Обоснование выбора средств пожаротушения для кабельных сооружений тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.26.03, кандидат наук Ланин, Дмитрий Геннадьевич

• Ланин, Дмитрий Геннадьевич
• кандидат наук
• 2013

Оглавление диссертации кандидат наук Ланин, Дмитрий Геннадьевич

Содержание

Введение

Глава 1 Современное состояние вопроса обеспечения пожарной

безопасности кабельных сооружений

1.1 Кабельные сооружения и их пожарная опасность

1.1.1 Пожары в кабельных сооружениях

1.1.2 Пожарная опасность аварийных режимов работы кабелей и электропроводок

1.1.3 Горючесть электрических кабелей

1.1.4 Температурный режим при пожаре в кабельных сооружениях

1.2 Пожаротушение кабельных сооружений

1.2.1 Пожаротушение кабельных сооружений водой

1.2.2 Пожаротушение кабельных сооружений воздушно-механической пеной

1.2.3 Пожаротушение кабельных сооружений аэрозольными огнетушащими составами

1.2.4 Пожаротушение кабельных сооружений газовыми огнетушащими составами

1.3 Современные средства пожаротушения

1.3.1 Тонкораспылённая вода

1.3.2 Порошок

1.3.3 Комбинированное пожаротушение

1.4 Итоговый анализ процессов горения и пожаротушения кабелей для

выбора направлений исследования

Глава 2 Экспериментальное исследование процесса пожаротушения

кабелей

2.1 Исследование пожаротушения модельного очага различными

огнетушащими веществами

2.1.1 Методика экспериментальных исследований

2.1.2 Исследуемые огнетушащие вещества и средства их подачи

2.1.3 Специфика исследования пожаротушения кабелей водой, тонкораспылённой водой, «водяным туманом»

2.1.4 Специфика исследования пожаротушения кабелей высокократной пеной

2.1.5 Специфика исследования пожаротушения кабелей газовыми (аэрозольными) огнетушащими составами

2.1.6 Специфика исследования пожаротушения кабелей порошковыми огнетушащими составами

2.2 Натурные испытания по пожаротушению кабелей

комбинированным способом

2.2.1 Методика проведения испытаний

2.3 Обобщённые результаты экспериментальных исследований

Глава 3 Моделирование динамики охлаждения кабелей

3.1 Общее описание и план работ по моделированию

3.2 Моделирование сопряжённой задачи с естественной конвекцией

3.2.1 Температура в кабеле

3.2.2 Моделирование естественной конвекции

3.2.3 Моделирование многофазного потока

3.2.4 Уточняющие расчёты

3.2.4.1 Геометрия кабелей

3.2.4.2 Объёмная доля водяных капель

3.2.4.3 Коэффициенты теплообмена при орошении кабелей

3.3 Численное моделирование

3.3.1 Моделирование охлаждения горячего воздуха

3.3.2 Моделирование охлаждения кабеля в холодном воздухе

3.3.3 Моделирование охлаждения кабелей в смеси газов

3.4 Охлаждение в многофазном потоке

3.4.1 Определение скорости осаждения капель

3.4.2 Граничные условия многофазной модели

3.4.3 Моделирование охлаждения в «водяном тумане»

3.4.4 Моделирование охлаждения мелкодисперсной водой

3.4.5 Охлаждение крупнодисперсной водой

3.5 Источники погрешностей

Глава 4 Обобщение результатов работы и практическая реализация

4.1 Общие выводы по результатам проведённого анализа, лабораторных исследований, натурных испытаний и моделирования

4.2 Рейтинг эффективности огнетушащих веществ для пожаротушения 159 кабельных сооружений

4.3 Реализация результатов работы на примере АУПТ КС «Туман»

Выводы

Список литературы

Приложение 1 Акты внедрения

Приложение 2 Технические условия по проектированию комбинированных установок пожаротушения в кабельных

сооружениях

Приложение 3 Методические рекомендации по проектированию АУПТ

КС-MI

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Обоснование выбора средств пожаротушения для кабельных сооружений»

Введение

Пожары в кабельных сооружениях представляют серьёзную опасность, сопровождаются крупным материальным ущербом, а тушение пожаров в кабельных сооружениях является сложной тактической задачей для подразделений пожарной охраны. На сегодняшний день не имеется достаточно объективных данных, отражающих вопросы тушения кабельных сооружений различными огнетушащими веществами (далее - ОТВ), такими как порошок, тонкораспылённая вода (далее - ТРВ), пена и др.

Первопричиной воспламенения кабелей в большинстве случаев является перегрев кабелей в результате энергетических перегрузок в сетях или короткого замыкания. Учитывая то, что источник нагрева в этих ситуациях находится внутри кабеля, проблема тушения в этих условиях сводится в первую очередь в подавлении внешнего пламенного горения, а затем охлаждения внутреннего теплового источника до безопасной температуры, поэтому в данной работе предполагается рассмотреть двухстадийность процесса пожаротушения кабелей, включающих в себя стадию ликвидации пламенного горения и стадию охлаждения жилы кабеля до температуры ниже, чем температура воспламенения горючих покровов кабелей (изоляция, оболочка и т. д.), которые могут быть изготовлены из таких материалов, как полиэтилен, поливинилхлорид, кабельная бумага и др.

Рассмотрим процесс пожаротушения наиболее подробно для определения направления, целей и задач исследования. Для этого необходимо разделить ОТВ на группы в зависимости от способа пожаротушения: объёмный и поверхностный. К поверхностному способу пожаротушения в данной работе будут отнесены порошковые огнетушащие составы и вода с различной дисперсностью капли, к объёмному способу - газовые и аэрозольные огнетушащие составы. Применение воздушно-механической пены отнесём к отдельному способу, так как в зависимости от кратности пены можно использовать её как для тушения поверхностным способом, так и объёмным.

ОТВ и способы пожаротушения, которые рассматриваются в данной работе, схематически представлены на рисунке 1.

Рис. 1. Огнетушащие вещества и способы пожаротушения

На рисунке 2 представлен качественный график зависимости времени пожаротушения и температуры жилы от интенсивности подачи ОТВ при поверхностном тушении. Сплошными линиями показаны зависимости интенсивности от времени для порошка (синяя линия) и воды (красная линия), пунктирными линиями показана динамика температуры остывания кабеля для соответствующих интенсивностей подачи, обозначенных на графике точками (1,2, 3,..., п). Как видно из графика, время подачи порошка т3, необходимое для ликвидации пламенного горения, может быть значительно меньше, чем время, необходимое для снижения температуры жилы Лтз, поскольку оно ниже, чем температура воспламенения изоляции.

