Размещено на http://www.allbest.ru/

2

Государственное учреждение

Отряд федеральной противопожарной службы №11

Тактика тушения пожаров на объектах энергетики (расчёт сил и средств)

Интенсивный рост потребления электроэнергии во всех отраслях народного хозяйства требует постоянного внимания к повышению пожаробезопасности электроустановок.

Анализ противопожарного состояния объектов различного назначения показывает, что их пожарная безопасность во многом зависит от технического состояния электрооборудования и электроустановок в целом. Недооценка этого факта нередко приводит к возникновению пожаров (в том числе и крупных) со значительным материальным ущербом.

По статистическим данным пожары от электроустановок в целом по стране составляют примерно 28 % общего количества. В отдельных случаях пожары сопровождаются гибелью или травматизмом людей.

Ущерб от пожаров, возникающих на электростанциях, энергетических установках промышленных и сельскохозяйственных предприятий, как правило, значителен. Так, на одной из тепловых электростанций произошел пожар и были повреждены лишь кабельные коммуникации. Прямой ущерб составил несколько десятков тысяч рублей. Однако из-за нарушения энергоснабжения ряда предприятий, простоя оборудования и сокращения выпуска продукции убытки превысили несколько сотен тысяч рублей.

По данным статистики пожары на энергообъектах распределяются следующим образом:

на тепловых электростанциях -- 52 %;

на подстанциях -- 43 % и на гидроэлектростанциях -- 5 %

Распределение пожаров и загораний по месту их возникновения имеет следующий вид: Трансформаторы и реакторы 43 %

Склады топлива и топливоподачи, установки пылеприготовления 25 %

Электрические машины (генераторы, гидрогенераторы, синхронные компенсаторы) 16 %

Кабельные сооружения 9 %

Прочие сооружения электростанций и подстанций 7 %

Это подтверждает необходимость уделять повышенное внимание вопросам предупреждения и тушения пожаров на крупных энергетических объектах. Большинство пожаров от электроустановок можно предотвратить, а причиняемый ими ущерб свести к минимуму, если обслуживающий персонал (особенно работники электроцехов) будут знать особенности пожарной опасности электрооборудования и порядок действий по тушению возникшего пожара (загорания).

В книге предпринята попытка на основе имеющихся в специальной литературе данных, научно-исследовательских работ, статистики пожаров в систематизированном и доступном для широкого круга читателей виде изложить некоторые аспекты пожарной опасности электрооборудования и особенности тушения пожаров, возникающих при его эксплуатации. Уделено внимание и вопросам тушения пожаров на крупных энергетических объектах.

Основные понятия, термины и условия возникновения пожаров

Большую роль при изучении и практическом решении вопросов противопожарной защиты играют понятия и определения, поскольку они позволяют различным специалистам однозначно понимать сущность процессов, происходящих при горении веществ и их тушении, а также требований правил пожарной безопасности.

Горение -- химическая реакция окисления, сопровождающаяся выделением тепла и излучением света.

Пожар -- неконтролируемое горение, развивающееся во времени и пространстве.

Загорание -- неконтролируемое горение вне специального очага, не причинившее материального ущерба.

Пожарная опасность -- возможность возникновения и (или) развития пожара, сопровождающегося последствиями.

Зажигание -- воздействие источника зажигания на материал или вещество, приводящее к возникновению горения.

Источник зажигания -- носитель энергии (например, горящее или накаленное тело, электрический разряд), обладающий ее запасом и температурой, достаточными для инициирования горения.

Самовозгорание -- возникновение горения без воздействия источника зажигания. Причина пожара -- явление или обстоятельство, непосредственно обусловливающее возникновение пожара (загорания).

Расследование причины пожара -- действия, направленные на установление обстоятельств, при которых возникло неконтролируемое горение, развившееся затем в пожар. Эти действия включают в себя определение очага пожара (места первоначального возникновения горения), источника зажигания и условий, способствовавших развитию и распространению пожара. Расследование причины пожара должно заканчиваться разработкой мероприятий, направленных на предотвращение подобных случаев пожара.

Под горением понимается совокупность физических и химических процессов, основой которых является быстропротекающая реакция окисления, сопровождающаяся выделением значительного количества тепла и излучением света. На большинстве пожаров в основе горения лежат реакции соединения горючих веществ с кислородом воздуха, и только в случаях, когда горят пиротехнические изделия и некоторые другие материалы, горение происходит за счет кислорода, содержащегося в молекуле горючего вещества, или кислорода окислителя.

Интенсивность горения зависит от агрегатного состояния горючих веществ, от степени смешиваемости их с окислителем, от количества негорючих компонентов, входящих в состав горючего вещества, и других факторов.

С усилением степени размельченности или степени распыла горючесть веществ возрастает. Так, кусок магния трудно воспламеняется от открытого огня. Тот же кусок, превращенный в порошок, горит со взрывом.

Горение может возникать не только при совмещении горючего вещества с окислителем и источником зажигания, но и при других обстоятельствах. Для протекания процесса горения в воздухе необходимы горючее вещество, кислород (воздух) и источник зажигания. Горючее вещество и кислород -- реагирующие вещества -- составляют горючую систему, а источник зажигания вызывает в ней реакцию окисления. При установившемся горении источником зажигания служит тепло зоны реакции.

В общем случае условия возникновения горения могут быть разделены на две группы: необходимые и достаточные. Необходимые условия -- это наличие горючего вещества, окислителя и источника зажигания. Однако соблюдение этих условий еще не означает, что горение возникнет. Например, в жилой квартире имеется горючее вещество (мебель, одежда ч т. п.), окислитель (кислород воздуха) и источник зажигания (огонь газовой плиты, огонь сигареты и т.п.), однако, как правило, горение не возникает. Достаточные условия -- это одновременное совмещение горючего вещества, источника зажигания и окислителя, а также непрерывное поступление окислителя в зону горения и удаление из нее продуктов горения. Роль и значение этих условий зависят от физико-химических характеристик горючих веществ, энергетических характеристик источника зажигания, природы окислителя и других факторов.

