Анализ возможностей детерминистического метода оценки пожарной опасности электроустановок

УДК 621.314.22.

АНАЛИЗ ВОЗМОЖНОСТЕЙ ДЕТЕРМИНИСТИЧЕСКОГО МЕТОДА ОЦЕНКИ ПОЖАРНОЙ ОПАСНОСТИ ЭЛЕКТРОУСТАНОВОК

А.Л. Никифоров, Г.Н. Малашенков, С.Н. Ульева, Е.В. Карасев

Изучение многолетних статистических данных о пожарах показывает, что многие причины загорания электроустановок являются общими, зависят от теплового проявления электрического тока и определяются, в основном, горючестью используемых электроизоляционных материалов. Снижение пожарной опасности электроустановок возможно за счет постоянного мониторинга электрических сетей в реальном режиме их эксплуатации. Цель работы заключалась в проведении сравнительного анализа основных методов оценки пожарной опасности электротехнических изделий, что впоследствии предполагается использовать при разработке межгосударственных стандартов по направлению пожарной безопасности электротехнической продукции.

Ключевые слова: пожарная опасность, электроустановки, методы оценки, предаварийные режимы работы, перегрузки, короткие замыкания, большие переходные сопротивления.

Многолетняя статистика пожаров в экономически развитых странах показывает, что общая доля пожаров от электрических устройств ежегодно составляет от 15 до 25% [1, 2, 11]. При этом отмечается, что более 50% всех пожаров от электротехнических устройств происходит в связи с нарушениями эксплуатации электропроводок [2,5 - 8,12]. Материальный ущерб от загорания электропроводок превышает материальные потери от других пожаров. Этот факт можно объяснить тем, что кабельные коммуникации оборудуются в сооружениях (каналах, шахтах, коллекторах, тоннелях и т.д.), где обычно отсутствует визуальный контроль, позволяющий обнаружить наличие и местонахождение очага горения еще на этапе его возникновения или развития. Отличительной особенностью кабельных коммуникаций является большое количество горючей изоляции электрических кабелей и их значительная протяженность. При данных обстоятельствах возрастает вероятность возникновения и распространения пожара.

Основными причинами, приводящими к возгоранию электропроводок и электрических кабелей [3,4,8], являются:

- различные комбинации коротких замыканий в токоведущих, заземляющих и зануляющих жилах по причине повреждения изоляции коммутационным или грозовым перенапряжением, вследствие воздействия агрессивной среды или высокой влажности, внутреннего или внешнего, локального, теплового и механического воздействия или старения;

- избыточный нагрев и воспламенение изоляции токоведущих жил от перегрузки в

результате наличия потребителей завышенной мощности, либо снижения теплоотвода, при неисправностях вентиляции;

- перегрев участков переходных соединений по причине ослабления контактов токопроводящих жил или окисления соединенных проводов.

Необходимо отметить, что загорания электроустановок происходят по ряду типовых причин, которые зависят от тепловой энергии электрического тока и определяются в основном горючестью используемых электроизоляционных материалов. Практически во всех случаях причиной вторичных коротких замыканий в электрических сетях является воспламенение горючей изоляции.

Обеспечение требуемого уровня пожарной безопасности электроустановок возможно за счет постоянного мониторинга электрических сетей в реальном режиме их эксплуатации. При этом необходимого уровня защиты электрических сетей от возгораний можно достичь, имея необходимую информацию о режимах их работы и условиях эксплуатации, предшествующих пожароопасному режиму, а задача предотвращения последующего воспламенения изоляции электропроводки при переходе к аварийному режиму работы может быть решена с помощью методов оценки пожарной опасности предаварийных режимов работы электрических сетей.

Цель нашей работы заключалась в проведении сравнительного анализа основных методов оценки пожарной опасности электротехнических изделий, что впоследствии предполагается использовать при разработке межгосударственных стандартов по направлению

пожарной безопасности электротехнической продукции.

В процессе проведения анализа методов определения пожарной опасности

электроустановок был выявлен ряд подходов к оценке их пожарной опасности. Условно эти методы можно разделить на:

- детерминистические;

- вероятностно-статистические;

- статистические;

- вероятностные.