Рис. 2. График качественной зависимости интенсивности подачи огнетушащих веществ

и температуры жилы от времени при поверхностном тушении: То - температура жилы в момент начала подачи ОТВ; Тв - температура воспламенения изоляции; Ti-n — время, необходимое для ликвидации горения при соответствующей интенсивности подачи ОТВ; Д ii_n - время, необходимое для охлаждения кабеля до безопасной температуры при соответствующей интенсивности подачи ОТВ

Таким образом при определении оптимальной интенсивности и времени подачи ОТВ, которые обеспечат минимальный удельный расход для тушения кабелей, необходимо учитывать и динамику остывания кабеля при различных интенсивностях подачи. Схематично это отображено на рисунке 3, где синим цветом показана качественная зависимость времени тушения от интенсивности подачи, а также точки оптимальных значений 1 и 2 соответственно с учётом и без учёта охлаждения жилы. Зелёной сплошной и коричневой пунктирными линиями показаны кривые удельного расхода, соответствующие оптимальным значениям

нормативных показателей подачи в точках 1 и 2. Как видно из графика, для пожаротушения с учётом охлаждения кабеля наблюдается увеличение удельного расхода, при этом значение оптимальной интенсивности подачи может быть ниже, чем при тушении без учёта охлаждения. А увеличение расхода объясняется более высоким значением оптимального времени подачи вещества.

..мин.

Рис. 3. График качественной зависимости интенсивности подачи и общего расхода огнетушащих веществ от времени при поверхностном тушении т опт? ./опт, Опип - соответственно оптимальные продолжительность и интенсивность подачи ОТВ,

минимальный удельный расход: 1 - необходимый для ликвидации горения; 2 - необходимый для ликвидации горения и охлаждения жилы до безопасной температуры

Далее рассмотрим процесс тушения и охлаждения жилы для веществ с объёмным способом тушения, который схематично показан на графике качественной зависимости, отображённым на рисунке 4.

Ф.

Рис. 4. График качественной зависимости концентрации огнетушащих веществ и температуры жилы от времени при объёмном тушении Тв - температура воспламенения изоляции; хт- время, необходимое для ликвидации горения; Дт- время, необходимое для охлаждения кабеля до безопасной температуры

Синим цветом показана кривая значений огнетушащей концентрации вещества во времени (левая ось), красным цветом - динамика снижения температуры (правая ось) кабеля во времени. Как видно из данного графика, концентрация огнетушащего вещества опускается ниже значения огнетушащей концентрации быстрее, чем температура жилы снижается до значения ниже температуры воспламенения изоляции, что может повлечь за собой повторное возгорание. В связи с этим необходимо либо создавать заведомо большую концентрацию вещества (рис. 5а), либо поддерживать концентрацию многократной подачей вещества через определённые интервалы (рис. 56). Графики (рис. 5а, 56) имеют также качественный характер.

4'' / Т

То

Г\

т.

Тг т

ф осн.

\ Тс

\ т.

Т: т

Рис. 5. График качественной зависимости концентрации огнетушащих веществ и температуры жилы от времени при объёмном тушении. Поддержание концентрации ОТВ

при объёмном пожаротушении: а - создание заведомо завышенной концентрацией ОТВ; б - периодическая подача ОТВ

Также при пожаротушении тушении кабельных сооружений необходимо учесть то, что на процессы тушения и охлаждения кабелей могут влиять различные факторы, такие как свойства материалов конструктивных элементов кабеля, габариты кабеля, а также способы прокладки и др. Схематично это отображено на рисунке 6.

Виды прокладки: одиночный

О

горизонтальная

оооо

пучок %

Характеристики кабеля, от которых также зависит динамика остывания жилы:

- материал жилы;

- материал изоляции;

-толщина изоляции и др.

Рис. 6. Зависимость динамики остывания жилы от различных характеристик кабелей

Исходя из вышесказанного, сформированы цель работы, объект, предмет и задачи исследования.

Объектом исследования являются электрические кабели, кабельные сооружения, а также средства, применяемые для их пожаротушения.

Предметом исследования являются закономерности процесса пожаротушения кабелей различными ОТВ, а также факторы, влияющие на этот процесс с момента начала подачи ОТВ до момента ликвидации пламенного горения и исключения вероятности воспламенения.

Целью работы является исследование и разработка средств и методов тушения пожаров в кабельных сооружениях, определение нормативных показателей подачи ОТВ, их зависимостей от различных факторов, а также получение рейтинга эффективности ОТВ для пожаротушения кабелей.

^ Зависимость времени остывания жилы от осисек. сечения

1К0 ч

120 100 »0 • 60 40 20 0

2 4 1 8 « л.кв.м

—•— одиночный * горизонтальный —г— пучок

Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:

проанализировать существующие типы кабелей, кабельных сооружений, средств пожаротушения и установок, применяемых для их защиты, а также практический опыт пожаротушения;

разработать стенд и методику для экспериментального исследования в лабораторных условиях процесса пожаротушения кабелей различными ОТВ, учитывающие прогрев кабеля изнутри;

экспериментально определить нормативные показатели подачи ОТВ и получить зависимости этих показателей от различных факторов;

на основании результатов проведённых лабораторных экспериментов определить процессы, подлежащие моделированию, и разработать физическую модель этих процессов;

разработать стенд и методику для проведения натурных испытаний с целью подтверждения результатов моделирования и лабораторных экспериментов, провести испытания;

обобщить результаты экспериментальных исследований и моделирования для выявления ключевых факторов, влияющих на процесс пожаротушения кабелей различными ОТВ, и получить рейтинг эффективности ОТВ.

Научная новизна работы заключается в следующем:

1 Сформулирована и решена задача по исследованию процесса ликвидации пламенного поверхностного горения кабельной продукции с учётом предварительного прогрева токопроводящей жилы кабеля.

2 Созданы модельный очаг и экспериментальные стенды, разработана обобщённая методика экспериментальных исследований.

3 Предложена физическая модель охлаждения кабеля до безопасной температуры после ликвидации пламенного поверхностного горения различными ОТВ, имеющая достаточную сходимость с результатами экспериментальных исследований. Данная модель позволяет выполнить оценку показателей подачи и эффективности различных ОТВ.

4 Рассмотрен процесс образования водяной плёнки на поверхности «потушенного кабеля» в зависимости от дисперсности водяных капель, а также продолжительности охлаждения кабеля в двухфазной среде (вода и воздух).

5 Установлены значения показателей подачи различных ОТВ, необходимые как для ликвидации пламенного поверхностного горения, так и для охлаждения прогретого после пожара кабеля до безопасной температуры.

Достоверность полученных результатов достигалась:

значительным объёмом проведённых теоретических и экспериментальных исследований;

корректностью разработанной физической модели процесса охлаждения кабеля с использованием известных положений фундаментальных наук (термодинамики и теплопередачи), её адекватностью изучаемым процессам;

подтверждением результатов исследований натурными испытаниями;

практическим внедрением полученных результатов.

Практическая ценность работы состоит в том, что благодаря предложенной в диссертации обобщённой методике экспериментальных исследований, в основу которой положены унифицированный алгоритм, модельный очаг пожара и специфические условия подачи ОТВ в зависимости от способа пожаротушения (поверхностный и объёмный), стало возможным расставить эти ОТВ по рейтингу их эффективности применительно к реальным пожарам в кабельных сооружениях.

Рейтинг эффективности ОТВ для пожаротушения кабельных сооружений составлен с учётом ликвидации пламенного поверхностного горения (1-я стадия) и охлаждения кабеля до безопасной температуры с целью исключения возможности повторного воспламенения (2-я стадия).