Как правило, процесс возникновения пожара является результатом последовательно связанных между собой действий людей. Почему возникновение пожара обязательно нужно связывать с деятельностью людей? Дело в том, что, с одной стороны, человек в состоянии предотвратить возникновение пожара, а с другой, -- практически все пожары связаны с его деятельностью. Практика свидетельствует, что к пожарам приводят: технические, организационные и иные действия, которые в рамках добросовестного заблуждения не учитывают требований пожарной безопасности, что устанавливается лишь в ходе последующего расследования; халатное отношение к выполнению известных и понятных правил пожарной безопасности.

Создание условий для возникновения пожара в рамках добросовестного заблуждения происходит, как правило, при:

- отсутствии сведений о пожарной опасности технологических процессов, агрегатов, операций, веществ и материалов и т. п.;

- некомпетентности лица, которому поручено выполнение работ, в вопросах пожарной безопасности.

Халатное отношение к выполнению известных и понятных правил пожарной безопасности, приводящее к созданию условий для возникновения пожара, выражается чаще всего в виде:

- отсутствия или низкого уровня трудовой и производственной дисциплины;

- уклонения под тем или иным предлогом от выполнения требований государственного пожарного надзора;

- низкой требовательности лиц, непосредственно отвечающих за пожарную безопасность объекта.

Приведенное разделение причин, создающих условия для возникновения пожаров, не претендует на абсолютную точность, но позволяет разграничить добросовестное заблуждение от преднамеренности, техническую неграмотность от недисциплинированности, беспринципность и слабоволие от неосторожности и т. п.

В чем выражается конкретно деятельность людей, приводящая к созданию условий для возникновения пожара? Ответ на этот вопрос следует искать в приведенном определении пожара, поскольку возникновение неуправляемого горения является последней стадией процесса создания условий для возникновения пожара, в ходе которого происходит совмещение горючего и источника зажигания.

Следовательно, ответ на поставленный вопрос может быть один: всякая деятельность, приводящая к накоплению, размещению и применению горючего такого вида, количества и качества, когда случайное занесение источника зажигания ведет к возникновению неуправляемого горения, или использование с нарушением правил эксплуатации технически неисправных или запрещенных источников тепловой энергии обязательно ведет к возникновению загорания (пожара).

Для отопления помещений использовалась самодельная теплогенерирующая установка (ТГУ). Администрацией объекта для обслуживания ТГУ привлекались лица, не подготовленные к данной работе. Пожар был обнаружен дежурным теплогенераторщиком, когда горела солярка в поддоне ТГУ. Не выключив установку и не вызвав пожарную часть, он принялся тушить огонь песком, но неудачно. Через некоторое время огонь достиг перекрытия, охватил склад электрооборудования, вулканизационную и вышел на покрытие. Примерно через час от начала обрушилось совмещенное покрытие здания блока постов на площади 1600 м², а еще через полчаса произошло повторное обрушение на площади 620 м². Тушение пожара продолжалось около 5 ч.

Из-за объективных и субъективных причин число пожаров от электротехнических причин ежегодно увеличивается в среднем на 2,7 %.

Последствия пожаров во многом зависят от причин и условий, способствующих их распространению или препятствующих тушению. По статистическим данным известно, что число пожаров, получивших распространение из-за позднего сообщения о пожаре, составляет около 48 %, а в результате непринятия мер по тушению до прибытия пожарных подразделений -- около 4 % - Это подчеркивает необходимость знания людьми (особенно занимающимися обслуживанием электрооборудования) последовательности действий при обнаружении и тушении пожара. В этой связи важно получить необходимый объем информации о способах и средствах тушения пожаров

Особенности развития пожаров на объектах электроэнергетики

Современные промышленные предприятия характерны высокой энергоемкостью силовых установок и оборудования. Так, например, один из крупных металлургических заводов питают энергией более десяти понижающих подстанций, от которых работает около 100 тыс. электродвигателей и трансформаторов. Общая длина электрокабельных туннелей и полуэтажей составляет несколько десятков километров.

Среди горючих веществ и материалов, встречающихся на электростанциях, можно выделить: дизельное топливо для аварийных силовых установок, гидравлическое масло, смазочные масла (например, для охлаждения и смазки подшипников турбин), трансформаторное масло, водород для охлаждения ротора генератора, горючие фильтрующие материалы (древесный уголь), изоляцию электрических кабелей, конструкционные материалы на основе пластмасс и др.

Охлаждение турбогенераторов водородом, например, предусматривает установку водородных батарей вместимостью до 2500 м³ (при давлении 1Q5 Па и температуре 0СС). Генераторы и соединительные трубы заполняются водородом и осушаются с помощью инертного газа. Несмотря на наличие в системе ряда предохранительных устройств (приспособлении для вентиляции, регуляторов давления и т. п.) следует считать, что водород может проникнуть в турбинный зал. Взрыв водорода может привести к загоранию смазочного масла.

Из анализа пожаров в зданиях электростанции видно, что распространение огня в машинных залах и котельных происходит, как правило, очень быстро. Это связано с интенсивным горением масла (в машинных залах), мазута, дизельного топлива и других горючих жидкостей (в котельных), находящихся в горячем или подогретом состоянии. Быстрое развитие пожара приводит к интенсивному повышению температуры, прогреву до критических температур металлических конструкций и обрушению покрытия.

Так. при пожаре на одной ил электростанций металлические фермы и железобетонное покрытие над машинным залом обрушилось через 11 мин после возникновения пожара. При обрушении конструкций покрытия выводятся из строя дорогостоящее, уникальное оборудование, турбогенераторы, маслопроводы и т.д. Надолго выводятся из строя турбоагрегаты или электростанция в целом.

Оценивая пожарную опасность кабельных сооружений, нужно отметить, что в качестве материала, используемого для оплетки и изоляции проводов и кабелей, часто применяется поливинилхлорид, который при нагреве выделяет хлористый водород.

