Причины и последствия коротких замыканий в электропроводке. Чем тушить электропроводку под напряжением Статистика пожаров из за неисправной электропроводки

Электроэнергия является неотъемлемой частью жизни каждого человека, которая делает существование проще и комфортнее. Однако при не соблюдении определенных правил эксплуатации электричества или работа с неисправными электроприборами может привести к порче имущества или возникнет угроза жизни и здоровью человека. К примеру, множество людей живет в домах, которые были построены несколько десятков лет назад, и электропроводка помещений осталась с тех времен. Разумеется, что состояние такой электропроводки оставляет желать лучшего, и если вовремя не заменить провода может случиться возгорание, в худшем случае переросшее в пожар.

Основные причины

Возгорание электропроводки может случиться в следующих ситуациях:

  1. Короткое замыкание. В этом случае температура на поврежденном участке возрастает в несколько раз, расплавляя при этом жилы электропроводки. Случается из-за пробоя изоляционного материала (механическое повреждение, микротрещины, повышенное напряжение, старая электропроводка).
  2. Перегрузка сети по току. Характерно при подключении электрооборудования повышенной мощности, появлении больших токов утечки, увеличении температуры на отдельных участках. Эти причины также ведут к перегреву и последующему возгоранию.
  3. Часто электропроводка горит в местах соединения токоведущих проводников. В результате ослабления или окисления контакта резко увеличивается переходное сопротивление электропроводки, которое влечет за собой перегрев и последующее возгорание.

Самый распространенный случай возгорания электропроводки – неисправный или поврежденный шнур питания электроприборов. Если подобное случилось, то первым делом нужно отключить прибор от сети, накрыть место возгорания тряпкой и потушить огонь. В большинстве квартир стоят цветочные горшки, земля из которых отлично подойдет, чтобы сбить пламя.

Порядок действий при выявлении первых признаков возгорания

Если при подключении одного или нескольких приборов в сеть слышен запах горения пластмассы нужно немедленно предпринимать определенные меры, т.к. это явный признак возгорания электропроводки.

Действовать нужно следующим образом:

  1. Все ремонтные работы проводятся в обесточенном помещении, поэтому вначале необходимо выкрутить пробки.
  2. В комнате, где был слышен запах горения проводки необходимо разобрать все розетки и проверить провода и контакты. Чаще всего ослабляется контакт под прижимной шайбой, что приводит к перегреву.
  3. Если все розетки в исправном состоянии, следует заглянуть в распределительную коробку. Заметить поврежденный участок не составит труда: контакт будет почерневший, расплавлена изоляция кабеля.
  4. В случае с неисправными розетками зачищаются провода, и восстанавливаются контакты. Если возгорание произошло в распределительной коробке, то поврежденный участок лучше вырезать и на его место сделать вставку другого кабеля, имеющего такое же сечение. Соединение запрещено выполнять методом скрутки, провода необходимо спаять, затем заизолировать оголенные участки.
  5. Если обнаружится, что сгорела проводка на значительном отрезке, то придется менять полностью весь кабель.

Пожарная безопасность электропроводки с алюминиевыми жилами ниже, чем у медной проводки. Это объясняется тем, что алюминий имеет свойство окисляться на воздухе, из-за этого в месте соединения проводов повышается сопротивление, что приводит к перегреву и возгоранию. Поэтому лучше полностью .

Не обязательно прокладывать новые провода сразу во всем доме, можно делать это постепенно, совмещая с косметическим ремонтом.

Процесс этот довольно кропотливый и требует определенных знаний и умений. Если нет уверенности в собственных способностях, лучше прибегнуть к помощи профессионального электрика.

Чем можно тушить проводку под напряжением

Бывает, что когда загорелась электропроводка, рядом нет человека и оперативно сбить пламя невозможно. В этих случаях, чтобы предотвратить пожар, необходимо действовать быстро и не всегда есть возможность добежать до электрощита, чтобы обесточить дом. Возгорание на начальных стадиях можно тушить при помощи земли и песка. Но для таких экстренных случаев лучше иметь в доме специальный огнетушитель. Не все виды этого приспособления можно использовать для тушения приборов и электропроводки под напряжением. Поэтому, перед покупкой необходимо разобраться, каким огнетушителем можно тушить электропроводку.

