиеся в помещении, покрыты влагой, например бани, прачечные, отдельные цехи кожевенных, сахарных, пивоваренных заводов и др.).

Жаркие - помещения, в которых под воздействием различных тепловых излучений температура превышает постоянно иди периоди­чески (более I сут.) + 35°С (например, деакамеры, сушилки, цехи с сушильными и обжигательными печами, крупные литейные и терми­ческие цехи, котельные и т.п.).

Пыльные - помещения, в которых по условиям производства выделяется технологическая пыль в таком количестве, что она может оседать на проводах, проникать внутрь машин, аппаратов и т.п. Пыльные помещения разделяются на помещения с токопроводящей пылью и помещения с нетокопроводящей пылью (например, цемент­ные заводы, обрубочные и формовочные цехи и т.п.).! ,

Помещения с химически активной или органической средой -помещения, в которых постоянно или в течение длительного време­ни содержатся агрессивные пары, газы, жидкости, образуются от­ложения или плесень, разрушающие изоляцию и токоведущие части электрооборудования (например, цехи получения- кислот, щелочей, аммиака, сероводорода, красок, искусственных удобрений, сыро-варки и др.).

В соответствии с ПУЭ (разд.7, гл.7.3 и 7.ч) открытые пространства, часть или весь объем помещений, в которых хранят­ся, обрабатываются или применяются пожаро- и взрывоопасные ве­щества, классифицируют на пожароопасные в взрывоопасные зоны.

Пожароопасной зоной называется пространство внутри и вне помещений, в пределах которого постоянно иди периодически обра­щаются горючие (сгораемые) вещества и в котором они могут нахо­диться при нормальном технологическом процессе или при его нару­шениях. Но степени опасности эти зоны делятся на четыре класса: П-I, П-II, П-IIа, П-III.

Зоны класса D-I - зоны, расположенные в помещениях, в кото­рых обращаются горючие жидкости с температурой вспышки выше 61°С (например, склады минеральных масел, установки по их регенерации, насосные станции горючих жидкостей, установки по пропитке хлоп­чатобумажных изделий маслами и лаками, камеры масляных трансформа­торов в др.).

Зоны класса П-II - зоны, расположенные в помещениях, в кото­рых выделяются горючая пыль или волокна с нижним концентрацион­ным пределом воспламенения более 65 г/м** к объему воздуха (нап­ример, деревообделочные, трепальные, чесальные, ткацкие, прядиль­ные, льноперерабатывающие установки, малозапыленные помещения элеваторов и др.).

Зоны класса П-II а - зоны, расположенные в помещениях, в ко­торых обращаются твердые горючие вещества (например, склады бу­маги, швейных изделий, древесины, мебели, библиотеки, музеи, архивы, сборочные цехи деревообрабатываацих предприятий и др.).

Зоны класса П-III - расположенные вне помещений зоны, в кото­рых обращаются горючие жидкости с температурой вспышки паров вы­ше 61°С или твердые горючие вещества (например, открытые или под навесом оклады и хранилища минеральных масел, каменного угля, торфа, древесины и.изделий из нее, сливоналивные эстакады масел и др.).

Наибольшую опасность представляют зоны классов П-1, П-II, менее опасны зоны П-II а и П-III. Зоны в помещениях и зоны наружных, установок в пределах до 5 м. по горизонтали и вертикали от аппа­ратов, в которых постоянно или периодически обращаются горючие вещества, но технологический процесс ведется с применением откры­того огня, раскаленных частей, либо технологические аппараты име­ют поверхности, нагретые до температуры самовоспламенения горючих паров, пылей или волокон, не относятся в части их электрооборудо­вания к пожароопасным, так же как и зоны, в которых твердые, жидкие и газообразные горючие вещества сжигаются в качестве топ­лива или утилизируются путем сжигания.

Взрывоопасной зоной называется помещение или ограниченное пространство в помещении или наружной установке, в которых мо­гут образоваться взрывоопасные смеси. Взрывоопасные зоны делят­ся на б классов. Для горючих газов и паров легковоспламеняющихся жидкостей (ЛВЖ) предусмотрены четыре класса взрывоопасных зон; B-I, B-Ia, B-Iб, В-1г. Для взрывоопасных пылей предусмотрены два класса: ВП-и ВПа. Наиболее опасными являются зоны классов B-I и В-П. При определении взрывоопасных зон принимается, что:1) взры­воопасная зона в помещении занимает весь объем помещения, если объем взрывоопасной смеси превышает 5% свободного объема помеще­ния; 2) взрывоопасной считается зона в помещении в пределах до 5 м по горизонтали и вертикали от технологического аппарата, из которого возможно выделение горючих газов или паров ЛВ1, если объем взрывоопасной смеси равен или менее 5% свободного объема помещения. Помещение за пределами взрывоопасной зоны следует считать невзрывоопасным, если нет других факторов, создающих в нем взрывоопасность; 3) взрывоопасная зона наружных взрывоопас­ных установок ограничивается размерами, определяемыми при задании класса В-1г.

