Охрана труда в строительной отрасли

При коротком замыкании проводов, а также токопроводящих жил бронированных кабелей может возникнуть устойчивая электрическая дуга, которая по мере расплавления проводника, трубы, брони кабеля или другой металлической защитной оболочки будет перемещаться вдоль них, оставляя проплавленные отверстия. Остальная часть защитной оболочки следов оплавлений, как правило, не имеет.

Оплавления, возникающие в результате короткого замыкания, отличаются от оплавлений, которые образовались от воздействия пламени или высокой температуры пожара. Во-первых, оплавления металлических труб и оболочек не имеют резко выраженной границы. Сечение оплавленного провода не остается постоянным, во-вторых, на значительном участке (по длине), как правило, наблюдаются неровные раковины и наплывы; в-третьих, трубы имеют остаточную деформацию.

Явления короткого замыкания часто могут быть отмечены приборами. Резкое изменение величины тока и напряжения в электросети, находящейся в режиме короткого замыкания, фиксируется измерительными приборами, установленными на распределительных пунктах, главных распределительных щитах или трансформаторных подстанциях. Эти показания приборов (броски тока, колебания напряжения) могут быть замечены дежурным персоналом, обслуживающим ту или иную электроустановку.

Перегрузка в электрических сетях, обмотках электродвигателей и трансформаторов, в приборах и аппаратах происходит от токовых нагрузок, превышающих допустимые. При перегрузке увеличивается количество выделяемого проводниками тепла, которое приводит к чрезмерному нагреванию, разрушению и воспламенению сгораемых покровов изоляции.

Согласно закону Джоуля-Ленца, количество теплоты, выделившейся в проводнике при прохождении по нему электрического тока, зависит от силы тока, сопротивления проводника и времени его прохождения.

,

где Q - количество теплоты, Дж; I- сила тока,А; R - электрическое сопротивление, Ом; - время, с.

Частой причиной, вызывающей перегрузку электрических сетей, является дополнительное включение потребителей энергии, не предусмотренных расчетом, а также одновременное включение сверх нормы нескольких различных электронагревательных приборов (электрочайников, утюгов, электрических плиток и пр.).

В практике эксплуатации трехфазных электродвигателей нередко происходит по различным причинам перегорание предохранителя одной из фаз. В этом случае электродвигатель длительное время продолжает работать на двух фазах, вследствие чего обмотки работающих фаз перегружаются, проводники обмоток перегреваются и их изоляция воспламеняется. Перегрузка работающих фаз электродвигателя вызывает перегрузку подводящих электропроводов и кабеля, которые также нагреваются до температуры сверх допустимой, вызывая воспламенение их изоляции с последующим возникновением короткого замыкания. Перегрев изоляции электропроводов сопровождаются специфическими запахами жженой резины, разлагающегося лака, масел и т.д. Снижается накал электрических ламп и скорость вращения роторов электродвигателей. Причиной перегрузки электродвигателей могут быть перекос и заклинивание вала двигателя из-за недостаточного количества смазки или при ее отсутствии.

Большие переходные сопротивления в электросети. Переходными называют сопротивления в местах перехода электрического тока с одной контактной поверхности на другую через площадки действительного их соприкосновения. Большие переходные сопротивления возникают в местах соединения проводов, изготовленных из разных металлов, например из меди и алюминия, особенно при сравнительно частых включениях конкретного участка цепи. Это объясняется различием в коэффициентах объемного и линейного расширения меди и алюминия.

От искр и дуг электротехнического происхождения. Работа многих электрических машин, пусковых приспособлений, выключателей и других устройств для размыкания и замыкания электрических цепей неизбежно сопровождается искрением. Электрическая искра считается безопасной, если возникнув в электрической цепи при нормальном или аварийном ее состоянии, не обладает энергией, достаточной для воспламенения взрывоопасной горючей смеси. Для воспламенения каждой взрывоопасной смеси должна быть такая минимальная энергия искры, ниже которой воспламенение не происходит. В реальных условиях энергия искрового разряда не полностью расходуется на воспламенение смеси, значительная часть ее затрачивается на нагрев контактов, излучение и т.д.

Специфическими источниками зажигания являются разряды статического и атмосферного электричества. Заряды статического электричества при электризации твердых, жидких и газообразных и пылевоздушных систем, а также индукционные заряды, вызванные атмосферным электричеством.

От теплового воздействия нагревательных электроприборов. Как правило, такие пожары возникают от неумелого пользования бытовыми электронагревательными приборами, особенно изготовленных кустарным способом. Причинами пожаров от бытовых приборов могут: загорание материалов и конструкций от теплового воздействия нагревательных элементов в условиях ограниченного теплоотвода; перегрев электронагревательных приборов из-за конструктивных недостатков, оставление их во включенном состоянии на длительное время без присмотра или без съема теплоты, предусмотренного условиями эксплуатации; загорание изоляции соединительных проводов вследствие износа и старения изоляции и пр. Срок службы изоляции определяется допустимой величиной длительного теплового нагрева изоляции для класса А при температуре 95 - 105^оС в течение 10 - 15 лет; для класса Б при температуре 100 - 120^оС в течение 10 - 15 лет; для класса В при 130 - 140^оС в течение 10 - 15 лет. Превышение температуры обмоточного провода сверх допустимой на каждые 10^оС снижает срок службы изоляции, а следовательно и пускорегулирующей аппаратуры примерно в два раза.

От малокалорийных источников теплоты (источников зажигания малой мощности) - это искры механического происхождения, искр, образующихся при горении твердых веществ и материалов (угля, дров и т.п.); температуры трущихся механизмов; тлеющих папирос или сигарет.

Опасны искры удара, возникающие при использовании стальных инструментов (молотков, зубил ключей и т.п.) во взрывоопасных помещениях, а также во время аварий, связанных с поломкой сосудов работающих под давлением или быстродвижущихся механизмов.