Лучшим вариантом является углекислотный огнетушитель, который можно применять для устранения возгораний в электроустановках под напряжением до 10000 В. Огнетушащее средство имеет низкую температуру и подается под высоким давлением. За счет этого удается не только устранить возгорание, но и охладить тлеющие участки электропроводки. Основным недостатком такого приспособления является то, что пары, которые выделяются при испарении, вредят здоровью человека. Поэтому углекислотным огнетушителем запрещено тушить пожар в непроветриваемых помещениях.

Для квартир и частных домов, где напряжение в сети не превышает 380 В, хорошим вариантом будет приобретение порошкового огнетушителя, который можно использовать для тушения электроустановок под напряжением до 1000 В. Порошковое средство быстро устраняет возгорание за счет изоляции очага пламени от кислорода.

Если есть возможность отключить электричество, можно использовать водные и пенные огнетушители. В противном случае такими средствами нельзя тушить электропроводку, т.к. человека может убить током. При ликвидации возгорания необходимо соблюдать дистанцию в 1 метр.

Меры профилактики

Если при монтаже электропроводки соблюдались правила устройства электроустановок, то правильное обращение с электроприборами сводит к минимуму риск возгорания проводов. Однако в этом вопросе нельзя быть уверенным на все 100 %, и для предотвращения возможных проблем лучше соблюдать рекомендации описанные ниже.

Нельзя использовать много тройников и удлинителей, шнур от которых желательно прокладывать вдоль стен, чтобы на него не наступал человек, не ставились тяжелые предметы. Нужно знать, что максимальный ток для однофазной розетки составляет 16 А. Если превысить этот порог может не сработать токовая защита, и розетка станет опасной.

Необходимо несколько раз в год делать ревизию распределительных коробок. Проверяются контакты на прочность соединения, зачищается слой окисления, если такой образовался.

Нужно следить за состоянием розеток, периодически проверять надежность зажимных контактов. Изношенные изделия могут начать искрить, что впоследствии может стать причиной возгорания и перерасти в пожар.

За включенными нагревательными электроприборами нужно постоянно следить. При необходимости покинуть дом на длительное время можно отключать подачу электричества на электрощите.

Для предотвращения таких страшных последствий возгорания электропроводки, как пожар, необходимо установить специальные автоматические выключатели. Если есть возможность, то лучше провести отдельную линию для мощных электроприборов.

Постоянное развитие индустрии бытовых приборов, значительно повышающих уровень современной жизни, является причиной значительно возросшего среднестатистического электропотребления. Большинство внутриквартирных электрических сетей были рассчитаны совсем не на такую нагрузку. Поэтому, приобретая мощную электрическую бытовую технику нужно задумываться, а выдержит ли наша проводка подобные нагрузки, может быть необходима замена старой электропроводки?

Множество пожаров сегодня случаются именно по причине неисправной электропроводки. Согласно ст. 210 Гражданского кодекса РФ, каждый собственник несет бремя содержания принадлежащего ему имущества. Таким образом, следить за состоянием электропроводки в квартире – это обязанность хозяина квартиры.

Причин неисправностей электропроводки несколько. Зачастую провода в щите воспламеняются из-за плохого контакта, что приводит к нагреванию изоляции и её плавлению вплоть до возгорания.

Также причиной неисправности может послужить утечка электричества. Это происходит в случае плохой изоляции, в виду чего часть энергии может пойти не в то русло. Примером могут послужить случаи, когда провода проложены под штукатуркой. Если она сухая, тогда послужит замечательным изолятором. Но в случаях попадания влаги может привести к печальным последствиям.

Но самым распространенным случаем возгорания является короткое замыкание. Наиболее распространенные причины короткого замыкания: перетирание изоляции в местах, где провода перегибаются; перекручивание или сгибание проводов; закорачивание металлическими предметами штепсельных гнезд. Короткое замыкание может произойти из-за повреждения скрытой проводки в результате, например, забивания гвоздей, пробивании в стене отверстий и т.д. Еще одна причина - перегрев и разрушение изоляции из-за пользования электроприборами, потребляющими большой ток, при плохом состоянии электропроводки. В результате короткого замыкания может возникнуть пожар.

Поэтому следить за состоянием электрохозяйства в квартире нужно обязательно. Необходимо регулярно обращать внимание на электророзетки и проводку, особенно на те, которые расположены вне поля видимости: за мебелью, крупной электротехникой. Если там установлена электророзетка, то из-за теплового проявления электрического тока может произойти нагревание контактов, розетка воспламенится, и как следствие загорится мебель и начнется пожар.

