CC BY
13Черкасов В. Н., Петренко А. Н., Ильин А. В.
МЕТОДЫ СНИЖЕНИЯ ПОЖАРНОЙ ОПАСНОСТИ ЭЛЕКТРОУСТАНОВОК С УЧЁТОМ СОВРЕМЕННОЙ ПРОЕКТНО-ЭКСПЛУАТАЦИОННОЙ И НОРМАТИВНОЙ ПРАКТИКИ
Представленный в статье материал способствует приобретению специалистами противопожарной службы профессиональных навыков освоения и применения современных методов обеспечения пожаро- и взрывобезопасности электроустановок, а также реализации нормативно-технических требований, предъявляемых к электроустановкам на объектах с повышенной пожаро- и взрывоопасностью и массовым пребыванием людей.
Ключевые слова: взрывоопасная среда, зона класса, Ех-оборудование.
Cherkasov V., Petrenko A., Ilyin A.
METHODS OF REDUCING THE RISK OF FIRE ELECTRIC IN VIEW OF MODERN DESIGN OF OPERATIONAL AND REGULATORY PRACTICE
In the article material facilitates the acquisition of specialist fire service professional skills development and application of modern methods to ensure fire and explosion safety of electrical installations, as well as the implementation of regulatory and technical requirements for electrical installations at sites with high fire and explosion and the massive presence of people.
Keywords: explosive atmosphere, the zone class, Ex-equipment.
Использование электрической энергии связано с опасностью пожаров и взрывов при эксплуатации электроустановок на взрывоопасных производствах. Обеспечение пожаро- и взрывобезопасности электроустановок регламентируется нормативно-техническими документами, соблюдение которых является обязательным на всех этапах проектирования, монтажа и эксплуатации.
В большинстве экономически развитых стран из-за нарушения правил устройства и эксплуатации электроустановок ежегодно происходит порядка 20-25 % пожаров от их общего количества. Анализ статистики пожаров в Российской Федерации в период с 1999 по 2009 годы показывает, что общее количество пожаров снизилось на 27,8 %, при этом количество пожаров из-за нарушения правил устройства и эксплуатации электроустановок также снизилось - на 16,9 %. С 1991 года пожары по этой причине традиционно занимают второе место (после неосторожного обращения с огнём).
n 60000 50000 40000 30000 20000 10000 0
1999 2001 2003 2005 2007 2009 Годы
L
I 11 I 111
I I 1111 I 11 I
Рис. 1. Статистика пожаров от электроустановок в период с 1999 по 2009 гг.
По видам электротехнических изделий в статистике пожаров от нарушения правил устройства и эксплуатации электроустановок из 18 официально фиксируемых наименований первое место занимают электрические провода и кабели. Так, в 2009 году количество пожаров от электрических проводов и кабелей составило 28 329 (64 %).
По данным статистики, наибольшее количество таких пожаров возникает в процессе эксплуатации электротехнических устройств от таких пожароопасных явлений, как короткие замыкания, токовые перегрузки и большие переходные сопротивления в местах соединений, ответвлений и подключений к клеммным устройствам электропотребителей. В приведённую статистику включены также пожары от разрядов молнии и статического электричества.
Статистика пожаров, прямого материального ущерба и гибели людей от нарушения правил устройства и эксплуатации электроустановок
Пожары Ущерб Человеческие потери
Годы Количество % от общего кол-ва Млн рублей % от общего ущерба Погибло % от общего кол-ва
1999 53 267 20,5 491 27,7 2 435 16,3
2000 50 978 20,7 549 29,7 2 554 15,7
2001 50 412 20,5 803 30,6 2 785 15,2
2002 50 220 19,3 983 28,3 2 018 13,9
2003 47 810 20,1 1 404 33,7 2 742 14,2
2004 44 398 19,1 1 292 22,1 2 434 13,1
2005 43 203 18,8 1 391 20,8 2 211 12,1
2006 42 714 19,6 3 018 35,6 2 285 13,3
2007 41 643 19,7 2 620 30,1 1 932 12,1
2008 40 007 19,8 4 339 35,5 1 873 12,3
2009 44 265 23,6 3 500 32,6 2 055 14,7
Статистика материальных потерь от загорания электропроводки объясняется тем, что кабельные коммуникации размещаются в сооружениях (шахты, каналы, тоннели, коллекторы и т. д.), где, как правило, нет визуального
контроля, позволяющего ещё на стадии возникновения источника зажигания определить его наличие и местонахождение. Отличительной особенностью кабельных линий является их значительная протяжённость и высокая концентрация горючих изоляционных материалов. Именно эти обстоятельства повышают вероятность возникновения и развития пожара.