Для проведения анализа перечисленных выше методов и последующего выбора наиболее точного и адекватного подхода к оценке безопасной эксплуатации электротехнической продукции необходимо было рассмотреть основные вопросы, связанные с возможностью реализации этих методов на практике, оценить их сложность и трудоемкость, а также достоверность конечных результатов.

На первом этапе работы нами был рассмотрен детерминистический метод оценки пожарной опасности электроустановок.

Детерминистический метод оценки пожарной опасности - это классический метод, основанный на определении пожароопасных свойств материалов. Материалы, которые в силу присущих им свойств благоприятствуют возникновению пожара, относятся к пожароопасным. Разработка специальных профилактических противопожарных

мероприятий определяется на основе оценки свойств данных материалов. При таком подходе объем противопожарных мероприятий определяется в настоящее время категорированием объектов, которое, в свою очередь, определяется пожароопасными свойствами применяемых материалов. Так, при оценке всех твердых веществ и материалов определяют группу горючести (возгораемости) и температуру воспламенения. Согласно [10] при определении параметра пожароопасности вычисляется характеристика надежности, под которой, в данном случае, понимается коэффициент безопасности - КБ. Этот коэффициент показывает кратность изменения экспериментального значения параметра пожароопасности - Фэ, чтобы получить величину Фопр, удовлетворяющую условию:

Р (ф < Ф ) = Р

у опр ист J н

где Фопр - определяемое значение параметра пожароопасности;

Фист - истинное значение параметра пожароопасности.

На основании этого условия можно утверждать, что под понятием надежности понимается вероятность того, что определяемое экспериментальное или расчетное значение параметра пожароопасности Фопр будет более безопасно в пожарном отношении, чем истинное значение параметра Фист. Значение коэффициента безопасности КБ для экспериментального значения соответствующего параметра пожароопасности Ф рассчитывается по формуле (2) [9]:

Кб = Кп (1 -aSa),

где Кп - коэффициент, учитывающий погрешность метода определения параметра;

дэ - оценка среднего квадратичного отклонения отдельного результата определения параметра от среднего арифметического;

а - коэффициент запаса, зависящий от вероятности невоспламеняемости смеси Рсм.

Значение вероятности

невоспламеняемости формуле (3) [9]:

Рс

рассчитывают по

Рсм = 1 -(1-Ре ) / (1 - Рист ) ,

где Рбез - нормативный уровень пожарной безопасности;

Рист - фактическая величина вероятности отсутствия источника зажигания.

Из приведенных формул видно, что основное внимание уделяется точности определения пожароопасных свойств материалов как физических величин. При этом точность оценки пожарной опасности в основном определяется надежностью проводимых измерений. При этом сама вероятность появления источника зажигания (в случае возможности его появления) определяется вполне однозначно.

Исходя из анализа детерминистического метода оценки пожарной опасности, можно сделать следующие выводы:

- при использовании рассмотренного метода не учитывается один из основных факторов оценки пожарной опасности;

- данный подход к оценке пожарной опасности является упрощенным и не предусматривает требований к мерам защиты от возможных источников зажигания;

- детерминистический метод оценки позволяет оптимизировать только профилактические мероприятия, связанные с обеспечением пожарной безопасности электроустановок.

Библиография

1. Анализ обстановки с пожарами и последствий от них на территории Российской Федерации. - Департамент надзорной деятельности и профилактической работы МЧС России, Москва. www.mchs.gov.ru.

2. Брушлинский Н.Н., Соколов С.В., Вагнер П. Мировая пожарная статистика в конце XX века / Н.Н. Брушлинский, С.В. Соколов, П. Вагнер. - М.: Академия ГПС МВД России, 2000. - 80 с.

3. Быков Е.В., Веселовский С.Б., Дудкевич А.Н. Надежность кабелей и проводов для радиоэлектронной аппаратуры / Е.В. Быков, С.Б. Веселовский, А.Н. Дудкевич. - М.: Энергоатомиздат, 1982. - 200 с.

