st. asp. Roman Sularz Głowno dnia 5.06.1995 r.
ZSI 21 pl. III
Praca Kontrolna Nr. 2
z przedmiotu: „Profilaktyka przeciwpożarowa w elektroenergetyce”.
Temat: Zasada działania i budowa urządzeń elektrycznych, przyczyny powstania pożarów oraz ochrona przeciwpożarowa tych urządzeń.
Stosowanie wszelkiego rodzaju urządzeń elektrycznych niesie za sobą niebezpieczeństwo powstania zagrożeń w zakresie ochrony przeciwpożarowej. Celem niniejszej pracy jest krótkie przedstawienie zasad i budowy działania, przyczyn powstania pożarów oraz ochrona przeciwpożarowa (zapobieganie) niżej wymienionych urządzeń elektrycznych:
- transformatory
- silniki prądu stałego i zmiennego
- generatory
- urządzenia grzejne
- urządzenia oświetleniowe.
1. Transformatory.
Transformatory to urządzenia elektryczne przetwarzające energię elektryczną o danym napięciu na energię elektryczną o innym napięciu. Transformator zbudowany jest z rdzenia wykonanego najczęściej ze stali o właściwościach ferromagnetycznych oraz dwóch oddzielnych i izolowanych uzwojeń z drutu miedzianego nawiniętego na rdzeń. Transformatory dużej mocy są obudowane i umieszczone w kadzi olejowej, natomiast małe transformatory są bez obudowy. Bezpośrednimi przyczynami powstania pożarów i wybuchów transformatorów są:
- uszkodzenie uzwojeń (uszkodzenie izolacji powodujące przepływ dużego prądu zwarciowego i związane z tym wydzielanie bardzo dużych ilości ciepła),
- przepięcia (pojawienie się napięcia znacznie wyższego od znamionowego np. na skutek wyładowania atmosferycznego w linii),
- prądy wirowe w rdzeniu przy złym stanie izolacji między blachami rdzenia,
- uszkodzenie izolatorów doprowadzających przewody zasilające do transformatorów (powoduje to zwarcia i powstawanie łuków elektrycznych),
- pogorszenie właściwości izolacyjnych oleju (może powodować zwarcia i iskrzenie).
Ochrona przeciwpożarowa transformatorów polega na:
- właściwa obudowa,
- stosowanie zabezpieczeń zwarciowych i przeciążeniowych,
- stosowanie urządzeń pozwalających obserwować stan w komorze olejowej (termometr, olejowskaz),
- stosowanie zamiast oleju z ropy naftowej olejów syntetycznych i niepalnych,
- stosowanie poduszek azotowych w hermetycznych zbiornikach olejowych,
- stosowanie stałych instalacji gaśniczych zraszaczowych lub na CO2.
Szczegółowe wytyczne odnośnie eksploatacji, budowy nowych transformatorowych zwarte są w odpowiednich przedmiotowo zarządzeniach ministerialnych.
2. Silniki prądu stałego i zmiennego.
Zbudowane są z trzech podstawowych elementów tj. wirnik, stojan i obudowa. Ogólnie silniki dzielą się na silniki prądu stałego i zmiennego. Dalej silniki prądu zmiennego dzielą się na synchroniczne i asynchroniczne, następnie silniki asynchroniczne dzielą się na pierścieniowe i klatkowe.
Wszystkie silniki elektryczne z punktu widzenia profilaktyki przeciwpożarowej można traktować jednakowo z wyjątkiem silników prądu stałego, w których występuje duże iskrzenie na komutatorze.
Zasada działania silnika jest bardzo podobna do transformatora z tym, że silnik przetwarza energię elektryczną na mechaniczną.
Rozpatrując zagrożenie pożarowe jakie stwarzają silniki należy rozpatrzyć jego stan pracy.
a) Stan jałowy - jest całkowicie bezpieczny pożarowo.
b) Stan pracy normalnej - jest bezpieczny pożarowo jeżeli działa właściwie chłodzenie silnika.
c) Stan obciążenia roboczego - niebezpieczny pożarowo ponieważ silnik pobiera wtedy więcej mocy z sieci niż jego moc znamionowa. Ciepło wydzielane w silniku znacznie rośnie powodując wzrost temperatury dopuszczalnej. W tym przypadku najniebezpieczniejsze są silniki małej mocy, które nie posiadają zabezpieczeń przeciążeniowych.
d) Stan zwarcia - przyczyną stanu jest m. in. zatrzymanie wirnika bez odłączenia napięcia lub zwarcie bezpośrednie w uzwojeniu stojana lub wirnika. W pierwszym przypadku bardzo duża część mocy znamionowej pobieranej z sieci zamieniają się w ciepło w uzwojeniach. Są to stany bardzo niebezpieczne pożarowo i dlatego stosuje się zabezpieczenia zwarciowe. Pożary silników są zdarzeniami bardzo częstymi. Powodem ich jest zła eksploatacja.
Zapobieganie powstawaniu tych pożarów polega na:
- właściwej konstrukcji i wykonaniu silnika,
- odpowiednim doborze silnika do warunków pracy,
- właściwej eksploatacji silnika.
