Возможности и реальности защиты от пожароопасного искрения в электрических сетях. Инновационные технологии защиты от искрения

В России большое внимание уделяется всесторонней защите от пожаров и их негативных последствий, развитию всех направлений пожарной защиты, в том числе методам и средствам предупреждения пожаров.

Развитие общества предполагает постоянный рост благосостояния и потребления благ. Именно по этой причине в жизни человека неуклонно растет объем используемых энергоресурсов, среди которых одно из важных мест занимает электрическая энергия. Область применения электроэнергии необычайно широка и охватывает производственные, бытовые и другие цели. 

Так, например, по данным Росстата, потребление электроэнергии в 2015 г. в России, даже при реализации программ энергосбережения и проведении мероприятий по экономии электрической энергии, увеличилось по отношению к 2010 году на 3,9% и составило более 1, 06 трлн. кВт. ч.  В быту активнее стали использоваться электрические машины, компьютеры, разная бытовая техника и инструмент, системы освещения и т.д. В подобной ситуации оказались и различные сферы деятельности человека - сферы производства и различных услуг. 

Это привело к интенсивному росту нагрузки на электрические сети и обострению проблемы их безопасной эксплуатации. Исключением не стала проблема пожарной безопасности электрического оборудования и электрических сетей, а в бытовой сфере – электрической проводки.

Важно отметить, что по статистике МЧС более 35% причин пожаров связано с применением электрической энергии и эта причина пожаров сильно доминирует над другими. Для более глубокого понимания опасной ситуации с пожарами следует обратить внимание на статистику.

Хроника пожаров неутешительна

9 сентября 2014 г. В 00 час. 50 мин. произошел пожар в помещении одноэтажного магазина закрытого акционерного общества «Лабинский торговый дом», расположенный по адресу: Краснодарский край, г. Лабинск, ул. Красная, 13. Причиной пожара послужила неисправность электрического блока управления холодильной витрины. Благодаря срабатыванию автоматической пожарной сигнализации, загорание удалось ликвидировать на ранней стадии. Люди и материальные ценности на общую сумму 0,7 млн. рублей были спасены.

Январь 2015 г. – Пожар в библиотеке Института научной информации по общественным наукам РАН на Нахимовском проспекте. Пожар произошёл вечером 30 января (пятница) и охватил более 2000 м2 здания. Сгорели миллионы уникальных книг из 10,2 млн. экземпляров, хранившихся в библиотеке. Ущерб можно приравнять к культурной катастрофе. В качестве наиболее вероятной причины возгорания названы неисправности (дефекты) электропроводки.

Март 2015 г. – Пожар в торговом комплексе «Адмирал» в Казани. Трагедия унесла жизни 17 человек. Около 60 человек пострадали, получив увечья различной тяжести.

27 августа 2015 г., в 14 час. 07 мин. местного времени благодаря пожарной сигнализации в органы пожарной охраны МЧС поступило сообщение о возгорании в помещении пищеблока в учреждении «Детский сад общеразвивающего вида с приоритетным осуществлением деятельности по физическому развитию детей № 4», расположенном по адресу: Хабаровский край, п. Переяславка района имени Лазо, ул. Первомайская, д. 16. Обнаружено горение электрического щитка. Благодаря своевременным действиям было эвакуировано 30 взрослых и 124 ребенка.

Октябрь 2015 г. - Пожар в г. Хабаровск в 18.45 30.10.2015 г. (ул. Яшина, д.85)  на 2-м этаже  2-х этажного 2-х подъездного жилого здания барачного типа. Площадь пожара - 50 м2. Из дома был выведен 21 человек, из них один ребенок. Благодаря оперативной деятельности пожарных гибели людей нет. Одна из возможных причин пожара – возгорание электропроводки в стенах или перекрытиях ветхого здания.  К ликвидации пожара привлекалось 35 человек и 17 единиц техники.

