Диссертация (1172950), страница 3
Текст из файла (страница 3)
Температура разлетающихся13частиц металла может достигать 2700 °С, а скорость полета – до 11 м/с [14, 17, 65,73, 74].Одной из основных первопричин возникновения аварийного режима КЗявляются токи утечки. Вследствие воздействия на изоляцию проводов и кабелейкаких-либо агрессивных сред или влаги появляются поверхностные токи утечки,и, как результат, ухудшаются диэлектрические свойства изоляции.
Если процессповторяется в течение длительного времени, то это приводит, в конечном счете, кнеугасающимтокамутечки,искрению.Постепенноизоляцияначинаетобугливаться и со временем теряет электрическую прочность, т.е. ухудшаются еедиэлектрические свойства. Такая ситуация опасна возникновением дуговыхразрядов, приводящих к короткому замыканию токоведущих жил, способных приопределенных условиях воспламенить изоляцию [75].Следствием электрической дуги КЗ является образование т.н. дуговыхоплавлений, которые, как правило, сохраняются после пожара и становятсяобъектом экспертного исследования. Электрическая дуга и ее признаки – дуговыеоплавления – могут возникать как до пожара (т.н. «первичные» КЗ), так и в ходепожара, в результате обугливания и (или) полного выгорания электрическойизоляции (т.н. «вторичные» КЗ).При КЗ в электрической сети устанавливается определенный ток, величинакоторого зависит от следующих факторов [65]:- мощности источника тока (чем больше мощность, тем больше ток КЗ);- удаленности источника питания от места КЗ, т.е.
величина полногосопротивления элементов цепи, включенных между источником тока и точкой КЗ;- вида КЗ (при однофазном КЗ ток будет меньше, чем при трехфазном);- времени между возникновением КЗ и отключением тока аппаратамизащиты.При трехфазном КЗ токи могут составлять: на зажимах электродвигателей –до 2 кА; на шинах распределительных шкафов – 3,5-10 кА; на шинах главныхсиловых щитов – 10 - 20 кА [65].14Таким образом, при возникновении КЗ, пока не сработала защита, по всемупроводу (кабелю) идет ток КЗ, многократно превышающий номинальный. Этоможет привести к загоранию изоляции проводов и других горючих материалов,находящихся в контакте с раскаленным проводником тока.1.1.2 Токовая перегрузкаТоковая перегрузка - это аварийный пожароопасный режим, при котором поэлементу электросети проходит ток, превышающий номинальное значение, накотороерассчитанданныйэлемент(проводник,кабель,устройствоэлектрозащиты) [10, 12].В результате токовой перегрузки элемент электросети перегревается, и в немпроисходят различного рода изменения.
Тепловые эффекты, сопровождающиеэтот режим, и соответствующие повреждения элементов электроустановок,различаются в зависимости от кратности тока перегрузки, которая равнаотношениювеличинырабочеготокакноминальномуилидлительнодопустимому. Например, при перегрузках с кратностью не более двух в элементахэлектросети за короткое время не возникают заметные термические повреждения.Однако при длительной работе в этих же условиях происходит перегревпроводников или токопроводящих деталей, постепенное разрушение их изоляциисо значительным снижением ее изоляционных свойств. Так, при температуренагрева проводников выше 65 °С изоляция проводов высыхает и с течениемнекоторого времени теряет свою эластичность, в ней появляются трещины,приводящие к заметному снижению сопротивления изолирующего покрова жил ипоявлению токов утечки.
При более высоких перегрузках за сравнительнокороткое время могут произойти размягчение и деформация изоляционныхпокровов, а также размягчение, деформация или плавление металла жил проводови токоведущих деталей. Как правило, после разрушения изоляции возникаеткороткое замыкание с характерными для него пожароопасными факторами.Наряду с этим, при перегрузке изолированного электропровода реализуетсяспецифический способ нагревания изоляции и особый источник зажигания.15Нагрев изоляции происходит одновременно по всей поверхности, котораяконтактирует стокопроводящей жилой, и сопровождается интенсивнымобразованием горючей смеси продуктов пиролиза с воздухом. Этот процесс приусловии включенного источника электропитания может продолжаться до полногоразрушения проводника, которое произойдет, например, при достижениитоковедущей жилой температуры плавления металла.Разрушение электропроводника может произойти и по другому механизму.Например, при температуре, близкой к температуре плавления металлапроводника,свободновисящегонаэлементахконструкций,онможетразрушиться под действием собственного веса.
Характерно, что при достиженииэтого момента произойдет разрыв жилы, сопровождающийся искровым разрядом.Этот разряд является эффективным источником зажигания образовавшейсягорючей смеси.При еще больших кратностях токов перегрузки источниками зажиганиямогут явиться нагретые до высокой температуры токопроводящие жилы и другиедетали.
