Пожарная безопасность электросетей, объединение функции устройств защитного отключения и компонентов пожарной сигнализации

Сборник докладов ВНИИПО МЧС России в рамках ХХХ Международной научно-практической конференции «Актуальные проблемы пожарной безопасности» (2018 г., стр. 314-317).

Мельников В.С., Мельников М.В.

Тезисы доклада:

Технический регламент о требованиях пожарной безопасности предписывает применение устройств отключения электроустановок, исключающих появление источников зажигания и ограничивающих распространение пожара (Федеральный закон 123-ФЗ от 22.07.2008, Статьи 50, 59, 82, 142).

Целью настоящего исследования была проверка уязвимости такой защиты дифференциальными и токовыми автоматами, а также выработка решений для повышения эффективности устройств отключения за счёт применения компонентов пожарной сигнализации [1, 2].

Актуальность выбранной темы связана с тем, что значительная часть объектов жилого сектора и малого бизнеса на сегодняшний день не оборудованы интегрированными системами, обеспечивающими автоматическое отключение.

Как известно, на протяжении длительного времени защита сетей потребителей выполнялась только по максимальному току, но за последние 20 лет стали использоваться и дифференциальные устройства (УЗО и дифференциальные автоматы), которые на три порядка более чувствительны к малым токам утечки. Массовое производство обеспечило их доступность, соответствующие решения применяются сегодня при реконструкции старых квартирных щитов и даже при сохранении двухпроводной проводки. Это принципиально улучшает общую ситуацию в области электробезопасности (защиты от поражения человека и защиты от повреждения оборудования). Вместе с тем для обеспечения пожарной безопасности эффективность применяемых устройств в ряде случаев остаётся не доказанной, требуют проверки сценарии возникновения и развития пожара, при которых источник зажигания является внешним либо внутренним относительно токопроводных частей и изоляторов.

В рамках выполненного исследования необходимые эксперименты имитировали перегрев, плавление и горение изоляции кабельной продукции из-за огневого воздействия, а также из-за локального повреждения (уменьшения сечения проводника, повышения сопротивления контакта на клеммах, дефекта изоляции). Первый метод реализовывали с использованием плазменной горелки. Во-втором случае применяли метод испытания раскалённой проволокой, в качестве которой использовали собственные жилы образцов, которые на выделенном участке перегружали током 50…200 А от дополнительного источника питания.

Серии опытов проводили для кабелей марок ВВГ, NYM и проводов ПВС с сечением 3х1,5; 3х2,5; 3х4, при этом использовали 2 схемы подключения: первую для измерения сопротивления изоляции при напряжении между жилами 500 В, вторую для непосредственной проверки возможности защиты с помощью токовых (на 16 А) и дифференциальных (УЗО на 30 мА) устройств при напряжении 220 В. В опытах испытывали механически ненагруженные образцы (прямые и изогнутые на 90°), а также прямые образцы с внешней точечной механической нагрузкой (0,1 кг).

Обычно при внутреннем и при внешнем нагреве механически ненагруженных образцов сопротивление изоляции между жилами снижалось не ниже значений 50…30 МОм.

Падение сопротивление менее 500 Ом чаще всего наблюдалось для механически нагруженных образцов, когда замыкание происходило аналогично замыканию жил сигнальных термокабелей.

Расчётный ток утечки при измеренном сопротивлении изоляции и напряжении 220 В будет не более 0,01 мА, что совершенно недостаточно для отключения дифференциальных устройств, номиналы которых выбирают из ряда: 16, 30, 100 мА.

Соответственно в подавляющем большинстве экспериментов (более 70%) отключения дифференциальных автоматов не зафиксировано. Токовые автоматы отключались только при испытании образцов с внешней механической нагрузкой.

В связи с этим для повышения эффективности защитного отключения были выбраны серийно выпускаемые, сертифицированные изделия трёх производителей (ООО «ЭТРА-спецавтоматика», Finder, Jablotron), которые совмещают функции пожарных извещателей, приёмно-контрольных приборов и приборов управления. Во всех вариантах использовался общий принцип отключения дифференциального устройства с помощью релейного подключения нагрузки и управляющего тока утечки [1, 2]. Дополнительно решалась задача разработки нагрузки, безопасной для работы с УЗО и реле при неограниченном времени подключения. Возможность использования УЗО (дифференциальных автоматов) и доступных устройств (см. табл. 1) была экспериментально апробирована при возникновении признаков опасности (перегрев, дым, избыток СО).

Таблица 1. Совместимость УЗО с извещателями и приборами управления пожарного сторожа.

Выводы

1. Показана необходимость отключения электросетей и приборов дифференциальными устройствами с дополнительными функциями автоматического пожарного сторожа, исключающего развитие пожара и повторное возгорание.
2. Предлагаемые решения обеспечения пожарной безопасности доступны для населения и малого бизнеса, т.е. не создадут значимую дополнительную экономическую нагрузку.

С видеоматериалами, демонстрирующими работу устройства «УЗО — пожарный сторож», можно ознакомиться, перейдя по этой ссылке.