Поэтому следует заранее продумывать и обеспечивать безопасность проведения электропроводки в квартире, делать тщательную изоляцию и устранять дефекты, во избежание плачевных последствий. Нужно знать, что электромонтажные работы являются работами с повышенной опасностью. В таких вопросах нужно доверять только профессиональным электрикам.

Главное управление МЧС России по Республике мордовия напоминает, что нужно следить за состоянием электропроводки в доме, своевременно заменять провода с поврежденной изоляцией, а также в зимний период с максимальной осторожностью использовать электрооборудование для обогрева.

25-04-2013, 18:24 |

В частной мастерской по реставрации старых автомобилей, владельцем которой является очень хороший человек, искренне ему сочувствую, произошло весьма неприятное событие: пожар. Владелец строил эту мастерскую сам. Пожар возник после четырех лет эксплуатации мастерской по назначению: слесарные, сварочные, сборочные и другие работы. Все работы производились только на первом этаже здания. Потребители электроэнергии: два электрокотла на 3 и 5 кВт, сварочный аппарат, болгарка, сверлильный станок, наждак, компрессор, скважинный насос, освещение. На втором этаже располагались вспомогательные и административное помещения, а также вводной электрощит. Потребители - обычные бытовые приборы: музыкальный центр, телевизор, чайник и освещение.

На фото здание мастерской до пожара.

Из рассказа хозяина мастерской: - «Обычно были включены все потребители одновременно…»

В тот день производились обычные для мастерской работы электроинструментом: болгаркой и перфоратором. В какой-то момент пропало напряжение. Осмотр автоматических выключателей в этажном щите первого этажа показал, что они включены, из чего персоналом был сделан вывод, что отключили электричество. Прошло полчаса, когда работники мастерской почувствовали запах гари. Владелец мастерской поднялся на второй этаж и только тогда понял, что случился пожар. Попытка потушить огонь огнетушителями результата не дала: огнетушители оказались неисправными, с истекшим сроком годности. В одном повезло: пожарные приехали вовремя, и здание не выгорело дотла. Так здание стало выглядеть после пожара.

Электроснабжение здания осуществлялось по одной фазе, ответвлением от воздушной линии электропередачи кабелем СИП 2х16, который входил в здание через отверстие в стене, и был подключен к вводному автоматическому выключателю в электрощите. Вот оно, первое нарушение .

На фото - то, что раньше было электрощитом

и установленными в нем аппаратами защиты. Нажмите на картинку, чтобы увеличить.

На фото видно явное несоответствие номинальных токов автоматических выключателей допустимым токам для защищаемых кабелей. Это основная ошибка всех электриков - любителей, которая может привести к столь печальным последствиям. Применены автоматические выключатели неизвестных производителей. Дифференциальная защита отсутствует. Кроме того мы видим, что вводной автоматический выключатель трехполюсный, имеет характеристику D, а не С, из чего, казалось бы уже можно сделать вывод о квалификации электрика, собиравшего электрощит. Но подождем, посмотрим, что было дальше. Вводной автоматический выключатель на фото изображен в выключенном положении. Нет, он не сработал. Не мог он сработать: номинальный ток 80 А. Его в процессе ликвидации пожара выключил владелец мастерской.
Внутренняя электропроводка в здании была выполнена следующим образом. От вводного электрощита были сделаны две отходящие линии кабелем КГ 2х6 к этажным щиткам и защищены автоматическими выключателями на 40 и 50 А, это много. Они ничего не могли защитить, работали, как рубильники. От этажных щитков отходящие линии кабелями 3х1,5 и 3х2,5 на освещение и розетки соответственно, распайка в коробках была выполнена простой скруткой. Обратите внимание: использовался провод ! Проводка была выполнена скрытой, в металлорукаве, и была проложена в пустотах сгораемых строительных конструкций, что противоречит сразу нескольким пунктам .

Если внимательно рассмотреть фото электрощита, видно еще одно нарушение правил: многопроволочные жилы гибких кабелей, присоединенных к аппаратам защиты и шине, не опрессованы наконечниками.
Что же все-таки стало причиной пожара? При тщательном осмотре того, что осталось от электропроводки, вот что было обнаружено.

На фото мы видим, что кабеля в сгоревшем металлорукаве нет. Сгорел полностью. Он горел именно тогда, когда персонал мастерской предположил, что отключили электричество. Сидели люди и отдыхали, ждали, когда включат свет, не подозревая, что над головой - пожар.
Дальнейший «разбор полетов» показал следующее. Напряжение на вводе было всегда ниже 220 вольт.