Октябрь 2015 г.   В 21.35 24.10.2015 в Туруханском районе Красноярского края, в населенном пункте Зотино, по адресу: ул. Школьная, д.2 в одноэтажном деревянном здании школы произошел пожар на площади 900м2. В результате пожара здание уничтожено огнем. К ликвидации последствий пожара привлекались 40 человек и 3 единицы техники.

Октябрь 2015 г. В 16.50 (мск) 17.10.2015 по адресу: г. Санкт-Петербург, Выборгский район, 1-й Верхний переулок, д.12 А произошло возгорание складского помещения на площади 10000 м2, с последующим обрушением кровли на площади 1000 м2. В 21.15 (мск) 19 октября 2015г. пожар ликвидирован. К ликвидации пожара привлекались 243 человека и 57 единиц техники.

13 декабря 2015 г. – ночной пожар в воронежском психоневрологическом интернате в селе Алферовка Новохоперского района Воронежской области. Погибли 23 человека, другие пациенты были госпитализированы в больницы соседних населенных пунктов района. Среди основных версий случившегося — короткое замыкание проводки и неосторожное обращение с огнем.

В 2016 году статистика пожаров из – за неисправной электропроводки или неправильной эксплуатации электрооборудования постоянно пополняется случаями, которые можно было предотвратить до появления пожаров, благодаря расширению возможностей защитного противопожарного оборудования. 

Например, около 4.00 (мск) 19 апреля 2016 года произошло возгорание из-за неисправности электропроводки в главном военном госпитале имени Бурденко. Было эвакуировано 139 человек, находившихся в зоне пожара.

Настораживающая статистика возгораний, свидетельствует, что большинство разрушительных и губительных пожаров происходит вечером и ночью, при ослабленном контроле ситуации со стороны людей. При этом на местах возгорания отмечаются значительные опоздания в действиях по защите от пожаров и эвакуации людей. И, хотя пожарные расчеты приступают к тушению пожаров в нормативные сроки, несвоевременные действия на местах при обнаружении возгорания приводят к значительным человеческим и финансовым потерям.

По данным МЧС в России в 2014 г. произошло 153 002 пожара, которые привели к прямому материальному ущербу 18 723 313 тыс. рублей. Погибло 10253 человека, травмировано 11089 человек. Статистика 2015 г. (1 полугодие) подтверждает имеющиеся закономерности статистики по пожарам: за полугодие возникло 72 779 пожаров, с прямым материальным ущербом 6 962 632 тыс. рублей, гибелью 5042 человека и травмированием 5940 человек.

По официальным данным, доля пожаров от электрооборудования на предприятиях достигает 38% от всех произошедших пожаров, в жилых домах – 32%. В строениях и жилых домах индивидуального пользования до 70% пожаров происходит из-за дефектов в электрических сетях и в применяемом электрооборудовании. В результате наносится большой материальный и моральный ущерб, нередко сопровождающийся гибелью и (или) увечьем людей. В связи с этим, большие затраты вынуждено нести государство, бизнес и пострадавшие люди.

Анализ причин пожаров (рис.1, 2) показывает, что пожары, вызванные неисправностями и неправильной эксплуатацией электрооборудования, являются наиболее весомыми в общей статистике и приносят наибольший ущерб – около 5-6 млрд. рублей в год.

Рис. 1. Доля ущерба от пожаров в России при различных причинах возгораний

Показательно и то, что принимаемые МЧС действия по защите от возгораний, бесспорно, дают ощутимый результат. Ежегодное количество пожаров и общих материальных потерь неуклонно снижается (рис.3).  Общее количество пожаров в 2015 году снизилось по отношению к 2010 году почти на 16%. Однако при этом доля пожаров, вызванных неправильной эксплуатацией электрических сетей и электрооборудования, возросла с 23,45% в 2010 г. до 27,12% в 2014 г. Рост составил около 15,7%.

Рис. 2.  Ущерб от пожаров в млн. рублей (статистика МЧС) 

1 - Общий ущерб в течение соответствующего года

2 - Ущерб, вызванный дефектами электрооборудования

Рис. 3. Динамика статистики пожаров (количество пожаров, тыс. случаев).