В соответствии с составленным рейтингом разработаны оптимальные показатели подачи для ликвидации пламенного горения и последующего охлаждения для автоматических установок пожаротушения конкретного конструктивного исполнения, в частности, для автоматической установки комбинированного пожаротушения (порошок и вода).

Материалы диссертации реализованы:

при проведении исследовательских работ по разработке автоматической установки комбинированного пожаротушения в кабельных сооружениях АУПТ КС «Туман» (МО, г. Реутов, Научно-техническое объединение «Пламя»; МО, г. Балашиха, ФГБУ ВНИИПО МЧС России);

при разработке «Технических условий по проектированию комбинированных установок пожаротушения в кабельных сооружениях», а также «Методических рекомендаций по проектированию АУПТ КС-М1» (МО, г. Реутов, Научно-техническое объединение «Пламя»; МО, г. Балашиха, ФГБУ ВНИИПО МЧС России);

внедрены в учебный процесс ФГБОУ ВПО «Академии ГПС МЧС России» при изучении дисциплины: «Пожарная автоматика» (г. Москва, ФГБОУ ВПО «Академия ГПС МЧС России»);

внедрены и используются в части обоснования применения автоматических установок пожаротушения тонкораспылённой водой для защиты кабельных сооружений АЭС в ОАО «Концерн Росэнергоатом».

Основные результаты работы были доложены на:

Международном симпозиуме «Комплексная безопасность России -исследования, управление, опыт» (Московская область, г. Балашиха, ФГБУ ВНИИПО МЧС России, 2004 г.);

19-й научно-практической конференции «Пожарная безопасность многофункциональных и высотных зданий и сооружений» (Московская область, г. Балашиха, ФГБУ ВНИИПО МЧС России, 2005 г.);

2-й международной научно-технической конференции «Пожаротушение: проблемы, технологии инновации» (Москва, ФГБОУ ВПО «Академия ГПС МЧС России», 2013 г.).

На защиту выносятся:

методика проведения экспериментов по пожаротушению кабелей различными ОТВ;

экспериментальные результаты по определению эффективности пожаротушения нагретых кабелей различными ОТВ;

двухстадийность пожаротушения нагретых кабелей, обусловленная необходимостью подавления пламенного горения и охлаждения аварийной жилы кабеля до безопасной температуры;

результаты моделирования процесса охлаждения перегретых кабелей в различных ОТВ после ликвидации горения;

рейтинг эффективности различных ОТВ с учётом двухстадийности процесса пожаротушения кабельных сооружений.

установка комбинированного пожаротушения кабельных сооружений АУПТ КС «Туман».

Публикации. По теме диссертации было опубликовано 7 научных работ. Структура и объём работы: Диссертация состоит из введения, четырёх глав, выводов, списка использованной литературы и приложений. Основное содержание изложено на 177 страницах машинописного текста, включает в себя 20 таблиц, 100 рисунков, список использованной литературы из 95 наименований. Приложения занимают 59 страниц.

Глава 1 Современное состояние вопроса обеспечения пожарной безопасности кабельных сооружений

1.1 Кабельные сооружения и их пожарная опасность 1.1.1 Пожары в кабельных сооружениях

Анализ отечественных и зарубежных статистических данных показывает, что в настоящее время нет другой более опасной технической причины возникновения пожаров, чем аварийные режимы электроустановок, в частности короткие замыкания (далее - КЗ) и перегрузки в электросетях [1,2].

В Великобритании пожары, вызванные неисправностями электросетей и электрооборудования, составляют 13 % общего числа пожаров и 25 % пожаров в химической промышленности.

В 1977 году в США произошло 3 млн 513 тыс. пожаров с общим материальным ущербом 6,064 млрд долларов. Причинами пожаров в 14 % случаев были аварии в электросетях.

По данным Баварского страхового общества в ФРГ пожары от электропроводок составили около 60 % общего числа пожаров по электротехническим причинам, в том числе от неисправностей силовых электропроводок - 17,7 %.

По свидетельствам французских специалистов во всех развитых странах, в том числе во Франции, около 20-25 % пожаров возникают из-за плохого качества и неквалифицированной эксплуатации электротехнических устройств, при этом во многих случаях причиной пожаров в электропроводках является КЗ проводов вследствие нарушения электрической прочности изоляции.

Одним из наиболее опасных электротехнических объектов являются кабельные сооружения, так как, по мнению норвежских специалистов-электриков, пожары в кабельных сооружениях ежегодно приносят около 25 % всех убытков общего числа пожаров на электротехнических объектах.

Наиболее частой причиной пожара в протяжённых сооружениях является неисправность кабельных коммуникаций и электрооборудования. Согласно статистическим данным, пожары в кабельных сооружениях занимают четвёртое место по причинам возникновения пожаров в России после древесины, отходов материалов и сигарет [2,3,4].

В данной работе под кабельным сооружением понимается сооружение, специально предназначенное для размещения в нем кабелей, кабельных муфт, а также маслоподпитывающих аппаратов и другого оборудования, предназначенного для обеспечения нормальной работы маслонаполненных кабельных линий. К кабельным сооружениям относятся: кабельные туннели, каналы, короба, блоки, шахты, этажи, двойные полы, кабельные эстакады, галереи, камеры, подпитывающие пункты [5].

Как отмечалось выше, пожары в кабельных сооружениях характеризуются не только прямыми, но и косвенными убытками. Так, в результате технической аварии в ноябре 1991 года на подстанции напряжением 500 кВ произошло загорание в кабельном канале, в результате чего вышел из строя трансформатор. Из-за отсутствия электроэнергии более чем 2-х суток Красноярский телевизорный завод, ряд других предприятий, жилой массив района остались без электроэнергии, что повлекло за собой серьёзные экономические потери.

В особую группу сооружений, где последствия от пожаров могут исчисляться миллионами долларов косвенного ущерба и привести к техногенным катастрофам мирового масштаба, следует отнести электростанции, где пожары в кабельных сооружениях составляют 10 % от их общего количества . Характерным примером пожара следует считать аварию на АЭС Брауне Ферри (США), происшедшую в 1975 году и считающуюся одной из самых крупных как по ущербу, так и по риску возможных последствий [6]. Пожаром, возникшим в кабельном канале и продолжавшимся семь часов, было уничтожено более 1600 кабельных линий, из которых 600 относились к системам управления защитой станции. Косвенные потери от пожара составили более 1 млн долларов. Подобные пожары произошли в кабельных сооружениях электростанций бывшего СССР.

В октябре 1978 года возник пожар в кабельном туннеле Ворошиловоградской ГРЭС, в результате которого было полностью уничтожено 104 кабеля.

В мае 1979 года на Красноярской ТЭЦ произошло возгорание кабелей, развившееся в крупный пожар.

Сильный пожар на Останкинской телебашне произошёл 27 августа 2000 года. Тогда причиной возгорания послужило возгорание фидерного канала. При пожаре на телебашне погибли три человека. Телевещание в Москве и Подмосковье было прервано на несколько дней.