4. Иванников В.Л. Теоретические аспекты пожарной опасности кабельных коммуникаций / В.Л. Иванников. - Кишинев: Картя Молдавеняскэ, 1989. - 285 с.

5. Зыков В.И., Анисимов Ю.Н., Малашенков Г.Н. Противопожарная защита электрических сетей от токов утечки / В.И. Зыков, Ю.Н. Анисимов, Г.Н. Малашенков // Снижение риска гибели людей при пожарах: Материалы XVIII науч.-практ. конф., Ч.1. -М.: ВНИИПО, 2003. - С. 182-185.

6. Зыков В.И., Малашенков Г.Н. Обеспечение пожарной безопасности электропроводки / В.И. Зыков, Г.Н. Малашенков // Материалы двенадцатой научно-технической конференции «Системы безопасности» - СБ-2003 Международного форума информатизации. - М.: Академия ГПС МЧС России, 2003. - С. 240-241.

7. Малашенков Г.Н. Статистические данные о пожарной опасности электрооборудования / Г.Н. Малашенков // Материалы девятой научно-технической конференции «Системы безопасности» - СБ-2000 Международного форума информатизации. - М.: Академия ГПС МВДРоссии, 2000. - С. 73-74.

8. Малашенков Г.Н. Пожарная опасность проводов и кабелей в предаварийных режимах работы электрических сетей / Г.Н. Малашенков. Дис. на соиск. уч. степ. канд. техн. наук. - М., 2007. - 162 с.

9. Монахов В. Т. Методы исследования пожарной опасности веществ / В.Т. Монахов. -М.: Химия, 1972. - 414 с.

10. Монахов В.Т. Методика определения вероятности возникновения пожара в пожароопасном узле (элементе) объекта / В.Т. Монахов. - М.: ВИИПО МВД СССР, 1979. - 6 с.

11. Пожары и пожарная безопасность в 2014 году: Статистический сборник / Под общей редакцией А.В. Матюшина. - М.: ВНИИПО, 2015, - 124 с.: ил. 40.

12. Смелков Г.И. Пожарная безопасность электропроводок / Г.И. Смелков. - М.: ООО «Кабель», 2009. - 328 с.

References

1. Analiz obstanovki s pozharami i posledstvij ot nih na territorii Rossijskoj Federacii. - Departament nadzornoj deyatel'nosti i profilakticheskoj raboty MCHSRossii, Moskva. www.mchs.gov.ru.

2. Brushlinskij N.N., Sokolov S.V., Vagner P. Mirovaya pozharnaya statistika v konce XX veka / N.N. Brushlinskij, S.V. Sokolov, P. Vagner. - M.: Akademiya GPSMVD Rossii, 2000. - 80 s.

3. Bykov E.V., Veselovskij S.B., Dudkevich A.N. Nadezhnost' kabelej i provodov dlya radioehlektronnoj apparatury / E.V. Bykov, S.B. Veselovskij, A.N. Dudkevich. - M.: EHnergoatomizdat, 1982. - 200 s.

4. Ivannikov V.L. Teoreticheskie aspekty pozharnoj opasnosti kabel'nyh kommunikacij / V.L. Ivannikov. -Kishinev: Kartya Moldavenyaskeh, 1989. - 285 s.

5. Zykov V.I., Anisimov YU.N., Malashenkov G.N. Protivopozharnaya zashchita ehlektricheskih setej ot tokov utechki / V.I. Zykov, YU.N. Anisimov, G.N. Malashenkov // Snizhenie riska gibeli lyudej pri pozharah: Materialy XVIII nauch.-prakt. konf., CH.1. - M.: VNIIPO, 2003. - S. 182-185.

6. Zykov V.I., Malashenkov G.N. Obespechenie pozharnoj bezopasnosti ehlektroprovodki / V.I. Zykov, G.N. Malashenkov // Materialy dvenadcatoj nauchno-tekhnicheskoj konferencii «Sistemy bezopasnosti» - SB-2003 Mezhdunarodnogo foruma informatizacii. - M.: Akademiya GPS MCHS Rossii, 2003. - S. 240-241.