Под неправильной эксплуатацией, с учетом сложившейся практики, следует понимать не только применение неисправного электрооборудования, но и нарушения по разным причинам целостности электрических сетей и электропроводки, неправильный монтаж и установку электрооборудования, перегрузку электрических цепей и многое другое. Пожары, являющиеся следствием перечисленных факторов,  значительно повреждают и  разрушают различные объекты недвижимости (рис. 4). Объектами пожаров являются здания и сооружения ЖКХ, склады и магазины, производственные здания, т.е. объекты, где находятся люди и где постоянно применяется электроэнергия для различных целей, где стационарно установлено и активно используется электрооборудование.

Рис. 4. Объекты пожаров (статистика МЧС)

Пожары из-за нарушений правил эксплуатации электрооборудования характеризуются сравнительно большим статистически устойчивым количеством погибших (рис.5). Основное коварство таких пожаров заключается в том, что отсутствует возможность своевременно их выявить и устранить, а места возгораний, как правило, скрыты или находятся в недоступных местах (перегородки, межэтажные и напольные перекрытия и т.д.), там, где традиционно размещается электрическая проводка. 

Рис. 5. Динамика случаев гибели людей

Анализ известных публикаций [4,5,6] позволяет сделать вывод, что пожары чаще всего возникают из - за кратковременного выделения большого количества тепла при коротком замыкании, а также из-за возникновения искрения в электрических сетях и электрооборудовании. При этом в заключениях пожарных экспертов традиционно используются термины «короткое замыкание» и «неисправность электропроводки», которые на самом деле субъективны и обобщают все возможные причины возникновения возгораний в электрических сетях.

На наш взгляд, следует понимать, что постоянно применяемое утверждение о том, что причиной пожара стало короткое замыкание или перегрузки сети, в основном не соответствует действительности. Применяемые автоматы защиты от короткого замыкания и токов перегрузки (автоматические выключатели), при соблюдении требований по их правильному выбору, установке и эксплуатации, достаточно надёжны в работе. Следовательно, защита от высоких токов короткого замыкания и перегрузки обеспечивается, а значит, при их отключении ограничивается возможность выделения большого количества тепла в электрической цепи, способного привести к воспламенению и пожару.

Скорее всего, большая часть возгораний происходит именно из-за искрения в электропроводке, которое в настоящий момент в реальном времени не диагностируется и не устраняется. Искрение проявляет себя в возникшем пожаре.

Похожая ситуация и в других странах [7, 8, 9].

Во всем мире пожары также являются причиной большого материального ущерба и человеческих жертв. При различии условий возникновения пожаров в социально и технически развитых странах, следует отметить общие тенденции в причинах их возникновения. Например, в Германии (2010 г.) ежегодно регистрируется более 500 000 негативных последствий пожаров. Общая стоимость ущерба достигает 6 миллиардов Евро. Более 60 000 человек признаны пострадавшими, причем 10% из них получили тяжелые травмы, до 1% пострадавших погибли. Примерно 75 % пожаров произошло в частных домах. Пожары, возникающие в электрооборудовании, составили в общей статистике пожаров, как и в России, около 30%. Этот показатель практически не изменялся в течение нескольких лет, что еще раз подчеркивает статистические закономерности.

Известная компания VdS (VdS Schadenverhütung GmbH) произвела диагностику оборудования более 30 000 компаний и установила типовые неисправности электрооборудования, которые могут стать причиной пожаров. В первую очередь отмечены:

- пробои и перегрузки электрических цепей в 30% всех случаев;
- некачественные соединения - 26%;
- дефекты клемм и соединителей – 20%;
- неисправности электрооборудования и другие причины. 

Следует отметить, что приведены независимые абсолютные показатели частоты возникающих случаев, а это значит, что в одном оборудовании могло быть выявлено несколько различных дефектов одновременно. Перечисленные причины потенциально могут стать причинами пожаров и, если не приняты меры по их устранению, становятся таковыми.  Зачастую причины пожаров взаимно обусловлены.

