Виды источников зажигания

Резкое  возрастание токов в короткозамкнутой цепи может вызвать:

• высокий потенциал на корпусах электрооборудования, опасный для жизни людей и возможный взрыв окружающей взрывоопасной среды от искровых разрядов;
• опасный нагрев токоведущих частей и воспламенение горючих изоляционных материалов либо самовоспламенение взрывоопасной среды;
• значительные механические усилия в проводах и электрических аппаратах;
• перегрев, расплавление и сварку электрических контактов;
• электрические искры и дуги, обладающие воспламеняющей способностью;
• нарушение фактора взрывонепроникновения во взрывонепроницаемом электрооборудовании за счёт коробления оболочек.

Все эти виды повреждений представляют значительную пожарную опасность и  должны быть отключены системой защиты. Однако практика показывает, что пожаровзрывоопасность  электрического оборудования не может  быть обеспечена по ряду причин даже при  исправном состоянии защиты. Такими причинами являются:

• значительное снижение величины тока К.З. из-за ограничивающего действия электрической дуги R_{д.а. дуги в аппаратах} = 0,075 - 0,5 Ом и R _{д.к. дуги кабелей} = 0,05 - 4 Ом, при которой величина тока в дуге иногда не достигает значений уставок тока отключения;
• прерывистый характер горения дуги, при котором время непрерывного прохождения тока составляет 0,03-0,04 с, т.е. чаще всего меньше, чем требуется для срабатывания защиты и тем более для перегорания плавкой вставки. В этих условиях изоляция токоведущих частей успевает загореться при кратковременном, но частом воздействии на неё высокой температуры электрической дуги.

Последствия К.З. существенно зависят от удалённости  точки К.З. от источника питания  и его продолжительности. Например, при К.З. в какой-либо удалённой точке источники воспримут это как некоторое увеличение нагрузки, тогда как в точке, близкой к месту К.З., токи будут значительны. Следовательно, при рассматриваемых условиях опасные последствия К.З. проявятся лишь в точках, ближайших к нему и в самой точке К.З.

Возникающие при  К.З. электродинамические силы, зависящие  главным образом от величины тока, длины, конфигурации и взаимного  расположения элементов, образующих токоведущий  контур, и от магнитных свойств среды, могут вызвать деформацию токоведущих частей, разрыв обмоток, поломку изоляторов и т.п. В свою очередь эти повреждения могут обусловить неотключение аппаратами защиты поврежденного участка, переход однофазных замыканий в многофазные, воспламенение горючих изоляционных материалов и пожар, а во взрывоопасных производствах - взрыв.

При коротком замыкании  в сети процесс нагрева проводников  можно считать протекающим без  отдачи тепла в окружающую среду  т.к. теплоотдача будет составлять 1 - 3% от потерь в проводнике. Температура проводников при К.З. достигает нескольких сотен градусов.

Как правило, после  пожара обнаруживается, что электропроводка, электроприборы и электрооборудование, находящиеся в помещении, имеют  те или иные повреждения. Нередко  такие повреждения включают расплавление медных, алюминиевых проводов, возникшие вследствие воздействия температуры или тока короткого замыкания.

При выдвижении версии о возможности возникновения  пожара от короткого замыкания необходимо обращать внимание на следующие характерные признаки:

• локальное оплавление на торцах проводов гладкой округлой формы или в виде наплавленных шариков металла;
• оболочки труб, в которые были заключены провода, как правило, в месте К.З. имеют сквозные прожоги различной конфигурации с наплывом металла в виде капель и утолщения по краям.

 

2.2. Большие переходные  сопротивления

При любом способе  соединения проводников (кабелей) друг с другом, а также с контактными  зажимами щитов, машин, приборов и аппаратов  в месте контакта образуются переходные сопротивления.

При хорошем  контакте и правильном соединении переходные сопротивления малы и практически  не отличаются от сопротивлений других участков электрической цепи.

В случае нарушения  контакта в местах соединения переходные сопротивления резко возрастают. С течением времени переходное сопротивление контактов, как правило, увеличивается.

Увеличение  переходного сопротивления в  подвижных контактах может происходить  за счёт ослабления давления, образования  твёрдых оксидных плёнок, являвшихся плохими проводниками электричества, подгорания контактных поверхностей и др.

Для болтовых контактов  возрастание переходного сопротивления  может происходить за счёт ослабления, расшатывания и нарушения плотности  контакта вследствие вибрации или разности коэффициентов температурного расширения материала болтов и соединяемых ими. При охлаждении болтовых соединение могут образовываться повышенные напряжения в материале контактов, вызывающие их пластическую деформацию.

Наибольшую  опасность представляет болтовое соединение алюминиевых проводов и кабелей, т.к. алюминий обладает свойством "текучести", т.е. постепенно выдавливается из-под сжимающих поверхностей без теплового воздействия.

Участки с большим  переходным сопротивлением сильно нагреваются, что приводит к воспламенению изоляции, искрению и даже образованию электрической дуги.

При исследовании версии возникновения пожара из-за больших переходных сопротивлений  всегда следует иметь ввиду, что  предохранители, даже правильно выбранные, не могут предупредить пожар, так как ток в сети не отличается от нормальной величины и выделение большого количества тепла обуславливается лишь большим переходным сопротивлением. Кроме того, во многих случаях высокие переходные сопротивления не оказывают влияния на работу токоприёмников, не фиксируются измерительными приборами и поэтому могут оставаться незамеченными. Наиболее характерный признаком образования больших переходных сопротивлений является повышенный нагрев мест соединения проводов (кабелей или контактов).

Для уменьшения переходных сопротивлений применяется оконцевание токопроводяцих жил проводов и кабелей.