Из рассказа хозяина мастерской: - «Иногда падения до 160 В, а норма 190 - 200. Очень редко, летом бывало подбиралось к 215 В. Я установил стабилизаторы. По одному стабу на автоматику каждого котла. На освещение по стабу на этаж. На розетки на первом этаже 3 кВт ный, одна линия, вторая линия без стаба. И еще один стаб на 8 кВт запитан отдельным кабелем от ввода - медь 10 кв.мм. на отдельную розетку на первом этаже. Когда после монтажа проводки её протестили несколько дней. Электрик ходил, что - то мерял. Сказал,что все в норме. Потом, когда начали эксплуатировать помещение, выяснилось, что в сети напряжение очень низкое. Наждак крутится медленно, компрессор запускается с трудом, болгарка работает на низких оборотах и т. д. Решил установить стабилизаторы. После установки стабилизаторов перестали справляться автоматы. Их постоянно выбивало. Пошел консультироваться к электрикам. При чем к разным. Начались версии разные. "Все плохо, надо переделывать!", "На вводе тонкие провода", "Надо ставить УЗО", "Сделай обтяжку концов проводов наконечниками", и тому подобное. В конце концов "Ставь стаб! Решает все проблемы!" Но ни один не сказал, что при включении стабилизатора в сети увеличивается сила тока. И то, что увеличится нагрузка на сеть, тоже никто не сказал. Про автоматы тем более. Более того, до сих пор приходится доказывать многим, что при падении напряжения, сила тока увеличивается. Электрикам! На пальцах, с формулами. И все равно, многие не понимают. В конце концов, не услышав какого то вразумительного ответа, поменял автоматы на более мощные…»

Вообще - то согласно закону Ома при снижении напряжения сила тока уменьшается. Владелец мастерской не электрик, простим ему его заблуждение. Его ошибкой была установка стабилизаторов. Чтоб сохранить мощность стабилизатор увеличивает напряжение на выходе за счет увеличения тока в первичной цепи. Стабилизатор из ниоткуда взять и добавить напряжение не может. Во сколько раз упало напряжение, во столько же раз увеличится ток. Стали отключаться автоматы. Поменяли автоматы. А кабель остался тот же. Ток увеличился, кабель загорелся, автоматы не сработали.
Вот и вся причина пожара. Электрик, если и виноват то в том, что выполнил электропроводку с немыслимым количеством нарушений. Виноват, скорее, поставщик некачественных услуг - электроснабжающая организация. Ну и владелец мастерской, конечно.

P. S.
Хозяин мастерской руки не опустил, восстанавливает, ее. Снимаю шляпу перед его целеустремленностью и оптимизмом. Теперь он заказал проект электроснабжения, сделал трехфазный ввод. Правда, в соответствии с тех. условиями, присоединение вот такое.

Какие-то странные тех. условия. Но это уже совсем другая тема.

Монтаж внутренней проводки в этот раз будут выполнять квалифицированные электрики. Мастерская пока окончательно не отремонтирована, но реконструирован второй этаж, и внешне здание выглядит даже лучше, чем до пожара. Но какой ценой!


Место события и имя хозяина мастерской по его просьбе не называю. Пожелаем ему удачи!