3. Generatory.
Są to urządzenia służące do wytwarzania energii elektrycznej. Generatory prądu zmiennego dzielą się na synchroniczne i asynchroniczne. Podlegają one ogólnej zasadzie odwracalności i dlatego mogą one pracować jako prądnice lub jako silniki. Zatem zasada działania generatorów jak również ich budowa jest bardzo podobna do silników. Przy wytwarzaniu energii elektrycznej w generatorach powstają duże straty w postaci wydzielającego się ciepła. W związku z tym maszyny muszą być chłodzone. W małych maszynach stosuje się chłodzenie powietrzne w obiegu zamkniętym lub wodne. W dużych maszynach stosuje się chłodzenie wodorowe i wodorowo - wodne. Wodór jest w obiegu zamkniętym i odizolowanym od powietrza.
Największe zagrożenie pożarowe w generatorach stwarza system smarowania i chłodzenia łożysk. Powodem większości pożarów generatorów jest właśnie wyciek oleju z układu smarowania i chłodzenia łożysk. Przy zetknięciu oleju z wysoko nagrzanymi powierzchniami powstaje natychmiastowe zapalenie się tego oleju.
Profilaktyka pożarowa tych urządzeń polega na:
- prowadzeniu szczegółowego dozoru pracy urządzeń (obchody turbo - zespołów, stosowanie techniki video, obserwacja wskaźników pracy urządzenia),
- stosowanie stałych urządzeń gaśniczych.
4. Urządzenia grzejne.
Są to urządzenia przetwarzające energię elektryczną na użyteczną energię cieplną. Urządzenia te mają bardzo szerokie zastosowanie w gospodarstwach domowych i w różnego rodzaju procesach technologicznych. Ze względu na wykorzystanie zjawisk urządzenia grzejne można podzielić na:
- oporowe,
- elektrodowe,
- łukowe,
- indukcyjne,
- pojemnościowe,
- promiennikowe
Nagrzewanie oporowe polega na wykorzystaniu ciepła wydzielanego podczas przepływu prądu przez element grzejny o odpowiedniej rezystancji. Od grzejników domowego użytku najczęściej zapalają się materiały palne, które znajdują się zbyt blisko tych urządzeń.
Nagrzewanie pojemnościowe polega na wykorzystaniu ciepła strat dielektrycznych w dielektrykach niedoskonałych. Metodę tę można stosować tylko do nagrzewania materiałów nieprzewodzących. Większość tych materiałów to materiały palne dlatego też przy niewłaściwej obsłudze lub uszkodzeniu urządzenia może dojść do zapalenia nagrzewanego materiału.
Nagrzewanie promiennikowe polega na wykorzystaniu energii promieniowania padającego na materiał nagrzewany. Najczęściej używane są promienniki lampowe. Zagrożenie pożarowe stwarzane przez te lampy spowodowane jest częstym pękaniem baniek szklanych, których kawałki mogą spowodować zapalenie się materiałów palnych. Zagrożenie pożarowe stwarzane jest również w przypadku bliskiego usytuowania materiałów palnych.
Najwięcej pożarów spowodowanych jest przez urządzenie grzejne domowego użytku tj. żelazka, kuchenki, grzałki, grzejniki. Przyczyny tych pożarów to: nieostrożność osób posługujących się nimi, ustawienie urządzeń grzejnych w pobliżu materiałów palnych, na podłożu palnym lub wadliwe działanie na skutek błędów fabrycznych, zużycia, niewłaściwej eksploatacji lub niefachowo wykonanych napraw.
5. Urządzenia oświetleniowe.
Są to urządzenia służące do zmiany energii elektrycznej na energię promienistą (światło). Urządzenia te można by podzielić na:
- lampy żarowe (żarówki)
- lampy fluorescencyjne (świetlówki)
- lampy rtęciowe
- lampy łukowe
Wszystkie te urządzenia stwarzają mniejsze lub większe zagrożenie pożarowe, ale jest ono i tak mniejsze od stwarzanego przez urządzenia grzejne.
Zagrożenie pożarowe stwarzane przez żarówki powodowane jest tym, że tylko ok. 10% energii elektrycznej żarówka zużywa na energię promienistą, a pozostałość wydziela się w postaci ciepła nagrzewającego całą żarówkę do temperatury nawet 300 0C. Drugim elementem tego zagrożenia jest iskrzenie w oprawce co powoduje szczególne niebezpieczeństwo w pomieszczeniach zagrożonych wybuchem.
Lampy fluorescencyjne stwarzają mniejsze zagrożenie niż żarówki, ponieważ rura nagrzewa się do 50 0C, a dławik i zapłonnik do temperatury 100-120 0C. Bardziej niebezpieczne są lampy rtęciowe ze względu na wysoką temperaturę jarznika (ok. 1000 0C), który w przypadku potłuczenia może zetknąć się z materiałami palnymi. Jeszcze większe zagrożenie stwarzają lampy łukowe ze względu na bardzo dużą (kilka tysięcy 0C) temperaturę łuku ale lampy te stosowane są bardzo rzadko (lotnictwo, fotografika).
Profilaktyka pożarowa tych urządzeń polega na:
- usuwaniu kurzu, pyłu z tych urządzeń,
- likwidowanie luzów w połączeniach (stykach),
- stosowanie właściwych do występującego zagrożenia opraw tych urządzeń (przeciwwybuchowe, pyłoszczelne, wodoszczelne itp.),
- umieszczenie materiałów palnych w odpowiednich odległościach od tych urządzeń.