12.2. Динамика развития пожаров на энергетических объектах.

Анализ пожаров, имевших место на энергетических объектах, показал, что наибольшее число пожаров имеет свободное развитие из-за несвоевременного отключения электроустановок, а также из-за расположения в непосредственной близости от этих установок другого оборудования под напряжением. Снятие напряжения с электроустановок является сложным организационным процессом и требует определенного времени, что приводит к увеличению материального ущерба и осложнению обстановки на пожаре.

Наличие большого количества электрооборудования высокого напряжения существенно затрудняет действия пожарных подразделений при ликвидации пожаров на энергообъектах.

Согласно статистическим данным около 70% пожаров возникают в машинных залах, кабельном хозяйстве, трансформаторных и распределительных устройствах. Причины возникновения и процесс развития пожаров на АЭС и ТЭЦ по существу идентичны. Однако, характерной особенностью при этом является то, что пожар на АЭС, если он быстро не локализован и не ликвидирован, может иметь чрезвычайно катастрофические последствия, связанные с нарушением технологического режима работы ядерного реактора.

Пожары в машинных залах

Динамика развития пожаров в машинных залах обусловлена их быстрым развитием из-за наличия большого количества горючих материалов и горючих газов и жидкостей (турбинного масла, оболочек и изоляции электрических кабелей, сгораемого утеплителя и изоляции кровли, водорода и т.п.), а также опасными факторами, затрудняющими работ пожарных. К этим факторам относятся:

• тепловое излучение от факела пламени, затрудняющее приближение пожарных к очагу горения;

• интенсивное задымление помещений токсичными продуктами горения;

• нагрев элементов металлических ферм до критической температуры с последующим обрушением строительных конструкций и образованием скрытых очагов горения;

• образование взрывоопасных смесей или двуокиси углерода;

• наличие электроустановок под напряжением;

• возможное загрязнение помещений и технологического оборудования радиоактивными веществами.

Перечисленные факторы должны учитываться при определении безопасных маршрутов следования пожарных, позиций, времени работы в помещении и т.п.

При возникновении пожаров в машинных залах электростанции, процесс развития их в значительной степени зависит от характера возникновения горения (взрыв, воспламенение паров масла, водорода, загорание кабелей и др.) Наиболее часто возникают пожары и загорания на турбогенераторах.

Основную пожарную нагрузку машинных залов составляют турбинные масла систем смазки, электроизоляции обмоток генераторов, проводов, кабелей и др. Интенсивное развитие получает пожар при взрыве турбин, паров масла и водорода в масляных емкостях при нарушении уплотнений маслопроводов и разлива масла. В таких ситуациях, как правило, возникают сложные очаги горения у агрегатов, где возможен выход водорода из систем охлаждения генераторов, повреждение силовых и контрольных кабелей управления. При нарушении герметичности масляных систем оперативно- тактическая обстановка осложняется растеканием масла и проникновением его через неплотности и технологические проемы на нижерасположенные отметки, а также на масляные емкости и маслопроводы других блоков. Максимальная скорость роста площади пожара при растекании горящего турбинного масла достигает 25 м²/мин, и при этом происходит быстрое нарастание среднеобъемной температуры, выделяется большое количество высокотоксичных продуктов сгорания и образуются мощные конвективные тепловые потоки. Эти потоки быстро нагревают элементы металлических ферм до критической температуры, в результате чего происходит обрушение строительных конструкций. Падающие фермы и плиты покрытия нарушают герметичность масляных коммуникаций. Масло, попадая на технологическое оборудование машинного зала на разных отметках, приводит к образованию новых очагов горения.

Пожары в кабельном хозяйстве.

В общем ряду на энергетических объектах, пожары в кабельном хозяйстве занимают особое место. Эти пожары, как правило, приводят к остановке либо отдельных узлов и агрегатов, либо всего объекта. В случае, когда пожар затрагивает систему управления и безопасности реакторной установки АЭС, может иметь место нарушение герметичности и выброс радиоактивных веществ в атмосферу. Чаще всего причиной возникновения пожаров являются короткие замыкания, перегрузки, повреждения изоляции, большие переходные сопротивления в контактах и пр. Развитию пожаров в кабельных туннелях способствует ряд факторов:

• наличие большой пожарной нагрузки в виде горючей изоляции;

• прогрев электрокабелей по всей длине, в результате прохождения тока;

• сложное конструктивное исполнение кабельных сооружений (разветвленная сеть кабельных тоннелей, этажей, наличие вертикальных кабельных шахт).

