Страницы истории пожарной безопасности в электроэнергетике (окончание)
 
Кабельно-проводниковая продукция и аксессуары

Страницы истории пожарной безопасности в электроэнергетике (окончание)

Экспериментальные и аналитические исследования пожарной опасности электроустановок

В 80-е годы под Рязанью произошёл крупнейший (по ущербу) пожар, на котором полностью сгорел шпало-пропиточный завод вместе со складом шпал. По подсчётам специалистов, этих шпал полностью хватило бы для их замены на железной дороге от Москвы до Рязани.

В качестве основной причины пожара следственные органы выдвинули версию о причастности к нему горящих (алюминиевых) частиц, которые могли образоваться в зоне короткого замыкания в воздушной линии освещения штабелей шпал при раскачивании проводов при сильном ветре.

В соответствии с заданием руководства МВД СССР нами была   проведена   серия научноисследовательских работ, связанных с определением пожарной опасности частиц металлов, образующихся при КЗ медных и алюминиевых проводов (рис. 1а, 1б и 1в).

Рис. 1. Момент короткого замыкания проводов
а — в алюминиевых жилах; б — медные частицы;
в — алюминиевые частицы

Группа сотрудников отдела под моим руководством и к.т.н. А.А. Александрова разработала и создала ряд уникальных экспериментальных установок, с помощью которых определялись теплофизи-ческие параметры горящих и расплавленных частиц металла, образующихся в зоне короткого замыкания, а также их зажигательная способность по отношению к твёрдым и волокнистым горючим материалам. Были использованы такие новейшие для того времени методы исследований, как сверхскоростная регистрация движущихся частиц, индукционный способ удержания в магнитном поле одиночных моделируемых медных и алюминиевых частиц с последующим плазменным и высокочастотным их нагревом до температуры плавления и воспламенения.

Научная новизна работы заключалась в разработке математической модели и алгоритма расчёта теплосодержания частиц металлов, образующихся при КЗ в электросетях, при определении вероятности возникновения пожара от попадания этих частиц на горючие материалы. Экспериментальная проверка модели и результатов расчётов была выполнена на уникальном, специально созданном стенде (рис. 2).

Рис. 2. Стенд для экспериментальной проверки модели и результатов расчётов
теплосодержания частиц металлов, образующихся при КЗ в электросетях

Результаты работы были включены в гл. 7.4 Правил устройства электроустановок; на её основе была создана пожарно-криминалистическая методика по определению причастности частиц металлов при КЗ в электропроводках к возникновению пожаров, которая используется в экспертной практике.

Подтверждением научной новизны и значимости результатов можно считать их публикацию в журнале Академии наук СССР «Физика горения и взрыва». Наблюдения показали, что процесс горения крупных частиц алюминия нельзя объяснить, опираясь только на известную пузырьковую или паро-фазную модели горения. Мы впервые предложили и экспериментально доказали наличие стадии кратерного горения крупных алюминиевых частиц (рис. 3), что объясняло большую длительность   их горения, а следовательно, и высокую пожарную опасность.

Рис. 3. Алюминиевые частицы после кратерного горения

По имеющимся в институте данным, аналогичные исследования ни в нашей стране, ни за рубежом не проводились, и до сих пор они остаются оригинальными.

Одним из основных направлений работы отдела явились исследования в области оценки и обеспечения пожарной безопасности силового электрооборудования и кабельных изделий.

В первые годы становления отдела (конец 70-х — начало 80-х годов) эти работы под моим руководством выполняла группа сотрудников во главе с И.Ф. Поединцевым. В составе творческого коллектива совместно со специалистами ОАО «ВНИИКП» за разработку не распространяющих горение кабелей И.Ф. Поединцев был удостоен звания лауреата премии Совета Министров СССР.

В последующие годы в части разработки кабелей задача существенно усложнилась. С выходом Закона о пожарной безопасности №123-ФЗ потребовались кабели, не только не распространяющие горение, но и огнестойкие, безгалогенные, с низким дымо- и газовыделением, а также с малой токсичностью продуктов горения (рис. 4).

Рис. 4. Испытания кабелей на нераспространение горения

Выполненные в течение 15 лет исследования позволили эту задачу решить, а коллектив исполнителей, в том числе и я, был отмечен премией Правительства России в области науки и техники за 2010 год.

Большие работы были проведены одним из моих аспирантов — В.А. Пехотиковым по исследованию и разработке методов определения пожарной опасности светотехнических изделий, в том числе ламп накаливания (рис. 5а и 5б).

Рис. 5. Определение пожарной опасности светотехнических изделий

Научная новизна выполненных исследований заключалась в:

  • установлении показателей надёжности пуско-регулирующих аппаратов люминесцентных светильников и разработке на основе выполненных исследований вероятностного метода оценки их пожарной опасности;
  • определении теплофизических характеристик пожароопасных никелевых частиц, образующихся при аварийных режимах в лампах накаливания, и разработке методики оценки уровня пожарной опасности;
  • установлении физико-химических характеристик дифференциации момента возникновения аварийного режима в лампах накаливания, а значит, и их причастности к пожарам на объектах.

На основании этих исследований были разработаны изменения и дополнительные требования, которые были включены более чем в 20 государственных стандартов на конкретные виды продукции.

Позднее В.И. Пехотиков был удостоен звания Лауреата премии Правительства РФ в области науки и техники за участие в разработке устройств защитного отключения (УЗО).