Большинство выпускаемых промышленностью кабельных изделий (за исключением кабелей типа КМЖ с минеральной изоляцией и в металлической оболочке) относятся к группе горючих, так как для изоляции и защитных покровов используются горючие материалы: полиэтилен, кабельный пластикат ПВХ, резина, бумага, битум, масло.В кабельных туннелях и полуэтажах кабели укладывают на специальные металлические конструкции, располагаемые с одной или с двух сторон туннеля. Вертикальное расстояние в свету между горизонтальными конструкциями для силовых кабелей зависит от числа кабелей в ряду и от напряжения. Например, при напряжении до 10 кВ и при числе кабелей в ряду не более четырех это расстояние составляет 200 мм.

Количество горизонтальных конструкций зависит от высоты туннеля или кабельного помещения и при высоте 2 м будет составлять 8--10. В связи с этим общее количество кабелей в туннеле может быть при двустороннем расположении конструкций 65--80, а при одностороннем 32--40. В местах пересечения кабельных потоков число кабелей на участке туннеля значительно возрастает. Удельная горючая нагрузка этих помещений составляет 25--40 кг/м².

При пожарах в кабельных помещениях в начальный период происходит медленное развитие горения и только спустя некоторое время скорость его распространения существенно увеличивается. Практика свидетельствует, что при реальных пожарах в кабельных туннелях наблюдаются температуры до 600 °С и выше. Это объясняется тем, что в реальных условиях горят кабели, которые длительное время находятся под токовой нагрузкой и изоляция которых прогревается изнутри до температуры 80 °С и выше.

Иногда наблюдается одновременное воспламенение кабелей в нескольких местах и на значительной длине. Связано это с тем, что кабель находился под нагрузкой и его изоляция нагрелась до температуры, близкой к температуре самовоспламенения.

В кабельных помещениях пожары возникают в основном из-за короткого замыкания (КЗ), электрического пробоя изоляции или ее перегрева. Развитию пожаров способствует наличие горючей изоляции и ее нагрев рабочими токами, а также то, что закрытые люки в перекрытиях туннелей препятствуют выходу продуктов горения, которые удаляются лишь через вентиляционные отверстия в торцах туннеля (отсека). При движении продуктов горения вдоль кабельных линий происходит нагрев изоляции, что приводит к резкому увеличению скорости распространения горения.

В помещениях контрольных кабелей обычно проложены линии оперативного тока, которые не защищена от перегрузки и токов КЗ. При повреждении и КЗ на такой линии почти одновременно по всей длине кабеля возникает множество очагов горения и пожар может быстро распространяться на другие помещения или установки, расположенные даже на значительном удалении от места первоначального возникновения горения.

Развитие пожаров в кабельных помещениях с кабелями в маслонаполненных трубах при равных условиях газообмена происходит более интенсивно, чем по кабелям воздушной прокладки. Вызвано это тем, что масло в трубах находится при температуре 35--40°С под избыточным давлением и при разгерметизации трубы растекается, увеличивая площадь горения и температуру в помещении.

Пожары в туннелях нередко приводят к возникновению источников зажигания (пои прохождении токов КЗ) на других участках электросети: на пультах управления, в ячейках распределительных устройств (РУ), трансформаторных блоках, что может явиться причиной нового очага пожара.

Опыты по изучению условий распространения огня в кабельных сооружениях, во время которых сжигались силовые кабели с различной изоляцией, с наружным покровом и без него, в том числе контрольные кабели и кабели связи, показывают, что в начальной стадии горения кабелей одновременно с обильным дымовыделенинм происходит рост температуры. Это приводит к плавлению мастики и материалов (битум, смола), которыми пропитаны кабели.

Расплавленная и горящая масса стекает на расположенные ниже кабели, изоляция которых также воспламеняется. Токопроводящие жилы кабелей оголяются, что приводит к дополнительным КЗ и появлению новых очагов пожара.

Большое влияние на развитие пожара оказывают соединительные муфты, которые содержат 8--12 кг горючей изоляционной массы. Во время экспериментов наблюдались ее плавление, воспламенение и разбрызгивание на расстояние 3--5 м, что способствовало распространению огня.

Опытами установлено, что при горении кабелей, уложенных по стенам на кронштейнах, температура под перекрытием через 8 мин достигала 600 °С, а через 9--12 мин -- 800 °С. При этом скорость распространения огня в вертикальном направлении в зависимости от расстояния между кронштейнами, на которые уложены кабели, составляет 0,45--0,5 /мин. а в горизонтальном-- 0,18--0,35 м/мин. Скорость распространения огня по площади находится в интервале 0,08--0,17 м²/мин.

Развитие пожара в машинных залах электростанций во многом зависит от характера возникновения горения (воспламенение паров масла, взрыв, КЗ и т. п.). Наиболее интенсивно развиваются пожары при взрывах, когда возникает множество очаговых повреждений систем соседних генераторов, турбин, в результате чего возможны выход водорода из системы охлаждения, растекание масла, образование КЗ на линиях оперативного тока, контрольных и силовых кабелей. Могут иметь место обрушения ограждающих конструкций здания.

При аварии маслосистем и горении масла обстановка осложняется тем, что масло через неплотности к проемы растекается на нижерасположенные отметки в кабельные каналы, туннели и полуэтажи. В пламени оказываются масляные емкости я маслопроводы других блоков. При этом выделяется большое количество дыма, что часто не позволяет дежурному персоналу произвести все необходимые операции по оперативному плану тушения и обеспечить постоянный контроль других агрегатов.

Сложность обстановки при горении масла заключается в том, что емкости маслосистем, маслопроводы, насосы находятся на нулевой отметке, где происходит горение растекающегося масла, тогда как генераторы и турбины со всеми приборами контроля и управления находятся выше нулевой отметки, т. е. в зоне действия дыма и пламени. Скорость распространения огня по площади может достигать 25 м²/мин.