Пробои, перегрузки проводников и применение поврежденного оборудования приводят к замыканиям и искрениям возрастанию значений тока выше установленных пределов. А это тоже факторы возникновения пожара в электрооборудовании с распространением его на другие объекты и части здания.

По оценкам немецких специалистов, именно некачественные клеммы и присоединения, плохое соединение проводов, как первопричина, приводят к локальному разогреву, нарушению изоляции и искрению. Искрение обуславливает дальнейший разогрев и поступательное развитие пожароопасного процесса. Вследствие этого с большой вероятностью происходит возгорание.

Нельзя не согласиться и не принять во внимание выводы немецких специалистов. Тем более что их подтверждает статистика других развитых европейских стран и США, в которой также используется аналогичная классификация пожароопасных дефектов электрических сетей и оборудования (рис. 6).

Рис. 6. Основные причины дефектов электрических сетей и частота их проявления

Обобщая отечественную и зарубежную статистику, следует заметить, что короткие замыкания и искрения могут выступать как первичные дефекты, а также быть следствием воздействия на проводники и контакты самых различных негативных факторов. В этом плане причинно-следственная цепочка факторов, ведущих к пожару, весьма вариативна.

Например, может произойти повреждение изоляции токопроводящего кабеля гвоздями, винтами или зажимами. Излом кабеля может случиться вследствие неправильной его прокладки, применения недопустимо малого угла изгиба. Дефекты кабеля могут быть в местах постоянного механического воздействия, например при открывании дверей или окон. Повреждения могут вызываться старением изоляции, климатическими воздействиями, ультрафиолетовым излучением, температурой, влагой, газами и т.д. Кабели могут повреждаться грызунами. Потери контактов могут происходить в естественной среде из – за окисления проводов, ослабления прижима и т.д. При длительной эксплуатации электрооборудования вероятность возникновения дефектов возрастает, увеличиваются риски возникновения пожаров. Следовательно, возникновение дефектов электрических цепей и электрооборудования — это естественный процесс, к которому необходимо быть готовыми. И эта готовность должна быть своевременной и адресной. Другими словами - становится очевидной необходимость своевременного выявления, обнаружения и устранения предпосылки к пожару. 

В специальной литературе [5, 6] достаточно подробно рассмотрены пожароопасные аварийные режимы работы электросетей и электроустановок, которые могут привести к возгоранию.  Остановимся на них более подробно. Прежде всего это уже названные процессы - короткое замыкание (КЗ), в том числе полное (металлическое) или частичное, перегрузка, а также искрение. Эти процессы могут происходить из-за неправильных и ошибочных технических решений, действий персонала, а также развиваться в процессе эксплуатации электрических сетей и оборудования. Например, такие явления, как плохой контакт, перегрузка и дефекты проводников, другие причины, приводят к возникновению большого переходного сопротивления (БПС) в электрических цепях. Как следствие, возникает разогрев проводников и контактов, последующие замыкания и искрения.

Под коротким замыканием согласно ГОСТ Р 52735 – 2007 (п.3.1) понимают всякое случайное или преднамеренное, не предусмотренное нормальным режимом работы, электрическое соединение различных точек (фаз) электроустановки между собой или с землей.  Возникшие при коротком замыкании токи резко возрастают, превышая наибольший допустимый ток в цепи.  Происходящий локальный разогрев в области проводников, может приводить горению их изоляции и возгоранию окружающих материалов.

Физические принципы короткого замыкания, в силу практической очевидности этого процесса и достаточно простой диагностики, были хорошо изучены и положены в основу широко используемых эффективных методов защиты. Однако, обязательное и повсеместное применение в настоящее время достаточно надежных средств защиты от КЗ и утечек тока на внешние приемники, при большом количестве возгораний в электрических сетях свидетельствуют о том, что на текущем этапе основной причиной начала горения является именно искрение.

