CC BY
103весить в два раза меньше чем медный (8,93/2,70*0,61=2,02). В результате один килограмм алюминия будет обеспечивать ту же проводимость что и два килограмма меди. Поэтому, когда нет жестких ограничений по размерам проводника, для токопроводящих шин, кабелей и проводов вместо меди все чаще применяют алюминий. ГОСТ 4784-97).
При одинаковых сечениях и медь, и сталь, конечно, прочнее алюминия, Однако прочность алюминия можно увеличить легированием и термомеханической обработкой, а также увеличить его толщину. Кроме того, поскольку технология прессования алюминия позволяет получать в отличие, например, от стали, поперечные сечения очень сложной формы. Поэтому алюминиевый элемент может быть сконструирован таким образом, чтобы конструкционно быть более эффективным, чем стальные элементы.
Пожары, возникающие по электротехническим причинам, имеют свои характерные особенности и причины. Главными материалами, принимающими аварийные режимы работы электросети, являются электротехнические медь и алюминий, и их сплавы. Экспертиза пожаров, вызванных электротехническими причинами, требует внимания и знания особенностей.
Список литературы
1. Федеральный закон от 22.07.2008 г. № 123-Ф3 «Технический регламент о требованиях пожарной безопасности».
2. Лавочкин В.А., Бельшина Ю.Н., Дементьев Ф.А. Физико-химические методы экспертного исследования. Лабораторный практикум: Учебное пособие / СПб.: СПб УГПС МЧС России, 2011. 163 с.
3. Галишев М.А., Шарапов С.В., Моторыгин Ю.Д., Воронова В.Б., Кононов С.И., Сикорова Г.А. Расследование пожаров. Учебное пособие / СПб.: СПб УГПС МЧС России, 2011. 229 с.
4. Чешко И.Д., Плотников В.Г. Анализ экспертных версий возникновения пожара. Книга 1. СПбФ ФГУ ВНИИПО МЧС России 2010. 708 с.: ил.
5. Галишев М.А., Кондратьев С.А., Моторыгин Ю.Д., Шарапов С.В., Бельшина Ю.Н., Воронова В.Б., Букин Д.В. Расследование пожаров. Лабораторный практикум: Учебное пособие / СПб.: СПб УГПС МЧС России, 2009. 136 с.
6. Применение инструментальных методов и технических средств в экспертизе пожаров: Сборник методических рекомендаций / под редакцией И.Д. Чешко и А.Н. Соколовой. СПб: СПБ филиал ФГУ ВНИИПО МЧС России 2008. 279 с.
НЕКОТОРЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ПРОВЕДЕНИЯ ПОЖАРНО-ТЕХНИЧЕСКОЙ ЭКСПЕРТИЗЫ В ЦЕЛЯХ ВЫЯВЛЕНИЯ СЛЕДОВ ПРОТЕКАНИЯ АВАРИЙНЫХ РЕЖИМОВ РАБОТЫ МЕДНЫХ ПРОВОДНИКОВ Семенов А.В.
Семенов Александр Васильевич - магистрант, кафедра криминалистики и инженерно-технических экспертиз, Санкт-Петербургский университет Государственной противопожарной службы Министерства Российской Федерации по делам гражданской обороны, чрезвычайным ситуациям и ликвидации последствий стихийных бедствий, г. Санкт-Петербург
Аннотация: в статье анализируются аварийные режимы в электросетях, приводящие к пожарам, и их характеристики, последовательность и порядок
выдвижения версий о возникновении пожара по электротехническим причинам, характерные признаки оплавлений проводников, признаки причастности электросетей к возникновению пожара - косвенные факторы, свидетельствующие о существовании аварийных режимов.
Ключевые слова: аварийный режим, короткое замыкание, перегрузка, большое переходное сопротивление (БПС), электросеть, первичное короткое замыкание, вторичное короткое замыкание.
В пожарно-технической экспертизе медь изучают, в основном, как составной элемент электросетей и электроустановок при выявлении причин пожаров.
Известно, что расследование происшествий, связанных с пожарами, представляет значительную сложность в силу специфики самого явления пожара, несущего реальную опасность уничтожения следовой информации об обстоятельствах его возникновения и развития. Огонь, как никакая другая сила, уничтожает те материальные следы, исследование которых позволило бы реконструировать возникновение и развитие пожара. В этой ситуации для минимизации потерь криминалистически значимой информации и, соответственно, повышения качества проведения пожарно-технических экспертиз требуется разработка и широкое внедрение в практическую деятельность специальных технических средств и методов. Кроме того, применение научно-обоснованных методов исследования вещественных доказательств значительно повышает доказательную силу выводов экспертов ввиду объективности полученных результатов.
Для электроустановок характерны четыре режима:
- нормальный;
- аварийный;
- послеаварийный;
- ремонтный.
Аварийный режим является кратковременным режимом, а остальные -продолжительными режимами. Обычно электрооборудование выбирается по параметрам продолжительных режимов и проверяется по параметрам кратковременных режимов, определяющим из которых является режим короткого замыкания.