Защиту электросетей от возгораний можно обеспечить, имея необходимую информацию об аварийных режимах их эксплуатации, предшествующих пожароопасному режиму, например, появление тока утечки. Ввиду быстротечности опасных предаварийных и аварийных режимов задача предотвращения воспламенения изоляции в аварийном режиме работы электропроводки может быть решена путём разработки новых методов оценки пожарной опасности предаварийных режимов работы в электрических сетях. Быстротечность указанных режимов обусловливает необходимость контроля теплового проявления электрического тока и прогнозирования его последствий, что может быть достигнуто за счёт применения устройств защитного отключения.
Последствия атмосферных электрических разрядов представляют серьёзную угрозу для жизни человека и его имущества. По зарубежной статистике, молния занимает шестое место в ряду причин пожаров, связанных с электричеством. Поэтому перед специалистами противопожарной службы ставятся задачи качественного улучшения надзорных и профилактических функций в области пожаро- и взрывобезопасного применения электроустановок. Одним из главных условий повышения результативности пожарно-профилактической работы в этой области является изучение причин возникновения пожаров и взрывов от электроустановок, а также нормативно-технических требований, обеспечивающих их пожаро- и взрывобезопасное применение в различных условиях, защиту объектов от поражения молнией и статического электричества.
В последние годы к электрическим кабелям, предназначенным для эксплуатации на особо важных и потенциально опасных объектах (АЭС, другие сооружения с пожаровзрывоопасной технологией, суда, метрополитен, а также объекты с массовым пребыванием людей), предъявляются повышенные требования по пожаробезопасности.
В целях снижения пожарной опасности в проводах и кабелях электрических сетей необходимо учитывать дополнительные требования:
1. На объектах с повышенной пожаро- и взрывоопасностью, а также с массовым пребыванием людей, следует использовать следующие электрические провода и кабели:
а) не распространяющие горения (индекс «нг»), ГОСТ Р МЭК 60332-3-22-2005;
б) с пониженным дымо- и газовыделением (индекс «LS» - low-smoke), ГОСТ Р МЭК 61034-2-2005;
в) не выделяющие коррозионно-активных газообразных продуктов при горении и тлении (индекс «HF» - halogen-free), ГОСТ Р МЭК 60754-1-2005 и ГОСТ Р МЭК 60754-2-2005;
г) огнестойкие (индекс «FR» - fire-resistance), ГОСТ Р МЭК 60331-21-2003;
д) с низкой токсичностью продуктов горения (индекс «LTx» - low toxicity), ГОСТ 12.1.044-89.
При этом цены на провода и кабели возрастают; например, по каталогу «Севкабеля», цена 1 км современного электрического кабеля марки ВВГ составит 13 650 рублей, ВВГнг - 15 770 рублей, ВВГнг-LS - 36 250 рублей.
2. В кабельных сооружениях и производственных помещениях, при технологических процессах с наличием пожароопасных и взрывоопасных зон, на особо важных объектах, а также в зданиях и сооружениях с массовым пребыванием людей рекомендовать к применению электрические провода и кабели с повышенными показателями пожарной безопасности. При этом с учётом области их применения, показателей пожарной опасности и типа исполнения [7] следует принимать провода и кабели с индексами нг, нг-LS, нг-HF, нг-FRLS, нг-FRHF, нг-LSLTx, нг-HFLTx.
3. В системах противопожарной защиты, средствах обеспечения деятельности подразделений пожарной охраны, системах обнаружения пожара, оповещения и управления эвакуацией людей при пожаре и т. п. применять провода и кабели с повышенными пожаробезопасными показателями [1].
4. В зонах с взрывоопасными средами рекомендовать к применению Ех-оборудование (взрывозащищённое электрооборудование) с соответствующей «Ех» маркировкой.
