Устройства защитного отключения как одно из наиболее эффективных средств предотвращения пожаров

Количественная оценка энергетических параметров пожарной опасности токов утечки в кабельной линии при локальном повреждении изоляции должна учитывать мощность тепловыделения [2].

Предельные значения мощности, при которых начинается процесс термического разложения конструкционных материалов, определяют характеристики уставки тока.

На рис. 1 на примере простой цепи (рис. 2) показана зависимость мощности, выделяемой в месте дефекта изоляции, от сопротивления изоляции (локального тока утечки).

Из графика следует, что уже при сопротивлении изоляции ниже 1000 Ом возможно выделение мощности, достаточной для воспламенения изоляции.

РИС.1. Зависимость мощности возгорания от сопротивления изоляции: Р - мощность;R - сопротивление изоляции

РИС.2. Расчетная схема определения мощности, выделяемой на сопротивлении изоляции: L - линия; PEN - совмещенный нулевой защитный и нулевой рабочий проводники

Расчет мощности, выделяемой на сопротивлении изоляции, выполнен по следующим формулам:

где Рут - мощность, выделяемая на сопротивлении изоляции;

Iут - ток утечки;

R - суммарное сопротивление в цепи утечки;

U - напряжение;

Rиз - сопротивление изоляции (локальное);

Rз - сопротивление заземлителя;

Uн - напряжение сети.

По данным профессора А. А. Сошникова (АлтГТУ), при исследованиях зажигающего действия токов утечки, проведенных в испытательной пожарной лаборатории управления пожарной охраны УВД Алтайского края, минимальный зажигающий ток утечки составил:

для провода АППВС - 54 мА (11,8 Вт) при времени действия 39,3 с;

для провода АПВ - 114 мА (25 Вт) при времени действия от 14,7 до 48,5 с;

для провода АПР - 68 мА (15 Вт) при времени действия от 101,3 до 161,1 с.

Соответственно энергия, выделившаяся в месте повреждения изоляции, в каждом из приведенных случаев составила 463,7 Дж, 367-1212,5 Дж и 1519,5-2416 Дж.

УЗО, наряду с устройствами защиты от сверхтока, относятся к дополнительным видам защиты человека от поражения при косвенном прикосновении, обеспечиваемой путем автоматического отключения питания.

При малых токах замыкания, снижении уровня изоляции, а также при обрыве нулевого защитного проводника УЗО является единственным средством защиты человека от электропоражения.

В основе действия защитного отключения как электрозащитного средства лежит принцип ограничения (за счет быстрого отключения) продолжительности протекания тока через тело человека при непреднамеренном прикосновении к элементам электроустановки, находящимся под напряжением.

Другим не менее важным свойством УЗО является его способность осуществлять защиту от возгораний и пожаров, возникающих на объектах вследствие возможных повреждений изоляции, неисправностей электропроводки и электрооборудования.

На рис. 3 приведен график зависимости мощности, выделяемой в месте повреждения изоляции, от времени отключения УЗО с уставками по дифференциальному току 10, 30 и 300 мА.

РИС.3. Зависимость мощности, выделяемой в месте повреждения изоляции, от времени отключения УЗО с уставками по дифферен-циальному току 10, 30 и 300 мА

Из рис. 3 следует, что даже УЗО с уставкой 300 мА достаточно быстро отключит дефектную цепь, в которой выделяется мощность 30-60 Вт.

Стандарты ГОСТ Р 51326.1-99 и ГОСТ Р 51327.1- 99 устанавливают два временных параметра УЗО - время отключения и предельное время неотключения (для УЗО типа "S").

Время отключения УЗО есть промежуток времени между моментом внезапного появления отключающего дифференциального тока и моментом гашения дуги на всех полюсах УЗО.

Предельное время неотключения (несрабатывания) для УЗО типа "S" есть максимальный промежуток времени с момента возникновения в главной цепи УЗО отключающего дифференциального тока до момента трогания размыкающих контактов.

Предельное время неотключения является выдержкой времени, позволяющей достичь селективности действия УЗО при работе в многоуровневых системах защиты.

Временные характеристики УЗО приведены в табл. 2.

Таблица 2. Временные характеристики УЗО

_

Примечание. In - номинальный ток нагрузки; Idn - номинальный отключающий дифференциальный ток.

Из табл. 2 следует, что предельно допустимое время отключения УЗО - 0,3 с (0,5 с для УЗО типа "S"), что соответствует требованиям НПБ 243-97.

В действительности, современные электромеханические УЗО таких известных производителей, как Siemens, ABB, GE, ЗАО "АСТРО-УЗО" и др., имеют быстродействие 20-30 мс. Это означает, что массовое применение УЗО на всех без исключения объектах радикально изменит ситуацию с возникновением пожаров по электротехническим причинам в нашей стране. Общий вид УЗО показан на рис. 4.

Применение УЗО целесообразно и оправданно в социальном и экономическом планах. Следовательно, основными задачами являются широкое внедрение УЗО на все возможные виды электроустановок самого различного назначения и постоянный контроль за качеством, соответствием стандартам и правильной эксплуатацией этих изделий.

1. В федеральных нормативных документах в настоящее время отсутствуют требования об обязательном применении УЗО в электросетях жилых и общественных зданий, что осложняет ситуацию с пожарами по электротехническим причинам в Российской Федерации;

2. КЗ, как правило, развивается из дефекто