3 июля 2006 года произошёл пожар в кабельном коллекторе на Нижней Красносельской улице в центре Москвы. В результате пожара около 500 жилых домов и объектов инфраструктуры города оказались обесточены.

Аналогичные пожары возникали в кабельных сооружениях Экибазтузской ГРЭС, Смоленской ГРЭС, Армянской ГРЭС и на других объектах энергетического комплекса. Во всех случаях пожаров вследствие густой задымлённости и высокой температуры подразделения пожарной охраны были не в состоянии в достаточной мере быстро приблизится к месту аварийной ситуации. Борьба с огнём приобретала длительный характер и вследствие этого ущерб от пожаров в кабельных сооружениях энергетического комплекса составил до 90 % от общего ущерба пожаров на данных объектах.

По данным статистики, в США ежегодный ущерб от пожаров, вызванных загоранием кабелей, достигает 6 млрд долларов, при этом гибнет около 7 тыс. человек.

Из этого следует, что обеспечение пожарной безопасности кабельного хозяйства - это одна из актуальных проблем современного производственного процесса, которая должна включать в себя как активную, так и пассивную составляющую защиты от пожара. Активной составной частью обеспечения пожарной безопасности кабельных сооружений является пожаротушение этих объектов. При выборе средства пожаротушения для защиты кабельных

сооружений необходимо учитывать специфику данных сооружений, которые имеют собственную классификацию и характерные особенности [5].

1.1.2 Пожарная опасность аварийных режимов работы кабелей

и электропроводок

Наиболее опасными аварийными режимами работы электропроводок являются перегрузки и короткие замыкания [7 - 11].

Пожарная опасность перегрузок вызвана значительной температурой нагрева токопроводящих жил. Изоляция проводов и кабелей нагревается на всём аварийном участке цепи и загорается чаще всего в месте обрыва (перегорания) токопроводящей жилы.

Выше уже отмечалось, что в большинстве случаев горение кабеля инициируется перегретой до высокой температуры токопроводящей жилы, которая после ликвидации пожара может стать источником повторного воспламенения. Также в конструкцию кабеля могут входить два и более конструктивных элемента в зависимости от его назначения и области применения. В связи с этим следует сказать, что для более детального анализа процессов возникновения горения, прогрева и остывания в процессе горения и подачи ОТВ кабеля необходимо иметь максимально полную информацию о характеристиках различных кабелей и их конструктивных элементах.

В данной работе под кабелем понимается одна или несколько изолированных токопроводящих жил, заключённых в герметичную оболочку, поверх которой могут быть наложены защитные покровы. В зависимости от особенностей конструкции, назначения и области применения кабельная продукция подразделяется на следующие основные категории: силовые, контрольные, управления, сигнально-блокировочные кабели связи [11].

Основными конструктивными элементами всех типов кабелей являются токопроводящие жилы, изоляция, экраны, оболочка и наружные защитные покровы. В зависимости от условий эксплуатации кабеля для изготовления его

конструктивных могут применяться различные материалы, отличающиеся как по физическим, так и пожароопасным характеристикам, также отдельные элементы могут отсутствовать [11-27].

Пожарная опасность КЗ в электропроводках связана в основном с высокой температурой дуги в зоне замыкания (около 2000-4000 °С) и характеризуется двумя показателями: способностью изоляции проводов возгораться от нагрева токопроводящей жилы током или дугой КЗ; способностью образовывать в момент замыкания расплавленные (горящие) частицы проводниковых материалов, которые, разлетаясь на значительные расстояния, могут создавать самостоятельные очаги пожаров [7].

В общем случае это понятие применительно к электропроводкам является комплексным и употребляется для характеристики основных пожароопасных проявлений электрического тока:

способности самой электропроводки быть источником пожара (воспламенение собственной изоляции с последующим возгоранием защитных или поддерживающих конструктивных элементов);

способности изоляции проводов распространять горение при поджигании от посторонних источников зажигания;

способности образовывать в момент КЗ расплавленные частицы проводниковых металлов, поджигающие расположенные вблизи горючие материалы.

Первые два аспекта, характеризующие понятие пожарная опасность электропроводок, взаимосвязаны, так как оба, в конечном счёте, отражают степень горючести изоляции кабельных изделий. Различие между ними связано с возможностью зажигания изоляции проводов и кабелей разными источниками нагрева: внутренними (токами перегрузки и КЗ) и внешними (например, температурой пожара).

В зависимости от значения переходного сопротивления КЗ могут быть прямыми (глухое, металлическое, полное) и неполными (через переходное

сопротивление, образованное неплотным контактом, значительной окисной плёнкой, обугленной изоляцией и т. п.)

При неполных КЗ имеется некоторое сопротивление, в котором может выделяться значительное количество теплоты, в противоположность прямому КЗ неполные замыкания, как правило, ведут к пожарам даже при правильно выбранной защите, вследствие того, что сопротивление места повреждения, ограничивая ток, поддерживает его на уровне, недостаточном для срабатывания защиты.

Углублённый анализ физических явлений, происходящих при КЗ, показывает, что именно значение сопротивления в зоне замыкания проводников оказывает существенное влияние не только на характер КЗ (значение тока КЗ и его длительность), но и на сам механизм зажигания изоляции проводников.

Основным принципиальным признаком, по которому КЗ следует отличать от перегрузки, является момент нарушения изоляции в процессе аварийного режима: при КЗ нарушение изоляции является причиной аварийного режима, а при перегрузке - его возможным следствием.

Внешним признаком перегрузки кабельных изделий обычно является их перегрев, приводящий к тепловому старению изоляции и преждевременному выходу из строя. Пожарная опасность электропроводок при перегрузках, как и в случае КЗ, зависит от многих факторов: кратности тока перегрузки, способа прокладки, выбора защиты и т. п. [7, 8].

1.1.3 Горючесть электрических кабелей

В работе [28] рассмотрена принципиальная схема горения потока кабелей при зажигании его от постороннего источника (рис. 1.1). В этой схеме мощность источника зажигания расходуется на нагрев участка кабельной прокладки до температур, при которых горючие материалы в конструкции кабеля подвергаются пиролизу. Мощность, потребляемую для нагрева участка кабелей и процесса пиролиза, обозначим через Q\. При пиролизе органических материалов

для электрической изоляции, оболочек и защитных покровов выделяются три основные группы компонентов: негорючие газы (С02, HCl, Н20), твёрдый негорючий остаток (шлак, металлы, зола) и группа горючих газов (водород, окись углерода, метан, этан и другие углеводороды). Горючие газы, образующиеся в процессе пиролиза, сгорают с выделением теплоты мощностью 02 , часть которой идёт на разогрев и пиролиз прилегающего к источнику зажигания участка кабельной прокладки, что вызывает распространение горения по длине кабелей. Данный процесс характеризуется образованием обратной тепловой связи, то есть подводом теплоты от сгорания газообразных продуктов пиролиза для нагрева и последующего пиролиза соседних участков кабелей [27].

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Ланин, Дмитрий Геннадьевич, 2013 год

Список литературы

1 Кашолкин Б. И. О некоторых результатах анализа материалов ПТС по исследованию пожаров от электрических причин / Б. И. Кашолкин. // Пожарная профилактика. - М.: ВНИИПО МВД СССР, 1979. - Вып. 15. - С. 82 - 101.