При выборе марок проводов, шнуров и кабелей следует руководствоваться назначением и рабочим напряжением электрической сети; характером окружающей среды, в том числе такими свойствами, как пожаро- и взрыво-опасность, химическая активность, влажность и температура; способом прокладки; ценностью сооружения и его архитектурными особенностями; условиями техники безопасности и пожарной безопасности при эксплуатации электрических сетей. Так, по условиям пожаро- и взрывобезопасности [1, 2, 5-7] во взрывоопасных зонах 0, 1 и 2 (кроме наружных взрывоопасных установок) должны использоваться провода и кабели только с медными жилами. Во взрывоопасных зонах остальных классов допускается применять провода и кабели с алюминиевыми жилами в том случае, если соединения и оконцева-ния производятся пайкой, сваркой или опрессовкой и если у машин, аппаратов и приборов есть вводные устройства и контактные зажимы, предназначенные для присоединения проводов и кабелей с алюминиевыми жилами.
Провода и кабели должны иметь изоляцию, соответствующую напряжению сети, а защитные оболочки - условиям и способу прокладки. В пожаро-и взрывоопасных зонах изоляция провода и кабеля должна соответствовать номинальному напряжению сети и обеспечивать безопасную эксплуатацию при напряжении в сети не ниже 660 В.
Во взрывоопасных зонах всех классов допускается применение проводов и кабелей с резиновой, полихлорвиниловой и бумажной изоляцией. В пожароопасных зонах для электропроводок рекомендуется применять провода
и кабели (бронированные и небронированные) с алюминиевыми и медными жилами, оболочками и покровами из материалов, не поддерживающих горения. Применение проводов и кабелей с полиэтиленовой изоляцией и оболочкой запрещается в пожаро- и взрывоопасных зонах всех классов.
Однако с 16.10.2006 года действует технический циркуляр № 14/2006, разработанный ассоциацией «Росэлектромонтаж», разрешающий применение в пожаро- и взрывоопасных зонах всех классов кабели с изоляцией сшитого полиэтилена и этиленпропиленовой резины, которым присвоен индекс «нг» (а также - «нг-ЬЭ» и «нг-№»). Применение кабелей из сшитого полиэтилена и этиленпропиленовой резины, не имеющих индекса «нг», не допускается.
Во взрывоопасных зонах всех классов для подключения передвижных и переносных электроприёмников напряжением до 1 кВ должны применяться гибкие кабели с медными жилами, с резиновой изоляцией в резиновой масло-бензостойкой оболочке, не распространяющей горение, типа КПГСН и КПГС и др., с поперечным сечением жил не менее 1,5 мм2. Кабели, прокладываемые во взрывоопасных зонах всех классов открыто (на конструкциях, стенах, в каналах, тоннелях и т. п.), не должны иметь наружных покровов и покрытий из сгораемых материалов (джут, битум, хлопчатобумажная оплетка и т. п.), а кабели для напряжения выше 1 000 В, кроме того, должны быть бронированными. Применение кабелей с алюминиевой оболочкой в зонах 0, 1 и 2 (кроме наружных взрывоопасных установок) запрещается.
Более высокие требования пожарной безопасности к кабельным изделиям вошли в международные стандарты на рубеже 90-х годов [7, 11]. Для их обеспечения были разработаны рецептуры ПВХ пластикатов типа ПП (повышенной пожарной безопасности), предназначенные для изоляции оболочек и внутреннего заполнения кабелей. Все указанные новшества кабельных изделий будут способствовать снижению пожарной опасности и повышению огнестойкости кабелей, питающих системы безопасности важнейших объектов энергетики (включая АЭС), а также системы противопожарной защиты, функционирующих в условиях пожара (аварийное освещение цепи сигнализации оповещения, насосы пожаротушения, вентиляционные системы дымоудаления и пр.).
Сертификационные испытания проводов и кабелей на пожарную опасность проводят по ГОСТ Р 53315-2009 [7].
Маркировки основных типов не распространяющих горение силовых кабелей на основе ПВХ композиций пониженной пожарной опасности (исполнение нг-ЬЭ) приводятся в таблице П1 приложения [7]. Примеры кабелей связи и блокировки, не распространяющих горение при групповой прокладке (исполнение нг), приводятся в таблице П2 приложения [10]. В качестве примеров к кабелям, не распространяющим горение и с пониженным дымо-и газовыделением (индекс «нг-ЬЭ»), можно отнести кабели следующих типов: ВВГнг-ьэ, АВВГнг-ьэ, ВВГ-Пнг-ьэ, АВВГ-Пнг-ьэ, ВБбШВ, АВБбШвнг-ьэ, КВВГнг-ьэ и др. на напряжение 0,66 и 1 кВ.
