Диссертация (1172950), страница 2
Текст из файла (страница 2)
При этом, дифференцирующие признаки (форма зерна, содержаниекислорода, пористость) первичного (вторичного) КЗ между медными проводниками[8, 13, 21, 24, 26, 27, 29] не всегда проявляются и зачастую конфликтуют друг сдругом. Применяемая на практике методика [24] не учитывает ряд существенныхфакторов, оказывающих влияние на конечный вид микроструктуры оплавлениямедного проводника, в частности, способ прокладки электропроводки (в кабельканалах, гофрированных пластиковых и металлических трубках), который затрудняетприток кислорода к месту КЗ; кратность тока перегрузки; длительность дуговогопроцесса и др.Кроме того, объектами исследования [24] являются исключительно оплавления,которые рассматриваются как электродуговые.
Известно, однако, что в случаевозникновения аварийного электрического режима к пожару может привести нетолько воздействие дуги КЗ, но и, с не меньшей вероятностью, загорание изоляции идругих горючих материалов при прохождении по проводам сверхтока перегрузки, втом числе перегрузке, возникающей при КЗ [65]. При этом, как показали поисковые7исследования, предшествующие данной работе, может происходить разрывпроводников с образованием оплавлений, визуально не отличающихся отэлектродуговых.Всевышесказанноеуказываетнанеобходимостьсовершенствованиясуществующих экспертных методик, поиска новых, дополнительных признаков,которые позволили бы повысить надежность и достоверность определения природыоплавлений медных проводников.Еще одном недостатком реализуемых на практике экспертных методик являетсято, что они рассчитаны на исследование следов взаимодействия ограниченного кругаметаллов: меди с медным проводником и меди со сталью.
Однако, на практикезачастую возникает необходимость выявления и анализа следов, возникших врезультате взаимодействия (электродугового или вследствие воздействия высокойтемпературы пожара) разнородных металлов, в частности, латунных контактов спроводниками, выполненными из других металлов и сплавов - медью, сталью,алюминием.Латунь широко применяется в электротехнике для изготовления контактов идругих деталей электроустановочных и коммутационных изделий.
Именно в этихизделиях существует повышенный риск возникновения электрических аварийныхрежимов.Приэтомсложныйэлементныйсоставлатунейобуславливаетнеоднозначность их поведения при электрических дуговых процессах.В настоящий момент экспертные методики анализа после пожара оплавленийпроводников, выполненных из латуни, в судебной пожарно-технической экспертизеотсутствуют.Таким образом, если рассматривать как единое целое комплекс имеющихся навооружении пожарно-технического эксперта инструментальных методик анализакомпонентов электросетей, к наиболее существенным проблемам можно отнестиотсутствиеметодическогообеспеченияисследованияследовпрохождениясверхтоков, а также взаимодействия разнородных металлов, в первую очередь латунис медью и др.
Исследованию по этим направлениям и посвящается даннаядиссертационная работа [30].8Степень научной разработанностиВопросам экспертного исследования оплавлений медных проводников напредмет установления их причастности к возникновению пожара посвящены работыотечественных авторов: Смелков Г.И., Колмаков А.И., Россинская Е.Р., МитричевЛ.С., Маковкин А.В., Кабанов В.Н., Граненков Н.М., Зернов С.И., Пеньков В.В.,Чешко И.Д. и др.
[24, 29, 56, 65], а также ряда зарубежных исследователей - HagemuerW., Babrauskas V., Ettling B., Beland B [80 - 110].Основное внимание в работах данных авторов уделено исследованию короткихзамыканий и, частично, больших переходных сопротивлений. Однако в настоящиймоментвнаучнойиспециальной(экспертной)литературеотсутствуютсистематические сведения о влиянии сверхтока на структуру, свойства иморфологические особенности медных проводников, изымаемых с мест пожаров.Поведение латунных токоведущих изделий при возникновении пожароопасныхаварийныхрежимовработыэлектросети,особенностиформированиякриминалистически значимых следов, к настоящему времени практически неизучены.Экспериментальные исследования оплавлений медных проводников и латунныхизделий сверхтоками, использованными в работе методами и в данном объеме непроводились.Цели и задачи исследованияЦельюработыявляетсяразработкаметодическихосновэкспертногоисследования после пожара оплавлений медных проводников токами перегрузки,латунных токоведущих изделий и расширение, таким образом, аналитическихвозможностей комплекса инструментальных методов установления причин пожаров.Для достижения поставленной цели были выполнены следующие задачи:- разработан и введен в эксплуатацию экспериментальный электротехническийстенд для моделирования пожароопасных аварийных режимов работы электросети;- на основе анализа экспертной практики выбраны объекты исследования;- осуществлено моделирование пожароопасных аварийных режимов работыэлектросети при характерных для пожара условиях;9- проведен анализ различными инструментальными методами образцов,полученных в ходе проведения экспериментов, и систематизированы признаки,указывающие на природу и условия формирования оплавлений токоведущихметаллоизделий из меди и латуни;- предложены аналитические схемы экспертного исследования после пожараоплавлений медных проводников и латунных токоведущих изделий;- полученные результаты апробированы при экспертных исследованиях пореальным пожарам.Научная новизна работыВыявлены и классифицированы признаки, характеризующие протеканиесверхтока по медному проводнику.