2 Дебров С. В. Дистанционная подача высокократной пены по кабельным

сооружениям при тушении пожаров: дис.....канд. техн. наук : 05.26.03 / Дебров

Сергей Владимирович. - М., 2004. - 168 с.

3 Пожарная безопасность объектов энергетики.:- Екатеринбург, Калан, 2001. -22 с.

4 Иванников B.JI. Теоретические аспекты пожарной опасности кабельных коммуникаций. Кишинев, Картя Молдовиняске, 1989. - 280 с.

5 ПУЭ. Правила устройства электроустановок - 7-е. изд.; перераб. и доп. [принят Минэнерго СССР] - М.: Госэнергонадзор, 2002, 93 с.

6 Пожары и пожарная безопасность в 2002 году: Статистический сборник. Под общей редакцией Е.А. Серебренникова и A.B. Матюшина. -М.: ВНИИПО, 2003. -270 с.

7 Смелков Г. И. Пожарная опасность электропроводок при аварийных режимах / Г. И. Смелков - М. : Энергоатомиздат, 1984. - 184 е., ил.

8 Ильченко Н. С. Исследование электрического старения и возможностей повышения срока службы полимерных диэлектрических материалов при действии частичных разрядов : автореф. дис. ... д-ра техн. наук : 05.26.03 / Ильченко Николай Сергеевич. - Киев, 1975. - 43 с.

9 Черкасов В. Н. Пожарная профилактика электроустановок / В. Н. Черкасов, В. Е. Ульященко. - М. : Высшая школа МВД СССР, 1970. - 282 с.

10 Кашолкин Б. И. Исследование пожарной опасности аварийных режимов в электрических проводках и разработка методов определения момента их возникновения : афтореф. дис. ... канд. техн. наук : 05.20.02 / Кашолкин Борис Иванович. - М., 1976. - 157 с.

11 Белорусов Н. И. Электрические кабели и провода : теоретические основы кабелей и проводов, их расчёт и конструкции / Н. И. Белорусов. - М. : Энергия,

1971.-512 с.

12 ГОСТ Р 51311-99 Кабели телефонные с полиэтиленовой изоляцией в пластмассовой оболочке. Технические условия. - М.: Стандартинформ, 1999. - 35 с.

13 ГОСТ 10348-80 Кабели монтажные многожильные с пластмассовой изоляцией. Технические условия. - М.: Стандартинформ, 1980. -14 с.

14 ГОСТ 10971-78* Кабели коаксиальные магистральные с парами типа 2,6/9,4 и 2,6/9,5. Технические условия. - М. : Стандартинформ, 1980. -51 с.

15 ГОСТ 12177-79 Кабели, провода и шнуры. Методы проверки конструкции. -М. : Стандартинформ, 1979. -28 с.

16 ГОСТ 1508-78 Кабели контрольные с резиновой и пластмассовой изоляцией. Технические условия. - М.: Стандартинформ, 1978. - 15 с.

17 ГОСТ 15125-92 Кабели связи симметричные высокочастотные с кордельно-полистирольной изоляцией. Технические условия. - М.: Стандартинформ, 1992. - с. 27.

18 ГОСТ 18404.0-78 Кабели управления. Общие технические условия. -М. : Стандартинформ, 1978. -37 с.

19 ГОСТ 23286-78 Кабели, провода и шнуры. Нормы толщин изоляции, оболочек и испытаний напряжением. - М. : Стандартинформ, 1978. - 8 с.

20 ГОСТ 2990-78 Кабели, провода и шнуры. Методы испытания напряжением. -М.: Стандартинформ, 1978. - 18 с.

21 ГОСТ 3345-76 (СТ СЭВ 2784-80) Кабели, провода и шнуры. Метод определения электрического сопротивления изоляции. - М. : Стандартинформ, 1976.-4 с.

22 ГОСТ 5960-72 Пластикат поливинилхлоридный для изоляции и защитных оболочек проводов и кабелей. Технические условия. - М. : Стандартинформ,

1972.-28 с.

23 ГОСТ 15845-80 (СТ СЭВ 585-77) Изделия кабельные. Термины и определения. -М.: Стандартинформ, 1980. -29 с.

24 ГОСТ 7006-72 Покровы защитные кабелей. Конструкция и типы, технические требования и методы испытаний. - М.: Стандартинформ, 1972. - 16 с.

25 ГОСТ 16336-77 Композиции полиэтилена для кабельной промышленности. Технические условия. - М. : Стандартинформ, 1977. - 24 с.

26 ГОСТ 433-73 Кабели силовые с резиновой изоляцией. Технические условия. -М. : Стандартинформ, 1973. - 28 с.

27 НПБ 242-97 Классификация и методы определения пожарной опасности электрических кабельных линий. - М. : Стандартинформ, 1997. - 5 с.

28 Снижение пожарной опасности кабельных трасс: Обзор, информ. / Смелков Г.И., Бойцов В.Ф., Поединцев И.Ф., Смирнов B.B. - М. : ГИЦ МВД СССР, ВНИИПО МВД СССР. - Вып. 3/90. - 1990. - 50 с.

29 Электрические кабели и их поведение при пожаре: развитие понятий и перспективы // Электротехника. - РЖ. - 1985. - № 6. - Ref.op.: Cottart J., Lecog Y., Villemagne M. Les cables electriques et leur comportement au feu: evoluyion des conceptions et perspectives davenir// Rev. gen. secur. - 1984 - №38 - P. 46 - 50.

30 Исследование пожароопасности кабелей // Электротехника. - РЖ. - 1985. -№ 1. - С. 61 - ref.op. Kurchner F., Guerrio M., Villagrassa F. Noveaux tapes de cables eturdispour limiter les risques découlant dun incendie// Rev. gen. secur. - 1984. - № 36 - 1984, №36 - P. 60-61.

31 Вопросы горения и тушения полимерных материалов в обогащенных кислородом средах : сборник научных трудов. - М. : ВНИИПО МВД СССР, 1981 -485 с.

32 Мадорский С. Термическое разложение органических полимеров/ С. Мадорский; Пер. с англ. под ред. С. Р. Рафикова. - М. : Мир, 1967. - 330 с.

33 Ленгелле, Г. Кинетика тепловой деструкции и пиролиза на поверхности виниловых полимеров / Г. Ленгелле. - AIAA, 1977. -№ 11. - т. 8. - С. 85-95.

34 Исследования и разработка предложений по усовершенствованию водяных автоматических установок пожаротушения на объектах АЭС : отчёт / А.Д. Васильев. - М., 1985 - 68 с.

35 Башкирцев М. П. Некоторые вопросы противопожарной защиты кабельных тоннелей / М. П. Башкирцев, Г. К. Яковлев // Труды высшей школы МВД СССР. -М. : ВШ МВД СССР. - Вып. 26. - 1970. - С. 119-127.

36 Кошмаров Ю. А. Термодинамика и теплопередача в пожарном деле / Ю. А. Кошмаров, М. П. Башкирцев. - М. : ВИПТШ МВД СССР, 1987. - 318 с.