Зоны класса В—1 - зоны, расположенные в помещениях, в кото­рых выделяется горючие газы или пары ЛВЖ в таком количестве и с такими свойствами, что они могут образовать с воздухом взрывоо­пасные смеси при нормальных режимах работы (например, при загруз­ке или разгрузке технологических аппаратов, хранении или перели­вании ЛВЖ, находящихся, в открытых емкостях, и т.п.). К зонам B-I также относятся помещения с установками приготовления резино­вого клея, рекуперации паров ЛВЖ, получения ацетилена, водорода, некоторые установки на нефтеперерабатывающих заводах и т.д.

Зоны класса В-1а - зоны, расположенные в помещениях, в ко­торых при нормальной эксплуатации взрывоопасные смеси горючих газов (независимо от нижнего концентрационного предела воспла­менения) или паров ЛЕЖ с воздухом не образуются, а возможны толь­ко в результате аварий или неисправностей (например, помещения хранения баллонов с горючими газами, насосные станции по перекач­ке ЛВЖ и горючих газов, закрытые тарные хранилища ЛВЖ, помещения газовых турбин, узлы задвижек на нефтегазопроводах, расположен­ные а помещениях и т.п.).

Зоны класса B-Iб - зоны, которые характеризуются так же, как и зоны класса В~1а, но имеют следующие особенности: I) горючие газы в этих зонах обладают высоким нижним концентрационным пре­делом воспламенения (15$ и более) и резким запахом при предельно допустимых концентрациях по ГОСТ 12.1.005-76 (например, машинные зоны аммиачных компрессорных и холодильных абсорбционных устано­вок, помещения для хранения баллонов с аммиаком и др.); 2) по­мещения производств, связанных с обращением газообразного водо­рода, в которых по условиям технологического процесса исключает­ся образование взрывоопасной смеси в объеме, превышающем Ъ% сво­бодного объема помещения, имеют взрывоопасную зону только в верх­ней части помещения выше 0,75 от общей высоты помещения, считая от уровня пола, но не выше кранового пути, если таковой имеется (например, помещения электролиза воды, зарядные станции аккуму­ляторов и др.); 3) зоны лабораторных и других помещений, в кото­рых горючие газы и ЛВЖ имеются в небольших количествах, недоста­точных для создания взрывоопасной смеси в зоне, превышающей 5% свободного объема помещения, и в которых работа с горючими газа­ми и ЛВЖ производится без применения открытого пламени. Эти зоны не относятся к взрывоопасным, если работа производится в вытяж­ных шкафах или под вытяжными зонтами.

Зоны класса В-1г - пространство у наружных установок, содер­жащих горючие газы или ЛВЖ, надземных и подземных резервуаров с ЛВЖ, газгольдеров с горючими газами, эстакад для слива и налива ЛВЖ, открытых нефтеловушек, прудов-отстойников с плавающей неф­тяной пленкой, а также пространство у проемов за наружными кон­струкциями помещений с взрывоопасными зонами классов B-I, В~1а и В~П (исключение - проемы окон с заполнением стеклоблоками); пространства у предохранительных и дыхательных клапанов емкостей о горючими газами и ЛВЖ.

Для наружных взрывоопасных установок взрывоопасная зона класса В-1г считается: а) 0,5 м по горизонтали и вертикали от проемов за наружными ограждающими конструкциями помещений с взры­воопасными зонами классов B-I, B-ia, В-П; б) 3 м по горизонтали

и вертикали от закрытого технологического аппарата, содержащего горючие газы или ЛВЖ; от вытяжного вентилятора, установленного снаружи помещения с взрывоопасными зонами любого класса; в) 5м по горизонтали и вертикали от устройств для выброса из предохра­нительных и дыхательных клапанов емкостей и.технологических аппаратов с горючими газами и ЛВЖ, а также от расположенных на зданиях устройств для выброса воздуха из систем вытяжной венти­ляции помещений с взрывоопасными зонами любого класса; г) 8 м по горизонтали и вертикали от резервуаров с ЛВЖ и газгольдеров с горючими газами; при наличии обвалования - в пределах всей площади внутри обвалования; д) 20 м по горизонтали и вертикали от эстакад с открытым сливом и наливом ЛВЖ.

Зоны класса В-П - зоны, расположенные в помещениях, в ко­торых выделяются переходящие во взвешенное состояние горючие пыли или волокна в таком количестве и с такими свойствами, что они способны образовать с воздухом взрывоопасные смеси при нор­мальных режимах работы (например, помещения тепловых электро­станций и котельных по разгрузке угля и торфа, приготовления угольной или торфяной пыли и т.п.).

Зоны класса В-Па - зоны в помещениях, в которых взрывоо­пасные смеси пылей или волокон с воздухом возможны только в результате аварий или неисправностей (например, помещения топливоподачи - торфа, угля).

Зоны в помещениях и зоны наружных установок, в которых твердые, жидкие и газообразные горючие вещества сжигаются в качестве топлива или утилизируются путем сжигания, не относят­ся в части их электрооборудования к взрывоопасным. в производ­ственных помещениях без взрывоопасной зоны, отделенных стенами с дверными проемами без тамбуршлюзов от взрывоопасной зоны смеж­ных помещений классов В-Ia или В-П, следует принимать класс взрывоопасности соответственно B-Ia, B-Iб, В-Па, а размер зоны - до 5 м по горизонтали и вертикали от проема двери.