Проведена количественная оценка таких следов взависимости от кратности сверхтока.Обнаружена зависимость содержания кислорода в оплавлении от кратностисверхтока.Усовершенствована аналитическая схема экспертного анализа после пожараоплавлений медных проводников.Разработана аналитическая схема экспертного анализа после пожара оплавленийлатунных токоведущих изделий.Выявлены диагностические критерии, позволяющие определить причинуразрушения при пожаре латунных контактов (электродуговой процесс или внешнеетепловое воздействие).Теоретическая и практическая значимость работыТеоретическая значимость работы заключается в возможности использования еерезультатовдляобъяснениямеханизмапротеканияфизических процессов,формирующих оплавления медных проводников и латунных токоведущих изделий,научногообоснованияприменяемыхвпожарно-техническойэкспертизеинструментальных методик, обоснования выводов при экспертном исследованииобъектов, изъятых с места пожара.Практическая значимость работы заключается в использовании ее результатовнепосредственно в экспертной практике, а также при последующей разработке10экспертных методик, связанных с установлением причин пожаров с использованиеминструментальных методов исследования объектов электротехнического назначения.Область, методология и методы исследованияОбласть исследования соответствует специальности 05.26.03 - Пожарная ипромышленная безопасность (технические науки, отрасль энергетика) п.5 «Разработканаучных основ, моделей и методов исследования процессов горения…» и ихпоследствий.Методология исследования заключается в моделировании электрическихаварийных режимов в характерных для допожарной обстановки и пожара условиях ивыявления корреляционных связей между физико-химическими характеристиками,образующихся при этом оплавлений и механизмом (условиями) их образования.Для решения поставленных задач применялся визуальный морфологическийанализ и инструментальные методы исследования - сканирующая электроннаямикроскопия,рентгенофазовыйанализ,рентгенофлюоресцентныйанализ,металлографический анализ.Положения, выносимые на защиту1) Результаты исследования визуальными и инструментальными методамиоплавлений медных проводников и латунных токоведущих изделий, полученные входе моделирования пожароопасных аварийных режимов работы электросети.2) Объяснения механизма формирования оплавлений, влияния сопутствующихпроцессу факторов на их геометрическую форму, структуру и свойства.3) Аналитическиесхемыэкспертногоисследованияоплавлениймедныхпроводников и латунных контактных изделий, изъятых с места пожара.Степень достоверности и апробация результатовПриведенные в диссертационной работе результаты получены с применениемкомплекса современных аналитических методов, взаимно дополняющих друг друга,соответствуют научным представлениям об электродуговых процессах и процессах,протекающих при нагреве металлов и сплавов.
Результаты проведенной работыуспешно апробированы на реальных пожарах.111 ПОЖАРООПАСНЫЕ АВАРИЙНЫЕ ПРОЦЕССЫ В ЭЛЕКТРОСЕТЯХ,ИХ ПОСЛЕДСТВИЯ И МЕТОДИКИ ЭКСПЕРТНОГО ИССЛЕДОВАНИЯ(АНАЛИТИЧЕСКИЙ ОБЗОР)1.1 Виды аварийных режимов работы электросети и ихпожарная опасностьЭлектрооборудованиеможетинициироватьвозникновениепожараврезультате возникновения того или иного аварийного электрического режима.Известно, что пожарную опасность может представлять любая электрическаяцепь, в которой локально, в течение определенного времени рассеиваетсямощность более 12-15 Вт [65].Причинами возгорания электропроводки могут являться:- нагрев проводников;- искрение в месте плохого электрического контакта;- утечка тока по загрязнениям с неизолированных участков цепи;- горение электрической дуги, вызванное током КЗ [63, 66].При решении вопроса о технической причине пожара в судебной пожарнотехническойэкспертизеобычноанализируетсяпричастностькеговозникновению следующих основных аварийных режимов:- короткого замыкания;- перегрузки по току или напряжению;- большого переходного сопротивления (БПС).Источниками зажигания, проявляющимися при аварийных электрическихрежимах, являются:а) Значительноетепловыделениепритепловыделениепрохождениипри прохождениисверхтокапревышаетсверхтока.Еслитеплоотводвокружающую среду, провод или иной элемент электрической цепи нагревается,что ведет к термической деструкции изоляции или иных примыкающих к зоненагрева органических материалов и, в конечном счете, может привести к ихзагоранию.б) Искры и микродуги, возникающие при БПС;12в) Макродуги, возникающие при КЗ;г) Раскаленные частицы и капли расплавленного металла, образующиеся приКЗ [65].1.1.1 Короткое замыкание и токи утечкиКороткимзамыканием(КЗ)принятоназыватьнепредусмотренноенормальными условиями работы замыкание токоведущих частей, имеющихразличную полярность, подключенных к различным фазам или имеющихразличные потенциалы [10].Существует несколько классификаций коротких замыканий: по количествузамкнувших фаз (в сетях с изолированной и заземленной нейтралями), по местувозникновению КЗ в электроустановках, по значению тока замыкания, позначению переходного сопротивления в точке замыкания (полное КЗ илиметаллическое; неполное КЗ или неметаллическое).С точки зрения пожарной опасности, из всех параметров, характеризующихКЗ, наиболее важны именно сопротивление в зоне замыкания, длительность КЗ икратность тока КЗ.
Параметры эти взаимосвязаны – величина сопротивленияопределяет значение тока КЗ и его длительность и, в конечном счете, саммеханизм зажигания изоляции проводников [60, 64, 65].Короткиемеханическогозамыканиявповрежденияэлектрическойизоляции,либоцепиеевозникаютстарения,вследствиедлительноговоздействия влаги или высоких температур.
Также причиной поврежденияизоляции могут послужить ошибочные действия обслуживающего электросетиперсонала. В момент короткого замыкания резко увеличивается сила тока и, какследствие, растет количество выделяемой тепловой энергии, количество которойпропорционально квадрату силы тока. При воздействии на изоляцию высокойтемпературы происходит резкое снижение ее диэлектрических свойств. При КЗобразуются электрическая дуга, в результате которой происходит выброс мелкихчастиц расплавленного металла, которые, в свою очередь, также способны зажечьокружающие горючие вещества или материалы.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