37 Васильев А. Д. Тушение пожара водой в кабельных туннелях /А. Д. Васильев, А. М. Филонов, С. А. Лиходиевский // Электрические станции. - №1. - 1975. -С. 80-81.

38 Нормы проектирования автоматических установок водяного пожаротушения кабельных сооружений (ВСН 47-85), . - М.: Минэнерго СССР - 1985. - 11 с.

39 Рекомендации по проектированию автоматических установок водяного пожаротушения в кабельных сооружениях, М. : ВНИИПО МВД СССР - 1985. -21 с.

40 Средства и методы тушения пожаров. Экспресс-информация / Пожарная техника. - М.: ВНИИПО. - Вып 19. -1968. - С. 8.

41 Указания по проектированию противопожарных мероприятий, систем пожаротушения и обнаружения пожара на энергетических объектах. -М.: Минэнерго СССР, 1971. - 52 с.

42 Указания по проектированию установок пожаротушения в кабельных помещениях распылённой водой. - М. : Минэнерго СССР, 1974. - 56 с.

43 Васильев А. Д. Исследование процесса тушения кабелей распылённой водой. / А. Д. Васильев, Ю. И. Рубцов //Электрические станции. - № 2. - 1976. - С. 72-73.

44 Сабо И. Противопожарная защита кабелей, тушение пожаров / И. Сабо -Балатонфюред, 1975. - С. 40.

45 Рекомендации по противопожарной защите кабельных сооружений. -М., 1985.-7 с.

46 РД 153-34.0-49.105-01 Нормы проектирования АУВП кабельных сооружений. -М.: РАО «ЕЭС России», 2001. - 23 с.

47 Временные указания по тушению пожаров в кабельных туннелях и помещениях высокократной воздушно-механической пеной. - М. : ВНИИПО МВД СССР, 1969.-9 с.

48 Бадер Ю. И. Обоснование параметров тушения пожаров в кабельных туннелях пеной : автореф. дис. ... канд. тех. наук : 05.26.01 / Бадер Юрий Антонович. - М., 1984. - 186 с.

49 Исследования по использованию ТАОС в кабельных сооружениях, а также по изучению особенностей тушения в условиях пониженных температур : отчёт / С.П. Амельчугов. - Красноярск, 1995. - 359 с.

50 Белорусов Н. И. Электрические кабели провода и шнуры : справочник / Н. И. Белорусов, А. Е. Саакян, А. И. Яковлева -М.:Энергоатомиздат,1988. - 536 с.

51 Инструкция по проектированию противопожарной защиты энергетических предприятий. - М.: Министерство энергетики и электрификации СССР, 1987. - 41 с.

52 Тирановский Г. Г. Монтаж автоматического пожаротушения в кабельных сооружениях энергетических объектов. - М.: Энергоиздат, 1982. - 64 с.

53 Методика крупномасштабных исследований по определению способов и норм подачи ТАОС для предупреждения и тушения пожаров в кабельных туннелях (Тема КО.Д004.94 «Туннель-А»). - М., 1994. - с.

54 Баратов А. Н. Проблемы аэрозольного пожаротушения / А. Н. Баратов, Ю. А. Мышак // Пожаровзрывобезопасность 2 — М., 1994. - С. 53 - 59.

55 СП 13.130.2009 Установки пожарной сигнализации и пожаротушения автоматические. Нормы и правила проектирования. - М., 2009. - 107 с.

56 Агафонов В.В., Ланин Д.Г., Никонова Е.В., Цариченко С.Г. Исследование эффективности средств аэрозольного пожаротушения в кабельных сооружениях // Материалы международного симпозиума «Комплексная безопасность России -исследования, управление, опыт. Секция «Технические средства и технологии борьбы с пожарами». - М.: ВНИИПО, 2004,- с. 47-53.

57 Агафонов В. В. Установки аэрозольного пожаротушения: элементы, характеристики, проектирование, монтаж и эксплуатация / В. В. Агафонов, Н. П. Копылов. - М.: ВНИИПО, 2001. - 115 с.

58 Агафонов В. В. Вопросы проектирования, монтажа и эксплуатации установок аэрозольного пожаротушения : учебно-методическое пособие / В. В. Агафонов, Н. П. Копылов. - М.: ВНИИПО, 1999. - 236 с.

59 Агафонов В. В. Эффективность и особенности аэрозольного пожаротушения на энергетических объектах. Опыт применения / В. В. Агафонов, С. В. Александров, С. Г. Цариченко // XVIII научн.-практ. конф. - Ч. 2 -М. : ВНИИПО, 2003. - С. 40 - 43.

60 С.И. Пучков, A.A. Лебедев Способ тушения пожара в кабельном туннеле (на примере Череповецкого металлургического комбината) / Средства противопожарной защиты: сборник научных трудов. - М.: ВНИИПО,1993. -256 с.

61 Разработка концепции обеспечения пожарной безопасности кабельных коммуникаций. Принципы и методы обеспечения пожарной безопасности кабельных линий : отчёт / Ю.Н. Шебеко, В.А. Пехотиков. - М. : ВНИИПО, 1998. -150 с.

62 Максимов С. В. Исследование на моделях наполнения помещений инертным газом / С. В. Максимов и др. // Зарубежная пожарная техника - М. : ВНИИПО. -№ 12.-1972.-С. 8-15.

63 Нормы пожарной безопасности. НПБ 22-96. Установки газового пожаротушения автоматические. Нормы и правила проектирования и применения. -М., 1997.-20 с.

64 Fire Protection Equipment - Automatic Fire Extinguishing System using Halogenated Hidrocarbons. - P.l. - Halon 1301. - Total Flooding System.

65 Нормы пожарной безопасности. НПБ 51-96. Составы газовые огнетушащие. Общие технические требования пожарной безопасности и методы испытаний. -М., 1997.

66 Paul К. Т. Burning characteristics of materials / К. T. Paul // Fire and Material. -1979.-V. 3,4.-P. 223-231.

67 Абдурагимов, И.М. Физико-химические основы развития и тушения пожаров / И. М. Абдурагимов, Ю. M .Говоров, В. Е. Макаров. - М. : ВИПТШ, 1980. -256 с.

68 Испытания системы пожаротушения с генераторами огнетушащего аэрозоля «Пурга-Э» по оценке огнетушащей эффективности при тушении пожаров в помещениях : научно-технический отчет ЛНПО «Союз» (совместно с ВИПТШ МВД РФ). - М. : ЛНПО «Союз», 1993. - 34 с.

69 Проблемы аэрозольного пожаротушения / А. Н. Баратов, Ю. А. Мышак // Пожаровзрывобезопасность 2. - М., 1994. - С. 53-59.

70 Corlett R. С. Modeling Direct Suppression of Open Fires. / R. C. Corlett, F. A. Williams // Fire Research. - V. 1. - 1979. - P. 323-337.

71 Идельчик И. Е. Справочник по гидравлическим сопротивлениям / И. Е. Идельчик. - М. :Энергоиздат, 1960. - 464 с.