Основными аварийными режимами в электросетях, приводящими к пожару являются:
1) короткое замыкание;
2) перегрузка;
3) большое переходное сопротивление (БПС).
Аварийные режимы перегрузки и большого переходного сопротивления могут со временем привести к короткому замыканию.
Замыкание, при котором токи в ветвях электроустановки, примыкающих к месту его возникновения, резко возрастают, превышая наибольший допустимый ток продолжительного режима называются - коротким.
При замыкании образуется электрическая дуга - устойчивый электрический разряд между двумя металлическими элементами электроустановки, в котором происходит интенсивная ионизация газа, плавление и горение металла. Формированию электрической дуги предшествует короткий нестационарный процесс в пространстве между электродами — разрядном промежутке.
Длительность этого процесса составляет обычно приблизительно 10-6^10-4 с. Температура электрической дуги обычно составляет температуру 15004000 °С в зависимости от давления и рода газа, длины разрядного промежутка, состояния поверхностей электродов и т.д.
Электрическая дуга может воспламенить любой горючий материал, не только непосредственно соприкасаясь с ним, но также посредством излучения или путем разбрызгивания расплавленных частиц металла. Это необходимо учитывать, оценивая причинно-следственные связи, приведшие к пожару.
Характерными признаками оплавления проводников дугой короткого замыкания является выраженная локальность. Форма оплавлений может быть шарообразной, овальной, конусообразной, в виде косого или поперечного среза. На прилегающей к оплавлению поверхности проводника, могут наблюдаться мелкие шарообразные капли металла. Существует резкая граница между зоной оплавления и прилегающей к ней зоной проводника. Участок дугового оплавления обычно вытянут вдоль оси проводника. Поверхность оплавления гладкая - без газовых пор и вырывов.
В отличие от оплавлений токами короткого замыкания проводники, повреждение которых произошло в результате термического воздействия пожара, характеризуются заметными изменениями сечения проводника по длине и протяженностью расплывчатой зоны оплавления. В большинстве случаев алюминиевые проводники имеют вблизи оплавления продольные складки на поверхности, свидетельствующие о наибольшем нагреве и расплавлении металла токоведущей жилы. Оплавления часто имеют каплеобразную форму, вытянутую по направлению действия силы земного тяготения.
При коротком замыкании нагрев проводников происходит практически мгновенно, и указанных признаков не образуется.
Если оплавлений несколько - необходимо просмотреть всю электрическую цепь и найти оплавление, наиболее удаленное от источника электропитания.
О наличии аварийного режима электропроводника можно судить и по состоянию изоляции. При наличии сверхтока (КЗ) изоляция отслаивается от жилы и легко снимается, и наоборот, при нагреве изоляции горячими газами на пожаре она может размягчаться, течь, но в основном будет плотно прилегать к проводнику.
Короткие замыкания бывают первичными и вторичными.
Первичными называют короткие замыкания, произошедшие до пожара или на начальной его стадии и могущие явиться причиной пожара.
Вторичными называют короткие замыкания, появившиеся в ходе пожара, когда изоляция проводов повреждена пожаром. Вторичные КЗ не являются первоначальными причинами пожара, но свидетельствуют о том, что провод, на котором они выявлены, находился под напряжением в ходе пожара.
Дополнительными признаками причастности короткого замыкания к возникновению пожара являются косвенные факторы, свидетельствующие о существовании аварийных режимов:
1) срабатывание электрических защитных аппаратов (плавкие предохранители, автоматы);
2) ненормальное функционирование электроустановок (мигание света, перенапряжение, неустойчивая работа электродвигателей - гудение);
3) сплавление контактов коммутационных аппаратов;
4) запах разлагающейся изоляции (термическое разложение);
5) фиксация измерительными приборами бросков тока, колебаний напряжения.
Перегрузка - прохождение по проводнику, электроаппарату или коммутационному
устройству рабочего тока, превышающего длительно допустимый.
Основными причинами перегрузок являются:
1) несоответствие сечения проводников рабочему току;
2) параллельное включение в сеть не предусмотренных расчетом токоприемников без увеличения сечения проводников;
3) попадание на проводники токов утечки, молнии;
4) повышение температуры окружающей среды.
Последние время участились пожары, вызванные перегрузкой электрических сетей в ранее построенных домах. С появление новых бытовых приборов, в том числе мощных и использования электрических переносок, возросла нагрузка на электрические сети и, в частности на вилки и розетки, ранее на такие электрические токи не рассчитанные.
В отличие от аварийных режимов, связанных с большими переходными сопротивлениями, когда нагрев происходит в одном из контактов, при перегрузке происходит нагрев обоих контактов.
Перегрузка двигателей возможна при механической перегрузке на валу, понижении напряжения в сети, работе трехфазного двигателя на двух фазах, неправильном выборе мощности двигателя.