Большое воздействие  оказывает на контактные соединения окружающая среда, в которой изменяются температура и влажность воздуха, могут находиться газы, пары с содержанием  кислот и щелочей.

Материалом  для изготовления токопроводящих жил  изолированных проводов и кабелей  служит алюминий и медь, которые  при окислении (соединении с кислородом воздуха) покрываются плёнкой окиси. У меди плёнка окиси в обычных  условиях образуется медленно, она легко удаляется и оказывает незначительное влияние на ухудшение контактного соединения. Плёнка окиси алюминия образуется относительно быстро, обладает большой твёрдостью и значительным электрическим сопротивлением, вследствие чего состояние контактного соединения быстро ухудшается. Плёнка окиси алюминия тугоплавка (температура плавления плёнки около 2000°С, алюминия 565 - 678°С) и препятствует пайке и сварке.

Кроме того, алюминий обладает низким пределом текучести, т.е. с течением времени некоторая часть металла "вытечет" из области с большим давлением в область с более низким давлением, и контакт ухудшится.

Алюминий в  соединении с другими металлами  образует гальваническую пару и в  большинстве случаев является отрицательным  полюсом, т.е. будет подвергаться постепенному разложению.

Все вышеперечисленные  факторы приводят к тому, что с  течением времени переходное сопротивление  между контактами возрастает и, следовательно, возрастает их нагрев.

Из-за слабого  контакта возникают искрения и электрические дуги, что приводит к оплавлению соединения, обгоранию изоляции с последующим воспламенением горючих материалов.

Наиболее характерные  признаки образования больших переходных сопротивлений:

• повышенный нагрев мест соединения проводов, кабелей или их контактов;
• изменения цвета металла в местах соединений и подключений;
• хрупкость, растрескивание и оплавление изоляции в местах соединений и подключений;
• оплавление и выгорание контактных соединений;
• появление специфического запаха и потрескивания.

Большие переходные сопротивления наиболее часто встречается в местах соединения алюминиевых жил, а также при соединении их с токопроводящими элементами, выполненными из других металлов. Большие переходные сопротивления присущи также переключающим устройствам (рубильники, пакетные переключатели, магнитные пускатели, реле и т.п.).

 

2.3. Перегрузка

Перегрузкой называется такое явление, при котором в  электрической сети, обмотках электрических  машин, приборах и аппаратах возникают  токовые нагрузки, превышающие длительно  допустимые. При превышении длительно допустимых токовых нагрузок происходит перегрузка проводов и их нагрев. Перегрузка оказывает наибольшее влияние на контакты и места соединения проводов. Поведение контактов при повышенном нагреве определяется их конструктивными особенностями. Вследствие разных коэффициентов линейного расширения болтов и шин и неодинакового их нагрева могут появляться значительные механические напряжения, что приводит к ослаблению контактов и увеличению переходных сопротивлений, которые приводят к дальнейшему повышению температуры. В этих местах происходит воспламенение бумажной и резиновой изоляции кабелей и проводов.

Не всегда перегрузка бывает настолько большой, что может  вызывать воспламенение изоляции. Процесс  разрушения изоляции при незначительных перегрузках происходит постепенно. Сопротивление изоляции снижается и возникает опасность короткого замыкания.

Перегрузка  электродвигателей возникает при  ненормальном режиме работы механизма, приводимого в движение, или неправильном выборе двигателя. Токовая перегрузка обмоток трёхфазных двигателей возникает при работе их на двух фазах (обрыв одной фазы при работе). В случае питания трёхфазного двигателя от двух фаз скорость вращения понижается, а величина тока увеличивается настолько, что может воспламениться изоляция обмоток статора или ротора. Работа двигателей на двух фазах может быть вызвана перегоранием одного из предохранителей в цепи питания двигателя, нарушением контакта одной из фаз в пусковом аппарате или обрывом в цепи питания двигателя. Причиной перегрузки электродвигателей может быть заедание вала двигателя вследствие недостаточного количества смазки или при её отсутствии. При этом подшипники разогреваются и расширяются, а ротор от возникших сил трения может остановиться. В этом случае произойдет воспламенение изоляции обмоток. Наиболее характерным признаком перегрузки электроустановок является их повышенный нагрев. При значительных перегрузках происходит резкое снижение напряжения на перегруженных участках электросети, что влияет на работу других электропотребителей (снижение накала электроламп, скорости вращения электродвигателей и др.).

Наиболее характерными признаками перегрузок являются:

• повышенный нагрев токоведущих элементов;
• наличие на поверхности проводов вздутий, окалины;
• потеря эластичности и растрескивание изоляции;
• потемнение внутренних поверхностей изоляционных покрытий;
• специфический запах жжёной резины;
• изменение цвета поверхности электропроводов;
• снижение накала электрических дамп;
• снижение скорости вращения электродвигателей и др.

 

2.4. Пожарная  опасность при дуговой сварке

Пожары при  производстве электросварочных работ  чаще всего возникает в результате попадания частиц расплавленного металла  и огарков электродов на горючие  материалы, а также в результате прогрева околошовного участка или обратной стороны свариваемой конструкции до температур, при которых происходит самовоспламенение контактирующих с этими участками горючих материалов.

В процессе электродуговой сварки под воздействием тепла сварочной  дуги плавится электродный и основной металлы. Совместно с металлом плавится и электродное покрытие. Температура электрической дуги колеблется в пределах 5000 - 8000°С. При ручной дуговой сварке объём расплавленного металла не превышает 8 см³ (длина сварочной ванны 20 - 30 мм, ширина 8-12 мм, глубина 2-3 мм). Расплавленный металл электрода переходит в сварочную ванну в виде капель диаметром до 5 - 6 мм.

Размер капель и их количество зависят от силы тока, химического  состава стержня электрода, покрытия электрода, от электромагнитных явлений в дуге и т.п.