Работа с устройством предупреждения пожара "Искра" по выявлению искрения в электросети или электроустановке Текст научной статьи по специальности «Электротехника, электронная техника, информационные технологии»

ПОЖАРНАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКИХ ИЗДЕЛИЙ

Канд. техн. наук, доцент Военной академии ракетных войск стратегического назначения им. Петра Великого

И. С. Королев

УДК 614.841

РАБОТА С УСТРОЙСТВОМ ПРЕДУПРЕЖДЕНИЯ ПОЖАРА "ИСКРА" ПО ВЫЯВЛЕНИЮ ИСКРЕНИЯ В ЭЛЕКТРОСЕТИ ИЛИ ЭЛЕКТРОУСТАНОВКЕ*

Представлен эксплуатационный аспект нового устройства предупреждения пожара от искрения в электрических сетях и электроустановках "ИСКРА". Излагаются основные технические характеристики, принципы и порядок работы устройства, которое выпускается серийно, сертифицировано и защищено двумя патентами России и одной международной заявкой.

Устройство предупреждения пожара от искрения в электрических сетях и электроустановках "ИСКРА" (далее — устройство) предназначено для предупреждения возгорания взрывоопасных и пожароопасных объектов путем выявления возникшей в электрической сети (ЭС) или электроустановке (ЭУ) неисправности типа искрение.

Устройство также может быть использовано для целей:

• предупреждения отказа чувствительной электронной аппаратуры от "наводок" при несанкционированном искрении в электрооборудовании;

• контроля качества электромонтажа в процессе выполнения работ и при проведении приемосдаточных испытаний;

• контроля качества коммутационной аппаратуры при ее производстве, при проведении входного контроля и при эксплуатации.

Устройство выпускается серийно, сертифицировано и защищено двумя патентами России и одной международной заявкой.

Основные технические характеристики

Устройство предупреждения пожара от искрения в электрических сетях и электроустановках "ИСКРА":

• используется в ЭС (ЭУ) переменного, постоянного и другого рода тока, подключается к ним,

не влияя на их монтажную и функциональную схемы;

• непрерывно контролирует состояние проводов и качество соединений в автоматических выключателях, коробках, розетках, вилках, патронах ламп и др. элементах электрооборудования;

• автоматически выявляет искрение в момент его появления, определяет уровень опасности и формирует сигнал предупреждения, тревоги или отключения неисправной цепи;

• сохраняет данные по 10 последним результатам контроля и определяет временные интервалы между соседними искрениями.

Режим формирования информации и сигналов:

а) автоматический, четырехуровневый с выдачей сигналов в интегрированную систему пожарно-охранной сигнализации или другую систему дистанционного контроля (СДК) и на внешние исполнительные органы: — первый уровень — норма;

- второй уровень — неисправность не требует немедленного отключения ЭС (ЭУ) и устраняется в зависимости от уровня опасности за время не более 24 ч;

- третий уровень — неисправность не требует немедленного отключения ЭС (ЭУ) и устраняется за время не более 2 ч;

В журнале "Пожаровзрывобезопасность", № 1, 2003 г., была опубликована статья И. С. Королева "Способ предупреждения по-жаровзрывоопасных неисправностей в электроустановках". Читатели журнала высказывали просьбу более подробно раскрыть эксплуатационный аспект устройства предупреждения пожара от искрения в электрических сетях и электроустановках "ИСКРА". Редакция благодарит читателей журнала за проявленный интерес к данной статье и публикует очередную статью И. С. Королева на эту тему.

- четвертый уровень — неисправность требует немедленного отключения ЭС (ЭУ). б) автоматический, восьмиуровневый с индикацией на устройстве. Описанные четыре уровня имеют промежуточные градации уровня пожарной опасности.

Влияние устройства на электрическую сеть отсутствует ввиду гальванической развязки устройства и сети и малого собственного потребления устройства. Влияние внешних исполнительных органов на устройство ввиду их гальванической развязки практически отсутствует. Питание устройства — от внешнего или внутреннего источника постоянного тока напряжением 9 ± 1 В при токе не менее 0,1 А.

Ток собственного потребления:

• в режиме дежурства — не более 10 мА;

• в режиме формирования сигнала (при появлении искрения) — не более 45 мА. Габаритные размеры — 135x80x40 мм.