Искрение, на котором остановимся более подробно, может возникать по разным, в том числе случайным причинам, которые трудно поддаются контролю. До настоящего времени реально отсутствовала возможность оперативного выявления искрения, которое вначале протекает скрытно. Это подтверждает с одной стороны актуальность, а с другой – сложность разработки и применения технических способов и средств защиты от искрения.

Развитие технических средств защиты электрических сетей от возгораний происходило поступательно и базировалось на практике, изученности негативных факторов, учете научно – технических возможностей и конструктивной базы.

На первом этапе появились средства защиты электрических цепей и оборудования от короткого замыкания – вначале предохранители, которые впоследствии заменили автоматические выключатели (АВ), в обязательном порядке применяемые сейчас в составе щитового оборудования. 

Кроме того, для защиты от короткого замыкания в России, как и в других странах, на уровне питающих сетей, до потребителя, применяют хорошо апробированные и разработанные во всех отношениях специальные меры, ограничивающие ток короткого замыкания. Эти меры являются специальными и выходят за рамки рассматриваемого вопроса, несмотря на важность их применения.

Появившиеся несколько позднее устройства дифференциальной защиты от утечки токов во внешние цепи – устройства защитного отключения (УЗО) и дифференциальные автоматы, совмещающие функции автоматического выключателя и УЗО, обеспечили защиту человека от поражения током и защиту от замыканий токонесущих проводников на землю. Действующие нормативно-технические документы, включая Правила устройства электроустановок (ПУЭ), предписывают в обязательном порядке использовать для защиты электрических цепей автоматические выключатели (ГОСТ Р 50345-2010) и автоматические выключатели, управляемые дифференциальным (остаточным) током (ГОСТ Р МЭК 60755—2012). И эти средства защиты электрических сетей действительно широко применяются.

Однако АВ и УЗО изначально не были предназначены для распознавания искрения и отключения цепи в случае его появления.  Искрение не распознается автоматическими выключателями или УЗО, поскольку при искрении не происходит ни увеличение среднего значения тока в цепи, ни его утечка на землю. Поэтому э л е к т р и ч е с к о е    и с к р е н и е, под которым понимаются искровые, дуговые и тлеющие электрические разряды (ПУЭ п.7.3.5.), остается большой проблемой. И все же, несмотря на не решаемость задачи защиты от искрения в АВ и УЗО, эти устройства защиты электрических сетей можно рассматривать в качестве отдаленных аналогов перспективных и необходимых устройств защиты от искрения (УЗИс). Прежде всего, с точки зрения конструктивных и схемных решений. 

Следует отметить, что в настоящее время защиту от многих негативных факторов, вызывающих возгорание в электрических сетях, вместе с применением АВ и УЗО, отчасти решают организационными мероприятиями, производимыми на этапе проектирования электрических сетей, при их монтаже и при эксплуатации. Используются такие меры, как заземление, укладка кабеля в короба, увеличение расстояния между проводниками, применение специальных соединительных устройств (клеммных коробок и др.) и т.д.  Для защиты от перегрузок производят правильный расчет электрических сетей и нагрузки. Устранение неисправностей и дефектов, возникающих при эксплуатации, обеспечивается периодическими регламентными и планово-предупредительными работами. Однако приведенная ранее статистика возгораний свидетельствует о недостаточности применяемых мер и необходимости дополнительной защиты от искрения.

Разработка технического решения УЗИс должна основываться на особенностях физических процессов, происходящих при искрении. 

По мнению некоторых исследователей пожароопасных факторов при эксплуатации электрических сетей [6,10], в 80% случаев пожары возникают при ненадежных контактах и повреждениях электрооборудования, которые не приводят к перегрузкам и коротким замыканиям, а также к утечкам тока на землю, но которые могут вызывать искрение. 

В этом случае одной из главных причин искрения является большое переходное сопротивление (БПС), в обиходе называемое также «плохим контактом». При БПС на переходе электрического тока с одного проводника на другой образуется последовательная или параллельная электрическая дуга между проводами или контактами.

