Jak wykryć przyczynę pożaru - przykład

Jak wykryć przyczynę pożaru - przykład

Jak wykryć przyczynę pożaru - przykład

Podstawą analizy pożaru, którego pierwotną przyczyną jest zdarzenie w instalacji elektrycznej (zwarcie, przeciążenie, zalanie lub usterka łączeniowa), jest ustalenie miejsca powstania pożaru i warunków ruchowych instalacji.

Dla większości instalacji stosunkowo łatwo jest ustalić godzinę, o której zadziałało zabezpieczenie (zarejestrował je analizator, zgasło światło, zadziała czujka dymowa lub inne urządzenie). Bardzo trudno jest natomiast ustalić miejsce, w którym doszło do usterki i jej konsekwencji – pożaru.

Rys. 1. Krzywa normowa – źródło: www.elektroinfo.pl – artykuł: J.Wiatr. Dobór przewodów do zasilania urządzeń, które muszą funkcjonować w czasie pożaru (część 1.)

Problem jest tym bardziej skomplikowany, ponieważ zgodnie z krzywą normowa (rysunek 1) po zaledwie 10 minutach mamy w zamkniętym pomieszczeniu temperaturę na poziomie 650oC, co przekracza temperaturę topnienia aluminium i jest w zakresie plastyczności miedzi. Przy pożarach trwających dłużej – ok. 30 minut – wchodzimy w zakres temperatur topnienia miedzi. Wynika stąd jasny wniosek: im dłużej trwa pożar, tym trudniej jest ustalić pierwotne miejsce powstania pożaru, ponieważ w trakcie oględzin mamy do dyspozycji tylko pogorzelisko, w którym nie ma elementów instalacji elektrycznej, są skutki akcji pożarniczej, ewentualnie pozostałości przewodów (np. faktyczne nastawy na wyłącznikach, zastosowane wkłady bezpiecznikowe).

Z pozostałości przewodów, na podstawie badań w ośrodku badawczym Państwowej Straży Pożarnej, można jednak określić, czy przewód był grzany od wnętrza – na skutek przeciążenia, czy był nagrzewany był od zewnętrz – podczas pożaru. Taki wniosek pozwala wykluczyć lub potwierdzić przyczynę powstania pożaru, którą było przeciążenie instalacji.

A co z innymi przypadkami pożarów?

Dobrze wykwalifikowany rzeczoznawca elektryk potrafi na podstawie wielu parametrów wytypować potencjalne punkty powstania pożaru.

Poniżej przedstawiam przykładową analizę pożaru w stacji transformatorowej.

Analiza pożaru w stacji transformatorowej

Opis przypadku: w wyniku zadziałania czujki dymowej w kontenerowej stacji transformatorowej została wezwana Państwowa Straż Pożarna i pogotowie energetyczne. Straż pożarna przystąpiła do gaszenia pożaru po wyłączeniu napięcia zasilającego transformator.

W momencie wizji rzeczoznawcy dostępne było tylko pogorzelisko i wyniki rejestracji analizatora zainstalowanego w RGnn obiektu. Poniżej przedstawione fotografie są zestawem zdjęć zrobionych na miejscu zdarzenia.

Podczas oględzin miejsca zdarzenia stwierdzono uszkodzenia instalacji i urządzeń spowodowane pożarem. Pożar ograniczył się do kontenerowej stacji transformatorowej.

Widoczne na zdjęciach od 1 do 6 uszkodzenia pokazują zakres pożaru i między innymi widoczną przyczynę powstania łuku elektrycznego.

Na fotografii 1 pokazana jest komora transformatora olejowego 400 kVA, w jej obrębie nie widać śladów ognia. Dla analizy bardzo istotne było, że pożar nie objął transformatora olejowego, który stanowi bardzo duże obciążenie ogniowe. (W przypadku objęcia pożarem transformatora ustalenie pierwotnej przyczyny pożaru byłoby bardzo trudne. Autor tego opracowania celowo wybrał przykład, w który możliwe było określenie pierwotnej przyczyny pożaru). Warto zwrócić uwagę, że na zdjęciu 1 w zasadzie nie są uszkodzone elementy toru prądowego SN. Natomiast widać uszkodzenia po stronie nn, z której to strony pojawił się ogień. Strzałki nn oznaczają obniżone napięcie, natomiast strzałki SN napięcie 15 kV zasilające trafo.

Fot. 1. Widok komory trafo po usunięciu transformatora

Przechodząc niejako od tyłu pożaru (od miejsca, gdzie są najmniejsze uszkodzenia), czyli od stacji trafo do poprzedzającego punktu, widzimy na fotografii 2 pogorzelisko w obrębie rozdzielnicy RGnn stacji kontenerowej. Wyprowadzenie mocy ze stacji trafo zostało zrealizowane przez zestaw przewodów wprowadzonych na szyny rozdzielnicy, gdzie rozdział mocy na poszczególne wlz-y został przeprowadzony za pomocą kilku rozłączników bezpiecznikowych.

Na zdjęciu widoczne są spękania sufitu kontenera związane z wysoką temperaturą w pomieszczenia.

W punkcie oznaczonym jako 1 nie widać spękań, co pozwala ograniczyć zakres analizy przyczyny powstania pożaru do obszaru w obrębie rozdziału mocy, czyli rozdzielnicy nn.

Fot. 2. Widok efektów pożaru w obrębie RGnn – komora trafo

Kolejne zdjęcia 3 i 4 pokazują widok na rozdzielnicę nn stanowiącą wyposażenie kontenera.

W dolnej części rozdzielnicy widoczne są rozłączniki bezpiecznikowe.