Среди веществ, применяемых на электростанциях, наиболее пожароопасными являются турбинное и трансформаторное масла. Развитие пожаров в трансформаторах зависит в основном от причин их возникновения и поведения корпуса трансформатора. При местном перегреве сердечника горение обычно носит тлеющий характер и может продолжаться длительное время.

Признаками такого пожара являются выделение газов в камере газового реле, а также шум трансформатора. При несвоевременном отключении трансформатора происходит КЗ и горение в обмотках. Обнаружить это можно по выходу продуктов горения из консерватора, разрушению предохранительной мембраны, выпучиванию стенок или крышки баков.

При межвитковых пробоях и КЗ в обмотке высокого напряжения и своевременном срабатывании аппаратов защиты наблюдается только местное выгорание обмотки. В противном случае в зависимости от мощности КЗ может произойти разрушение мембраны, консерватора и срыв крышки трансформатора с выбросом масла наружу.

При большой мощности КЗ (чаще на стороне низкого напряжения) и длительном горении происходит разрушение консерватора, а затем корпуса трансформатора, в результате чего растекающееся масло создает угрозу соседним трансформаторам и устройствам.

Выделяющийся дым осложняет обстановку, так как твердые его частицы осаждаются на влажных изоляторах, снижая их диэлектрические свойства, что приводит к перекрытию изоляторов и образованию новых очагов горения. Горение масла на трансформаторе приводит к разрушению других изоляторов, к падению токопроводов на землю. При этом корпус трансформатора может оказаться под напряжением. Наибольшие повреждения с разрывом корпуса трансформатора происходят при КЗ на входных или выходных токопроводах.

Пожары в распределительных устройствах возникают в основном при авариях маслонаполненных аппаратов или из-за воспламенения изоляции. Из них наиболее пожароопасными являются: масляные выключатели, трансформаторы (силовые, измерительные), реакторы и конденсаторы. Загорания в масляных выключателях чаще всего возникают при перекрытии между проходными изоляторами внутри выключателя или между изолятором и корпусом. В первом случае возможен разрыв корпуса, а во втором -- прогар его и разлив горящего масла.

Разрыв корпуса иногда бывает настолько сильным, что происходит срыв двери камеры и горение может распространиться по секции и в целом по всему РУ.

Особенности развития пожаров в других маслонаполненных аппаратах аналогичны описанным. Для пожаров в РУ характерна большая скорость задымления помещений из-за небольших объемов камер, коридоров и высокой дымообразующей способности материала изоляции и трансформаторного масла. Наиболее сложная обстановка может быть при пожаре, если РУ расположены внутри здания электростанции. В этом случае возможно задымление смежных помещений, что не позволит оперативно контролировать направление распространения горения и управлять работой систем, обеспечивающих функционирование энергоблоков.

Пожары с тяжелыми последствиями могут быть в основных и вспомогательных помещениях котельных цехов, где возможно сосредоточение большого количества котельного топлива. В пылеприготовительных отделениях не исключены взрывы угольной пыли.

В котельных цехах, применяющих мазут в качестве основного или растопочного топлива, при повреждении мазутопроводов возможно быстрое растекание горючей жидкости и ее воспламенение от пламени форсунки (давление мазута около 3 МПа, а температура свыше 120 °С). В этом случае пожар может принимать большие размеры, и при наличии незащищенных металлических конструкций в течение 10--20 мин возможна их деформация с последующим обрушением.

Оперативно-тактические особенности объектов.

Большинство электростанций и подстанций работает в единой энергосистеме, представляющей собой совокупность электростанций, линий электропередачи, подстанций и тепловых сетей от ТЭЦ, связанных в одно целое общностью режима и непрерывностью процесса производства и распределения энергии. Сети энергосистемы охватывают большие территории с крупными промышленными центрами и большими городами. Несвоевременная ликвидация пожара, возникшего на одном объекте, может вызвать перебои в энергоснабжении городов и предприятий.

В настоящее время наиболее распространенными являются тепловые паротурбинные электростанции. Планировку и конструктивные особенности станций определяет примерно следующая технологическая схема производственного процесса. Топливо (уголь, торф, мазут или газ) после предварительной обработки (дробление угля до пыли, подогрев мазута) подают для сжигания в котлоагрегат. Современный котлоагрегат сочетает в себе топочное устройство, котел, вентиляторы, подающие воздух и отсасывающие отходящие газы, устройства для перегрева пара, агрегаты топливо- и водоснабжения.

Полученный пар направляют в турбоагрегат [начальное давление пара в турбоагрегате мощностью 220 тыс. кВт 12,74 МПа (130 атмосфер) при температуре 565°С], преобразующий механическую энергию в электрическую.

Рис. 1. Поперечный разрез главного здания теплоэнергостанции/--машинный зал; 2 -- мостовой кран; 3 -- деаэраторная; 4 -- надбункерная галерея; 5 -- бункера топлива; 6 -- котельная; 7--паровые котлы; 8 -- фундаменты котлов; 9 -- кабельные каналы; 10 -- водоотводной канал

Основными машинами агрегата, установленными на общей фундаментной плите, являются паровая турбина, трехфазный синхронный электрогенератор и возбудитель генератора. Генераторы имеют замкнутое воздушное или водородное охлаждение, масляную систему смазки и регулирования турбины. Вместимость масляной системы для мощных генераторов 10...15 т.

Вырабатываемая генератором электроэнергия передается по подвесным проводам или шинам на распределительное устройство или непосредственно на повышающий трансформатор, затем распределяется между линиями дальних электропередач. Часть отработанного пара конденсируется, дистиллированная вода возвращается в котел, часть пара расходуется для теплофикационных нужд.

Здания электростанций строят из несгораемых материалов с каркасом из сборного железобетона или металла и металлическими фермами (рис. 92). Обычно котельный цех, машинный зал и служебные помещения размещают в едином блоке -- главном здании станции. В этом же здании или на незначительном расстоянии от него размещают также главный щит управления и распределительное устройство генераторного напряжения; на небольшом удалении от главного здания находится закрытое или открытое распределительное устройство высокого напряжения (35; ПО; 220; 500 кВ).