Большое переходное сопротивление часто возникает вследствие дефектов и повреждений, произошедших при эксплуатации оборудования. К таким повреждениям в первую очередь следует отнести ранее частично упомянутые причины:

• повреждения изоляции кабеля гвоздями, шурупами, зажимами или при механическом воздействии другими предметами, при повреждении грызунами;
• излом кабеля (провода) при изгибах или при постоянных механических воздействиях;
• старение изоляции, повреждения от воздействия температуры, влаги, других разрушающих факторов;
• потеря контактов из-за ослабления зажимов, старения и окисления проводов и т.д.

Таким образом, результатом наличия большого переходного сопротивления в электрической сети является искрение, которое проявляется в виде последовательных и параллельных дуговых пробоев. 

При последовательном искрении полное сопротивление «плохого контакта» уменьшает ток нагрузки и держит этот ток ниже порога отключения автоматического выключателя или предохранителя. Соответственно, эти средства защиты от негативного действия высокого значения тока не срабатывают. При параллельном искрении между фазой и нейтральным проводом ток ограничен полным сопротивлением цепи и срабатывание АВ и УЗО зависит от степени искрения, однако в полной мере не гарантируется. Известно, что ток замыкания на землю, который может привести к пожару, как правило, содержат широкий спектр частот, отличный от традиционной частоты тока в сети - 50/60 Гц. Это не учитывается при создании и тестировании УЗО, при названных условиях защита от искрения не обеспечивается.

При большом переходном сопротивлении возникает процесс циклического образования и гашения электрической дуги, происходит значительное и длительное выделение тепловой энергии. Возникают длительные и устойчивые тепловые режимы работы электрических цепей, вследствие чего происходит разрушение изоляции и защитных оболочек, а также последующее возгорание.

Это подтверждают исследования, проведенные Комиссией по безопасности потребительской продукции США еще в 80-90 –х годах прошлого века.

Соответственно, решение задачи распознавания искрения и обеспечения защиты от пожаров, вызванных искрением, должно обеспечиваться новым типом устройств, функционально и технически ориентированными на такую задачу. Поэтому были разработаны инновационные устройства защиты от искрения (УЗИс). Эти устройства базируются на опыте создания и применения устройств защиты электрических сетей, современных технологиях, а также на достигнутом уровне изученности физических процессов искрения [4,10]. 

Первые устройства защиты от дуговых пробоев начали выпускаться в США с 1997 года и предназначались для защиты только от параллельных дуговых пробоев. Только с 2005 года появились устройства, ориентированные на защиту от последовательного искрения

До настоящего момента приоритет в разработке устройств защиты от искрения принадлежал ряду зарубежных фирм (Siemens, Schneider Electric, Eaton, General Electric, Murray) – производителей электротехнического оборудования. Разработку первичной нормативно – технической базы для устройств защиты от искрения произвела Международная электротехническая комиссия (International Electrotechnical Commission, IEC), утвердившая стандарт IEC 62606-2013. Далее рекомендации по применению данных устройств включаются в документы по устройству и эксплуатации электросетей, в частности, IEC 60364-4-42.

Примером технического решения устройства защиты от искрения можно считать устройство для определения дугового пробоя в линии (УОДП) компании Siemens 5SM6, которое учитывает перечисленные ранее условия образования дуги. Данное устройство выявляет дуговые пробои, которые возникают в местах перелома проводника при потере контакта или из-за повреждения изоляции между фазным, нейтральным или заземляющим проводниками. При возникновении перечисленных дефектов УОДП отключают защитное (исполнительное) устройство для предотвращения возгораний. 

Устройство 5SM6 компания Siemens (рис. 7) рекомендует применять для диагностики дугового пробоя и отключения электропитания когда:

• в конструкциях сооружений и помещениях используются горючие материалы (деревянные панели, брус, доски и т.д.);
• в помещениях находятся люди с ограниченными возможностями (больные, престарелые) и дети, которых в случае пожара сложно эвакуировать;
• необходимо защитить ценные объекты (музеи, библиотеки, архивы);
• существует вероятность возникновения пожара в помещениях, где трудно обнаружить начало возгорания (спальни, детские комнаты, перекрытия между этажами) и в некоторых других случаях.