Причины загораний в электротехнических устройствах

Электротехнические устройства можно объединить в группы по наиболее существенным признакам: конструктивному исполнению, электрическим характеристикам, функциональному назначению. Шесть основных групп электроустановок охватывают практически все многообразие применяемых на практике электротехнических устройств.
Это провода и кабели, электродвигатели, генераторы и трансформаторы, осветительная аппаратура, распределительные устройства, электрические аппараты пуска, переключения, управления, защиты, электронагревательные приборы, аппараты, установки, электронная аппаратура, ЭВМ.
Причины загораний проводов и кабелей
1. Перегрев от короткого замыкания между жилами провода и жилами кабеля, их жилами и землей в результате:
- пробоя изоляции повышенным напряжением, в том числе от грозовых перенапряжений;
-пробоя изоляции в месте образования микротрещин как заводского дефекта;
- пробоя изоляции в месте механического повреждения при эксплуатации;
- пробоя изоляции от старения;пробоя изоляции в месте локального внешнего или внутреннего перегрева;пробоя изоляции в месте локального повышения влажности или агрессивности среды;
- случайного соединения токопроводящих жил кабелей и проводов между собой или соединения токопроводящих жил на землю;
- умышленного соединения токопроводящих жил кабеля и проводников между собой или соединения их на землю.
2. Перегрев от токовой перегрузки в результате:
- подключения потребителя завышенной мощности;
- появления значительных токов утечки между токоведущими проводами, токоведущими проводами и землей (корпусом), в том числе на распределительных устройствах за счет снижения величины электроизоляции;
- увеличения окружающей температуры на участке или в одном месте, ухудшения теплоотвода, вентиляции.
3. Перегрев мест переходных соединений в результате:
- ослабления контактного давления в месте существующего соединения двух или более токопроводящих жил, приводящего к значительному увеличению переходного сопротивления;
- окисления в месте существующего соединения двух и более проводников, приводящего к значительному увеличению переходного сопротивления.
Анализ этих причин показывает, что, например, короткое замыкание в электропроводниках не является первопричиной загораний, тем более пожаров. Оно является следствием не менее восьми первичных физических явлений, приводящих к мгновенному снижению сопротивления изоляции между токопроводящими жилами разных потенциалов. Именно эти явления следует считать первичными причинами пожара, исследование которых представляет научный и практический интерес.
Ниже приводится классификация причин загораний в других электротехнических устройствах.
Причины загораний электродвигателей, генераторов и трансформаторов
1. Перегрев от коротких замыканий в обмотках в результате межвиткового пробоя электроизоляции:
- в одной обмотке повышенным напряжением;

- от старения;

- от воздействия локального внешнего или внутреннего перегрева;
- от механического повреждения;
2. Перегрев от коротких замыканий на корпус в результате пробоя электроизоляции обмоток:
- повышенным напряжением;
- от старения электроизоляции;
- пробоя электроизоляции обмоток на корпус от механического повреждения электроизоляции;
- от воздействия влаги или агрессивной среды;
- от внешнего или внутреннего перегрева.
3. Перегрев от токовой перегрузки обмоток возможен в результате:
- завышения механической нагрузки на валу;
- работы трехфазного двигателя на двух фазах;
- торможения ротора в подшипниках от механического износа и отсутствия смазки;
- повышенного напряжения питания;
- длительной непрерывной работы под максимальной нагрузкой;
- нарушения вентиляции (охлаждения);
- завышенной частоты включения под нагрузку и выключения;
- завышенной частоты реверсирования электродвигателей;
- нарушения режима пуска (отсутствие пусковых гасящих сопротивлений).
4. Перегрев от искрения в контактных кольцах и коллекторе в результате:
- износа контактных колец, коллектора и щеток, приводящего к ослаблению контактного давления;
- загрязнения, окисления контактных колец, коллектора;
- механического повреждения контактных колец, коллектора и щеток;
- нарушения мест установки токосъемных элементов на коллекторе;
- перегрузки на валу (для электродвигателей);
- токовой перегрузки в цепи генератора;
- замыкания пластин коллектора из-за образования токопроводящих мостиков на угольной и медной пыли.
Причины загораний в распределительных устройствах,электрических аппаратах пуска, переключения, управления, защиты
1. Перегрев обмотки электромагнита от межвиткового замыкания в результате пробоя изоляции:
- повышенным напряжением;
- в месте образования микротрещин как заводского дефекта;
- в месте механического повреждения при эксплуатации;
- от старения;
- в месте локального внешнего перегрева от искрящих контактов;
- при воздействии повышенной влажности или агрессивности среды.
2. Перегрев от токовой перегрузки в обмотке электромагнита в результате:
- повышенного напряжения питания обмотки электромагнита;
- длительного разомкнутого состояния магнитной системы при включении под напряжением обмотки;
- периодического недотягивания подвижной части сердечника до замыкания магнитной системы при механических повреждениях конструктивных элементов устройств;
- повышенной частоты (количества) включений – выключений.
3. Перегрев конструктивных элементов в результате:
- ослабления контактного давления в местах подключения токопроводящих проводников, приводящего к значительному увеличению переходного сопротивления;
- окисления в местах подсоединения токопроводящих проводников и элементов, приводящего к значительному увеличению переходного сопротивления;
- искрения рабочих контактов при износе контактных поверхностей, приводящего к увеличению контактного переходного сопротивления;
- искрения рабочих контактов при окислении контактных поверхностей и увеличения переходного контактного сопротивления;
- искрения рабочих контактов при перекосах контактных поверхностей, приводящих к увеличению контактного сопротивления в местах контактирования;
- сильного искрения нормальных рабочих контактов при удалении искрогасительных или дугогасительных устройств;
- искрения при электрическом пробое проводов на корпус, снижении электроизоляционных качеств конструктивных элементов от локального воздействия влаги, загрязнений, старения.
4. Загорания от предохранителей в результате:
- нагрева в местах рабочих контактов от снижения контактного давления и возрастания переходного сопротивления;
- нагрева в местах рабочих контактов от окисления контактных поверхностей и возрастания переходного сопротивления; разлетания частиц расплавленного металла плавкой вставки при разрушении корпуса предохранителя, вызванного применением нестандартных плавких вставок («жучков»);
- разлетания частиц расплавленного металла нестандартных открытых плавких вставок.
Причины загораний в электронагревательных приборах,аппаратах, установках
1. Перегрев приборов, аппаратов, установок от замыкания электронагревательных элементов в результате:
- разрушения электроизоляции конструктивных элементов от старения;
- разрушения электроизоляционных элементов от внешнего механического воздействия;
- наслаивания токопроводящего загрязнения между токоведущими конструктивными элементами;
- случайного попадания токопроводящих предметов и замыкания токоведущих электронагревательных элементов;
- ослабления контактного давления в местах подключения токопроводящих проводников, элементов, приводящего к значительному увеличению переходного сопротивления;
- окисления в местах подсоединения токопроводящих проводников элементов, приводящего к значительному увеличению переходного сопротивления;п
- робоя электроизоляции конструктивных элементов повышенным напряжением питания;
- выкипания нагреваемой воды (жидкости), приводящего к деформации конструктивных элементов, электрическому замыканию и разрушению конструкции нагревателя в целом.
2. Загорания от электронагревательных приборов, аппаратов, установок в результате:
- соприкосновения горючих материалов (предметов) с нагревательными поверхностями электронагревательных приборов, аппаратов, установок;
- теплового облучения горючих материалов (предметов) от электронагревательных приборов, аппаратов, установок.
Причины загораний комплектующих элементов
Перегрев от коротких замыканий в результате:
- электрического пробоя диэлектрика в конструкции комплектующего элемента, приводящего к перегрузке по току;
- снижения электроизоляционных свойств конструкционных материалов от старения;
- ухудшения теплоотвода при неправильной установке и (или) эксплуатации;
- повышенного рассеяния мощности из-за изменения электрического режима при отказе «прилегающих» комплектующих элементов;
- образования электрических цепей, не предусмотренных конструкцией.
Черкасов В.Н., Костарев Н.П.
Пожарная безопасность электроустановок