В комплект поставки устройства "ИСКРА" входят: устройство; датчик; блок питания; штекер для подключения кабеля связи с интегрированной системой пожаро-охранной сигнализации; руководство по эксплуатации.

Принцип работы

В качестве контролируемого устройством параметра выбирается величина переходного сопротивления, образующегося при нарушении контакта в месте соединения элементов ЭС (ЭУ). При этом обеспечивается непрерывный контроль всего разветвленного участка ЭС (ЭУ), расположенного за подключенным датчиком устройства.

По результатам данного контроля в зависимости от величины параметра цикла "образования и гашения искры" формируется сигнал соответствующего уровня опасности или команда на отключение ЭС или ЭУ.

Характерной особенностью неисправностей типа "искрение" являются относительно малые токи, приводящие к возгоранию.

Искрение объясняется образованием переходного сопротивления в местах соприкосновения подвижных и неподвижных контактов (реле, выключателей, разъединителей и др.) и в местах соединения проводов, шин, фидеров, а также в местах подключения в электросеть различных элементов (соединительных коробок, штекерных соединений, электрических ламп, плавких вставок и т.д.).

Кроме того, причиной возгорания может быть нарушение целостности проводов, как правило, скрытых за обшивкой стен, отделкой потолков и пола.

Так как токи возгорания не превышают допустимые значения, то существующие способы защиты (от коротких замыканий и токов перегрузки) к подобным неисправностям нечувствительны. Нечувствительны к ним и известные методы защитного отключения.

Устройство содержит блоки: определения суммарного тока в ЭС или ЭУ; выделения полезного сигнала; усиления выделенного сигнала; определения величины тока искрения; выпрямления и накопления выпрямленного сигнала; задержки; сравнения величины накопленного сигнала с заданным значением (значениями); формирования предупреждающего сигнала (сигналов) и(или) команды на отключение ЭС или ЭУ; управления; питания.

Устройство с помощью датчика (чувствительного элемента) подключается к одному из проводов ЭС или ЭУ в заранее выбранном месте, например у вводного щита в квартиру (здание, склад, цех, транспортное средство и т.д.) или на входе в ЭУ.

Питание устройства осуществляется от сетевого блока питания или от внутреннего источника (батарейки "Крона" или ее аналога).

Устройство работает следующим образом.

При исправном состоянии ЭС (ЭУ) по ее проводу, являющемуся одновременно первичной обмоткой чувствительного элемента датчика, протекает электрический ток частотой питающей сети, величина которого равна сумме токов нагрузки всех потребителей контролируемого участка.

Сигнал с выхода чувствительного элемента датчика устройства поступает на вход блока выделения полезного сигнала. После преобразования суммарного сигнала на выходе блока усиления независимо от величины тока нагрузки при отсутствии неисправности величина сигнала всегда близка к нулю. Поэтому после блоков выпрямления и накопления этот сигнал воспринимается блоком сравнения как логический нуль.

При возникновении неисправности, приводящей к искрению, в цепи датчика появляется высокочастотная составляющая электрического тока, накладывающаяся на ток суммарной нагрузки.

На выходе блока усиления появляется сигнал выделенного спектра, который после выпрямления в течение заданного времени анализируется микроконтроллером и идентифицируется им как сигнал, отражающий процесс искрения.

Соответствующий сигнал опасности отображается светодиодной линейкой 1 с надписью "УРОВЕНЬ ПОЖАРНОЙ ОПАСНОСТИ" (рис. 1) и поступает на выходной разъем 2 устройства с целью подключения внешнего контрольного и исполнительного органа СДК для включения соответствующего, например, светового и (или) звукового сигна-

Рис. 1. Общий вид устройства: 1 — светодиодная линейка (индикатор); 2 — разъем для подсоединения к СДК; 3 — разъем для подсоединения датчика; 4 — разъем для подсоединения блока питания; 5 — датчик

ла или отключения неисправной ЭС (ЭУ) или ее отдельной цепи.

Порядок работы

Подключение устройства

Место подключения датчика устройства определяется местом прокладки фазного провода, от которого идет разветвление электрических цепей, подлежащих контролю этим устройством. Чаще всего это вводной щит (автомат защиты).