7. Malashenkov G.N. Statisticheskie dannye o pozharnoj opasnosti ehlektrooborudovaniya / G.N. Malashenkov // Materialy devyatoj nauchno-tekhnicheskoj konferencii «Sistemy bezopasnosti» -SB-2000 Mezhdunarodnogo foruma informatizacii. -M.: Akademiya GPS MVD Rossii, 2000. - S. 73-74.

8. Malashenkov G.N. Pozharnaya opasnost' provodov i kabelej v predavarijnyh rezhimah raboty ehlektricheskih setej / G.N. Malashenkov. Dis. na soisk. uch. step. kand. tekhn. nauk. - M., 2007. - 162 s.

9. Monahov V.T. Metody issledovaniya pozharnoj opasnosti veshchestv / V.T. Monahov. - M.: Himiya, 1972. - 414 s.

10. Monahov V.T. Metodika opredeleniya veroyatnosti vozniknoveniya pozhara v pozharoopasnom uzle (ehlemente) ob"ekta / V.T. Monahov. -M.: VIIPOMVD SSSR, 1979. - 6 s.

11. Pozhary i pozharnaya bezopasnost' v 2014 godu: Statisticheskij sbornik /Pod obshchej redakciej A.V. Matyushina. - M.: VNIIPO, 2015, - 124 s.: il. 40.

12. Smelkov G.I. Pozharnaya bezopasnost' ehlektroprovodok / G.I. Smelkov. - M.: OOO «Kabel'», 2009. - 328 s.

THE ANALYSIS OF POSSIBILITIES OF DETERMINISTIC METHOD OF ASSESSING THE FIRE HAZARD OF ELECTRICAL INSTALLATIONS

The study of long-term statistical data on fires shows that many causes of fire of electrical installations are general, depend on the thermal manifestations of electric current and are determined primarily by the flammability of electrical insulating materials.

The reduction of fire hazard of electrical installations is possible due to continuous monitoring of electrical networks in the real mode of operation. The aim of our work is to conduct a comparative analysis of main methods for assessing fire hazard of electrotechnical products that will eventually be used in the development of interstate standards in the direction of the fire safety of electrical products.

Keywords: fire danger, electrical installations, evaluation methods, pre-emergency modes of operation, overload, short circuit, large transient resistance.

Никифоров Александр Леонидович,

доктор технических наук,

ФГБОУ ВО Ивановская пожарно-спасательная академия ГПС МЧС России,

Россия, г. Иваново,

E-mail: anikiforoff@list.ru,

Nikiforov А-L.,

doctor of technical sciences,

Ivanovo fire and rescue academy of State Firefighting Service of EMERCOM of Russia, Russia, Ivanovo.

Малашенков Георгий Николаевич,

кандидат технических наук,

Академии Государственной противопожарной службы МЧС России,

Россия, г. Москва,

E-mail: georg-agps@inbox.ru,

Malashenkov G.N.,

Candidate of Technical Sciences,

Fire and rescue academy of State Firefighting Service of EMERCOM of Russia, Russia, Moscow.

Ульева Светлана Николаевна,

кандидат химических наук,

ФГБОУ ВО Ивановская пожарно-спасательная академия ГПС МЧС России,

Россия, г. Иваново,

E-mail: Jivotjagina@mail.ru,

Ulyeva S.N.,

PhD in Chemistry,

Ivanovo fire and rescue academy of State Firefighting Service of EMERCOM of Russia, Russia, Ivanovo.

Карасев Евгений Викторович,

ФГБОУ ВО Ивановская пожарно-спасательная академия ГПС МЧС России, Россия, г. Иваново, E-mail: evkar 75@mail.ru, Karasev E. V.,

Ivanovo fire and rescue academy of State Firefighting Service of EMERCOM of Russia, Russia, Ivanovo.

© Никифоров А.Л., Малашенков Г.Н., Ульева С.Н., Карасев Е.В., 2018