Примечание. Буква «П» обозначает, что кабель плоский, то есть изолированные жилы уложены параллельно в одной плоскости. Знаки БбШв обозначают тип покрова: Бб - броня из двух стальных лент; Шв - защитный шланг из ПВХ пластиката пониженной горючести (нг).
Современные кабельные изделия имеют сложные устройство и маркировку. Для примера рассмотрим конструкцию и маркировку одного из кабелей марки ПвБбШнг на 1 000 В (рис. 2) - силовой кабель с медными жилами, с изоляцией - из силанольносшитого полиэтилена с защитным покровом типа БбШв (пониженной горючести).
Наружная оболочка - ПВХ пластикат черного цвета Промежуточная оболочка - мелонаполненная резиновая смесь
Жила - медные токопроводящие жилы класса 1 или 2, одно- или многопроволочные, круглые или секторные, сечением от 1,5 до 240 мм и количеством от 1 до 5 I ( '
Изоляция - ПВХ пластикат с цветовой маркировкой в соответствии со стандартом VDE
Рис. 2. Конструктивные особенности силового электрического кабеля
пониженной горючести
Конструкция кабельного изделия включает в себя следующие элементы:
1. Токопроводящая жила - медная, однопроволочная или многоповолоч-ная, круглой или секторной формы.
2. Изоляция из силанольносшитого полиэтилена. Изолированные многожильные кабели имеют отличительную расцветку, причём изоляция нулевых жил выполняется голубого цвета.
3. Скрутка. Изолированные жилы кабеля скручены, кабели выполняются четырехжильными и имеют все жилы одинакового сечения или одну жилу меньшего сечения (нулевую). Номинальные сечения нулевых жил (меньшего сечения) зависят от сечения фазной жилы (например, 6/4, 10/6, 16/10, 25/16, 35/16, 50/25, 70/35 и т. д.).
4. Внутренняя оболочка накладывается поверх скрученных жил из мело-наполненной невулканизированной резиновой смеси с заполнением промежутков между жилами.
5. Поясная изоляция в кабелях с защитным покровом типа ВбШв выпрессова-на из ПВХ пластиката, материала изоляции или другого равноценного материала.
6. Защитный покров типа ВбШв состоит из брони из двух стальных лент, наложенных таким образом, чтобы верхняя лента перекрывала зазоры между витками нижней ленты, защитного шланга, выпрессованного из ПВХ пластиката (в кабелях марки ПвБбШнг - из ПВХ пластиката пониженной горючести).
Такие кабели применяются для грунтовой прокладки в кабельных сооружениях. Срок их службы - 30 лет. Значительный интерес в проектно-эксплуатационной практике представляют современные силовые кабели типа
NYY на номинальное напряжение 0,6-1 кВ. Кабели предназначены для использования на открытом воздухе, при подземной прокладке, внутри помещений и кабельных каналах. Могут использоваться наряду с кабелями марки ВВГ и ВВГз на напряжение 1 кВ. Примеры и характеристики кабелей с повышенными пожаробезопасными показателями приводятся в [7, 11].
Одним из основных условий снижения взрывопожароопасности электроустановок является правильная оценка класса взрывоопасной зоны [8, 9]. Взрывоопасная среда - смесь горючего газа, пара, тумана или твердых частиц горючего вещества (пыли или волокон) с воздухом при нормальных атмосферных условиях, в которой при воспламенении горение распространяется на весь объём несгоревшей смеси. Взрывоопасная зона (газа или пара) - зона в помещении или около наружной установки, в которой имеется или может образоваться взрывоопасная смесь в объёме, требующем специальных мер защиты при конструировании, изготовлении и эксплуатации электроустановок.
Размеры взрывоопасной зоны должны оцениваться с участием экспертов; они зависят от предполагаемого или рассчитываемого расстояния, в котором существует взрывоопасная газовая смесь до того, как она будет разбавлена до концентрации ниже нижнего концентрационного предела распространения пламени. При этом всегда необходимо учитывать, что газ, который тяжелее воздуха, может присутствовать на участках ниже уровня земли (например, в колодцах, котлованах) и что газ, который легче воздуха, может находиться в расположенных выше помещениях (например, на чердаках).
Взрывоопасная зона (пылевая) - зона в помещении или около наружной установки, в которой горючая пыль в виде облака присутствует постоянно или ожидается в количествах, требующих принятия особых мер предосторожности по конструкции и использованию электрооборудования для предотвращения воспламенения взрывоопасной пылевоздушной смеси.