Место установки устройства определяется из соображения удобства контроля его показаний. При удалении устройства от датчика более чем на 1,5 м, кабель датчика наращивают до требуемой длины тем же типом кабеля.

Перед установкой устройства проверьте отсутствие в разъемных соединениях каких-либо механических посторонних предметов и убедитесь в чистоте их контактов.

Вывесите устройство на стене или специальной панели в вертикальном положении. При этом проследите, чтобы длина предварительно закрученных шурупов или винтов, на которых будет вывешено устройство, от верхнего среза шурупа или винта до стены или панели не превышала 8 мм.

Подключение датчика

Подключение датчика устройства к электрической сети или электроустановке осуществляется в соответствии с требованиями ПУЭ, только специалистом-электриком, имеющим квалификационную группу по электробезопасности не ниже III.

Обесточьте ЭС (ЭУ) в местах подключения к ним датчика устройства.

Подключите датчик 5 устройства к ЭС (ЭУ), для чего:

• проверьте отключенное состояние устройства (кнопка "ПИТАНИЕ" не утоплена);

• отсоедините от выходной клеммы автомата защиты (от соединительной коробки, или от скрутки с другими проводами) фазный провод;

• проденьте отсоединенный провод через внутреннее кольцо датчика 5 устройства и подсоедините его на прежнее место (к клемме автомата защиты, к соединительной коробке, к скрутке с другими проводами);

• зафиксируйте датчик устройства на этом проводе.

Подключите кабель датчика к устройству. Кабель должен соединяться с устройством свободно (без натяга).

Подключение питания

Установите розетку (при ее отсутствии) в месте размещения устройства. Проверьте наличие и величину напряжения сети в розетке. Напряжение должно быть в пределах от 187 до 247 В.

Порядок включения устройства в режим постоянного контроля состояния элементов электропроводки

Для включения устройства в режим постоянного контроля состояния электросети или электроустановки выполните следующие операции. При наличии СДК к разъему 2 устройства подключите разъем от СДК. Подключите шнур блока питания к разъему 4 устройства. Вставьте в розетку блок питания. На устройстве нажмите и отпустите кнопку "ПИТАНИЕ" (включите питание). На устройстве светится диод "ПИТАНИЕ" и сегменты индикатора, отражающие общее количество искрений, зафиксированных устройством с начала его эксплуатации. Определите данное число с помощью табл. 1 и запишите его.

На устройстве нажмите и отпустите кнопку "СБРОС". На индикаторе устройства гаснут все сегменты. Устройство включено в работу и находится в исходном состоянии.

При первом же поступившем импульсе искро-образования автоматически включится в работу система.

Порядок действий при получении сигнала о неисправности в электрической сети или электроустановке

С помощью табл. 1 по светящимся сегментам индикатора 1 определите степень пожарной опас-

1

ности. По уровню пожарной опасности с помощью табл.1 и 2 определите:

• характер неисправности;

• время, выделяемое наустранение неисправности;

• необходимость в немедленном отключении контролируемого участка.

Таблица 1

Степень пожарной

Интенсивность искрения опасности

Уровень Светятся

опасности сегменты №

Искрение отсутствует 0 -

Интенсивность искрения не 1 1

превышает 10% от допустимой

Интенсивность искрения не 2 1,2

превышает 30% от допустимой

Интенсивность искрения не 3 1-3

превышает 50% от допустимой

Интенсивность искрения не 4 1-4

превышает 70% от допустимой

Интенсивность искрения равна 5 1-5

допустимой

Интенсивность искрения пре- 6 1-6

вышает допустимую на 10%

Интенсивность искрения пре- 7 1-7

вышает допустимую на 20%

Таблица 2

Степень пожарной опасности Характер неисправности и общие указания по времени ее устранения

0 Норма

1 Выделяемое тепло отводится окружающей средой. Неисправность устранить в течение 7 сут.

2 Выделяемое тепло не полностью отводится окружающей средой. Неисправность устранить в течение суток

3 Выделяемое тепло недостаточно эффективно отводится окружающей средой. Неисправность устранить в течение 12 ч

4 Выделяемое тепло слабо отводится окружающей средой. Неисправность устранить в течение 8 ч

5 Выделяемое тепло с трудом отводится окружающей средой. Нагрев близок к допустимому. Неисправность устранить в течение 4 ч

6 Выделяемое тепло практически не отводится окружающей средой. Неисправность устранить в течение 2 ч

7 ЭС (ЭУ) отключить немедленно!

