ИМПУЛЬСНАЯ ПОДАЧА ОГНЕТУШАЩЕГО ВЕЩЕСТВА ДЛЯ ЛИКВИДАЦИИ ПОЖАРОВ ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЯ ПОД НАПРЯЖЕНИЕМ

Алешков Михаил Владимирович; Иощенко Дмитрий Александрович; Колбасин Андрей Александрович

УДК 614.844 DOI 10.25257/FE.2019.1.70-74

АЛЕШКОВ Михаил Владимирович Доктор технических наук, профессор Академия ГПС МЧС России, Москва, Россия

ИОЩЕНКО Дмитрий Александрович

Академия ГПС МЧС России, Москва, Россия E-mail: dmitriy.i@mail.ru

КОЛБАСИН Андрей Александрович Кандидат технических наук Академия ГПС МЧС России, Москва, Россия E-mail: ankolbasin@mail.ru

ИМПУЛЬСНАЯ ПОДАЧА ОГНЕТУШАЩЕГО ВЕЩЕСТВА ДЛЯ ЛИКВИДАЦИИ ПОЖАРОВ ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЯ ПОД НАПРЯЖЕНИЕМ

В статье анализируется оборудование, предназначенное для ликвидации пожаров на электроустановках под напряжением. Рассмотрены работы, направленные на исследование вопросов, связанных с тушением электрооборудования. Предложен перспективный метод подачи огнетушащего вещества для безопасного тушения пожаров на электроустановках под напряжением.

Ключевые слова: пожар электрооборудования, утечка тока по струе, импульсная подача огнетушащего вещества, высокосортная подача огнетушащего вещества, средства пожаротушения, установки пожаротушения.

Электрическая энергия во многом определяет уровень жизни человека. Она применяется во всех сферах и отраслях жизнедеятельности человечества: быт, транспорт, промышленное производство, сельское хозяйство, наука, культура и освоение космоса.

Основное количество электрической энергии производится на трех типах электростанций - это гидроэлектростанции (ГЭС), тепловые электростанции (ТЭС) и атомные электростанции (АЭС). Количество производимой электроэнергии в России по годам приведено в таблице [1].

Выработка электроэнергии по видам станций, млрд кВтч

Год Вид электростанции

2008 155,6 638,4 162,1

2009 165,8 579,1 163,1

2010 158,0 620,7 169,9

2011 154,5 633,8 172,5

2012 155,3 647,7 177,1

2013 174,7 622,5 172,0

2014 167,0 621,1 180,2

2015 160,1 614,1 194,9

2016 178,3 673,6 196,3

2017 178,9 671,3 202,9

Динамика изменения за 2008-2017 гг. + 14,9 % + 5,1 % + 25,1 %

Полученные данные позволяют сделать вывод о том, что общее количество производимой электроэнергии за рассматриваемый период времени увеличилось на 45,1 %. Основной прирост (см. табл.) приходится на производство электроэнергии атомными электростанциями. Рост выработки электроэнергии увеличивает риски возникновения аварийных ситуаций, которые могут стать причиной нарушения жизнедеятельности целых регионов, отключения теплоснабжения зданий, нарушения работоспособности транспортных систем и объектов жизнеобеспечения городов.

Особо опасными являются аварийные ситуации, возникающие на объектах атомной энергетики, где самые тяжёлые последствия наступают после возникновения пожаров.

Был проведён анализ статистики пожаров на территории Российской Федерации за 2011-2017 гг. Установлено, что за указанный период по причине нарушения правил устройства и эксплуатации электрооборудования происходит каждый четвёртый пожар [2]. При имеющейся тенденции снижения общего количества пожаров в России количество пожаров, возникающих по причине нарушения правил устройства и эксплуатации электрооборудования, ежегодно увеличивается.

Пожары, связанные с электроустановками, являются наиболее опасными и сложными с точки зрения их ликвидации. При их тушении существует большая опасность поражения электрическим током личного состава пожарных подразделений [3, 4].

Процесс поражения человека электрическим током в момент тушения заключается в том, что происходит утечка тока по струе огнетушащего

70

вещества (см. рис. /). Условно данный процесс можно представить в виде простой электрической цепи, где источником тока будет электрооборудование 5, на котором происходит пожар; потребитель - это насосно-рукавная система 6, которая состоит из пожарного автомобиля / , рукавов пожарных напорных 2 и ручного ствола 3. В качестве проводящего элемента выступает струя огнетушащего вещества 4.