Рис.7. Устройство 5SM6 компании Siemens

Все перечисленные особенности объектов защиты от искрения важны для большинства объектов ЖКХ, здравоохранения и образования, как за рубежом, так и в России.

Разработчик изделия 5SM6 утверждает, что оно выполняет свои функции с учетом особенностей подключаемого оборудования, в том числе и такого, которое может содержать источники искрения и высокочастотных шумов внутри своей конструкции.  Прежде всего подобными устройствами могут быть электродвигатели пылесосов, холодильников и дрелей, выключатели освещения, диммеры, термостаты и многое другое оборудование. Рассматриваемое устройство имеет средства самодиагностики и световые точечные индикаторы для отображения состояния защищаемой сети.

Однако устройство 5SM6 может работать в цепях с током до 16 А, что ограничивает допустимую нагрузку защищаемой сети 230 В по мощности значением в ~ 3,0 кВт. Для увеличения сетей с большей нагрузкой необходимо применять одновременно несколько устройств 5SM6, что приводит к увеличению стоимостных затрат защиты и необходимости соответствующих схемных решений для электрической цепи. 

Еще одним примером зарубежного устройства защиты от искрения является изделие А9FDD225, предлагаемое фирмой Schneider Electric для защиты электрических цепей с током до 25А. Однако эти устройства в Россию не поставляются.

В отечественной практике ранее также были приняты попытки создать устройство защиты от искрения, однако достигнутые результаты носили ограничения на практическое применение. Примером может служить защищенный патентом способ предупреждения пожара [11], основанный на контроле параметра величины переходного сопротивления.  

Предложенный способ измерения и реализующий его комплекс «ИСКРА» обеспечивает непрерывный контроль высокочастотного спектра тока участка сети (электроустановки), расположенного за подключённым измерительным прибором. При возникновении пожароопасной ситуации формируется предупреждающий сигнал или команда на отключение электрической сети (электроустановки). Ток контролируемой цепи не должен превышать 20А.

Не рассматривая алгоритм диагностики, его эффективность и применимость, следует заметить, что измерительный комплекс «ИСКРА» не производит автоматическое отключение защищаемой цепи. Соответственно, вопрос о его массовом применении рассматриваться не может.

Актуальное и важное значение имеет новое, предлагаемое ООО «ЭКОЛАЙТ», Устройство защиты от искрения (УЗИс).  Авторские права на УЗИс защищены патентом [12,13,14], а функциональные возможности и потребительские свойства соответствующего изделия подтверждены сертификатом соответствия техническим регламентам таможенного союза. 

Устройство обеспечивает автоматическую диагностику контролируемой электрической цепи и при возникновении искрения отключает её от общей питающей сети.  При этом рабочий ток электрической цепи, контролируемой УЗИс, может достигать 63А, что обеспечивает суммарно допустимую мощность нагрузки по одной фазе до 12,5 кВт. Этого вполне достаточно для электроснабжения отдельного коттеджа, большой квартиры или идентичного им объекта ЖКХ. Напомним, что до 70% пожаров из – за неисправного электрооборудования происходит именно на таких объектах. Важно и то, что при использовании УЗИс для коттеджа или квартиры, достаточно одного устройства, а не нескольких, как для зарубежных аналогов, что экономически и с точки зрения надежности, наиболее целесообразно.

Устройство (рис.8) выполнено в виде отдельного, функционально законченного защищенного неразборного блочного устройства. Оно внешне напоминает УЗО, конструкция креплений обеспечивает монтаж на DIN-рейку распределительного щита. Контактная группа обеспечивает подключение УЗИс ко всем применяемым на практике электрическим сетям (однофазным, двух- и трехпроводным сетям).

Устройство УЗИс, обеспечивает постоянную автоматическую диагностику контролируемой электрической сети (цепи) и при возникновении искрения отключает всю электрическую цепь, следующую за ним. В настоящее время готов к применению вариант исполнения УЗИс-С-001, в разработке и другие модифицированные варианты.