72 Фомичев В. И. Вентиляция тоннелей и подземных сооружений /

B. И. Фомичев. - Л.: Стройиздат, 1991. - 200 с.

73 Абрамов Ф. А. Аэродинамические сопротивления горных выработок и тоннелей метрополитена / Ф. А. Абрамов, В. А. Долинский, И. Е. Идельчик и др. -М. : Недра, 1964.-187 с.

74 Пильник М. Б. Система автоматического управления вентиляцией для разгазирования коммуникационного коллектора : дис. ... канд. тех. наук : 05.13.07 / Пильник Михаил Борисович. - М. 1997. - 178 с.

75 СНиП 2.04.05-91. Отопление, вентиляция и кондиционирование. - М., 1992. -38 с.

76 Моделирование пожаров в помещениях и зданиях: юбилейный сборник трудов / И. С. Молчадский, В. И. Присадкин. - М. : ВНИИПО МВД РФ, 1997. -539 с.

77 НПБ 80-99 Модульные установки пожаротушения тонкораспылённой водой автоматические. Общие технические требования. Методы испытаний. - М, 1999. -19 с.

78 Журнал «Созйгиге 1тр1апй» / пер. с итал. яз. - № 8. -2009. - 158 с.

79 Журнал «Системы безопасности». - № 4. - 2008. - 229 с.

80 Пожарная автоматика. -№11.-14 ноября. - 2006. - С. 89.

81 Пожаротушение тонкораспылённой водой / В. В. Мальченков,

C. А. Дауэнгауэр // Пожарная безопасность : специализированный каталог. -М., 2005.-С. 78-79.

82 Дауэнгауэр С. А. Пожаротушение тонкораспылённой водой: механизмы, особенности, перспективы / С. А. Дауэнгауэр // Пожаровзрывобезопасность. -№6.-2004.-С. 78-81.

83 Дауэнгауэр С. А. Системы автоматического пожаротушения : критерии выбора. / С. А. Дауэнгауэр // Алгоритм безопасности. - № 3. - 2001. - С. 38.

84 НПБ 170-98. Порошки огнетушащие общего назначения. Общие технические требования. Методы испытаний. - М., 1998. - 16 с. 5.

85 Ланин Д.Г. Экспериментальное обоснование выбора средств пожаротушения электрических кабелей// Технологии техносферной безопасности: интернет-журнал. - Вып. 3 (49). - 6 с. - http://ipb.mos.ru/ttb.

86 Ланин Д.Г. Моделирование процесса остывания электрического кабеля при тушении пожаров// Технологии техносферной безопасности: интернет-журнал. -Вып. 3 (49). - 9 с. - http://ipb.mos.ru/ttb.

87 Numerical prediction of the cooling of burnt cable for the prevention of re-ignition. Lanin D.G., Sabodash O.A., Balakin B.V., Tsarichenko S.G.. // Proceedings of the 32nd International Conference on Ocean, Offshore and Arctic Engineering OMAE-2013.

88 Anderson J. D., Jr. Computational fluid dynamics, the basics with applications. / J. D. Anderson, Jr. - McGraw-Hill Inc., 1995.

89 Thermodynamic properties of HFC-23. DuPont Fluorochemicals, Technical information, 2003.

90 Справочник по теплогидравлическим расчётам (ядерные реакторы, теплообменники, парогенераторы) / П. Л. Кириллов, Ю. С. Юрьев, В. П. Бобков. -Энергоатомиздат, 1990. - 296 с.

91 Multiphase flows with droplets and particles / C. Crowe, M. Sommerfeld, Y. Tsuji. -CRC Press, Boca Raton, Taylor & Francis Group, 1997. - 496 p.

92 Ranz W. E. Evaporation from drops : parts I and II / W. E. Ranz, W. R. Marshall // Chemical Engineering Progress. - 48(3). - 1952. - P. 141.

93 Patankar S. V. Numerical heat transfer and fluid flow / S. V. Patankar. - New York: McGraw-Hills Book, 1980. - 205 p.

94 The interline heat-transfer coefficient of an evaporating wetting film / P. C. Wayner, Y. K. Kao and L.V. LaCroix // International Journal of Heat and Mass Transfer. - № 19. - 1975. - P. 487 - 491

95 The evaporation coefficient of water: a review / I. W. Eames, N. J. Marr and H. Sabir // International Journal of Heat and Mass Transfer. - № 40. -1975. -P. 2963 -2973.

'7/р Ш1 £ И ^ /

"УТВЕРЖДАЮ"

АКТ

О внедрении результатов диссертационных исследований Ланина Дмитрия Геннадьевича

Комиссия в составе: Заместителя Генерального директора Сосулина Виталия Владимировича, руководителя отдела проектирования Екимовского Дмитрия Валерьевича, инженера Волкова Алексея Александровича составила настоящий Акт о том, что результаты проведённой научно-исследовательской работы по теме «Обоснование выбора средств пожаротушения для кабельных сооружений» (научный руководитель - д.т.н. Цариченко Сергей Георгиевич) использованы при разработке автоматической установки пожаротушения АУПТ КС «Туман». Результаты работы легли в основу «Технических условий по проектированию автоматических установок комбинированного пожаротушения в кабельных сооружениях» и «Методических рекомендаций по проектированию АУПТ КС «Туман» в кабельных сооружениях». Данные документы предназначены для проектирования установок и включают в себя требования к автоматическим установкам комбинированного пожаротушения, нормативные показатели подачи огнетушащих веществ, а также методики и примеры расчёта установок и параметров их работы для различных конфигураций кабельных сооружений.

Утверждаю

Заместитель директора Технологического филиала ОАО «Цонцерн Росэнергоатом», кандидау техничедк^Гуаук

_В.В. Никифоров

Ш^Ц^Щм^ 2013 г.

у5/ '«"ммриоаш филиал ЩЩ- г

- ° ОАО-Концерн Росэнвргоагои' 11 «I РешлткшЩщ^

ь^л /<>¿•7

г Моота

на внедрение результатов исследованЙйй®эя^ченных при выполнении диссертационной работы инженера Панина Дмитрия Геннадьевича на тему : «Обоснование выбора средств пожаротушения для кабельных сооружений»

Комиссия в составе:

начальника отдела пожарной безопасности по действующим АЭС Службы пожарной безопасности ОАО «Концерн Росэнергоатом» - Грошева Ю.М.,

начальника отдела пожарной безопасности по строящимся АЭС Службы пожарной безопасности ОАО «Концерн Росэнергоатом» - Сазыкина В.И.,

главного эксперта отдела пожарной безопасности по действующим АЭС ОАО «Концерн Росэнергоатом» Харевского В.А.,

составила настоящий акт о том, что результаты диссертационной работы «Обоснование выбора средств пожаротушения для кабельных сооружений» внедрены и используются в работе , в части обоснования применения автоматических установок пожаротушения тонкораспылённой водой для защиты кабельных сооружений АЭС, в том числе при разработке перспективных планов модернизации систем автоматического пожаротушения.

Результаты работы используются для определения необходимого времени подачи огнетушащего вещества, в первую очередь установок автоматического пожаротушения тонкораспылённой водой, с учётом специфики кабельных сооружений для исключения вероятности повторного воспламенения кабелей.