От самовозгорания веществ и материалов. Процессы, вызывающие самовозгорание веществ, могут быть физического, химического, микробиологического характера. Самонагревание представляет собой очень длительный процесс, который может длиться дни, недели и даже месяцы. Причем за это время процесс самонагревания сопровождается интенсивным выделением продуктов термического разложения самовозгорающихся веществ и материалов, обладающих характерным специфическим запахом, по которому можно определить (обнаружить) процесс самовозгорания задолго до появления пламенного горения. К тепловому самовозгоранию склонны: бумага (газетная, обойная и т.п.) при хранении в кипах и картон гофрированный - температура самонагревания - 100^оС; кожзаменители с покрытием на нитроцеллюлозной основе (дермантин, ледерин, гранитоль) при хранении в рулонах - температура самонагревания - 40^оС; битум и нефтяной гудрон, нанесенные на развитую поверхность (например, на шлаковату), расчетная температура самонагревания их соответственно - 53 и 55^оС, температура тления - 195 и 204^оС. Большое число химических соединений, взаимодействуя с водой и влагой воздуха, выделяют горючие газы и значительное количество теплоты. Выделенная при реакции теплота воспламеняет горючие газы и примыкающие к зоне горения горючие вещества. К веществам воспламеняющимся или вызывающим горение при соприкосновении с водой или влагой воздуха, относятся негашеная известь, карбид кальция, калий, натрий и пр.

Пожары и взрывы в результате взаимодействия различных химических веществ друг с другом. Такие окислители, как хлор, бром, азотная кислота, перекись натрия, марганцевокислый натрий, перекись водорода и пр. вызывают воспламенение органических веществ при смешивании или соприкосновении с ними. К химическому самовозгоранию склонны: бумага при воздействии азотной кислоты; хлопок - при действии азотной и серной кислоты, а также при контакте с окислителями; линолиум масляный - в результате самоокисления растительных масел, содержащихся в мастике; канифоль - склонна к химическому самовозгоранию, особенно в больших кучах в порошкообразном состоянии; парафин - при распылении в воздухе или попадании на волокнистые материалы.

От приборов печного отопления. Пожар может возникнуть и в результате возгорания частей здания от перегрева (перекала) исправных печей и дымоходов, а также из-за выпадения горящего топлива из печи, вылета искр из топки, из-за действия лучистой энергии на сгораемые материалы и приборы при открытых или неисправных топочной или поддувальной дверцах (Сюда же относятся пожары, связанные с искровыделением из дымовых труб). Особое внимание следует обращать на использование легковоспламеняющихся и горючих жидкостей во время растапливания печи.

Пожарная опасность вентиляционных установок, удаляющих из помещений смеси паров, газов или пылей горючих веществ с воздухом, обуславливается возможностью образования взрывоопасных концентраций. Кроме того, при определенных условиях, в вентиляционных установках могут возникнуть тепловые источники, достаточные для воспламенения горючих смесей. Такими источниками являются: электродвигатели, установленные в вентиляционных камерах; искры, возникающие при ударе лопастей ротора вентилятора о кожух в случае их поломки; дымовые продукты, удаляемые по вентиляционным каналам; статическое электричество.

При проверке версий о возможных причинах возникновения пожаров очень часто применяют инженерно-технические расчеты и другие методы.

Если пожар возник во время работы объекта и постоянного нахождения обслуживающего персонала в нем, то к причине пожара могут иметь отношение все шесть групп непосредственных (технических) причин пожара: 1) источники открытого пламени (горящие спички, зажигалки, паяльные лампы, факелы и т.п.); 2) аварийный режим работы электросети и электрооборудования; 3) аварийный режим работы технологического оборудования; 4) малокалорийные источники теплоты (тлеющие папиросы, сигареты, искры механического или электрического происхождения, искры из дымовых труб котельных или других теплогенерирующих устройств, расплавленные частицы металлов); 5) самовозгорание веществ и материалов; 6) теплопроводность, излучение, конвекция приборов, оборудования, выделяющих теплоту при нормальном режиме эксплуатации.

Если пожар возник после закрытия объекта и при отсутствии обслуживающего персонала в нем (ночью), причиной пожара могут быть перечисленные ранее группы причин пожаров при следующих дополнительных данных: 1) для группы источников открытого пламени - наличие фактов проникновения посторонних лиц на объект; обнаружение на месте пожара технических средств поджога или следов легковоспламеняющихся или горючих жидкостей; горение на внешней поверхности объекта и отсутствие горения внутри; наличие более одного очага горения;

2) для аварийного режима работы электросети - оставление электроприборов включенными в сеть или электросети под напряжением; 3) для группы аварийного режима работы технологического оборудования - оставление работающего оборудования на ночь без обслуживающего персонала или при наличии ночной смены - наличие данных о работе оборудования за пределами критических параметров по давлению и температуре; 4) для группы малокалорийных источников теплоты - наличие фактов курения или пользования открытым огнем перед закрытием объекта; данные о работе приборов, оборудования, способных образовывать искры механического или электрического происхождения, данные о работе систем отопления, вентиляции, дымо-, газоудаления, а также производстве газо- и электросварочных работ во второй половине рабочей смены, особенно ближе к окончанию работы; 5) для группы самовозгорания - необходимы сведения о наличии веществ и материалов, способных к самовозгоранию. Химическое самовозгорание в ночной период возможно только при «искусственной» имитации условий контактирования веществ и материалов, склонных к химическому самовозгоранию; 6) для группы теплогенерирующего оборудования - необходимы сведения об их оставлении на ночь после закрытия объекта вблизи горючих материалов или перемещения горючих материалов к ним, а также сведения о работе систем автоматического тушения пожаров.

Исходные данные.

Вариант №1. На главном газораспределительном пункте (ГГРП) произошел хлопок, вызвавший пожар. Спустя 30-40 мин на этом же ГГРП произошел взрыв.

Здание ГГРП - кирпичное, одноэтажное, состояло из двух помещений, в одном из которых размещались регуляторы давления и различное оборудование, в другом были установлены два автоматических газоводоподогревателя (АГВ-80), предназначенные для отопления помещений в зимнее время.