Rozłącznik bezpiecznikowy, jak wynika z doświadczenia autora artykułu, w wielu wypadkach jest pojedynczym punktem awarii. Dzieje się tak, ponieważ obsługa prowadząca eksploatację urządzeń elektroenergetycznych nie zawsze wykonuje swoje czynności z należytą starannością. Domknięcie kasety RBK jest łatwą czynnością, jednak to czynność, przy której trudno jest ocenić jakość zrealizowanego połączenia (umieszczenia zestyku nożowego wkładki bezpiecznikowej w gnieździe). Co więcej, w głównych punktach zasilania występują duże obciążenia prądowe, a co za tym idzie –występują duże moce na połączeniach.

W sytuacji, w której mamy małą powierzchnię zestyku (np. na nożu bezpiecznika mocy połączonego z podstawą bezpiecznikową), jego rezystancja będzie przyjmowała duże wartości zgodnie z zależnością:

R = ρ ( l / s )

gdzie:

ρ – rezystywność jest stałą charakterystyczną dla materiału (miedź lub aluminium),

l – długością przewodnika,

s – powierzchnią przewodzenia (pole przekroju przewodnika).

Prowadząc dalej analizę, warto przypomnieć wzór na moc, która jest proporcjonalna do wydatkowanego ciepła.

P = U × I × cos (φ) = I × I × R cos (φ) = I2 × R cos (φ)

Z tego wzoru widać silną wykładniczą zależność pomiędzy wydzielanym na zestyku ciepłem a prądem płynącym przez połączenia i powierzchnią zestyku.

W przypadku niedomkniętej kasety RBK powierzchnia zestyku jest mała, a więc rezystancja duża, płyną duże prądy wyprowadzające moc ze stacji transformatorowej, czyli mamy dużą moc – duże ilości ciepła. Przewody, a raczej ich izolacja jest wykonana na określoną temperaturę długotrwałą, przy długotrwałym przekroczeniu temperatury roboczej dochodzi do szybkiego starzenia izolacji polwinitowej, a w konsekwencji do jej osłabienia, przebicia i powstania łuku elektrycznego.

Taki przypadek zaistniał w opisywanym pożarze stacji transformatorowej.

Fot. 3. Widok RGnn – lewa strona Fot. 4. Widok – prawa strona

Fot. 5. Widok RBK  Fot. 6. Widok szczegółu RBK – górna część

Widoczne na zdjęciach 5 i 6 punkty na gnieździe bezpiecznika mocy i podstawy bezpiecznikowej pokazują miejsca, w których doszło do przebicia izolacji i powstania łuku (początku pożaru).

Pytanie: dlaczego nie zadziałało zabezpieczenie przeciążeniowe? Zabezpieczenia chronią przewody od długotrwałych przeciążeń spowodowanych zbyt dużym prądem płynącym przez przewód. Zabezpieczenie – nawet najbardziej finezyjne – nie ma możliwości analizy, co się dzieje w torze prądowym.

W takim razie, jak sobie radzić z przypadkami tak subtelnych usterek, jak niedomknięcie RBK?

Metody wykrywania uszkodzenia

Na dobrą sprawę podobnego typu uszkodzenia możliwe są do detekcji tylko przez dotykowy pomiar temperatury lub pomiar pirometryczny albo termowizyjny.

Kamera termowizyjna nawet używana przez niewyszkolonego operatora pokaże istotne różnice temperatury pomiędzy poszczególnymi elementami aparatury.

Fot. 7. Widok RBK w podczerwieni Fot. 8 Widok RBK w zakresie światła widzialnego

Na zdjęciu 7 pokazano widok w podczerwieni niedomkniętego rozłącznika bezpiecznikowego. Ten sam wyłącznik pokazano na zdjęciu 8 w świetle widzialnym. W świetle widzialnym widoczne są bardzo subtelne osmolenia w górnej części kasety.

Bez pomiaru termowizyjnego stan awaryjny pokazany na fotografiach 9 i 10 nie byłby możliwy do detekcji.

Na zdjęciu nr 9 pokazany jest widok przewodu zasilającego RBK – temperatura przewodu wynosi ok.140oC – to dwukrotne przekroczenie temperatury roboczej dla tego przewodu.

Na zdjęciu 10 widoczne jest odspojenie izolacji przewodu. Gdyby nie zatrzymano ruchu na przedstawionym wyłączniku, z pewnością doszłoby do przebicia pomiędzy poszczególnymi fazami prowadzonym w wiązce dochodzącej do RBK.

Fot. 9. Widok przewodu nagrzanego od złego zestyku na nożu bezpiecznika mocy

Fot. 10. Widok odspojonej izolacji na przewodzie zasilającym RBK

Jaki wniosek płynie z przeprowadzonej uproszczonej analizy pożaru?

Energia elektryczna jest dobrem pierwszej potrzeby powszechnie dostępnym zgodnie z wymogami ustawy Prawo energetyczne. Jednak je powszechność nie idzie w parze z brakiem zagrożeń. Zagrożenia od instalacji hydraulicznej, gazowej czy cieplnej potrafimy szybko wykrywać przy pomocy naszych zmysłów. W przypadku instalacji elektrycznej ludzie nie mają możliwości zobaczenia osłabienia izolacji lub przegrzewania się zestyków. Dlatego tak istotne jest rzetelne sprawdzanie instalacji elektrycznych np. za pomocą kamery termowizyjnej lub innych przyrządów. Bardzo istotne jest też, żeby osoba sprawdzająca wykonała swoją pracę z należytą starannością. Źle wykonane pomiary i ocena stanu technicznego instalacji mogą skutkować dotkliwym w skutkach pożarem.

Autor: mgr inż. Tomasz Karwat rzeczoznawca IR SEP i NOT, wykładowca Akademii Umiejętności Inżynierskich
Słowa kluczowe:
pożarprzyczyna pożaru