Дополнительной причиной длительного протекания по проводникам токов перегрузки является несоответствие аппаратов защиты сечению проводников, изоляции, условиям окружающей среды и способу прокладки.
Характерным признаком перегрузок электроустановок является их повышенный нагрев. При этом наблюдается:
1) специфический запах резины (у проводников с резиновой изоляцией);
2) снижение накала, моргание света электрических ламп;
3) уменьшение частоты вращения электродвигателей;
4) перегрузка оказывает наиболее сильное влияние на контактные соединения и оконцевания проводов, если они выполнены недостаточно качественно.
Основной экспертный путь установления наличия режима перегрузки - расчет параметров электросети.
Версия о возникновении пожара по электротехническим причинам отрабатывается специалистом в следующей последовательности:
1) необходимо выяснить суммарную мощность потребителей, включенных в данную сеть. Исходя из этого, рассчитывается величина тока перегрузки; определяется номинальный ток для данного типа проводника, а затем путем сравнения этих величин рассчитывается кратность перегрузки.
При небольшой кратности перегрузки провод греется до температуры, недостаточной для загорания изоляции, а при слишком высокой кратности жила провода быстро перегорают (как плавкий предохранитель) и изоляция не успевает загореться.
2) Визуальным осмотром выявляются признаки перегрузки на проводах
Визуальные признаки при нагреве провода от перегрузки и от термического
воздействия пожара сходны между собой:
- протяженные зоны оплавления;
- изменение сечения и формы провода по длине.
О наличии перегрузки в электропроводке можно судить и по состоянию изоляции: при наличии сверхтока перегрузки изоляция будет плотно прилегать к проводнику, и зачастую имеет обугленность с внутренней стороны.
Однако незначительные перегрузки тоже представляют опасность. Так, при 65 °С резиновая изоляция проводов высыхает, теряет эластичность, растрескивается -возникает опасность короткого замыкания.
Можно рассчитать температуру, до которой может нагреться провод при соответствующем токе и установить, могла ли при этом оплавиться и загореться изоляция. Известно, что количество тепла, выделяемого электрическим током в проводнике прямо пропорционально квадрату величины тока, сопротивлению проводника и времени прохождения тока.
Существуют специальные компьютерные программы расчета температуры провода при перегрузке и токами КЗ.
3) Многое можно выяснить из опроса очевидцев до пожарной обстановки.
Перегрев изоляции вследствие перегрузки сопровождается специфическим запахом жженой резины, разлагающегося лака, масел и т.д. Снижается накал электроламп, скорость вращения электродвигателей.
Большое переходное сопротивление - это сопротивление участка электрической цепи в месте соединения отдельных ее элементов, которое при неправильном исполнении становится выше сопротивления цепи непосредственно до этого и после этого участка. Большие переходные сопротивления возникают в следующих случаях:
1) неправильное выполнение контактного соединения. Соединение, ответвление и оконцевание жил проводов и кабелей должны производится при помощи опрессовки, сварки или сжимов (винтовых, болтовых, и т.п.;
2) окисление мест соединения;
3) вибрация электрооборудования;
4) надломы токоведущих жил, что характерно главным образом для алюминиевых жил.
Соединения с алюминиевыми проводами более опасны, нежели соединения с медными проводами, т.к. алюминий обладает способностью «вытекать» из-под винтового контакта, а в местах скруток на алюминиевых проводах плохой контакт образуется из-за оксидной пленки.
В результате в настоящей статье рассмотрены основные аварийные режимы в электросетях, приводящие к пожару и их характеристики. Рассмотрена последовательность работы специалиста и порядок выдвижения версий о возникновении пожара по электротехническим причинам.
Рассмотрены характерные признаки оплавлений проводников, признаки причастности короткого замыкания к возникновению пожара - косвенные факторы, свидетельствующие о существовании аварийных режимов.
Список литературы
1. Лебедев К.Б., Мокряк А.Ю. ФГУ ВНИИПО МЧС России «Экспертное исследование после пожара контактных узлов электрооборудования в целях выявления признаков больших переходных сопротивлений». Методические рекомендации. Москва, 2008.
2. Организация работы судебно-экспертных учреждений федеральной противопожарной службы «Испытательная пожарная лаборатория» по исследованию пожаров и экспертному сопровождению деятельности органов государственного пожарного надзора: Методические рекомендации / под редакцией И.Д. Чешко. М.: ВНИИПО, 2009. 28 с.
3. Применение инструментальных методов и технических средств в экспертизе пожаров: Сборник методических рекомендаций / под редакцией И.Д. Чешко и А.Н. Соколовой. СПб: СПБ филиал ФГУ ВНИИПО МЧС России, 2008. 279 с.
4. Чешко И.Д. Анализ экспертных версий возникновения пожара / И.Д. Чешко, В.Г. Плотников. СПбФ ФГУ ВНИИПО МЧС России, Кн. 1. Санкт-Петербург: ООО «Типография «Береста», 2010. 708 с., ил.