От пожара и взрыва произошло разрушение здания ГГРП. Регуляторы давления, предохранительные устройства, фильтры и газопроводы внутри здания сохранились, за исключением контрольно-измерительных приборов и газопроводов к АГВ-80. Полностью вышли из строя электроосвещение и система отопления, появились большие утечки газа в отдельных фланцевых соединениях газового оборудования, которые находились внутри основного помещения ГГРП.

Утечка газа произошла через трещину в трубке штуцера с краном и стальной пробкой, установленном на газопроводе высокого давления диаметром 350 мм, находящегося внутри основного помещения ГГРП (узел редуцирования), а также во втором штуцере на газопроводе среднего давления. В процессе пожара при выгорании прокладок нарушилась герметичность фланцевых соединений (в частности регулятора), что привело к более интенсивному выходу газа в помещение.

Пожар возник во вспомогательном помещении, в котором были размещены два работающих АГВ-80. Огонь распространился в основное помещение через неплотности в стене, отделяющей основное помещение от вспомогательного.

Источниками воспламенения газовоздушной смеси могли быть неисправности электрооборудования и открытое пламя горелок АГВ-80.

Основные нарушения противопожарных норм:

- стена, разделяющая основное и вспомогательное помещения не отвечала требованиям, предъявляемым к противопожарным стенам (брандмауэрам), а именно: была выполнена из шлакоблоков толщиной 200 мм с пределом огнестойкости 6 ч в то время как материалом должен был быть кирпич, а толщина стены не менее 250 мм с пределом огнестойкости не менее 5 ч; не перерезала конструктивные элементы здания; была встроена в коробку здания, поэтому в местах сопряжения с наружными стенами и покрытием имелись неплотности, что не обеспечивало надлежащей газонепроницаемости.

- вместо несгораемых несущих элементов покрытия были применены незащищенные от возгорания деревянные балки;

- нижняя часть дефлектора (вытяжного устройства) была опущена на 700 мм внутрь помещения, в то время как она должна была быть выполнена заподлицо с покрытием в самой верхней точке помещения. Такое устройство приводило к скапливанию газа в верхней части основного помещения;

- отсутствовала сбрасывающая свеча, что не дало возможности быстро сбросить наружу избыток газа из системы после закрытия задвижек на входе и выходе.

Вариант №2. В одном из совхозов на скотном дворе фермы произошел пожар. Здание скотного двора было кирпичное. К основному зданию примыкала кирпичная пристройка, внутренняя часть которой была разделена дощатыми перегородками на несколько помещений. В пристройке размещались отделения: запарочное, моечное, охлаждения молока с вакуум-насосом для доильной установки и помещение, где был установлен водогрейный котел КВ-200, оборудованный для работы на жидком топливе. Пожар возник в помещении пристройки, где находился водогрейный котел. Трещин и повреждений в корпусе котла нет.

Из-за отсутствия запального устройства розжиг топлива осуществлялся с помощью факела через смотровое отверстие в корпусе котла. Форсунки были неисправны, а горелка в камере газификации не имела экрана (стенку из огнеупорного кирпича высотой 52 см, установленную на расстоянии 20 - 30 см от горелки), предназначенного для обеспечения устойчивого горения факела внутри топливника. Принять самостоятельно следующие дополнительные данные: 1) на каком расстоянии от котла должен располагаться бак, на какой высоте от уровня пола, а также в каком состоянии был бак; 2) вид топлива (керосин, дизельное топливо и пр.); 3) в чем и каким образом топливо привозили и заливали в бак.

Вариант №3. Местом пожара является склад готовой продукции завода. Склад представляет собой одноэтажное, прямоугольной формы здание, расположенное по длине с севера на юг. Длина - 38 м, ширина - 13 м, высота стен - 3 м. Северная и южная стены склада имеют по два окна и по одному дверному проему, а западная стена - два дверных проема. Стены бутобетонные.

С северной стороны склада на расстоянии 50 м него за бетонированной площадкой находится здание гаража. С южной стороны в 30 м от склада расположено здание администрации, а с западной стороны на расстоянии 25 м - здание сушильного цеха. На расстоянии 1 м от северной стены склада проходит воздушная линия электропередачи напряжением 380 В. На бетонированной площадке в направлении от столба к северной стене лежат два провода в резиновой изоляции, которые через отверстие в стене пропущены внутрь склада.

При производстве раскопа под оконным проемом северной стены на расстоянии 80 см от восточной обнаружен электрический чайник, стенки, крышка, дно, слив и ручка которого деформированы. В стенках и дне имеются отверстия с оплавленными краями. Корпус нагревательного элемента покрыт окалиной, эбонитовые ножки выгорели. В корпусе контактов находится обгоревшая контактная вилка. Соединительный шнур с обгоревшей резиновой изоляцией проложен в сторону северной стены склада. Конец шнура с помощью вилки присоединен к розетке, расположенной на северной стене на высоте 80 см от пола и в 10 см от восточной стены. Вверх от розетки на трех фарфоровых роликах протянуты два электропровода с резиновой изоляцией, концы которых через отверстие в стене выходят наружу. Выше розетки на расстоянии 70 см от нее расположен электровыключатель, рычажок которого находится в крайнем верхнем положении, точнее во включенном положении.

Вариант №4. Лесоторговый склад занимал площадь 7800 м². С северной стороны склада за его территорией на расстоянии 14 м была проложена двухколейная неэлектрифицированная железнодорожная линия, направленая в гору. Территория склада была огорожена забором с западной, восточной и южной сторон.

Первые очевидцы пожара показали, что первоначальное горение (очаг пожара) было в северо-восточном углу лесоторгового склада, где находились ящики на расстоянии 15-16 м от железнодорожного состава.

По данным ближайшей метеорологической станции в этот деннь было солнечно, температура воздуха 27^оС, ветер северо-западный, скорость 16-18, при порывах до 22 м/с.