На устройстве светится нижний сегмент светодиодной линейки (индикатора)

_I_ _5Г

Зафиксируйте время возникновения неисправности. Снимите показания по уровню пожарной опасности и интервалам времени между соседними искрениями

Рис. 2. Действия после получения информации о неисправности

После получения информации о неисправности в ЭС (ЭУ) выполните действия в порядке, представленном на рис. 2.

После приведения схемы в исходное состояние выдержите паузу в течение 30 с и повторно снимите информацию с устройства.

При этом возможны три варианта информационного сообщения:

1) получена первоначальная информация, т.е. информация о неисправности подтвердилась полностью;

2) получена новая информация о неисправности (светятся другие сегменты индикатора), т.е. информация о неисправности подтвердилась не полностью;

3) получена информация о "НОРМЕ" (сегменты светодиодной линейки не светятся), т.е. информация о неисправности не подтвердилась.

Действия при получении подтверждающей информации

Обнаружение места искрения с помощью

штатного датчика (из комплекта поставки)

Начните поиск неисправности с отключения нагрузок, наиболее отдаленных от места подключения датчика 5 устройства. Операции поиска места неисправности выполните в следующей последовательности:

• определите первую нагрузку, подлежащую отключению и отключите ее;

• не ранее, чем через 30 с после отключения данной нагрузки снимите показания с устройства.

Снимите показания по уровню пожарной опасности и интервалам времени между соседними искрениями. Определите время возникновения искрения по разности между текущим временем и величиной последнего временного интервала

При получении той же информации:

• определите следующую нагрузку, подлежащую отключению, и отключите ее;

• не ранее, чем через 10 с после отключения нагрузки снимите показания с устройства.

При получении той же информации повторяйте описанные выше действия до тех пор, пока с устройства не будет получена "НОРМА" (ни один сегмент светодиодной линейки 1 не светится). Зафиксируйте наименование нагрузки, после отключения которой получена "НОРМА".

Если в процессе поиска места искрения оказались отключенными все нагрузки, включите любую из них, кроме последней отключенной и вновь выполните следующие действия:

• определите следующую нагрузку, подлежащую отключению, и отключите ее;

• не ранее, чем через 10 с после отключения нагрузки снимите показания с устройства.

При этом возможны два варианта информационного сообщения:

— "НОРМА". При этом сообщении известными методами поиска неисправности определите конкретное место ее возникновения в цепи последней отключенной и зафиксированной нагрузки;

— на индикаторе высвечивается любой возможный уровень пожарной опасности. Получение данного сообщения свидетельствует об искрении в сети до контролируемого участка. В этом случае следует довести соответствующую информацию до организации или лица, ответственных за электрическую сеть или электроустановку, расположенные до вашего контролируемого участка.

Поиск места искрения при наличии датчика токовых клещей

При наличии токовых клещей:

• отключите от устройства датчик 5 и шнур от штатного блока питания;

• отсоедините от розетки штатный блок питания;

• снимите устройство с места его установки;

• подсоедините батарейку "Крона" или ее аналог к соответствующему разъему устройства, для чего вставьте ее в секцию устройства и закройте эту секцию крышкой;

• вставьте разъем кабеля датчика токовых клещей в разъем 3 устройства;

• дальнейшие операции выполняйте согласно указаниям, изложенным в инструкции по эксплуатации данного устройства.

После завершения работ по обнаружению места искрения с использованием указанного датчика приведите схему в исходное состояние, для чего:

• отсоедините датчик от разъема 3 устройства;

• вывесите устройство на прежнее место;

• подсоедините к нему штепсельные разъемы датчика и питания из штатного комплекта поставки.

Действия при получении частично подтверждающей информации

Получение частично подтверждающей информации, скорее всего связано с тем, что сообщение было сформировано задолго до снятия информации контролирующим лицом.

В этом случае к основным причинам могут быть отнесены:

• нестабильность параметров переходного сопротивления, на котором возникло искрение (изменение климатических условий, характеристик механических вибраций, продолжительность включения нагрузки и т.д.);

• вероятность образования искрения в другом месте;

• изменение режимов работы ЭС (ЭУ);

• изменение режимов работы нагрузки и др.