Страница 1 из 2

Какие неисправности электрической проводки могут стать причиной возгорания здания?

Перевод: И.В. Луговская

Источник: http://www.interfire.org/features/electric_wiring_faults.asp

Общее понятие

Значительная часть возгораний зданий связана с неисправностями электропроводок или проводящих устройств. Удивительно, но режимы, в которых электрические неисправности могут стать причинами возгораний, не были изучены. Этот документ рассматривает известную, ранее опубликованную информацию по этой теме, а также указывает на основные моменты дальнейших исследований. Основной упор делается исключительно на однофазные, 120/240В системы распределения . Необходимо также отметить, что систематические исследования этой темы чрезмерно недостаточны, а большая часть существующих исследований, доступна только на японском языке.

Предпосылки

Последние статистические данные Национальной ассоциации противопожарной защиты , за 1993 – 1997 гг., гласят, что 41200 бытовых пожаров в зданиях за год, относятся к так называемым «электрически распространяемым».

Эти электрические возгорания насчитывают 336 смертей, 1446 травм гражданских лиц, и 643 млн. $ прямого ущерба имуществу в год.

41200 пожаров зданий составляют 9,7% от общего числа бытовых пожаров, электрические возгорания занимают 5 место среди 12 основных причин пожаров.

643 млн. $ прямого ущерба имуществу составляет 14,4% от общего числа повреждений вследствие пожаров, разместив электрические возгорание на второе место по причинению ущерба от пожаров (после поджога или подозрительных причин).

Опубликованные ранее FEMA статистические данные за 1985 – 1994 гг. были очень похожи: электрические возгорания занимали пятое место среди причин пожаров, четвертое место, среди причин пожаров со смертельным исходом, и второе место среди причин пожара по ущербу имуществу. Причины электрические возгораний , перечислены в таблице 1.

