CC BY
11Ланин Д. Г.
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ОБОСНОВАНИЕ ВЫБОРА ЭФФЕКТИВНОГО СРЕДСТВА ПОЖАРОТУШЕНИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ КАБЕЛЕЙ
В статье описана единая методика проведения экспериментов, целью которых является определение эффективности использования огне-тушащих веществ при пожарах в кабельных сооружениях. Приведены обобщённые результаты экспериментов. Представлена установка комбинированного пожаротушения с использованием порошковых и водяных модулей пожаротушения для защиты кабельных сооружений.
Ключевые слова: пожаротушение, огне-тушащие средства, кабель, токопроводящая жила, повторное воспламенение.
Lanin D.
EXPERIMENTAL JUSTIFICATION FOR THE SELECTION OF EFFECTIVE MEANS FIRE ELECTRICAL CABLES
The article describes a single method of experiments aimed at determineation of the effectiveness of various fire extinguishers fires in cable structures. The generalized experimental results are given. Combined fire-extinguishment installation with the use of powder and water fire suppression modules for protection of cable structures is represented.
Keywords: fire fighting, extinguishing media appropriate, cable, electric conductor, that reignition.
Пожары в кабельных сооружениях представляют серьёзную опасность для энергетических объектов. Первопричиной воспламенения кабелей в большинстве случаев является перегрев кабелей в результате энергетических перегрузок в сетях или короткого замыкания.
Для обоснования выбора оптимальных и наиболее эффективных средств пожаротушения кабелей была проведена работа по экспериментальному исследованию процессов тушения с учётом охлаждения аварийных жил кабеля после
ликвидации пламенного горения различными огнетушащими веществами (ОТВ).
Как было установлено в работах [1, 2], процесс тушения кабеля, воспламенившегося в результате перегрева токоведущей жилы, имеет два этапа: ликвидация пламенного горения электрической изоляции и охлаждение токопроводящей жилы, являющейся, как правило, источником возникновения пожара кабелей и возможным источником повторного воспламенения.
Цель экспериментов заключалась в определении интенсивности подачи (огнетушащей концентрации), времени подачи (времени поддержания огнетушащей концентрации) различных ОТВ, необходимых для ликвидации горения и охлаждения внутреннего теплового источника для исключения возможности повторного воспламенения кабелей.
В основе эксперимента - имитация возгорания и тушения кабеля при энергетической перегрузке, для чего была разработана модель-имитатор аварийного кабеля, являющаяся частью модельного очага. В качестве жилы кабеля использовался трубчатый электронагреватель (ТЭН) с максимальной температурой нагрева 500 °С. Вместо остальных конструктивных элементов кабеля - отрезок реального кабеля, из которого извлечены одна или несколько токопроводящих жил.
Модельный очаг представляет собой фрагмент кабельной полки, на которой располагаются отрезки кабелей, а также модель-имитатор аварийного кабеля (см. рисунок). Размеры стойки 300x300x800 мм. Расстояние между кабелями, а также способ прокладки и расположение кабелей определяются в соответствии с действующими нормативными
требованиями. Стойка с отрезками кабелей размещается в противне с горючей жидкостью. Она предполагает три уровня укладки кабеля, на каждом уровне -укладка не менее трёх кабелей, модельный кабель - в центре модельного очага. Это является необходимым и достаточным условием для обеспечения воздействия тепловых потоков на модельный кабель со всех сторон, а также для воздействия на него горящих полимерных материалов при их расплавлении и сте-кании с верхнего уровня укладки.
В качестве дополнительной горючей нагрузки использовались кабели различных марок с поливинилхлоридной, полиэтиленовой, резиновой, пропитанной бумажной изоляцией (АВВГ, ВВГ, КВБбШв, АСБл, КГ и т. д.).
Сначала производилась подача напряжения на ТЭН и зажигание горючей жидкости. По истечении заданного времени подавалось огнетушащее вещество. Основными данными, получаемыми в результате экспериментов, являлись значения интенсивности подачи (объёмной концентрации) ОТВ, время ликвидации пламенного горения и время остывания ТЭН до 250 °С.
При проведении экспериментов исследованы огнетушащие вещества с усреднёнными нормативными показателями подачи, широко применяемые в практике пожаротушения в Российской Федерации и других странах.
В ходе данной работы было проведено 48 лабораторных экспериментов, 5 крупномасштабных, а также 19 - для подготовки и отработки методик. В ходе их применялись следующие ОТВ:
- вода (диаметр капель 300-500 мкм);
- тонкораспылённая вода (диаметр капель 100-150 мкм);
- водяной туман (диаметр капель менее 70 мкм);
- газовые огнетушащие составы (хладон 23);
- аэрозольные огнетушащие составы;
- порошковые огнетушащие составы;
Противень с горючей жидкостью б = 450 мм, Ь = 100 мм
Модельный очаг
- воздушно-механическая пена высокой кратности (кратность более 400).
Для экспериментов использовались кабели 15 различных марок следующего назначения:
- кабели силовые;
- кабели контрольные;
- кабели связи.
В таблицах 1-6 приведены обобщённые результаты экспериментов.
По итогам проведённой работы получен рейтинг эффективности ОТВ на каждом из этапов тушения пожара в кабельном сооружении.