В любом случае выполняется изложенная выше совокупность действий до получения с устройства сообщения о "НОРМЕ".

Действия при получении неподтверждающей информации

Получение информации, не подтверждающей неисправность (ни один сегмент индикатора 1 не светится, искрение отсутствует) скорее всего, связано с тем, что сообщение было сформировано задолго до снятия этой информации.

При этом наиболее вероятной причиной является отсутствие в данный момент времени нагрузки, вызвавшей в свое время искрение.

В этом случае с целью определения возможного места неисправности следует отключенные в настоящее время нагрузки с соблюдением необходимых мер безопасности поочередно включать и отключать их в следующей последовательности:

• определяется и включается первая нагрузка, наиболее близко расположенная к датчику устройства по месту ее подключения к сети;

• через 30 с снимается информация с устройства;

• при получении сообщения "НОРМА" данная нагрузка отключается, определяется и включается очередная нагрузка;

• через 30 с вновь снимается информация с устройства;

• при получении того же сообщения ("НОРМА") данная нагрузка отключается, определяется и включается очередная нагрузка.

Так повторяется до тех пор, пока с устройства не будет получено сообщение "НЕНОРМА".

Примечание. Отсутствие сообщения "НЕНОРМА" после подключения последней нагрузки свидетельствует о самоустранении неисправности

или причины, ее вызвавшей.

При получении сообщения о "НЕНОРМЕ" фиксируется последняя подключенная нагрузка и известными методами поиска неисправности определяется конкретное место ее возникновения в цепи этой нагрузки.

Проверка работоспособности устройства

Проверка работоспособности (ТЕСТИРОВАНИЕ) устройства в процессе его эксплуатации производится в следующей последовательности.

1. Нажмите и отпустите кнопку "ПИТАНИЕ" (отключите питание) и отсоедините разъем датчика 5 от разъема 3 устройства.

2. Нажмите и отпустите кнопку "ПИТАНИЕ" (включите питание). На устройстве загораются зеленые сегменты, обозначающие общее количество искрений, имевших место с начала эксплуатации устройства.

3. С помощью табл. 3 снимите показания зеленых сегментов и запишите результат. Полученное число не должно быть менее общего количества ранее зафиксированных искрений.

4. Нажмите и отпустите кнопку "СБРОС", гаснут все светящиеся ранее сегменты и не позднее 10с загорается нижний сегмент.

5. Сразу после его загорания дважды нажмите и отпустите кнопку "ИНДИКАЦИЯ".

6. На устройстве должны светиться сегменты индикатора до уровня с надписью "НОРМА ТЕСТА" (3 зеленых сегмента). На пульте СДК — диод 2-го уровня опасности.

7. Нажмите и отпустите кнопку "ПИТАНИЕ" (отключите питание) и подсоедините разъем 5 датчика к разъему 3 устройства.

8. Нажмите и отпустите кнопку "ПИТАНИЕ" (включите питание). На устройстве загораются зеленые сегменты, обозначающие общее количество искрений, имевших место с начала эксплуатации устройства.

9. С помощью табл. 4 снимите показания зеленых сегментов и запишите результат. Полученное число должно на единицу превышать общее количество искрений, зафиксированное при выполнении п. 2.

10. Нажмите и отпустите кнопку "СБРОС". На индикаторе устройства гаснут все сегменты. Устройство включено в работу и находится в исходном состоянии.

Таблица 3

Номер светящегося сегмента индикатора Число

Сегмент 8 (зеленый верхний) 128

Сегмент 7 64

Сегмент 6 32

Сегмент 5 16

Сегмент 4 8

Сегмент 3 4

Сегмент 2 2

Сегмент 1 (зеленый нижний) 1

Таблица 4

№ сочетания Состояние красного сегмента Название операции

О

1 о * Измерение минут

о

2 * О Измерение суток

#

3 о о Измерение секунд

о

4 Измерение часов

5 Приведение в исход-

о ное состояние

Индикация результатов контроля

В процессе осуществления непрерывного контроля состояния ЭС (ЭУ) устройство хранит последние 10 результатов контроля процесса искрения, выводя при этом информацию от последнего результата контроля к первому.