Таблица 1. Причины пожаров жилых помещений в США из-за электрических возгораний

Причины пожара

Процентное соотношение (%)

Стационарная проводка

34.7

Шнуры и вилки

17.2

Осветительные приспособления

12.4

Выключатели и розетки

11.4

Светильники и лампы накаливания

Предохранители, выключатели

Измерительные приборы

Трансформаторы

Неклассифицированное или неизвестное электрораспределительное оборудование

Большие потери, нанесенные возгоранием электрических приборов, не означают, что электрические системы являются ненадежными. В США около 270 миллионов человек занимают около 100 млн. единиц жилья, в среднем 5.4 комнат на дом . Это означает, что в США проживает 2,7 человека в одной единице жилья, или же имеется 2 комнаты на одного человека. Если есть по 4 розетки в комнате, то количество розеток составляет 4*2*270*106 = 2,16 миллиарда. Следует вычесть определенный процент неиспользуемых розеток. Можно предположить, что половина розеток имеют подключенные устройства. Из оставшейся половины розеток, будем считать, что половина из них имеет последовательное соединение к другой розетке, а другой выход используется. Таким образом, реальное количество розеток, с протекающим в них током, оценивается как ¾ = 2,16 млрд., или 1620000000. Статистические данные NFPA показывают, что 4700 пожаров приходится на "выключатели и розетки", но CPSC далее опровергает статистику для выключателей, указывая, что они составляют 30% на рисунке выше. Не принимая во внимание пожары, произошедшие из-за неисправностей переключателей, 3290 пожаров за год обусловлены неисправностями розеток. Частота повреждений оценивается как 3290 / 1,62 "109, или 2"10-6 / в год. Очень низкий процент повреждений показывает, что электрический розетки обладают высокой надежностью. Проблема заключается не в высокой вероятности повреждений, кол-ва устройств, за год.

Вместо этого, вопрос состоит в том, что электрическая сеть включает в себя необычайно большое количество устройств, которые распределены повсеместно. Каждое устройство является источником энергии, и каждый из них потенциально может дать сбой и привести к пожару.

Виды возгораний

Учитывая то, что такие причины пожаров, как электрические возгорания занимают второе место по количеству нанесенного ущерба (в долларах США) среди остальных причин пожаров, можно сделать вывод, что был выполнен большой объем исследований, по изучению неправильной работы механизмов, приводящих к возникновению воспламенений. Это доказывает по сути, что, в лучшем случае, исследования были фрагментарными. К рассмотрению повреждений можно подойти по-разному:

  • определение срабатывания или бездействия, которые привели к повреждению
  • классификации повреждений неисправного устройства или его части
  • изучение основ физики повреждений.

Такие методы, играют важную роль в реконструкции несчастных случаев.

Изучение неисправностей механизмов показывает, что существует всего несколько основных способов, при которых электрическая изоляция или горючие вещества, расположенные близко к электрическим компонентам проводки, могут воспламениться, хотя существуют различные аспекты для каждого из них:

  • дуга
  • чрезмерный омический нагрев, без искрения
  • внешний нагрев

Некоторые типы возгораний включают сочетание механизмов, поэтому они не должны рассматриваться как взаимоисключающие причины пожара.

Образование дуги

Графически изображено, как дуга может возникнуть или последовательно (рис. 1), или же параллельно (рис. 2)

Рисунок 1. Последовательная дуга Рисунок 2. Параллельная дуга

Некоторые авторы считают короткозамкнутую дугу – третьей формой дуги, её появление возможно, когда схема содержит короткозамкнутую нейтраль. Топологический механизм такой дуги идентичен параллельной, так как нагрузка не последовательна дуге. Различие между двумя основными формами дуг имеет важное значение. В случае последовательной дуги – при возникновение дуги, уменьшается ток в цепи. Таким образом, устройства защиты перегрузки по току не сработают.

Причин возникновения дуги может быть много, но основными из них являются:

  • обугливание изоляции (дуга тонарма)
  • внешняя ионизация воздуха
  • короткое замыкание.