Характерной особенностью пожаров в кабельных сооружениях является быстрое их развитие. Скорость распространения горения в горизонтальных кабельных туннелях при прокладке кабелей по металлическим кронштейнам и снятом напряжении составляет 0,1-0,3 м/мин, - а в кабельных полуэтажах 0,2-0,4 м/мин. При наличии напряжения на кабелях, скорость распространения горения может достигать 1,2 м/мин. Пожары в кабельных помещениях отличаются сравнительно высокой скоростью нарастания среднеобъемной температуры, порядка 30-40 ⁰С/мин, которая зависит от объема и величины пожарной нагрузки. Развитие пожаров в кабельных туннелях сопровождается интенсивным выделением высокотоксичных продуктов сгорания, которые быстро заполняют весь объем кабельного помещения и создают дополнительный прогрев изоляции кабелей, что приводит к резкому увеличению линейной скорости распространения пламени. Кроме того, необходимо учитывать, что продукты горения при небольших скоростях воздушного потока (до 0,6 м/мин) способны распространяться против этого потока.

Из кабельных помещений, через различные неплотности, в особенности в местах прохождения кабелей через стены и перекрытия, горение может быстро распространяться в машинный зал, в распределительные устройства, помещения релейной защиты и на щиты управления, тем самым привести к потере контроля над работой реактора на АЭС. Особенностью развития пожаров в вертикальных кабельных туннелях является то, что использование в кабельных потоках контрольных кабелей с полиэтиленовой горючей изоляцией (типа РК 50x9x12) приводит к распространению горения не только снизу вверх, но и сверху вниз. При чем скорость распространения сверху вниз в два раза выше, чем снизу вверх. Это объясняется способностью полиэтилена стекать вниз горящими потоками и продолжать растекаться по поверхности.

Пожары на силовых трансформаторах.

Динамика развития пожаров на силовых трансформаторах зависит от причины возникновения. В большинстве случаев причиной возникновения горения являются внутренние повреждения, возникшие в результате короткого замыкания, сгорания и износа изоляции, а также ухудшения качества трансформаторного масла. При межвитковых пробоях (короткое замыкание) в обмотке и при своевременном срабатывании защиты повреждение ограничивается местным выгоранием обмотки.

При большей мощности короткого замыкания (особенно между фазами) происходит бурное выделение газов. Если при этом не срабатывает предохранительная мембрана на выхлопной трубе, то могут быть срезаны болтовые соединения корпуса и произойдет вытекание масла наружу. Необходимо, чтобы чистота гравия обеспечила прохождение масла полное и не допускала его растекание через бортовые ограждения. В противном случае, возможен разлив горящего масла на большую площадь, что создает угрозу соседнему оборудованию. При этом угрозу создают не только воздействие пламени и продукты сгорания, но и осаждение твердых частиц на изоляторах, а это в свою очередь понижает их диэлектрические свойства и может привести к «перекрытию» изоляторов на ближайшем оборудовании.

Наиболее часто происходит «перекрытие» высоковольтных вводов трансформатора и нарушение их плотности. Под действием разности уровней масло вытекает через неплотности до выравнивания уровней. Разброс горящего масла при повреждении вводов происходит на расстояние до трех метров. Поскольку объем горящего тела относительно невелик, то горение самого трансформатора происходит редко. Более сложная обстановка создается при нарушении уплотнений трансформатора. В этом случае масло будет вытекать из трансформатора и подпитывать очаг пожара до тех пор, пока не освободится расширительный бак трансформатора до уровня разрыва.

Пожары в распределительных устройствах (открытых и закрытых) возникают в основном из-за нарушений правил технической эксплуатации и при авариях в маслонаполнительных аппаратах. Наиболее пожароопасными аппаратами распред. устройства являются: масляные выключатели, трансформаторы, реакторы.