В день пожара мимо склада проходил грузовой тяжеловесный железнодорожный состав. Причем для преодоления подъема к хвостовому вагону прицепляли дополнительно второй паровоз, выполнявший роль «толкача», искроулавливающее устройство дымовой трубы которого было в технически исправном состоянии (размеры ячеек сетки 10Ч10 мм). У головного паровоза в искроулавливающем устройстве, из-за прогорания отдельных ячеек имелись участки искрогасителя с размерами ячеек от 30Ч40 мм до 100Ч120 мм. Радиус разлета искр от железной дороги до места падения был разным, но не превышал 42 м. Среднее время свечения упавших на землю искр составляло примерно 5 с. Линейные размеры погасших искр каменного угля достигших земли и обнаруженных на территории склада составляли от 1Ч1 мм до 4Ч3,5 мм.

Прогоревшие участки искроулавливающих сеток способствовали беспрепятственному вылету через них частиц каменного угля значительных размеров, которые послужили причиной пожара.

Вариант №5. Пожар произошел в помещении компрессорной завода. В компрессорном агрегате происходило заклинивание переднего коренного подшипника, в результате чего происходил перегрев электродвигателя.

При перекосах валов электродвигателей их подшипники сильно перегреваются и расширяются. В таких случаях ротор электродвигателя от возникновения больших сил трения может остановиться. Если после остановки электродвигатель не будет отключен от электропитания, почти вся энергия, поступившая в обмотку электродвигателя, превратится в тепло и произойдет воспламенение изоляции обмотки.

Вместо нормированных нагревательных элементов в тепловом реле магнитного пускателя были установлены проволочные перемычки большого сечения, которые не защищали электродвигатель от перегрузки. И тепловое реле не смогло автоматически отключить электродвигатель от сети.

Вариант 6. В одной из производственных мастерских к двум электродвигателям общей мощностью 4,4 кВт были подведены провода марки ПР-500 сечением 3Ч2,5 мм². Провода были проложены в эбонитовых трубах по деревянным перегородкам. К указанной сети был подключен дополнительно электродвигатель мощностью 14 кВт для испытательного стенда. При эксплуатации сразу всех двигателей сеть находилась под перегрузкой и предохранители перегорели. Вместо калиброванных предохранителей, соответствующих сечению проводов, были установлены медные перемычки диаметром 2,14 мм с током плавления примерно 250 А. Такие предохранители не отключали сеть от продолжающейся перегрузки, а , наоборот, способствовали длительному нагреванию, что привело к воспламенению резиновой и хлопчатобумажной изоляции, эбонитовой трубки и деревянной перегородки.

Вариант 7. В продовольственном магазине, расположенном на территории дома отдыха, в 22 ч 40 мин был обнаружен пожар. По окончании работы магазин был закрыт в 17ч, то есть почти за 6 ч до пожара. Внутри магазина стены и потолок были оббиты прессованным картоном. Помещение отапливалость теплоемкой кирпичной печью, приспособленной для сжигания каменного угля. Печь находилась на расстоянии 30 м от стены. При осмотре места пожара на внутренней поверхности стены за печью было обнаружено полное сгорание прессованного картона и прогар бревенчатой стены овальной формы (в виде элипса) размером по высоте 100 см, по ширине 50 см. В глубину прогар составлял 5,5 см. Нижняя граница прогара находилась на 20 см ниже уровня пола. Дощатый пол между стеной и печью выгорел полностью. Чердачное перекрытие и покрытие сгорели и обрушились. Стены внутри помещения магазина наиболее интенсивно обгорели в верхней части. Нижняя часть стен обгорела незначительно. Вероятная причина пожара - воспламенение стены от перекала печи.

Вариант 8. В июле месяце на открытой площадке территории склада гидромелиоративной организации хранилось большое количество незаполненных (пустых) промытых и подготовленных для заполнения продукцией стеклянных бутылей, находящихся в плетеных корзинах с упаковочной древесной стружкой. Площадка склада была огорожена высоким забором из металлических прутьев, въездные ворота были закрыты на замок. При благоприятных погодно-климатических условиях солнечные лучи через верхнюю часть открытой бутыли сфокусировались в корзине на древесную стружку, вызвав ее тление, которое через некоторое время перешло в пламенное горение.

Вариант 9. Пожар в жилом доме из-за нарушения правил безопасности в газовом хозяйстве. В связи с холодным периодом года хозяйка дома Иванова Е.В. оклеяла все окна и двери, в том числе и на кухне. Газовая плита производства минского завода была с помощью бронированного шланга подключена к газовому стояку и пододвинута к стене таким образом, что изгиб шланга располагался напротив газовой духовки. Вытяжного вентиляционного канала на кухне не было. Размеры кухни: длина 2,4 м, ширина 2,1 м, высота 2,2 м. В течение нескольких лет при эксплуатации газовой духовки плиты шланг перекаливался и в нем появились микротрещины. Также на кухне была установлена газовая водогрейная колонка. В 20 ч 30 мин через микротрещины бронированного шланга газ в течение нескольких часов заполнял кухню, так как кран на газовом стояке не был закрыт. Взрыв произошел в 22 ч 15 мин, когда объем газа достиг уровня газовой колонки. Источником зажигания явилось пламя запальника водогрейной колонки.

Вариант 10. В здании универмага проводились ремонтные работы по замене стояков системы отопления и устройству воздушной завесы. Бригада специалистов работала на лестничной площадке третьего этажа. На первом этаже под лестничной клеткой располагался парфюмерный отдел. В 12ч 30 мин в отдел завезли картонные коробки с дезодорантом «Fa».

В процессе газовой резки капли раскаленного металла и частички окалины падали на пол лестничной площадки третьего этажа и далее вниз.

Причиной пожара стала возгорание упаковочной бумаги от капель раскаленного металла. Произошел взрыв упаковки с дезодорантом. Лестничные марши и стены обгорели. На бетонном полу стекла, остатки витрин, дымящиеся стеллажи.