Снятие информации может производиться потребителем (оператором) как после появления светящегося нижнего сегмента индикатора, так и по его желанию в любое время в процессе дежурства.

При возникновении первого после нажатия кнопки "СБРОС" искрения информация выводится на лицевую панель изделия в виде светящегося нижнего сегмента индикатора, при этом устройство будет продолжать обработку вновь поступающих сигналов об очередных искрениях без изменения состояния индикатора. Свечение нижнего сегмента будет продолжаться до тех пор, пока потребитель (оператор) не приступит к контролю результатов искрения или не приведет схему в исходное состояние.

На панель устройства выводится информация о величине временного интервала между соседними искрениями (между выводимым на индикацию и предыдущим искрениями).

Для возможности проведения анализа по динамике развития искрения потребитель должен фиксировать снятую информацию. При этом в записях следует отобразить дату и время проведения контроля и все десять результатов контроля (по времени и уровню опасности — количеству светящихся сегментов) в той последовательности, в какой они выводились на светодиодный индикатор.

Индикация результатов контроля осуществляется в следующем порядке:

1. На устройстве нажмите и отпустите кнопку "ИНДИКАЦИЯ". На индикаторе светятся зеленые сегменты, фиксирующие интервал времени между последним нажатием кнопки "СБРОС" и нажатием кнопки "ИНДИКАЦИЯ". Продолжительность измеряемых интервалов времени определяется путем суммирования всех чисел, указанных в табл. 3 в графах, соответствующих светящимся сегментам.

Одновременно в различном сочетании светятся красные верхние сегменты, определяющие согласно табл. 4 наименование единицы времени (сутки, часы, минуты или секунды) указанных интервалов времени.

Запишите величину измеренного интервала времени.

2. На устройстве повторно нажмите и отпустите кнопку "ИНДИКАЦИЯ". На индикаторе гаснут красные сегменты и светятся зеленые, высота столба которых (от одного до восьми сегментов) соответствует последнему результату искрения из последних десяти результатов и характеризует уровень пожарной опасности данного последнего искрения.

Запишите результат контроля.

3. На устройстве нажмите и отпустите кнопку "СБРОС", на индикаторе гаснут ранее светящиеся сегменты, загорается совокупность красных сегментов и светятся зеленые сегменты, определяющие интервалы времени между последним и предпоследним искрениями.

Запишите величину измеренного интервала времени.

4. На устройстве нажмите и отпустите кнопку "ИНДИКАЦИЯ". На индикаторе гаснут красные сегменты и светятся зеленые сегменты, высота столба которых соответствует предпоследнему результату искрения из последних десяти результатов и характеризует уровень пожарной опасности данного предпоследнего искрения.

Запишите результат контроля.

5. На устройстве нажмите и отпустите кнопку "СБРОС", на индикаторе гаснут ранее светящиеся сегменты, загорается совокупность красных сегментов и светятся зеленые сегменты, фиксирующие интервалы времени между соседними искрениями.

Запишите величину измеренного интервала времени.

6. Повторяйте операции с п. 2 по п. 5 до тех пор, пока после очередного нажатия кнопки "ИНДИКАЦИЯ" не загорятся только два верхних красных сегмента, означающих команду "ОКОНЧАНИЕ КОНТРОЛЯ! ПРИВЕСТИ СХЕМУ В ИСХОДНОЕ СОСТОЯНИЕ!" (на индикацию был выведен первый результат из последней десятки результатов).

7. На устройстве нажмите и отпустите кнопку "СБРОС", на индикаторе гаснут два верхних красных сегмента, устройство находится в исходном состоянии в готовности принять сигналы о следующих искрениях.

8. Для приведения схемы устройства в исходное состояние на произвольном шаге индикации выполните следующие операции:

• нажмите и отпустите кнопку "ПИТАНИЕ" (отключите питание);

• через 5 с нажмите и отпустите кнопку "ПИТАНИЕ" (включите питание). На устройстве светится диод "ПИТАНИЕ" и сегменты индикатора, отражающие общее количество искрений, зафиксированных устройством с начала его эксплуатации. Определите данное число с помощью табл. 3 и запишите его.

Поступила в редакцию 16.03.06.