В результате экспериментальных исследований установлено, что наиболее эффективным средством на этапе ликвидации пламенного горения является порошок, но при кратковременной подаче порошка высока вероятность повторного воспламенения. На этапе охлаждения в условиях модельного очага горения высокую результативность показали тонкораспылённая вода или водяной туман, но для попадания мелких капель воды в зону горения при тушении реального пожара необходимо существенно увеличивать интенсивность подачи воды, это обусловлено сильными конвективными
Таблица 1
Результаты экспериментов по охлаждению кабеля в воздухе (без предварительного нагрева в пламени)
Номер Марка модельного кабеля Температура Время остывания жилы до 250 °С, с (экстраполяция)
опыта (оголённая жила или ТЭН) воздуха, °С Для алюминиевой жилы Для медной жилы
1 1x2,5 0 57 105
2 ТЭН 13 мм 19 221 344
3 АСБл3x150 635 758
Таблица 2
Результаты экспериментов по тушению модельного очага водой
Номер Марка Интенсивность подачи ОТВ, кг/с-м2 Время Время ликвидации Время остывания жилы до 250 °С, с (экстраполяция)
опыта модельного кабеля подачи ОТВ, с пламенного горения, с Для алюминиевой жилы Для медной жилы
Вода (диаметр капель 300-500 мкм)
1 0,043 800 155 473 561
2 АСБл3x150 0,115 597 109 368 457
3 0,177 245 75 204 247
Тонкораспылённая вода (диаметр капель 100-150 мкм)
1 0,04 630 213 465 537
2 АСБл3x150 0,094 745 170 421 505
3 0,15 560 68 338 417
Водяной туман (диаметр капель менее 70 мкм)
1 0,04 618 98 471 546
2 АСБл3x150 0,06 564 65 446 548
3 0,1 276 23 433 525
Таблица 3
Результаты экспериментов по тушению модельного очага газом (хладон 23)
Номер опыта Марка модельного кабеля Огнетушащая концентрация, кг/м3 Время удержания огнетушащей концентрации, с Время ликвидации пламенного горения, с Время остывания жилы до 250 °С, с (экстраполяция) Для алюминиевой Для медной жилы жилы
1 АСБл3x150 450 До момента остывания жилы до 250 °С 3 752 879
2 АСБл 4x95 650 672 755
3 КГ 1x50 550 288 370
Таблица 4
Результаты экспериментов по тушению модельного очага высокократной пеной (кратность 400)
Номер опыта Марка модельного кабеля Интенсивность подачи ОТВ, кг/с-м2 Время подачи ОТВ, с Результат
1 0,067
2 АСБл4x95 0,133 600 Не потушено
3 0,2
Таблица 5
Результаты экспериментов по тушению модельного очага порошком (класс АБС)
Номер опыта Марка модельного кабеля Интенсивность подачи ОТВ, кг/с-м2 Время подачи ОТВ, с Результат
1 0,1 5
2 АСБл3x150 0,2 10 Не потушено
3 0,3 15
Таблица 6
Результаты экспериментов по тушению модельного очага аэрозолем
Номер опыта Марка модельного кабеля Огнетушащая концентрация, кг/м3 Время удержания огнетушащей концентрации, с Результат
1 АВВГ Потушено
2 ААШВ 75 300 Не потушено
3 КРПТ Потушено
потоками в протяжённых сооружениях, какими являются кабельные сооружения. В связи с этим целесообразно использовать в качестве системы пожаротушения комбинированную установку пожаротушения с последовательной подачей порошка и воды. После ликвидации горения порошком мелкие капли воды могут свободно достигать поверхности кабеля, это позволяет до минимума снизить интенсивность подачи воды. Данное решение
позволит существенно сократить удельный расход ОТВ.
По результатам проведённой работы научно-техническим объединением «Пламя» в сотрудничестве с ВНИИПО МЧС России на базе существующих модулей пожаротушения порошком и тонкораспылённой водой производства НТО «Пламя» или НПЦ «Онекс» была разработана автоматическая установка пожаротушения в кабельных сооружениях
АУПТ КС «Туман», прошедшая с положительным результатом натурные испытания на экспериментальном стенде ВНИИПО МЧС России.
Для данной установки были подготовлены «Технические условия по проектированию комбинированных установок пожаротушения в кабельных сооружениях», которые содержат, помимо технических требований, нормативные показатели подачи порошка и тонкораспылённой
воды в зависимости от характеристик кабельных сооружений и кабелей.
Для удобства проектирования АУПТ КС «Туман» в НТО «Пламя» дополнительно разработаны «Методические рекомендации по проектированию АУПТ КС-М1». Здесь дополнительно к требованиям приведены методики расчёта установок, а также рекомендации по применению для различных конфигураций кабельных сооружений и примеры расчёта.
ЛИТЕРАТУРА
1. Белоусов Л. И. и др. Системы пожаротушения в кабельных сооружениях // Материалы XIX науч.-практ. конф. «Пожарная безопасность многофункциональных и высотных зданий и сооружений» (Москва, 2005). - Ч. 2. - М.: ВНИИПО, 2005. - С. 26-27.
2. Агафонов В. В. и др. Исследование эффективности средств аэрозольного пожаротушения в кабельных сооружениях // Материалы международ. симпозиума «Комплексная безопасность России - исследования, управление, опыт» (Москва, 2004). - М.: ВНИИПО, 2004.