Практическая часть

Пример. Пожар в доме бытового городка ПМК гидромелиоративной организации был обнаружен через два часа с момента возгорания. Дом представлял собой одноэтажное деревянное строение, снаружи обшитое тесом и окрашенное голубой краской. Чердачное перекрытие деревянное, сверху засыпано утеплителем. Кровля металлическая. Стены и деревянные перегородки с внутренней стороны оклеены бумажными обоями. Пол дощатый, окрашенный. Стол, стулья, тряпка на рукомойнике. Дверные проемы между кухней, коридором и наружным крыльцом были закрыты. Размеры соседних помещений незначительные. Освещение естественное и электрическое. Отопление местное, водяное, осуществляемое от местного газоводонагревателя АГВ-80. По результатам осмотра в АГВ-80 оставалось вода и расход газа был установлен на минимальный режим. Теплоизоляция водяного бака не повреждена. Участок жаровой трубы в месте прохода через сгораемое перекрытие выполнен в виде асбестоцементной трубы.

Пожар возник на кухне. Из кухни пожар распространился вверх в чердачное перекрытие в коридор, находящийся между кухней и комнатой. Причиной возникновения пожара явилось пламя горящей спички или подобного ему по мощности другого источника.

В результате пожара полностью сгорели: чердачное перекрытие, веранда и сарай, непосредственно примыкающий к дому с западной стороны, частично - стены и на 2/3 перегородки, а также часть домашнего имущества, находящегося внутри дома.Необходимо проанализировать возможные причины пожара.

Решение. Рассмотрим возможные версии.

В жилых домах пожар может возникнуть от электротехнических причин (короткое замыкание, перегрузки, переходные сопротивления и пр.), местного газового отопления, малокалорийного источника теплоты, открытого источника зажигания в виде пламени горящей спички.

1. Возможность возникновения пожара от электротехнических причин (короткое замыкание, перегрузки, переходные сопротивления и пр.).

В рассматриваемом примере пожар по электротехническим причинам может возникнуть при нарушении правил эксплуатации электропроводок и приборов электрозащиты.

Согласно описания картины пожара фактов, свидетельствующих о наличии капель расплавленного металла жил электрических проводов, обугливания электропроводки и следов копоти от сгорания изоляции электропроводов на стенах нет.

2. Возможность возникновения пожара от местного газо-водяного отопления.

Причинами пожара от местного газо-водяного отопления являются: тепловое самовозгорание сгораемых материалов при их непосредственном контакте с нагретыми до высокой температуры металлическими и другими частями системы газо-водяного отопления; отсутствие автоматики или неисправность при эксплуатации АГВ-80.

Поскольку теплоизоляция цилиндрического водяного бака АГВ-80 выполнена из листового асбеста, то температура на наружной поверхности кожуха не превышала допустимую. Поэтому деревянная стена, находящаяся на некотором удалении от АГВ-80 не могла самовоспламенится так как температура теплового излучения недостаточна. Следов от горения тряпок, бумаги и прочих сгораемых материалов нет.

3. Возможность возникновения пожара от малокалорийного источника теплоты.

От непогашенной папиросы пожар возникнуть может, если непогашенная часть папиросы или сигареты попала хотя бы на небольшое количество материала с развитой поверхностью (бумага, ветошь, волокнистые материалы, сгораемый мусор), при наличии в этом месте притока свежего воздуха и превышении тепловыделения над теплоотводом в окружающую среду.

Вывод. В рассматриваемом примере пожар от тлеющей папиросы возник не мог, так как отсутствуют необходимые и достаточные условия для возникновения пламенного горения.

Содержание отчета.

В отчете должны быть отображены: цель работы, описание метода исследования пожара Б.В.Мегорского, а также решение примера по анализу причин пожара, согласно исходных данных в табличной форме.

Исследование причин возникновения пожара. Табл №1.

Факторы пожара	Источник зажигания.	Причины пожара	Мероприятия по предупреждению и защите от пожаров

Контрольные вопросы

1. Приведите определение пожара и основных зон его развития?

2. Что называется очаговым конусом?

3. В чем суть метода Б.В. Мегорского исследования пожара?

4. Перечислите основные признаки и следы горения.

5. Перечислите основные причины пожаров.

6. Кратко изложите особенности возникновения пожара от короткого замыкания и перегрузки электрической сети, переходных сопротивлений.

7. Кратко изложите особенности возникновения пожара от малокалорийных источников теплоты.

8. Кратко изложите основные причины пожаров в системах отопления и вентиляционных установках.

9. Перечислите основные шесть групп непосредственных причин пожара возникшего днем.

10. Какие необходимы дополнительные данные для анализа причин пожара возникшего ночью.

Лабораторная работа № 4 (часть1)

Тема: «Расчет молниезащитных устройств»

Цель работы: 1. Ознакомиться с конструкцией молниезащитных устройств и изучение методики их расчета.

Приборы и оборудование: 1.Плакаты; 2. Нормативный документ РД 34.21.122-87.

Теоретические сведения.

Молния представляет собой электрический разряд длиной в несколько километров, развивающийся между грозовым облаком и землей или каким-либо наземным сооружением.

Тяжесть последствий удара молнии зависит прежде всего от взрыво- или пожароопасности здания или сооружения при термических воздействиях молнии, а также искрениях и перекрытиях, вызванных другими видами воздействий. Например в производствах, постоянно связанных с открытым огнем, процессами горения, применением несгораемых материалов и конструкции, протекание тока молнии не представляет большой опасности. Напротив, наличие внутри объекта взрывоопасной среды создаст угрозу разрушений, человеческих жертв, больших материальных ущербов.

При таком разнообразии технологических условий предъявлять одинаковые требования к молниезащите всех объектов означало бы или вкладывать в ее выполните чрезмерные запасы, или мириться с неизбежностью значительных ущербов, вызванных молнией. Поэтому принят дифференцированный подход к выполнению молниезащиты различных объектов, в связи с чем здания и сооружения разделены на три категории, отличающиеся по тяжести возможных последствий поражения молнией.