Обеспечить безопасное тушение пожара можно только исключив одно из звеньев условной цепи. Предварительно провести отключение электрооборудования не всегда возможно, так как это влечёт за собой нарушение технологического процесса работы электростанций. Насосно-рукавная система в данной схеме играет ключевую роль, так как без неё невозможно подать огнетушащее вещество к очагу возгорания. Следовательно, прервать цепь можно только убрав струю огнетушащего вещества 4, связывающую источник с потребителем. Но прекратив подачу огнетушащего вещества, невозможно достичь тушения пожара. Поэтому необходимо прервать цепь, но при этом обеспечить эффективное тушение электроустановок под напряжением.

Возможно другое решение этой задачи путём регламентации применения средств и способов тушения электрооборудования, находящегося под напряжением.

Большой вклад в исследования возможности безопасного тушения электрооборудования под напряжением с использованием насосно-рукавной системы внесли специалисты ВНИИПО МЧС России. В результате проведенных исследований была установлена возможность тушения пожаров электрооборудования под напряжением сплошными струями воды в зависимости от выбранного насадка [5].

Методология безопасного использования на-сосно-рукавных систем была детально изучена в работах Алешкова М. В. и Колбасина А. А. [6]. В ходе своих работ авторы экспериментально доказали возможность безопасного тушения электрооборудования под напряжением ручными пожарными стволами с использованием в качестве огнетушащего вещества воды, и сформулировали критерии, исключающие возможность превышения утечки тока по струе огнетушащего вещества, значения которого являются опасными для организма человека (более 0,5 мА). По результатам проведенной работы была предложена модель специального пожарного ручного ствола, обеспечивающего безопасное тушение пожаров электрооборудования под напряжением, исключающая в процессе использования возможную ошибку оператора.

Были проведены исследования гидравлических характеристик насосно-рукавных систем пожарных автомобилей при использовании в качестве

Рисунок 1. Подача огнетушащего вещества при пожаре электрооборудования: 1 - пожарный автомобиль; 2 - рукава пожарные напорные; 3 - ручной ствол, управляемый пожарным; 4 - струя огнетушащего вещества; 5 - электроустановка; 6 - насосно-рукавная система

огнетушащего вещества компрессионной пены, в результате чего был разработан программный комплекс, позволяющий пожарным подразделениям на этапе предварительного планирования оценить возможности тушения пожаров на объектах энергетики [7].

С появлением новых технологий регулярно увеличивается разновидность используемого оборудования для тушения пожаров, многое из которого не исследовано на возможность безопасного и эффективного тушения пожаров электрооборудования под напряжением.

Так, в настоящее время широкое использование при тушении пожаров получили средства пожаротушения с высокоскоростной подачей огнетушащего вещества со скоростью струи на выходе из насадка более 60 м/с. Производители этих средств утверждают, что средства с высокоскоростной подачей могут безопасно применяться для тушения пожаров электрооборудования под напряжением. Однако достоверных зависимостей тока утечки по струе огнетуша-щего вещества (ОТВ) от скорости струи в настоящее время не установлено, что не позволяет установить критерии их безопасного применения для тушения электрооборудования под напряжением.

Анализ существующего оборудования, применяемого в пожаротушении, позволил предположить, что наиболее эффективным и безопасным методом для тушения пожаров электрооборудования под напряжением может являться применение систем импульсной подачи огнетушащего вещества. Такой способ тушения позволяет разорвать условную электрическую цепь между насосно-рукавной системой и горящим электрооборудованием, находящимся под

напряжением (см. рис. 1). Импульсный метод заключается в том, что на огнетушащее вещество в определенном объеме кратковременно действует сила, созданная давлением воздуха. Одним из главных условий в создании импульса является то, что его вектор должен совпадать по направлению с вектором скорости.

В данный период времени существуют разнообразные установки импульсной подачи огнетуша-щего вещества, однако создание импульса зависит от оператора, который в ручном режиме должен дозировать то время, в течение которого должна действовать сила на огнетушащее вещество.