Пожароопасное оборудование открытых и закрытых распределительных устройств -- силовые и измерительные трансформаторы, реакторы, масляные или воздушные выключатели.

В современных мощных электростанциях пролет машинного зала 30...50 м, длина более 200 м, высота 30... 40 м (высота котельного цеха достигает 80 м). В южных районах страны котельные агрегаты электростанций устанавливают на открытом воздухе.

Размещение электротехнических сооружений гидростанций определяется типом и общей компоновкой станции. Распределительное устройство генераторного напряжения и собственных нужд электростанции, а также щит управления располагают в главном здании станции. Повысительные трансформаторы устанавливают обычно непосредственно у здания станции. Открытое распределительное устройство (ОРУ) повышенного напряжения размещают, возможно, ближе к станции. Энергию к ОРУ на мощных гидростанциях передают по маслонаполненным кабелям, проложенным в туннелях.

В последние годы началось широкое строительство атомных электростанций (АЭС). По данным Международного агентства по атомной энергии («Правда», 1982, 21 марта, с. 3), к 1985 г. в мире более 400 атомных электростанций будут вырабатывать примерно 17 % всей электроэнергии. АЭС в нашей стране сооружаются как крупные энергокомплексы на конечную мощность 4... 6 млн. кВт. Основные источники энергии на АЭС -- атомный водографитовый реактор РБМК-Ю00 (мощность 1млн. кВт), реактор с водой под давлением ВВЭР-400 и реактор на быстрых нейтронах с жидкометаллическим охлаждением мощностью 600 тыс. кВт.

Пожары на электростанциях могут принимать значительные размеры, особенно при разрыве масляной системы генератора, взрывах и повреждениях трансформаторов и масляных выключателей. В этом случае основной очаг горения -- разлившееся и вытекающее масло, количество которого может достигать 100 т и более. Нередки пожары в кабельных полуэтажах, туннелях, проходных коробах и каналах с силовыми кабелями, сеть которых на электростанциях довольно разветвленная. При таких пожарах всегда имеется прямая угроза распространения их на щиты управления и релейные.

В сложные пожары могут превратиться загорания обмотки генератора при поздно принятых мерах тушения. Воспламенение водорода при его утечке из системы водородного охлаждения или попадание в систему в аварийных случаях воздуха может привести к распространению пожара на обмотку, кабели, систему смазки.



Рис. 2. Разрез по камере силового трансформатора и низковольтного распределительного щита понизительной подстанции промышленного предприятия

А -- помещение распределительного щита;

В--камера силового трансформатора;

1 -- каналы под щитом для прокладки кабелей;

2 -- распределительный щит низкого напряжения:

3 -- главные шины распределительного щита;

4 -- разъединитель;

5 -- проходная плита;

6 -- вентиляционная шахта;

7 -- шины от выходов низкого напряжения;

8--кабель питания трансформатора;

9 -- трансформатор 1600 кВ-А;

10 -- нижний вентиляционный проем;

11 -- противопожарная решетка с гравием;

12 -- маслосборник.

Характер возможных пожаров в основном и подсобных помещениях котельного цеха обусловливается сосредоточением в них большого количества котельного топлива. В пылеприготовительных отделениях не исключены взрывы угольной пыли. В котельных цехах, где в качестве основного или вспомогательного («растопочного») топлива применяется мазут, при повреждении мазутопроводов жидкость быстро растекается по полу цеха, попадает в зольное помещение и воспламеняется от форсунок [давление примерно 0,294 МПа (3 атмосферы), температура более 120°С]. В этом случае пожар сразу принимает большее размеры, и металлические незащищенные несущие колонны здания и котельного агрегата уже через 10...20 мин деформируются.

На атомных электростанциях с реактором на быстрых нейтронах возможно загорание жидкометаллического теплоносителя; для ликвидации его требуются специальные порошковые составы.

На понижающих подстанциях пожары чаще всего происходят на трансформаторах, масляных выключателях и в кабельном хозяйстве. Крупные районные подстанции имеют специальные масляные станции, на которых сосредоточено значительное количество горючей жидкости. Каждый трансформатор, как правило, устанавливают в отдельной камере (рис. 2). Однако из рисунка видно, что распространение пожара из этой камеры в помещение распределительного щита и в кабельный канал не исключено даже без повреждения стен камеры, что может произойти при взрыве трансформатора.

Способы и средства тушения пожаров в электроустановках

Под тушением пожаров понимаются действия отдельных людей, подразделений пожарной охраны и придаваемых им сил или работа автоматических установок пожаротушения с целью прекращения горения. Прекращение горения может быть достигнуто различными путями:

Охлаждением зоны горения или горящего вещества; снижением скорости реакции окисления за счет разбавления реагирующих веществ; Изоляцией горящего вещества от зоны горения; химическим торможением реакции окисления (горения).

Реализация перечисленных способов может быть достигнута сочетанием огнетушащих и технических средств или только техническими средствами.

Выбор огнетушащего средства для прекращения горения зависит от обстановки. На пожаре и определяется свойствами и состоянием горящего материала; видом пожара (на открытом пространстве, в ограниченном объеме):

- условиями тепло- и газообмена на пожаре; параметрами пожара (площадью горения, температурой и т п );

- условиями проведения работ по прекращению горения (например, наличием или отсутствием непосредственной угрозы липам, осуществляющим подачу средств тушения);

Наличием и количеством огнетушащих средств; эффективностью огнетушащего средства. Практически все огнетушащие средства характеризуются комплексным воздействием, т. е одновременно производят, например, охлаждение горящего материала и разбавление зоны горения. Однако прекращение горения достигается одним из применяемых способов, а остальные только способствуют прекращению горения. Это определяется соотношением свойств огнетушащего средства и горящего материала

Например, воздушно-механическая пена при тушении легковоспламеняющихся жидкостей охлаждает верхний слой жидкости и одновременно изолирует ее от зоны горения Однако основным процессом, приводящим к прекращению горения, например, бензина, является изоляция, поскольку пена с температурой 5--15°С не может охладить бензин ниже температуры его вспышки (минус 35 С).