Следует также учитывать, что процесс прогрева и пиролиза изоляциипроисходит на всем протяжении токоведущей жилы, и поэтому возгорание можетпроизойти на одном или даже нескольких наиболее теплонапряженных участкахлинии.1.1.3 Большие переходные сопротивленияБольшим переходным сопротивлением (БПС или «плохой контакт») называютаварийный пожароопасный режим, возникающий при переходе электрическоготока с одного проводника на другой.
Выделение тепла в контактных переходахэлектрических цепей является одной из причин возникновения аварийныхрежимов в электрооборудовании и технологических установках.Пожарнаяопасность электрическогосоединенияв режиме«плохогоконтакта» способна проявиться при номинальных значениях электрического токаили даже при значениях тока меньше номинального. В режиме «плохого контакта»переходное сопротивление и падение на нем напряжения в десятки и сотни раз16превышают нормативные значения. Вероятными источниками зажигания при этомявляются нагретые проводники, электрическая дуга, раскаленные или горящиечастицы. В режиме БПС создаются поля повышенных температур и концентрацийпродуктов пиролиза полимерных материалов [79].1.2 Инструментальные исследования оплавлений металлическихпроводников тока при определении их природыМетодики анализа оплавлений медных проводников относятся к одним изпервых инструментальных методик, разработанных и нашедших широкоеприменение в пожарно-технической экспертизе.Первые работы по данной проблематике были выполнены А.
Шонтагом, В.Хагемайером, Б. Эттлингом [89, 90, 92]. Авторы указывали на возможностьдифференциации оплавлений медных проводников различной природы методомметаллографии. Они установили, что различия в структуре оплавлений возникаютза счет преимущественного образования в зависимости от состава окружающейсредыодного из медных окислов – оксида меди (I) и – оксида меди (II).Отмечалось также, что перегрев провода токами КЗ или перегрузки создают вметалле жилы большое количество газовых пустот.Первая отечественная методика исследования оплавлений медных иалюминиевых проводников была разработана специалистами ВНИИПО подруководствомпрофессораГ.И.Смелкова.Впервыебылиопределеныколичественные критерии дифференциации ПКЗ-ВКЗ, а в качестве методаисследования было предложено использовать рентгеноструктурный анализ [21].В дальнейшемданнаяметодикаразвивалась сприменениемболеесовершенной экспертной техники и методов анализа сотрудниками ВНИИ (ЭКЦ)МВД СССР (РФ) [24, 26, 27, 29].
Комплексная методика исследования медных иалюминиевых проводников, разработанная ЭКЦ, включала в себя 4 этапа –визуальныйэлектронногоосмотр,морфологическиймикроскопа(РЭМ),анализспомощьюрентгеноструктурныйрастровогоанализ,металлографическое исследование. В настоящее время на практике, в сочетании с17визуальным осмотром, применяются два последних инструментальных метода.Исследование с помощью РЭМ применяется достаточно редко ввиду малойдоступности соответствующего оборудования.В принципе, оплавления и иные разрушения проводника на пожаре совсем необязательно являются следствием КЗ.
Они могут быть, кроме того, следствием:- механического воздействия на проводник (среза, обрыва и т.д.);- растворения металла в металле при попадании менее тугоплавкого металлана более тугоплавкий (например, расплавленного алюминия на медь, латунь,сталь);- расплавления проводника под действием «тепла пожара»;- расплавление проводника за счет тепловыделения при прохождении токовперегрузки [24].После предварительного изучения и отбора проводников непосредственно напожаре, требуются их дополнительные исследования для уточнения причиныразрушения, а уж затем, если оплавление действительно дуговое, решениевопроса о первичности или вторичности КЗ [24].1) Визуальное исследованиеИсследование проводится невооруженным глазом и с помощью оптическогомикроскопа.При оплавлении в результате внешнего теплового воздействия (теплапожара) для проводника характерны изменения сечения по длине проводника ипротяженнаязонаоплавления.Оплавлениеимеет произвольнуюформу.Термические поражения провода нарастают по мере приближения к оплавлению.Если изоляция сохранилась, то для нее характерно обугливание и оплавление снаружной поверхности.При механическом разрушении проводника (например, обрыве проводаупавшими конструкциями) обычно имеется характерный признак, отсутствующийпри КЗ – наличие на конце проводника так называемой «шейки» - локальногоутончения материала проводника в месте разрушения [24].18Оплавления и проплавления, возникающие при растворении металла вметалле, часто по внешнему виду воспринимаются как следы электрическойдуги.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