При применении импульсной подачи огне-тушащего вещества обеспечивается полный отрыв струи огнетушащего вещества от среза ствола, тем самым исключается возможность утечки тока по струе огнетушащего вещества. Следовательно, условная электрическая цепь размыкается, предоставляя возможность безопасно подавать огнетушащее вещество на электроустановку под напряжением.

Применение импульсной подачи огнетуша-щего вещества позволяет также повысить огнетуша-щую эффективность, так как можно изменять состав огнетушащего вещества, применяя различные добавки и растворы пенообразователей. Пенообразователи в своем составе имеют примеси солей, которые увеличивают удельную электропроводность огне-тушащего вещества, но в данном случае утечка тока по струе огнетушащего вещества незначительна, так как обеспечивается полный отрыв огнетушащей струи от среза ствола. Следующим важным преимуществом применения средств импульсной подачи является небольшой расход ОТВ и точечное направление воздействия огнетушащего вещества.

Рассмотрение конфигурации потока огне-тушащего вещества после выхода из импульсного устройства подачи (см.рис. 2) дает основаниеполагать, что в данном случае огнетушащее вещество действует на очаг возгорания комплексно. Под действием импульса струя распадается на мелкие частицы, тем самым воздействуя на очаг возгорания потоком разной дисперсности, но поочередно, что, в свою очередь, позволяет:

- крупным каплям резко понизить температуру пламени и провести частичное тушение открытой поверхности очага горения (сектор А);

- более мелким каплям проникнуть в труднодоступные места (сектор В);

- тонкораспылённой воде создать облако тумана вокруг очага возгорания, что препятствует доступу кислорода (секторы С, Э).

Данное направление исследования является перспективным для дальнейшего изучения в целях определения зависимости силы импульса от количества огнетушащего вещества и предполагаемой дальности заброса и их влияния на безопасность при тушении электрооборудования под напряжением.

ЛИТЕРАТУРА

1. Отчёт о функционировании ЕЭС России в 2008-2017 годах [Электронный ресурс] // Системный оператор единой энергетической системы [сайт]. Режим доступа: http://so-ups.ru/index. рЬр?1а=1486 (дата обращения 12. 03.2019).

2. Пожары и пожарная безопасность в 2015 году. Статистический сборник / под общ. ред. А. В. Матюшина. М.: ВНИИПО МЧС России, 2016. 124 с.

3. Бордаков В. Н. Модель процесса тушения очагов возгорания под напряжением // Вестник научного центра по безопасности работ в угольной промышленности. 2014. № 1. С. 52-62. Режим доступа: https://cyberleninka.ru/article/v/model-protsessa-tusheniya-ochagov-vozgoraniya-pod-napryazheniem (дата обращения 12. 03. 2019).

4. Рожков А. В., Ройтман В. М., Передня Д. А. Защита масляных силовых трансформаторов установками водяного пожаро-

тушения // Пожары и чрезвычайные ситуации: предотвращение, ликвидация. 2018. № 4. С. 37-42. 001 10.25257/РБ.2018.4.37-42.

5. Артюнов С. Н, Нестеренко Г. Г., Янишевский В. В. Тактика тушения электроустановок, находящихся под напряжением. Рекомендации. М: ВНИИПО, 1986. 16 с.

6. Алешков М. В., Колбасин А. А. Исследование тока утечки по струе из ручных пожарных стволов при подаче огнетушащего вещества на электрооборудование под напряжением // Энергосбережение и водоподготовка. 2012. № 5. С. 69-71.

7. Федяев В. Д. Гидродинамика компрессионной пены при тушении пожаров на объектах энергетики // Пожары и чрезвычайные ситуации: предотвращение, ликвидация. 2017. № 3. С. 44-48. Э01 10.25257/РБ.2017.3.44-48

Материал поступил в редакцию 25 февраля 2019 года.