К I категории отнесены производственные помещения, в которых в нормальных технологических режимах могут находиться и образовываться взрывоопасные концентрации газов, паров, пылей, волокон. Любое поражение молнией, вызывая взрыв, создает повышенную опасность разрушений и жертв не только для данного объекта, но и для близрасположенных.

Во II категорию попадают производственные здания и сооружения, в которых появление взрывоопасной концентрации происходит в результате нарушения нормального технологического режима, а также наружные установки, содержащие взрывоопасные жидкости и газы. Для этих объектов удар молнии создает опасность взрыва только при совпадении с технологической аварией или срабатыванием дыхательных или аварийных клапанов на наружных установках.

К III категории отнесены объекты, последствия поражения которых связаны с меньшим материальным ущербом, чем при взрывоопасной среде. Сюда входят здания и сооружения с пожароопасными помещениями или строительными конструкциями низкой огнестойкости, причем для них требования к молниезащите ужесточаются с увеличением вероятности поражения объекта (ожидаемого количества поражений молнией). Кроме того, к III категории отнесены объекты, поражение которых представляет опасность электрического воздействия на людей и животных: большие общественные здания, животноводческие строения, высокие сооружения типа труб, башен, монументов. Наконец, к III категории отнесены мелкие строения в сельской местности, где чаще всего используются сгораемые конструкции. Согласно статистическим данным на эти объекты приходится значительная доля пожаров, вызванных грозой. Из-за небольшой стоимости этих строений их молниезащита выполняется упрощенными способами, не требующими значительных материальных затрат.

2. Средства и способы молниезещиты

Молниезащита представляет собой комплекс мероприятий, направленных на предотвращение прямого удара молнии в объект или на устранение опасных последствий, связанных с прямым ударом; к этому комплексу относятся также средства защиты, предохраняющие объект от вторичных воздействий молнии и заноса высокого потенциала.

Средством защиты от прямых ударов молнии служит молниеотвод -- устройство, рассчитанное на непосредственный контакт с каналом молнии и отводящее ее ток в землю.

Молниеотводы разделяются на отдельно стоящие, обеспечивающие растекание тока молнии минуя объект, и установленные на самом объекте. При этом растекание тока происходит по контролируемым путям так, что обеспечивается низкая вероятность поражения людей (животных), взрыва или пожара.

Установка отдельно стоящих молниеотводов исключает возможность термического воздействия на объект при поражении молниеотвода; для объектов с постоянной взрывоопасностью, отнесенных к I категории, принят этот способ защиты, обеспечивающий минимальное количество опасных воздействий при грозе. Для объектов II и III категорий, характеризующихся меньшим риском взрыва или пожара, в равной мере допустимо использование отдельно стоящих молниеотводов и установленных на защищаемом объекте.

Молниеотвод состоит из следующих элементов: молниеприемника, опоры, токоотвода и заземлителя. Однако на практике они могут образовывать единую конструкцию, например металлическая мачта или ферма здания представляет собой молниеприемник, опору и токоотвод одновременно.

По типу молниеприемника молниеотводы разделяются на стержневые (вертикальные), тросовые (горизонтальные протяженные) и сетки, состоящие из продольных и поперечных горизонтальных электродов, соединенных в местах пересечений. Стержневые и тросовые молниеотводы могут быть как отдельно стоящие, так и установленные на объекте; молниеприемные сетки укладываются на неметаллическую кровлю защищаемых зданий и сооружений. Однако укладка сеток рациональна лишь на зданиях с горизонтальными крышами, где равновероятно поражение молнией любого их участка. При больших уклонах крыши наиболее вероятны удары молнии вблизи ее конька, и в этих случаях укладка сетки по всей поверхности кровли приведет к неоправданным затратам металла; более экономична установка стержневых или тросовых молниеприемников, в зону защиты которых входит весь объект. По этой причине укладка молниеприемной сетки допускается на неметаллических кровлях с уклоном не более 1:8. При выборе средств защиты от прямых ударов молнии, типов молниеотводов необходимо учитывать экономические соображения, технологические и конструктивные особенности объектов. Во всех возможных случаях близрасположенные высокие сооружения необходимо использовать как отдельно стоящие молниеотводы, а конструктивные элементы зданий н сооружений, например металлическую кровлю, фермы, металлические и железобетонные колонны и фундаменты, -- как молниеприемники, токоотводы и заземлители.

Защита от термических воздействий прямого удара молнии осуществляется путем надлежащего выбора сечений молниеприемников и токоотводов, толщины корпусов наружных установок, расплавление и проплавление которых не может произойти при указанных выше параметрах тока молнии, переносимого заряда и температуры в канале.

Защита от механических разрушений различных строительных конструкций при прямых ударах молнии осуществляется: бетона -- армированием и обеспечением надежных контактов в местах соединения с арматурой; неметаллических выступающих частей и покрытий зданий -- применением материалов, не содержащих влаги или газогенерирующих веществ.

Защита от перекрытий на защищаемый объект при поражении отдельно стоящих молниеотводов достигается надлежащим выбором, конструкций заземлителей и изоляционных расстояний между молниеотводом и объектом. Защита от перекрытий внутри здания при протекании по нему тока молнии обеспечивается надлежащим выбором количества токоотводов, проложенных к заземлителям кратчайшими путями.

Защита от напряжении прикосновения и шага обеспечивается путем прокладки токоотводов в малодоступных для людей местах и равномерного размещения заземлителей по территории объекта.

Защита от вторичных воздействий молнии обеспечивается следующими мероприятиями. От электростатической индукции и заноса высокого потенциала -- ограничением перенапряжений, наведенных на оборудовании, металлических конструкциях и вводимых коммуникациях, путем их присоединения к заземлителям определенных конструкций; от электромагнитной индукции -- ограничением площади незамкнутых контуров внутри зданий путем наложения перемычек в местах сближения металлических коммуникаций. Для исключения искрения в местах соединений протяженных металлических коммуникаций обеспечиваются низкие переходные сопротивления -- не более 0,03 Ом, например, во фланцевых соединениях трубопроводов этому требованию соответствует затяжка шести болтов на каждый фланец.