Большим преимуществом устройства является возможность применения его в составе типового щитового оборудования и возможность применения совместно с другими приборами защиты (АВ, УЗО) с подключением по типовым схемам соединений. 

 

Рис. 8. Устройство защиты от искрения УЗИс – С-001 и имитатор искрения

Работоспособность устройств защиты электрических сетей традиционно проверяют за счет имитации критических режимов. Если имитацию короткого замыкания и утечки тока на несанкционированного потребителя (для АВ и УЗО, соответственно) произвести сравнительно легко, то для имитации искрения при проверке УЗИс был разработан специальный имитатор искрения – УЗИс-И. Этот имитатор (рис.8) имеет стандартный для типовой электрической розетки штекер (вилку) и небольшой эргономичный корпус. Имитатор вставляется в розетки защищаемой цепи и имитирует искру, от появления которой должно сработать устройство защиты от искрения УЗИс - С-001или его модификация. Срабатывание – отключение электрической цепи, следующей за УЗИс, свидетельствует об исправности устройства защиты и защищенности данной точки цепи.

Апробация устройства выявила еще одну важную для практики функцию – возможность тестирования имеющихся электрических сетей. При первичном подключении УЗИс оказывалось, что устройство стабильно срабатывало. Это означало, что при незнании владельца, в электрической сети уже существовало искрение и вопрос возникновения возгорания становился крайне актуальным. В этом случае приходилось тщательно обследовать электрические сети, коммутировать нагрузки и производить другие действия для локализации участков возможного искрения и устранения пожароопасных режимов. 

Справедливости ради следует отметить, что в исключительных случаях, в условиях своего технического несовершенства и особенностей, отдельные электрические устройства сами могут генерировать высокочастотные и среднечастотные помехи, которые будут распознаваться УЗИс как помеха. Такие устройства не предусмотрены стандартом МЭК, подразумевающим работу в современных «цивилизованных» сетях, но могут встречаться на практике.  Это:

• тиристорные регуляторы с фазовым управлением без помехоподавляющих фильтров;
• различные устройства, генерирующие высокочастотные помехи повышенного уровня, существенно превышающие нормы ГОСТ на помехоэмиссию.

При наличии перечисленных устройств, приходится либо отказываться от применения УЗИс, многократно увеличивая риски возгораний от искрения, либо отключать УЗИс на момент использования устройств – генераторов высокочастотных и среднечастотных помех. 

Применение устройств защиты от искрения должно найти широкую практику, с учетом перечисленных особенностей. В настоящее время для этого имеются все необходимые технические и технологические предпосылки – устройство, соответствующее международным стандартам, может серийно выпускаться в необходимых объемах.

 Потребителю предлагается УЗИс для работы в сети переменного тока напряжение от 176 до 264 В частотой от 49 до 51 Гц. Обеспечивается возможность работы устройства практически во всех климатических условиях, характерных для России. В частности, защита от искрения обеспечивается в районах с холодным и умеренным климатом (УХЛ3 по ГОСТ 15150), при температуре окружающей среды от минус 40˚С до плюс 40˚С, при влажности воздуха 98% при 25˚С и при высоте до 2000м над уровнем моря. Конструктивное исполнение устройства обеспечивает высокую стойкость к внешним механическим воздействиям.

Таким образом, впервые в России появилось инновационное отечественное устройство защиты от искрения. Это устройство ни в чем не уступает зарубежным аналогам, а по возможной нагрузке сети существенно превосходит эти аналоги. Функциональные возможности УЗИс обеспечивают потребителю защиту от искрения, вызывающего пожары. Существенно снижаются потенциальные риски пожаров и пожароопасных ситуаций, потенциально возможных от этого потерь. Важным фактором для бюджета потребителя является то, что комплексная защита здания от пожароопасного фактора искрения обеспечивается при существенно меньших финансовых затратах по сравнению с зарубежными аналогами.