Mikhail ALESHKOV

Grand Doctor in Engineering, Professor

State Fire Academy of EMERCOM of Russia, Moscow, Russia

Dmitry IOSCHENKO

State Fire Academy of EMERCOM of Russia, Moscow, Russia E-mail: dmitriy.i@mail.ru

Andrei KOLBASIN

Ph.D. in Engineering

State Fire Academy of EMERCOM of Russia, Moscow, Russia E-mail: ankolbasin@mail.ru

IMPULSE DISCHARGE OF EXTINGUISHING MEDIUM TO SUPPRESS FIRES OF LIVE ELECTRICAL EQUIPMENT

ABSTRACT

Purpose. The article considers works on safe extinguishing live electrical equipment, analyses effectiveness of the equipment applied at electrical power facilities. It is proposed to use the systems of extinguishing medium impulse discharge to extinguish fires of live electrical equipment

Methods. System analysis methods of the existing equipment applied in fire-fighting allowed assume that the system of extinguishing medium impulse discharge might become the most effective and safe means of extinguishing fires of live electrical equipment.

Findings. The detailed consideration of extinguishing medium stream when discharged from the extinguishing medium impulse discharge nozzle gives ground to assume that in the given case the extinguishing medium affects the fire seat in complex. The complex in question means that at the moment of flying the extinguishment medium is affected by various forces and dissociates into small particles impinging the heart of the fire with a stream of different degrees of

dispersion, that makes it possible to achieve maximum effective fire extinguishment.

Research application field. Using extinguishing medium impulse discharge is an effective and safe method of extinguishing fires of live electrical equipment. Application of these installations makes it possible to change extinguishing medium composition with different additives and foam generator solutions that increases fire-fighting effectiveness.

Conclusions. Using extinguishing medium impulse discharge installations to extinguish electrical fires is promising for further studying aimed at defining dependence of the impulse force on the extinguishing medium amount and supposed delivery distance throw as well as their impact on safe extinguishment of live electrical equipment.

Key words: fire of electrical equipment, current leakage along the jet, extinguishing medium impulse discharge, extinguishing media, fire extinguishers, pumphose system, fie extinguishing installations.

REFERENCES

1. Report on the functioning of the UES of Russia in 20082017. Sistemnyy operator edinoy energeticheskoy sistemy. Available at: http://so-ups.ru/index.php?id=1486 (accessed March 12, 2019). (in Russ.).

2. Fires and fire safety in 2015. Statistical collections. Moscow, All-Russian Research Institute for Fire Protection of EMERCOM of Russia Publ., 2016. 124 p. (in Russ.).

3. Bordakov V.N. Process model extinguishing fires energized. Vestnik nauchnogo tsentra po bezopasnosti rabot v ugolnoy promyshlennosti, 2014, no. 1, pp. 52-62, available at: https:// cyberleninka.ru/article/v/model-protsessa-tusheniya-ochagov-vozgoraniya-pod-napryazheniem (accessed March 12, 2019). (in Russ.).

4. Rozhkov A.V., Perednya D.A., Roytman V.M. Protection of oil power transformers by means of water based suppression systems.

Pozhary i chrezvychaynye situatsii: predotvrashchenie, likvidatsiia, 2018, no 4, pp. 37-42. DOI 10.25257/FE.2018.4.37-42 (in Russ.).

5. Artyunov S.N., Nesterenko G.G., Yanishevskiy V.V. Taktika tusheniya elektroustanovok, nakhodyashchikhsya pod napryazheniem. Rekomendatsii [Tactics putting out electrical installations under voltage. Recommendations]. All-Russian Research Institute for Fire Protection of EMERCOM of Russia Publ., 1986. 16 p.

6. Aleshkov M.V., Kolbasin A.A. Investigation of leakage current in the stream of manual fire hoses when the supply of extinguishing agent for electrical equipment. Energosberezhenie i vodopodgotovka, 2012, no. 5. pp. 69-71. (in Russ.).

7. Fedyaev V.D. Hydrodynamics of compression foam at extinguishing fires at power engineering facilities. Pozhary i chrezvychaynye situatsii: predotvrashchenie, likvidatsiia, 2017, no. 3, pp. 44-48. DOI: 10.25257/FE.2017.3.44-48 (in Russ.).

74

IMPULSE DISCHARGE OF EXTINGUISHING MEDIUM TO SUPPRESS FIRES OF LIVE ELECTRICAL EQUIPMENT

Текст научной работы на тему «ИМПУЛЬСНАЯ ПОДАЧА ОГНЕТУШАЩЕГО ВЕЩЕСТВА ДЛЯ ЛИКВИДАЦИИ ПОЖАРОВ ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЯ ПОД НАПРЯЖЕНИЕМ»