Согласно требованиям РД 34.21.122--87 для ряда объектов ожидаемое количество поражений молнией является показателем, определяющим необходимость выполнения молниезащиты и ее надежность.

Среднегодовая продолжительность гроз в часах в произвольном пункте на территории СССР определяется по карте (рис. 3), или по утвержденным для некоторых областей СССР региональным картам продолжительности гроз, или по средним многолетним (порядка 10 лет) данным метеостанции, ближайшей от места нахождения здания или сооружения.

Подсчет ожидаемого количества N поражений молнией в год производится по формулам:

для сосредоточенных зданий и сооружений (дымовые трубы, вышки, башни): ;

для зданий и сооружений прямоугольной формы: ,

где h -- наибольшая высота здания или сооружения, м; S, L -- соответственно ширина и длина здания или сооружения, м; n -- среднегодовое число ударов молнии в 1 км земной поверхности (удельная плотность , ударов молнии в землю) в месте нахождения здания или сооружения.

Для зданий и сооружений сложной конфигурации в качестве S и L рассматриваются ширина и длина наименьшего прямоугольника, в который может быть вписано здание или сооружение в плане.

Для произвольного пункта на территории удельная плотность ударов молнии в землю n определяется исходя из среднегодовой продолжительности гроз в часах следующим образом:

Рис. 3. Карта средней за год продолжительности гроз в часах для территории

Среднегодовая продолжительность гроз, ч	Удельная плотность ударов молнии в землю n, 1/(км2год)
10 -- 20	1
20 -- 40	2
40 -- 60	4
60 -- 80	5,5
80 -- 100	7
100 и более	8,5

ЗОНЫ ЗАЩИТЫ МОЛНИЕОТВОДОВ

1. Одиночный стержневой молниеотвод.

Зона защиты одиночного стержневого молниеотвода высотой h представляет собой круговой конус (рис. П3.1), вершина которого находится на высоте h₀<h. На уровне земли зона защиты образует круг радиусом r₀. Горизонтальное сечение зоны защиты на высоте защищаемого сооружения h_x представляет собой круг радиусом r_x.

1.1. Зоны защиты одиночных стержневых молниеотводов высотой h150 м имеют следующие габаритные размеры.

Зона A: h₀ = 0,85h; r₀ = (1,1 -- 0,002h)h; r_x = (1,1 -- 0,002h)(h -- h_x/0,85).

Зона Б: h₀ = 0,92h; r₀ = 1,5h; r_x =1,5(h -- h_x/0,92).

Для зоны Б высота одиночного стержневого молниеотвода при известных значениях h и может быть определена по формуле: h = (r_x + 1,63h_x)/1,5.



Рис.1. Зона защиты одиночного стержневого молниеотвода:

I -- граница зоны защиты на уровне h_x; 2 -то же на уровне земли.

1.2. Зоны защиты одиночных стержневых молниеотводов высоток 150 < h < 600 м имеют следующие габаритные размеры.

Зона А: ; ;

Зона Б ;

2. Двойной стержневой молниеотвод.

2.1. Зона защиты двойного стержневого молниеотвода высотой h150 м представлена на рис.2. Торцевые области зоны защиты определяются как зоны одиночных стержневых молниеотводов, габаритные размеры которых h₀, r₀, r_x1, r_x2 определяются по формулам п. 1.1 настоящего приложения для обоих типов зон защиты.



Рис. 2. Зона защиты двойного стержневого молниеотвода:

1 -- граница зоны защиты на уровне h_x1; 2 -то же на уровне h_x2,

3 -то же на уровне земли

Внутренние области зон защиты двойного стержневого молниеотвода имеют следующие габаритные размеры.

Зона А: 1). при L h; ; ; .

2). при 2h < L 4h; ; ;

При расстоянии между стержневыми молниеотводами L > 4h для построения зоны А молниеотводы следует рассматривать как одиночные.

Зона Б: 1). при L h; ; ; ; 2). при h < L 6h; ; ; ;

При расстоянии между стрежневыми молниеотводами L > 6h для построения зоны Б молниеотводы следует рассматривать как одиночные.

При известных значениях h_c и L (при r_cx = 0) высота молниеотвода для зоны Б определяется по формуле : h = (h_c + 0,14L) / l,06.

Задание: Построить зону защиты одиночного стержневого молниеотвода для заданного объекта. На чертеже показать вертикальное сечение и вид сверху, указав размеры объекта, которые следует выбрать по номеру варианта

№ вари-анта	Объект защиты и место расположения	Длина (ради-ус), м	Шир-ина, м	Выс-ота, м	Грунт	Удельное сопротивление грунта,ОМ см	Длина заземли-теля, см
1	одноэтажное зда-ние, Симферополь	9	6	6	песок	7 104	200
2	резервуар, Москва	10		8	супесок	3 104	210
3	одноэтажное зда-ние, Севастополь	12	6	6	сугли-нок	1 104	220
4	резервуар, Киев	12		8	глина	0,4 104	240
5	одноэтажное зда-ние, Сочи	14	9	8	черно-зем	2 104	300
6	резервуар, Днепропет-вск	15		9	песок	7 104	300
7	одноэтажное зда-ние, Сочи	24	6	9	супесок	3 104	300
8	резервуар, Ялта	20		8	глина	7 104	300
9	одноэтажное зда-ние, Киев	10	6	8	сугли-нок	1 104	300
10	одноэтажное зда-ние, Симферополь	12		6	черно-зем	2 104	250
11	вертикальная тру-ба, Новосибирск	6	6	60	песок	7 104	250
12	мачта, Киев	6	6	50	супесок	3 104	300
13	вертикальная труба, Запорожье	6	6	40	сугли-нок	1 104	300
14	вертикальная труба, Ялта	6	6	45	глина	0,4 104	300
15	вертикальная труба, Алушта	6	6	40	сугли-нок	1 104	300

Примечание: схема заземлителя типовая из стальных труб 60 мм и стальная соединительная полоса шириной 40 мм. Расстояние от поверхности земли до верха трубчатого заземлителя - 80 см.