В зависимости от частоты и длительности присутствия взрывоопасной газовой смеси зоны подразделяются на классы 0, 1, 2 [5]:
Зона класса 0 - зона, в которой взрывоопасная газовая среда присутствует постоянно или в течение длительных периодов времени.
Зона класса 1 - зона, в которой существует вероятность присутствия взрывоопасной газовой среды в нормальных условиях эксплуатации.
Зона класса 2 - зона, в которой присутствие взрывоопасной газовой смеси в нормальных условиях эксплуатации маловероятно или оно возникает редко и на непродолжительное время.
Примечание. Непродолжительное время - это полное время существования взрывоопасной газовой среды; оно включает общее время утечки и время рассеивания горючей атмосферы после её прекращения. Частоту возникновения и длительность присутствия взрывоопасной газовой смеси допускается определять по правилам (нормам) соответствующих отраслей промышленности.
Зоны, классифицированные как взрывоопасные пылевые среды, подразделяют на зоны 20, 21, 22 [8] в зависимости от частоты и продолжительности
присутствия взрывоопасных пылевоздушных смесей. При этом слои, отложения и скопления горючей пыли следует рассматривать как источники, которые могут образовать взрывоопасную среду.
Зона класса 20 - зона, в которой взрывоопасная среда в виде облака горючей пыли в воздухе присутствует постоянно, часто или в течение длительного периода времени.
Зона класса 21 - зона, в которой время от времени вероятно появление взрывоопасной среды в виде облака горючей пыли в воздухе при нормальном режиме эксплуатации.
Зона класса 22 - зона, в которой маловероятно появление взрывоопасной среды в виде облака горючей пыли в воздухе при нормальном режиме эксплуатации, но если горючая пыль появляется, то сохраняется только в течение короткого периода времени.
В комиссии по оценке класса зоны принимают участие технологи, электрики и экологи. Если возникают сомнения при определении класса зоны, её относят к более опасному классу [7-9].
Таким образом, качество решений перечисленных выше вопросов во многом определяется подготовленностью личного состава подразделений федеральной противопожарной службы МЧС России, его знаниями в области обеспечения пожарной безопасности электроустановок и умением применять полученные знания в практической деятельности.
ЛИТЕРАТУРА
1. Федеральный закон от 22.07.2008 года № 123-ФЗ «Технический регламент о требованиях пожарной безопасности».
2. Постановление правительства РФ от 24.02.2010 года № 86 «Технический регламент о безопасности оборудования для работы во взрывоопасных средах».
3. СП 6.13130.2009. Свод правил. Системы противопожарной защиты. Электрооборудование. Требования пожарной безопасности. Утверждён и введён в действие Приказом МЧС России от 25.03.2009 года № 176. - М.: ВНИИПО, 2009.
4. Правила устройства электроустановок. - М.: Энергоатомиздат, 1986.
5. Правила устройства электроустановок. - М.: Энергосервис, 2008.
6. ГОСТ Р 52350.14-2006. Электрооборудование для взрывоопасных газовых сред. -Ч. 14. - Электроустановки во взрывоопасных зонах (кроме подземных выработок). Утверждён и введён в действие от 01.01.2007 года. - М.: Стандартинформ, 2007.
7. ГОСТ Р 53315-2009. Кабельные изделия. Требования пожарной безопасности. Утверждён и введён в действие 18.02.2009 года. - М.: Стандартинформ, 2009.
8. ГОСТ Р 52350.10-2005. Электрооборудование для взрывоопасных газовых сред. Часть 10. Классификация взрывоопасных зон. Утверждён и введён в действие 01.01.2006 года. -М.: Стандартинформ, 2006.
9. ГОСТ Р МЭК 61241.10-2007. Электрооборудование, применяемое в зонах, опасных по воспламенению горючей пыли. Часть 10. Классификация зон, где присутствует или может присутствовать горючая пыль. Утверждён и введён в действие 01.01.2008 года. -М.: Стандартинформ, 2008.
10. Черкасов В. Н, Зыков В. И. Обеспечение пожарной безопасности электроустановок: Учеб. пособие. - М.: Пожнаука, 2010.
11. Смелков Г. И. Пожарная безопасность электропроводок. - М.: Кабель, 2009.