В зависимости от основного процесса, приводящего к прекращению горения, наиболее распространенными способами среди вышеперечисленных групп являются:

Способы охлаждения -- охлаждение конденсированной фазы сплошными струями воды, охлаждение распыленными струями воды, охлаждение путем перемешивания горючих материалов;

Способы разбавления -- разбавление газовой и конденсированой фаз (твердой, жидкой) струями тонкораспыленной воды, разбавление горючих жидкостей водой, разбавление негорючими газами или водяным паром;

Способы изоляции -- изоляция слоем пены различной кратности, изоляция слоем огнетушащего порошка; способы химического торможения реакции горения -- с помощью огнетушащих порошков или галоидопроизводных углеводородов.

В качестве примера можно привести способы тушения натрия, который может использоваться как теплоноситель. Основными из них являются: самотушение в относительно герметичных помещениях; тушение порошковым составом (глинозем); тушение в поддонах с гидрозатвором; слив натрия в аварийные емкости и самотушение натрия в них.

Тушение натрия в относительно герметичных помещениях осуществляется с подачей азота и без его подачи. Азот подается от насосной станции и хранится в ресиверах под повышенным давлением. Раздача азота в помещении производится по трубопроводам. Включение системы, как правило, осуществляет оператор. В помещения, где утечка натрия незначительна, подача азота не производится. Для тушения также используются порошковые составы (техническая окись алюминия--глинозем), которые подаются по трубопроводам под давлением азота, поступающего из ресиверов. Выброс порошка происходит вблизи возможных мест протечек натрия.

Принцип тушения натрия в поддонах заключается в том, что пролившийся теплоноситель стекает по наклонным плоскостям поддона и попадает в сливное устройство, в котором устраивается гидрозатвор, где горение натрия прекращается из-за предотвращения попадания воздуха из помещения внутрь поддона. Избыточное давление, образующееся внутри поддона за счет термического расширения воздуха и уменьшения свободного объема при стекании в него металла, сбрасывается через отверстие, расположенное в верхней части поддона.

При возможности пролива большого количества натрия применяют способ его слива в аварийные емкости.

Полы помещений, из которых сливается натрий, могут облицовываться сталью и должны иметь сливные трапы, в сторону которых выполняется уклон пола. Трап может закрываться легкоплавким покрытием и металлической решеткой.

Кратко остановимся на основных средствах тушения пожаров в электроустановках, их свойствах и области применения.

Вода -- наиболее распространенное и достаточно эффективное огнетушащее средство. Имея высокую теплоемкость--4,19 Дж/(кгХград) -- при нормальных условиях, она обладает хорошими охлаждающими свойствами.

При попадании воды на горящее вещество некоторое ее количество испаряется и превращается в пар (из 1 л воды образуется 1700 л пара), разбавляя реагирующие вещества. Обладая высокой теплотой парообразования (около 2260 Дж/кг), вода отнимает от зоны горения большое количество тепла, т. е. наблюдается охлаждающий эффект.

Вода имеет высокую термическую стойкость. Только при температуре выше 1700°С ее пары разлагаются на водород и кислород. Поэтому тушение водой большинства твердых материалов и горючих жидкостей безопасно, поскольку температура при их горении не превышает 1300°С.

Наибольший огнетушащий эффект достигается при подаче воды в распыленном состоянии. Применение растворов смачивателей снижающих поверхностное натяжение воды, позволяет уменьшить расход воды при тушении некоторых материалов на 30--50%.

Вода электропроводна. Проводимость ее тем больше, чем больше электролитов, т. е. диссоциируемых солей, кислот или оснований, растворено в воле.

Электропроводность -- величина, обратная омическому сопротивлению, -- измеряется в сименсах на J м (См-м-1).

Ниже приведены для сравнения значения электропроводности воды и растворов: Вода:

чистая 0,04дистиллированная 50питьевая . . 275--1200речная 920--1350морская 12500--62800Раствор:20%-ный поваренной соли 200 0004 %-ный пенообразователя в дистиллированной воде 300030 %-ный пенообразователя в водопроводной воде 24 000--55000

За счет добавок пенообразователей, ионогенных смачивателей и особенно диссоциируемых солей (например, солей, предотвращающих замерзание) электропроводность воды значительно повышается. Она может быть в 100--1000 раз выше электропроводности дистиллированной воды. Поэтому тушение пожаров компактными и распыленными струями без снятия напряжения с электроустановок допускается только в открытых для обзораствольщика электроустановках, а также горящих кабелей, при номинальном напряжении до 10 кВ. При этом должны выполняться требования техники безопасности (см. § 12).

Чтобы достичь необходимого эффекта при тушении водой, ее следует подавать в золу горения с определенной интенсивностью. Под интенсивностью подачи воды понимают ее количество, подаваемое в единицу времени на единицу поверхности горения, м³/(м²-с). Так, интенсивность подачи воды должна составлять при тушении:

- полуэтажей электростанций 6-10--8-- 10-4трансформаторов 2-10--4бензина, лигроина, легкой нефти и других нефтепродуктов с температурой вспышки ниже 28 С,мазутов с температурой вспышки 60 °С и выше 4- 1С--44 тушение пожар электроэнергетика электроустановка огнетушитель

- нефтепродуктов с температурой вспышки выше 120 °С 2-10-4

Степень проявления огнетушащих свойств пен зависит от условий их применения. Например, если пена используется в качестве средства защиты от лучистого теплового потока, то наибольшее значение имеет ее стойкость. Изолирующее действие пены при этом оценивается количеством энергии, проходящей через слой, равный 1 см, за 1 с на единицу поверхности. При использовании пены в качестве средства тушения но поверхности большое значение имеет свойство препятствовать испарению горючего вещества и прорыву паров этого вещества через слой пены в зону горения. Низкократная и среднекратная пены при тушении горючих жидкостей обладают изолирующей способностью в течение 1,5--2,5 мин при толщине изолирующего слоя 0.1 -- I м. Для достижения наибольшего огнетушащего действия необходимо использовать пены которых максимально проявляются изолирующие и охлаждающие свойства.

