Короткое замыкание в электропроводке. Возможные причины пожара (стр. 2 из 2)
Перегрузка электрической сети в быту может наступить, в частности, при использовании дополнительных обогревательных электроприборов в холодное время года, в случае аварии в системе водяного отопления и т.п.
Несмотря на то, что согласно ПУЭ внутренние электросети жилых и административных зданий должны быть защищены от перегрузки, всё же защитные аппараты допускают некоторую перегрузку проводников. Это связано с тем, что надежное срабатывание предохранителей происходит при токах, превышающих 1,6Iном, а автоматов – 1,45Iном.
Поэтому, если, например, автомат выбран в соответствии с требованиями ПУЭ, т.е. его номинальный ток равен длительно допустимому току проводника, то последний может длительно работать с нагрузкой
145% Iдоп. При этом его температура может достигать:р = о + (д – р) · (Iпред / Iр)2 = 30 + (65 – 25) 1,452 = 147 OС.
Эта величина больше длительно допустимой температуры для кабелей с пластмассовой изоляцией, указанной в ПУЭ и равной 65 OС.
При возникновении КЗ в процессе длительной перегрузки температура проводника превысит предельно допустимое значение 350 OС и составит для S = 1,5 мм2 при Iкз = 1550 А (1):
кон. = 147 · ек + 228 (ек – 1) = 394 OС, где к = 0,506.
На основании вышеизложенного напрашивается вывод о том, что для исключения возможного превышения допустимых температур электропроводки при перегрузках и КЗ номинальные токи защитной аппаратуры следует выбирать несколько ниже, чем требует ПУЭ, как, например, для автоматических выключателей: Iном.авт.
80% Iдоп.Обратим внимание на то, что действующие ПУЭ не требуют проверки проводников до 1 кВ на термическую стойкость к токам КЗ. Однако в отношении жилых и административных помещений с этим трудно согласиться с учетом возможных тяжелых последствий.
РЕАЛЬНЫЕ ЗНАЧЕНИЯ ТОКОВ КЗ В СХЕМЕ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ ЗДАНИЙ
Токи КЗ в системе электроснабжения напряжением до 1 кВ рассчитываются согласно методике, изложенной в ГОСТ 2824993 [4]. Расчет оказывается более сложным, чем для сетей напряжением 6–35 кВ, что объясняется рядом обстоятельств:
необходимостью учета не только реактивных, но и активных сопротивлений элементов схемы;
необходимостью учета сопротивлений контактных соединений;
необходимостью учета увеличения активных сопротивлений проводника при росте температуры;
необходимостью учета сопротивления дуги;
отсутствием точных данных по сопротивлениям нулевой последовательности некоторых элементов системы электроснабжения (кабели с непроводящей оболочкой, силовые трансформаторы со схемой соединения обмоток Y/Yн, Y/Zн).
Однако это отдельная тема для разговора.
Как показывают расчеты, при установке на подстанциях трансформаторов мощностью 630 кВ·А и более, токи КЗ у потребителя могут превышать указанные в табл. 1 максимально допустимые значения. С целью ограничения токов КЗ в электросети жилого помещения можно применять питающие трансформаторы со схемами соединения обмоток Y/Yн. Такие трансформаторы обладают повышенными сопротивлениями нулевой последовательности, снижающими токи однофазного КЗ [5]. В ряде случаев следует идти на увеличение сечения проводников внутренней электропроводки по сравнению с требуемым по условиям допустимой нагрузки и минимально допустимыми значениями, указанными в ПУЭ.
Из всего вышеизложенного следует, что даже при выполнении действующих нормативных требований, в результате КЗ на отдельных участках электропроводки жилых зданий могут создасться условия для возгорания. Однако в этом случае само КЗ было бы неправильно квалифицировать как причину пожара. Истинными причинами пожара являются либо неправильные технические решения, либо недостаточная надежность и быстродействие примененной защитной аппаратуры, либо превышение нормативного срока эксплуатации электрооборудования и т.п.
Рис. 1.Характерная схема электроснабжения жилого здания  | Рис. 2. Времятоковые характеристики автоматических выключателей:a) типа LSN  б) типа С 60а Merlin Gerin  |
Табл. 1. Граничные значения тока КЗ на различных ступенях системы электроснабжения
Выводы
1. В результате коротких замыканий, при значительных величинах тока КЗ и недостаточном быстродействии защитной аппаратуры, существует реальная опасность возгорания или серьезного ухудшения состояния изоляции внутренней электропроводки зданий.
2. Учитывая особую опасность возгорания, целесообразно ввести нормативное требование о выполнении проверки термической стойкости электропроводки в жилых зданиях.
3. Для исключения перегрузок внутренней электропроводки номинальные токи защитных аппаратов необходимо выбирать ниже длительно допустимых токов защищаемых проводников.
4. При выборе защитных аппаратов особое внимание следует уделять надежным автоматическим выключателям с гарантированным быстродействием в зоне мгновенного расцепления 0,02 с и менее.
Список литературы
1. Правила Устройства Электроустановок, 6е и 7е изд.
2. Технический циркуляр №Ц0298(э) Департамента стратегии развития и научнотехнической политики РАО «ЕЭС России».
3. ГОСТ Р 5034599. Автоматические выключатели для защиты от сверхтоков бытового и аналогичного назначения.
4. ГОСТ 2824993. Токи короткого замыкания в электроустановках. Методы расчета в электроустановках переменного тока напряжением до 1 кВ.
5. Федоровская А.И., Фишман В.С. Силовые трансформаторы 10(6)/0,4 кВ. Области применения различных схем соединения обмоток // Новости ЭлектроТехники. – 2006. – № 5.