Так, «перекрытие» (короткое замыкание) баков отдельных фаз масляного выключателя может сопровождаться повреждением корпуса и воспламенением масла. Наиболее сложная в оперативно-тактическом отношении обстановка складывается при пожаре, когда помещение распределительного устройства располагается внутри здания электростанции, т.е. при закрытых распределительных устройствах характерна высокая скорость и большая плотность задымления помещения продуктами сгорания. При этом часто оказываются задымленными соседние помещения.

Пожары в отделении ядерного реактора АЭС.

Наиболее вероятной причиной возникновения пожаров в отделении ядерного реактора (первый контур) является утечка и последующее воспламенение жидкого натрия. Аналогичную опасность представляет утечка нагретого натрия из трубопроводов и оборудования второго контура и парогенераторов третьего контура. Натрий обладает чрезвычайно пожароопасными свойствами и тушение его сопряжено со значительными трудностями. Минимальное содержание кислорода, необходимое для горения натрия составляет 5% от его объема. Температура самовоспламенения в воздухе 330-360 ⁰С, в кислороде – 119 ⁰С. При сгорании в избытке кислорода натрий обращается в перекись (NaO₂), которая с легковоспламеняющимися веществами (порошками алюминия, серой, . углем и др.) иногда реагирует со взрывом. Твердая углекислота при соприкосновении с натрием, нагретым до 350 ⁰С, взрывается. Реакция с водой начинается при -98 ⁰С с выделением водорода. Взаимодействие натрия с водой, растворами кислот и органическими соединениями часто образуют взрывоопасные смеси.

Возникновение пожаров в отделении ядерного реактора может иметь место в результате:

• прекращения подачи охлаждения к сердечнику реактора;

• случайных реакций между некоторыми компонентами и натрием в помещении приготовления жидкого натрия;

• короткого замыкания в электронагревателях натрия, что может привести к прогарам трубопроводов или оборудования и возможной утечке и воспламенению нагретого натрия;

• перегрузки или короткого замыкания в электрооборудовании насосов, задвижек, связанных с перекачкой нагретого натрия. Горение натрия протекает, как правило, в две стадии. На первой стадии натрий вытекает из поврежденного участка в виде струй или брызг. При соприкосновении с кислородом, при температурах, превышающих точку воспламенения, натрий начинает гореть, стекая вниз.

Вторая стадия развития пожаров представляет собой горение разлившегося натрия после его стекания в самую нижнюю точку системы. В результате утечки большого количества натрия образуется зеркало, площадь поверхности и глубина которого зависит от конфигурации сливного поддона и формы поверхности пола.

Продукты сгорания натрия оказывают вредное воздействие на человека, вызывают химические и тепловые ожоги кожи, удушье при вдыхании большого количества дыма.

При развертывании соблюдают необходимую последовательность действий, которая обеспечивает безопасные условия для личного состава при подаче огнетушащих веществ на токоведущие части электроустановок и кабелей. При развертывание сил и средств РТП определяет расстановку сил и средств с учетом обстановки на пожаре и маршрутов движения к очагу пожара, позиций ствольщиков и мест заземления стволов и пожарных машин. Ствольщики заземляют ручные пожарные стволы присоединением струбцин и гибких заземлителей к стационарному контуру заземления в указанном месте и выходят на боевые позиции, подстволыцики прокладывают рукавные линии от пожарных машин к боевым позициям ствольщиков по указанному РТП маршруту; водители пожарных машин с пожарными заземляют насосы подключением струбцин и гибких заземлителей к стационарному контуру заземления или заземленным конструкциям (гидрантам водопроводных сетей, опорам линий электропередачи, обсадным трубам скважин и др.), командиры отделений следят за качеством выполнения перечисленных работ и докладывают начальнику караула (РТП) об их окончании. Начальник караула (РТП) проверяет правильность расстановки сил и средств с учетом безопасных расстояний, а также заземление приборов тушения и насосов, и отдает команду на подачу огнетушащих веществ в зону горения. Подача огнетушащих веществ рассмотрена в разделе 6.12.