Значения при различных удельных сопротивлениях грунта. Табл.№2.

, Омм	До 100	100	500	1000	2000
	0,9/0,9	0,7/0,9	0,5/0,7	0,3/0,5	-/0,35

Примечание: в числителе даны значения, относящиеся к комбинированным заземлителям, в знаменателе - к вертикальным заземлителям. К комбинированным относятся заземлители, где вертикальные и горизонтальные элементы объединены в одну общую проводящую систему.

При расчете молниезащитного устройства принять:

1) Величина тока молнии Iмол 10000 А.

2). Допускаемое импульсное сопротивление растеканию тока R_u заземляющих устройств для молниеотводов составляет: 10 Ом - для I и II категорий молниезащиты; 20 Ом - для III категории молниезащиты. Для I, II, III категорий молниезащиты может быть увеличео до 40 Ом в случае размещения заземляющего устройства в грунтах с удельным сопротивлениемболее 500 Омм.

Расчет заземляющих устройств для молниеотводов сводится к определению количества одиночных заземлителей или длины протяженного заземлителя, размещаемого горизонтально в земле.

Связь между импульсным сопротивлением растекания больших токов с заземлителя и сопротивление R растекания тока промышленной частоты определяется зависимостью R_u = R ,

где - коэффициент импульса, зависящий от величтны тока молнии, удельного сопротивления грунта и конструкции заземлителя.

2.1). Определяем сопротивление одной трубы

R_тр = 0,366 /l [lg(2l/D + 0,5 lg (4Т + l)/(4Т - l)],

где - удельное электрическое сопротивление грунта; l - длина трубы; Т = Н + l/2 - расстояние от поверхности трубы до середины трубы при глубине заложения Н = 0,8 м (см. задание).

2.2).Число труб в заземлителе N = R_тр / (R_{з эт}),

где R_з = 10 Ом - сопротивление заземлителя по нормам; _эт 0,7 - коэффициент экранирования труб. Полученное значение следует округлить до ближайшего целого числа.

2.3). Сопротивление соединительной полосы (Ом).

R_п = 0,366 /l_п [lg(2l_п²/ВН)],

где l_п = 1,05*2l(N -- 1) -- длина полосы, см; В -- ширина полосы, см - длина полосы, см; В - ширина полосы, см.

2.4). Общее сопротивление системы заземлителя (ОМ)

R_з = 1/(_эп/R_п + _эт / R_тр )

где _эп 0,45 - коэффициент экранирования полосы.

Полученное сопротивление R_з должно быть меньше сопротивления заземлителя по нормам.

Пример. Рассчитать зону защиты стержневого молниеотвода и величину импульсного сопротивления заземления грозовой защиты. Здание размерами 30 х 21,6 х 54,6 расположено в г.Алушта АР Крым. Грунт суглинок.

Решение.

1. Определяем требуемый тип зоны защиты жилого здания. В соответствии с РД 34.21.122-87 «Инструкция по устройству молниезащиты зданий и сооружений» интенсивность грозовой деятельности в месте расположения защищаемого здания составляет 60 ч/год, а также среднегодовое число ударов молнии в 1 км2 земной поверхности n=9.

2. Определим ожидаемое число поражений молнией в год зданий и сооружений, расположенных в заданном районе строительства (г.Алушта, ул.Ленина, 37) и необорудованных молниезащитой по формуле:

N = (S + 6 hx) · (L + 6 hx) · n · 10 ^-6 = (30 + 6·54,6) · (21,6 + 6·54,6) · 9 · 10 ^-6 = 1,12 >1,

где S и L - ширина и длина защищаемого здания, имеющего в плане прямоугольные формы (т.е. в поперечном сечении здание может иметь любую форму, но она, форма, должна вписываться в прямоугольник согласно методики, приведенной в РД 34.21.122-87).

Защищаемое жилое здание относится к III категории молниезащиты, зона типа Б (P= 95%), так как 0,01<N<2 (с учетом степени огнестойкости).

3. Определим геометрические размеры конуса зоны защиты типа Б.

Определим радиус зоны защиты на высоте hx =54,6 м объекта, при условии, что стержневой молниеотвод установлен в центре крыши здания

Высота молниеотвода:

h = (r_x + 1,63hx)/ 1,5 = (19,5 + 1,63 · 54,6)/1,5 = 72,4 м

Определим радиус защиты на уровне земли (r_o) для зоны защиты типа Б:

r_o = 1,5 · h = 1,5 · 72,4 = 108,6 м

Определим высоту конуса защиты (h_o):

h_o = 0,92 · h = 0,92 · 72,4 = 66,6 м

Рис.1. Схема зоны защиты стержневого молниеотвода

1 - молниеприемник; 2 - изолятор; 3 - диэлектрическая опора; 4 - токовод;; 5 - горизонтальный заземлитель; 6 - вертикальный заземлитель

4. Основным условием установки конструкции молниеотвода на крышу здания является обеспечение безопасного расстояния Sв по воздуху между тоководом и защищаемым зданием, исключающее возможность электрического разряда между ними. Кроме того, для предупреждения заноса высоких потенциалов в здание через грунт должно быть обеспечено безопасное расстояние Sз между заземлителем и металлическими конструкциями

Sз = 0,5 R_и < 3 м

Для объектов III категории молниезащиты R_и = 20 м, тогда Sз = 0,5 · 20 = 1 м

5. Описание заземляющего устройства.

Заземлитель в суглинистой почве выполнен в виде пяти вертикальных труб диаметром Ш50 мм и длиной l = 2м, расположенных в ряд. Верхние концы труб заглублены от поверхности земли на 800мм и соединены стальной полосой шириной 80 мм. Расстояние между трубами - 4м.

6. Расчет заземлителя .

Определим сопротивление растеканию тока одной трубы. Ток стандартной частоты.

R_0.3 = 0.366

...