Особенно активно разработка и усовершенствование нормативных документов выполнялись после выхода Федерального закона «Технический регламент о требованиях пожарной безопасности» (сейчас этот закон действует в редакции от 10.07.2012 г. №117-ФЗ).

Вместо действующих ранее норм пожарной безопасности (НПБ) в срочном порядке была разработана, в качестве подзаконных актов, серия государственных стандартов и сводов правил (рис. 6).

Рис. 6. Структура нормативных документов в области пожарной безопасности кабельных изделий, линий и электроустановок

Из-за ограниченного объёма статьи нет возможности рассказать обо всех работах, выполненных сотрудниками отдела под руководством моим и моих учеников, вошедших в научную школу: Гришина Е.В., Бокова Г.В., Смирнова В.В., Костарева Н.П. и др. Об этих работах, если будет интерес у читателей, я готов рассказать в следующей публикации.

Создание вероятностно-статистического метода анализа пожарной опасности электрических изделий исходя из стохастичности явлений, вызывающих их отказ и возгорание

Процесс возникновения аварийных режимов в электроустановках, а также отказов, вызывающих возгорание электрических изделий, всегда носит случайный (стохастический) характер. Даже ток КЗ, вызывающий нагрев токопроводящих жил проводов, в одной и той же цепи будет разным, в зависимости от мгновенного значения тока при его синусоидальном изменении, т.е. фазового угла момента замыкания.

Исходя из этого вероятностная оценка пожарной опасности электроизделий и связанная с ней возможность нормирования этой опасности представлялись мне необходимыми и весьма перспективными направлениями работ.

В 1985 году готовился к изданию ГОСТ 12.1.004-85 «Пожарная безопасность. Общие требования», и я предпринял все усилия по разработке и внедрению в этот стандарт «Метода экспериментального определения вероятности возникновения пожара в электрических изделиях».

В дальнейшем этот метод, в усовершенствованном виде, был включён в ГОСТ 12.1.004-91 и уже совсем недавно, в 2012 году, в обновлённом виде передан по просьбе руководства ТК 89 Международной электротехнической комиссии (МЭК) для включения его в один из международных стандартов. Говоря о совместной разработке стандартов в рамках МЭК, хотелось бы ещё несколько слов сказать о нашем международном сотрудничестве с ТК 89 МЭК «Испытание электрооборудования на пожарную опасность».

В 1979 году я совместным решением Госстандарта и МВД СССР был назначен председателем постоянной советской части ТК 89 МЭК. Эта почётная общественная работа — представлять СССР на международном уровне — позволяла мне, а через меня и институту активно участвовать в работе МЭК, присутствовать на всех заседаниях комитета и в отличие от многочисленных наблюдателей давала право голосовать за принятие (или отвод) различного рода нормативных документов МЭК, т.е. отстаивать интересы нашей пожарной охраны и страны в целом.

Руководитель ТК 89 МЭК Уберто Верселлотти высоко оценил нашу работу в комитете, а особенно он отметил наше участие в разработке международного стандарта, прислав соответствующее благодарственное письмо в адрес руководства института.

Создание научной школы «Проблемы обеспечения пожарной безопасности электрических изделий и электроустановок»

Каждый научный сотрудник, набирая научный потенциал и авторитет, мечтает о создании своей научной школы.

Понятие «школа», как известно, включает в себя наличие учителей, учеников и самого здания школы. В научной школе всё так же, только присутствуют энтузиазм, желание и стремление узнать и открыть что-то новое, неизвестное, и всё это объединяется общностью научных интересов.

По мере становления и расширения отдела я старался подбирать людей творческих, целеустремленных, трудолюбивых и организованных — как показала жизнь, это очень важные качества соискателя.

Мне повезло — восемь сотрудников отдела оказали мне честь и просили стать их научным руководителем.

Семь из них подготовили и успешно защитили кандидатские диссертации, внеся свой вклад в развитие пожарной электротехнической науки. И.Ф. Поединцев тоже подготовил диссертационную работу, успешно сдал кандидатские минимумы, стал лауреатом премии Совета Министров СССР, очень много тратил времени на работы с энергетическими организациями, работал с комиссией по ПУЭ, но так и не успел окончательно оформить диссертацию и сдать её в Совет.

Деятельность школы, конечно, неразрывно связана с работой отдела, в котором она создавалась. Крупным достижением отдела стало строительство лабораторного корпуса (здание школы), которое включало также формирование современной научно-экспериментальной базы, оснащение её новым, высокоэффективным испытательным оборудованием, что дало возможность впервые в истории МВД СССР аккредитовать (в декабре 1990 г.) отдел в качестве национального центра испытаний электрических изделий на пожарную опасность. Впоследствии этот центр вошёл в состав Российского научно-исследовательского центра пожарной безопасности.

В заключение я хотел бы поблагодарить судьбу за то, что она подарила мне возможность быть у истоков, участвовать в создании электротехнического отдела института, а в дальнейшем — в процессе становления и развития этого направления стать научным руководителем (учителем) при подготовке кандидатских диссертаций своих учеников — сотрудников отдела: А.А. Александрова, Б.И. Кашолкина, В.А. Пехотико-ва, Е.В. Гришина, Г.В. Бокова, В.В. Смирнова, Н.П. Костарева.

Я выражаю искреннюю благодарность всем сотрудникам (более 200 чел.), которые работали в отделе и своей деятельностью помогли ему завоевать авторитет и получить вполне заслуженное признание.

(Окончание. Начало в № 2)

Обсудить на форуме

Нужен кабель? Оформи заявку бесплатно