Obraz (1737)

Rysunek 8.2.

Krzywe tunelowe „temperatura - czas”, gdzie: 1 - niemiecka RABT,

2 - holenderska Rijkswaterstaat [22]¹

Do podtrzymania podstawowych funkcji instalacji elektrycznej w przypadku pożaru są stosowane specjalne kable i przewody odporne na działanie wysokiej temperatury. W zależności od wymaganego minimalnego czasu zasilania urządzeń elektrycznych w czasie pożaru - odpowiednio 30, 60, 90 min - mogą one mieć różne klasy podtrzymania funkcji E30, E60 i E90 (DIN VDE 4102, część 12: Zachowanie się materiałów i elementów budowlanych pod wpływem ognia. Podtrzymywanie funkcji urządzeń w czasie pożaru. Wymagania i badania [3]) lub klasy odporności ogniowej PH15, PH30, PH60, PH90 (PN-EN 50200 Metoda badania palności cienkich przewodów i kabli bez ochrony specjalnej stosowanych w obwodach zabezpieczających [4]).

Dokładne wymagania w zakresie czasu funkcjonowania urządzeń przeciwpożarowych w czasie pożaru określa Rozporządzenie Ministra Infrastruktury w sprawie warunków technicznych, jakim powinny odpowiadać budynki i ich usytuowanie (DzU nr 75/2002, poz. 690, z późniejszymi zmianami). Przewody zasilające urządzenia ppoż. należy instalować powyżej urządzeń tryskaczowych, ponieważ pod działaniem wody w krótkim czasie (około 30 minut) tracą one właściwości izolacyjne, lub układać w kanałach kablowych odpornych na działanie wody.

Dobierane przewody do zasilania urządzeń ppoż. muszą spełniać wymagania minimalnej wytrzymałości mechanicznej, długotrwałej obciążalności prądowej i przeciążalności, odporności na nagrzewanie przez prądy zwarciowe, spadku napięcia oraz samoczynnego wyłączenia podczas zwarć, zgodnie z powszechnie akceptowalnymi zasadami z uwzględnieniem wzrostu rezystancji powodowanej działaniem wysokiej temperatury¹².

Należy pamiętać, że do zasilania urządzeń ppoż., które muszą funkcjonować w czasie pożaru, nadają się przewody lub kable posiadające atest wraz z ich zamocowaniami, czyli spełniające określone wymaganie klasy podtrzymania funkcji E30, E60 lub E90, zgodnie z wymaganiami normy DIN VDE 4102 cz. 12 [3] (określone w rozporządzeniu [5] jako „zespoły kablowe”).

Do celów praktycznych wartość rezystancji przewodnika w temperaturze wyższej niż 20°C może zostać przedstawiona w następującej postaci:

R„ =R,

1293,16 J

(8.1.)

gdzie:

iD_k - temperatura pożarowa, w [K],

R₂₀ - rezystancja przewodów w temperaturze 20 C, w [iż].

Zmiana rezystancji przewodów powodowana wzrostem temperatury wynika bezpośrednio z prawa Wiedemanna - Franza - Lorentza ogłoszonego w 1853 r. i potwierdzonego w 1873 r., określonego następującą zależnością:

(8.2.)

_W

m-K ’

gdzie:

X - współczynnik przewodności cieplnej przewodnika, w y - konduktywność przewodnika, w [m/(rż-mm²)j,

L- stała Lorentza (L=2,44-10 ⁸W-D-K ²),

T - temperatura przewodnika, w [Kj.

Wzór (8.1.) stanowi uogólnienie prawa Wiedemanna - Franza - Lorentza i pozwala na szybkie wy/niic/onlo wm tości współczynnika k_p wzrostu rezystancji przewodu w okeślonej temperaturze wyższej od 20"C. Przebieg w/glęil

p

nej zmienności rezystancji przewodu funkcji temperatury k_p = — = ((ii) przedstawia rysunek 8.3.

Ren

Rysunek 8.3.

Zmienność wzrostu rezystancji przewodu funkcji temperatury pożarowej k_p=f(i3)

Przykład 8.1.

Ile wzrośnie temperatura przewodu zasilającego pompę pożarową, jeżeli temperatura otoczenia wzrośnie do wai tości 800°C?

R = R,

fl_k 2

[273,16 + 800 !    293.16

-4.5R,,. zatem:    k

= 4,5

Rezystancja przewodu podczas pożaru wzrośnie 4,5-krotnie, co pociągnie za sobą wzrost spadku napięcia ora/ pogorszenie warunków zwarciowych.

Przedstawiony przykład rachunkowy dowodzi, że podczas pożaru rezystancja przewodu wzrasta znacząco w stosunku do rezystancji w warunkach normalnej eksploatacji. Należy nadmienić, że problemu tego nie porus/a ją normy przedmiotowe dotyczące doboru przewodów w instalacjach elektrycznych.

Wymagany przekrój przewodów zasilających urządzenia ppoż., które muszą funkcjonować w czasie pożaru, ze względu na spadek napięcia można wyznaczyć ze wzoru, w którym został uwzględniony współczynnik wzrostu rezystancji przewodu spowodowany działaniem temperatury pożarowej w warunkach pracy ustalonej:

S> — Y-

k L

AU U„

100-V3l„C0S(p_t

— x•tg<p_n

(8.3.)

gdzie:

AU - dopuszczalny spadek napięcia, w [%],

L długość linii zasilającej, w [km],

U„ - napięcie znamionowe silnika, w [V],    _

tgip = J—₂--1

\ COS <p

cos<i>_r- współczynnik mocy silnika podczas rozruchu, w [-],

X=x'L- reaktancja przewodu (linii) zasilającej, w [£i], x' - jednostkowa reaktancja przewodów, w [Q/km], l_l} - prąd obciążenia przewodu, w [A],

k_p - współczynnik poprawkowy uwzględniający wzrost rezystancji przewodu spowodowany działaniem tempom tury, zgodnie z tabelą 8.1., w [-],

y konduktywność przewodu zasilającego, w [m/(Q-mm²)].

W przypadku rozruchu silnika lub innych urządzeń, które pobierają znaczny prąd podczas rozruchu, wzór (8 3.) przybiera następującą postać:

7-

AU, U„

IDO. J3.I nnsm

-Xtg<p,

(8H.1)

1

   Przebieg każdej krzywej „temperatura - czas” może być zmieniony w chwili rozpoczęcia akcji gaśniczej, lecz dla celów projektowych należy przyjmować warunki ekstremalne, w zależności od wymaganego czasu funkcjonowania urządzeń w czasie pożaru.

¹²    Do zasilania ppoż. urządzeń elektrycznych, które muszą funkcjonować w czasie pożaru, niedopuszczalne jest stosowanie przewodów aluminiowych z uwagi na temperaturę topnienia wynoszącą około 660°C. Temperatura topnienia miedzi wynosi okoto 1083’C. W przypadku tuneli komunikacyjnych przewody o odpowiedniej odporności ogniowej, ze względu na temparaturę przekraczającą temperaturę topnienia miedzi, są środkiem niewystarczającym. Należy stosować dodatkowe środki ochrony uniemożliwiaiace