К мерам по созданию условий для достижения максимальной огнетушащей способности относятся - разбавление горящих жидкостей, снижение температуры горящих веществ, окружающей среды и т. п. Низковольтными пенами тушат в основном по поверхности Для тушения жидкостей используют пены кратностью до 1 ПО, объемная мата которых в 5--50 раз меньше объемной массы этих жидкостей. Такие пены хорошо удерживаются на поверхности и растекаются по ней, эффективно противостоят прорыву через них горючих паров, обладают значительным охлаждающим действием.

Высокократную пену применяют главным образом для объемного тушения, вытеснения дыма, изоляции установок от действия тепловых потоков. При объемном тушении следует избегать действия водяных струй на пену, так как под их действием она разрушается. В зону гонения пена может подаваться через слой горючего, сливом или струями. Каждый из этих приемов осуществляется путем сосредоточенной и рассредоточенной подачи. Наиболее распространена подача пены струями что объясняется простотой и оперативностью приема. Однако при этом интенсивность разрушения пены наибольшая. Подача сливом по степени разрушения пены при прочих равных условиях занимает промежуточное положение по отношению к двум другим приемам. Сущность этого приема заключается в том, что пена из стволов подается не прямо в зону горения, как при подаче струями, а на прилегающую к зоне горения поверхность, по которой она стекает в зону горения. При этом дальность растекания пены зависит от вязкости, толщины слоя в месте слива, напора, создаваемого пеногенератором, ориентации струи, интенсивности подачи пены и соответствия направленности движения пены газовым потокам, наличия препятствий и т.д.

В частности, при подаче среднекратной пены в кабельные каналы сечением 2X2 м максимальная дальность продвижения пены от эжекционных генераторов типа ГВП-600 достигает 30 м, от пеногенераторов вентиляторного типа -- 50 м.

Огнетушащие порошковые составы (ОПС) используют для прекращения горения твердых, жидких и газообразных веществ и подразделяют на четыре группы. К первой относятся составы на основе карбонатов натрия или калия -- типа ПС, ко второй -- на основе силикагеля -- типа СИ, к третьей -- на основе различных флюсов (хлоратов металлов) -- типа ВИ, к четвертой -- составы на основе фосфооно-аммонийных солей -- типа ПФ.

Порошковые составы неэлектропроводны, не корродируют металлы и не токсичны, за исключением порошков типа СИ, которые обладают слабой токсичностью и коррозийной активностью. Недостатком ОПС является их способность к слеживанию (комкованию), что затрудняет хранение, особенно длительное, а также подачу в зону горения.

Слеживаемость зависит от степени дисперсности и влажности порошка. Влажность ОПС не должна быть более 0,5 %. Порошковыми составами тушат по поверхности и по объему зоны горения. При тушении ОПС по поверхности огнетушащий эффект заключается в основном в изоляции горящей поверхности от доступа воздуха, а при объемном тушении -- в ингибирующем действии порошка, заключающемся в обрыве цепей реакции горения. Порошковые составы обладают избирательной огнетушащей способностью. Так, составы типа ПС эффективно используются для тушения натрия. Порошки типа ПСБ и ПФ имеют общее назначение: ими тушат жидкости, газы, электрооборудование, двигатели и т. д.

Необходимым условием для прекращения горения при тушении порошком по поверхности является покрытие горящей поверхности слоем ОПС определенной толщины, обычно не превышающем 2 см. Удельный расход ОПС зависит от вида горящего материала и условий его горения.

Для прекращения горения при объемном тушении необходимо создать в течение нескольких секунд во всем зоне горения такую концентрацию порошка, при котором поверхность порошка обеспечит требуемую скорость подавления активных центров реакции горения. Это достигается введением порошка с требуемой интенсивностью и равномерным его распределением по всей зоне горения. Например, при горении в разлившемся состоянии (на бетоне, асфальте, металле) трансформаторного масла удельный расход порошка ПС составляет 0,36 кг/м² при расчетном времени подачи для тушения 30 с.

Газовые составы. Для тушения пожаров на энергообъектах широкое применение получили газовые составы: галоидированные углеводороды (составы 3,5; 7; БФ-1; БФ-2 и др.), двуокись углерода, азот, водяной пар, а также мелкодиспергированная вода. Из перечисленных составов двуокись углерода, азот, водяной пар и мелкодиспергированная вода относятся к огнетушащим средствам разбавляющего действия. Газовые и аэрозольные жидкостные бромсодержащие составы (двуокись углерода и галоидированные углеводороды) обеспечивают тушение большинства горючих жидкостей, газов, твердых веществ и материалов (за исключением, например, натрия, а также материалов, способных к длительному тлению).

Двуокись углерода -- бесцветный газ с плотностью 1,98 кг/м3 не имеющий запаха и не поддерживающий горение большинства веществ. При практических расчетах следует учитывать, что давление внутри баллонов зависит от температуры и коэффициента наполнення (тябл 1).

Зависимость давления внутри баллона от температуры и коэффициента заполнения

Температура. С	Коэффициент загорания	Давление, Па
30	0,745	8820
40		12720
50		17150
30	0,625	7350
40		9806
50		10720

Из табл. 1 следует, что коэффициент заполнение баллонов больше 0,625 не может быть рекомендован.

Механизм прекращения горения двуокисью углерода заключается в ее способности разбавлять концентрацию реагирующих веществ до пределов, при которых горение становится невозможным. Двуокись углерода может выбрасываться в зону горения в виде снегообразной массы оказывая при этом охлаждающее действие. Из одного килограмма жидкой двуокиси углерода образуется 506 л газа. Огнетушащий эффект достигается, если концентрация двуокиси углерода не менее 30 % по объему. Удельный расход газа при этом составляет 0,64 кг/(м3-с).