Обугливание изоляции

В цепи переменного тока, напряжением 120В легко образуется устойчивое горение дуги, если в цепи будут находиться обугленные токопроводящие элементы. Это явление иногда называют ещё ‘ arcing - across - char ’. Этот механизм известен в области электротехники уже в течение очень долгого времени . То, как обугленные токопроводящие элементы появляются в изоляционном материале, не является тривиальным вопросом. Существуют не мало способов получения таких элементов. Самый простой способ, используемый в некоторых стандартных методиках испытаний , заключается в создании дуги непосредственно на поверхности изоляции, например, путем размещения двух электродов на изоляционном материале и применения высокого напряжения между ними. Другой механизм предполагает комбинированное воздействие влаги и загрязняющих веществ на поверхность. Этот процесс иногда называют «мокрый трекинг» (wet tracking ) и он являлся особой проблемой для воздушной проводки с полиамидной изоляцией . Совокупное воздействие влаги и загрязняющих веществ вызывают на поверхности изолятора токи утечки, которые со временем могут привести к образованию обугленных треков .

Изоляционные материалы различаются по своей восприимчивости к дуге трекинга. Большая часть проводки напряжением 120/240В изолированы поливинилхлоридом (ПВХ), но, к сожалению, ПВХ является одним из менее удовлетворительных полимеров по отношению к дуге трекинга . Ното и Кавамура сообщили об обширных мокрых трекинг - экспериментов с ПВХ изоляцией. Использование стандарта Международной электротехнической комиссии (IEC ) 60112 , они зафиксировали ряд типовых образцов, которые привели к воспламенению кабеля.

Когда ПВХ подвергается воздействию температуры 200 - 300С°, образец является полупроводником. Не удивительно, что это может привести к утечке тока и искрению. Однако Нагата и Юкои обнаружили, что, если абсолютно новый ПВХ нагревается до достаточно низкой температуры 160C°, то приложение напряжения величиной 100В через 1 мм толщины изолятора достаточно, чтобы вызвать воспламенение изоляции. Кроме того, если изоляция была ранее предварительно нагрета до 200 - 300C°, тогда возгорание происходит при умеренных температурах. В течение исследования испытательное напряжение варьировалось – от комнатной температуры до 40C° – этого было достаточно для появления возгорания (рис. 3).

Рисунок 3. Влияние температуры предварительного нагрева и температуры испытания на воспламенение ПВХ изоляции проводов при воздействии переменного тока напряжением до 100В через 1 мм толщины изоляции

Хагимото вместе с соавт. провели лабораторные исследования параллельной дуги при неисправностях электрических шнуров. Они определили, что этот процесс обычно происходит в нерегулярно повторяющихся режимах работы. Исследователи выявили следующую последовательность шагов:

  • начальный ток возникает из-за обугливания слоя изоляции кабеля
  • электрический ток увеличивается, что приводит к возникновению местной дуги
  • искрение вызывает плавление металла и высвобождение расплавленных частиц, т.к. расплавленные частицы были высвобождены, ток начинает падать
  • продолжительный ток через обугленные частицы материала, в конечном итоге, приводит опять к возникновению значительного электрического тока.

Этот процесс повторяется до бесконечности. Кроме того, авторы измерили ток в процессе, и обнаружили пики до 250А, но такие пики были редки, а сигнал амперметра обычно показывал пики не более 50А. Следовательно, длительное время может потребоваться для включения выключателя. (Обратите внимание, конечно, что фактические текущие значения будут зависеть от сопротивления конкретной схеме испытания).

Внешняя ионизация воздуха

Внутренняя электрическая прочность воздуха высокая (около 3 МВ м-1, для всех, кроме очень маленьких зон), но пробой может произойти при гораздо более низких значениях, если воздушное пространство ионизировать тем или иным способом. Если происходит серьезная неисправность с появлением дуги в распределительном устройстве, выбрасывается большое количество ионизированных газов. Они могут перемещаться на определенном расстоянии, и если они соприкасаются с участками новой цепи, они могут легко привести к поломке и образованию новых дуг в других местах . Месина зарегистрировала в лабораторных условиях, что снижение пробивной силы воздуха происходит из-за наличия пламени . Опыты показали, что электрическая прочность воздуха падает до приблизительно 0,11 МВ м-1 в огне. Однако, исследование Месины, охватывали условия только при напряжении 1600В и выше.

Считается, что дугообразование, при появлении возгораний, является наиболее распространенной причиной пожара, которые могут возникнуть в месте действия огне . Оно может включать в себя либо обугливание изоляции, либо внешнюю ионизацию воздуха, или оба условия сразу. Но в случае схем, напряжением 120В, существуют лишь несколько ограниченных эмпирических исследований, по которым нет общих рекомендаций.