Бромистый этил (С2Н5Вг) -- лсгкоиспаряющаяся жидкость с характерным запахом, который ощущается при концентрации менее 0,001 % по объему. Бромистый этил практически пнеэлектропроводен, обладает высокой смачивающей способностью, плохо растворим в воде, разрушает резину, корродирует алюминиевые и магниевые сплавы. Пары этила обладают хорошими огнетушащими свойствами. При температуре --30 °С упругость его паров достаточна для создания огнетушащей концентрации.

Прекращение горения бромистым этилом, как и любыми другими галоидоуглеводородами и галоидоуглеродами, достигается путем химического торможения реакции горения. При концентрации 6,75--11.25% по объему бромистый этил может воспламеняться от воздействия мощного источника зажигания и поэтому в чистом виде не применяется. Однако из-за высоких огнетушащих качеств является основным компонентом в огнетушащих составах 3,5; РФ-1; БФ-2; БМ.

Состав 3,5 представляет собой, например, смесь 40 % двуокиси углерода по массе и 70 % бромистого этила, обладая всеми его качествами. Из 1 кг состава 3,5 образуется 153 л двуокиси углерода и 144 л паров бромэтила. Эффект тушения достигается при объемной концентрации парогазовой фазы около 7 %. При локальной подаче состава удельный расход, обеспечивающий эффективное тушение пожара, составляет 0,3 кг/(м3-с). Состав 3,5 подается на тушение в помещения по трубопроводам: при их длине более 40 м -- под давлением сжатого воздуха, а при меньшей длине -- под действием собственного давления парогазовой среды. Этот состав оказывает наркотическое воздействие на организм человека. Однако опасные (критические) концентрации в 2--2,5 раза превышают огнетушащую концентрацию.

Хладон 114В2 -- тяжелая бесцветная жидкость го специфичным запахом и температурой кипения 47 °С; поэтому в помещение для тушения пожара подается в распыленном состоянии. Является весьма эффективным ингибитором горения -- тушение пламени достигается при объемной концентрации около Z 70. Массовая огнетушащая концентрация 0,215 кг/м3, удельный расход при локальном тушении 0,2 кг/(м3-с). Пары хладона намного тяжелее воздуха (плотность паров 8.97 кг/м3). При подаче хладона в верхнюю зону они быстро оседают и воздействуют на очаг пожара по всей высоте помещения. Из 1 кг хладона при 0 С образуется 87 л паров.

При подаче в защищаемое помещение хладон контактирует с горящими материалами только в паровой фазе, поэтому заметного побочного воздействия на них (включая электронное оборудование) не оказывает. Транспортировку хладона для тушения осуществляют по трубам с помощью сжатого воздуха или азота.

Хладон 114В2 обладает умеренной токсичностью. Его огнетушащая концентрация в 5--7 раз меньше критических (опасных для человека) концентраций, и тем не менее по условиям техники безопасности перед подачей хладона в защищаемое помещение люди из него должны эвакуироваться. Заходить в такое помещение можно только после его тщательного проветривания до исчезновения запаха. Более высокой токсичностью обладают продукты термического распада хладона. Однако в условиях тушения пожара их образуется всего около 3 %. Тем не менее лицам, принимающим участие в тушении пожара, следует входить в такие помещения в кислородно-изолирующих противогазах.

Высокая огнетушащая эффективность и низкая электропроводность хладона 114В2 делают его очень перспективным средством тушения. С его помощью можно тушить пожары в помещениях объемом до 6000 м3

Пожарная опасность электроустановок, причины пожаров в електроустановках.

В процессе получения, транспортировки и преобразования электрической энергии в механическую, тепловую и другие виды энергии в результате аварий, ошибочных действий и халатности обслуживающего персонала возможно появление источников зажигания, природа которых основана на тепловом проявлении электрического тока. Так, из статистики пожаров следует, что пожары, связанные с эксплуатацией электроустановок, происходят главным образом от КЗ; от нарушения правил эксплуатации электронагревательных приборов; от перегрузки электродвигателей и электрических сетей; от образования больших местных переходных сопротивлений; от электрических искр и дуг. Короткие замыкания представляют наибольшую пожарную опасность. При КЗ в местах соединения проводов сопротивление практически равно нулю, в результате чего ток, проходящий по проводникам и токоведущим частям аппаратов и машин, достигает больших значений. Токи КЗ на несколько порядков превышают номинальные токи проводов и токоведущих частей и достигают сотен и тысяч ампер. Такие токи могут не только перегреть, но и воспламенить изоляцию, расплавить токоведущие части и провода. Плавление металлических деталей машин и аппаратов сопровождается обильным разлетом искр, которые в свою очередь способны воспламенить близко расположенные горючие вещества и материалы, послужить причиной взрыва. Примером может служить пожар, происшедший на одном из ковровых комбинатов. По неосторожности водителя автопогрузчика перевозимым негабаритным грузом был случайно задет электрощит на опоре, стоящей рядом с проезжей частью дороги. В результате КЗ в электрощите от электрических искр воспламенился хлопок, лежавший на земле в кипах недалеко от опоры. Огонь быстро распространился по хлопку до близлежащего здания цеха и через оконные проемы проник внутрь него. Короткие замыкания в электроустановках возникают по разным причинам. Чаще всего они бывают из-за отказа электрической изоляции вследствие ее старения и отсутствия контроля за ее состоянием. Подтверждением этого служит тот факт, что чаще всего пожары от КЗ происходят в электропроводках жилых домов, причем это характерно для таких помещений, как жилые комнаты. чердаки, коридоры и подвалы.

Неправильная эксплуатация электроустановок неизбежно ведет к возникновению пожаров, поскольку либо не выполняются условия по предотвращению непредусмотренного аккумулирования выделяющегося тепла (например, эксплуатация телевизоров без соблюдения режима охлаждения ведет к его перегреву, особенно когда они встраиваются в мебельные «стенки»), либо не соблюдаются пожаробезопасные расстояния до горючих материалов (например, при эксплуатации нестандартных электронагревательных приборов для обогрева помещений), либо игнорируются четкие технические указания по режиму работы.