Начальник отдела пожарной безопасности по действующим АЭС, кандидат технических наук

Начальник отдела пожарной безопасности по строящимся АЭС

Главный эксперт

отдела пожарной безопасности

по действующим АЭС

Ю.М. Грошев

В.И. Сазыкин

«УТВЕРЖДАЮ» Заместитель начальника

М.В. Бедило

АКТ

внедрения результатов диссертационных исследований Панина Дмитрия Геннадьевича на тему:

«Обоснование выбора средств пожаротушения для кабельных сооружений» в учебном процессе Академии ГПС МЧС России

Комиссия в составе: начальника кафедры пожарной автоматики, доктора технических наук Фёдорова Андрея Владимировича, заместителя начальника кафедры пожарной автоматики Полякова Дмитрия Витальевича, профессора кафедры пожарной автоматики, кандидата технических наук Фомина Владимира Ивановича подтверждает, что результаты диссертационных исследований Панина Д.Г. внедрены в учебный процесс кафедры пожарной автоматики по дисциплине «Производственная и пожарная автоматика», а именно использованы при разработке лекций по теме «Автоматические установки пожаротушения» и материалов по дипломному проектированию в части, касающейся применения автоматических установок пожаротушения для кабельных сооружений с учётом времени охлаждения токопроводящей жилы до безопасной температуры после ликвидации горения.

Профессор кафедры пожарной автоматики

Начальник кафедра пожарной автоматики

Заместитель начальника кафедры пожарной автоматики

«СОГЛАСОВАНО» Начальник ФГУ ВНИИПО МЧС России

«УТВЕРЖДАЮ» Генеральный директор ООО «НТО Пламя»

Е.1У1?Дорофеев

2006 г.

ТЕХНИЧЕСКИЕ УСЛОВИЯ

по проектированию автоматических установок комбинированного пожаротушения в кабельных

сооружениях

Введение

При проектировании автоматических установок пожаротушения в кабельных сооружениях необходимо учитывать некоторые особенности пожаров на данных объектах, связанных с характеристиками горючей нагрузки. Как известно, кабель состоит из множества конструктивных элементов (оболочка, изоляция, токопроводящие жилы, наружные покровы и т.д.), для изготовления которых используется широкий спектр горючих материалов, в число которых входят материалы, имеющие низкую температуру воспламенению, например полиэтилен, материалы склонные к тлению такие, как бумага, кабельная пряжа и т.п. Также в конструкцию кабеля входят металлические элементы, например токопроводящие жилы, броня, оболочки. В случае пожара или токовой перегрузки происходит прогрев этих элементов до температуры порядка 500 - 600°С, которая превышает температуру воспламенения (250 - 350°С) многих полимерных материалов, входящих в конструкцию кабеля, в связи с чем возможно их повторное воспламенение от прогретых металлических элементов после прекращения подачи огнетушащего вещества. В связи с этим необходимо выбирать нормативные показатели подачи огнетушащих веществ, чтобы обеспечить ликвидацию пламенного горения, а также исключить возможность повторного воспламенения.

1. Область применения

1.1. Настоящие технические условия распространяются на проектирование установок комбинированного пожаротушения с использованием модулей порошкового пожаротушения МПП «Лавина», АУПТС «Титан», модулей пожаротушения тонкораспылённой водой «Тайфун», водопитателей «Прибой» производства ООО «НТО Пламя» или ЗАО НПЦ «Онэкс».

1.2. Технические условия следует применять для проектирования автоматических установок пожаротушения в кабельных сооружениях с максимальным рабочим напряжением кабельных линий 36 кВ, при прокладке кабелей с сечением токопроводящей жилы не более 240 мм2.

1.3. Настоящие технические условия не распространяются на проектирование установок пожаротушения с использованием порошковых самосрабатывающих модулей и порошковых модулей импульсного действия, а также любого другого оборудования без проведения соответствующих испытаний в ФГУ ВНИИПО МЧС России.

2. Общие положения

2.1. Кабельным сооружением называется сооружение, специально предназначенное для размещения в нем кабелей, кабельных муфт, а также маслоподпитывающих аппаратов и другого оборудования, предназначенного для обеспечения нормальной работы маслонаполненных кабельных линий. К кабельным сооружениям относятся: кабельные туннели, каналы, короба, блоки, шахты, этажи, двойные полы, кабельные эстакады, галереи, камеры, подпитывающие пункты.

2.2. Проходные кабельные сооружения (туннели, эстакады, шахты, галереи), защищаемые установками пожаротушения должны оборудоваться системой оповещения людей при пожаре не ниже 2-го типа по НПБ 104. В таких сооружениях следует предусматривать задержку запуска установки

пожаротушения в течение времени, необходимого для эвакуации людей, определяемого расчётным путём.

2.3. Запуск автоматической установки пожаротушения, а также системы оповещения людей должен производится от системы пожарной сигнализации.

2.2. Модули пожаротушения тонкораспыленной водой следует комплектовать исключительно специальными дренчерными оросителями тонкораспыленной воды производства ООО «НТО Пламя» или ЗАО НПЦ «Онэкс», модули порошкового пожаротушения - специальными насадками производства ООО «НТО Пламя» или ЗАО НПЦ «Онэкс».

2.3. При выборе нормативных показателей подачи огнетушащих веществ необходимо учитывать следующие характеристики кабельных сооружений и кабелей:

- количество горючей нагрузки (число уровней укладки кабелей при горизонтальной и наклонной прокладке);

- расстояние по вертикали между уровнями укладки кабелей при горизонтальной и наклонной прокладке;

- площадь сечения токопроводящей жилы (максимальная);

- время, необходимое для отключения электроэнергии на аварийном участке при пожаре

- ориентация кабельной прокладки в пространстве.

3. Технические требования по проектированию установок комбинированного пожаротушения с использованием порошковых и

водяных модулей пожаротушения

3.1. Автоматическая установка порошкового пожаротушения должна соответствовать ГОСТ 51091, НПБ 88-2001*.

3.2. В установке пожаротушения следует использовать порошки следующих марок - «Вексон - ABC» или «Феникс - ABC». Допускается применение других марок порошка после проведения дополнительных испытаний в ФГУ ВНИИПО МЧС России и выдачи соответствующего заключения.

3.3. Автоматическая установка пожаротушения тонкораспылённой водой должна соответствовать НПБ 88-2001*.

3.4. Оросители и насадки следует устанавливать в соответствии с требованиями обязательного приложения 1, с учетом технических характеристик, зон орошения, формы факела распыленной струи, таким образом, чтобы кабельные потоки полностью оказывались внутри факела распыла оросителей и насадков. Подача воды осуществляется после подачи порошка с интервалом времени не более 5 секунд, при этом необходимо учитывать инерционность срабатывания порошковых и водяных модулей пожаротушения.

3.5. Количество насадков и оросителей, а также расстояние между ними определяется техническими характеристиками модулей. При этом необходимо обеспечивать равномерность подачи и требуемый расход огнетушащего вещества на каждом насадке (оросителе). Схемы размещения оросителей и насадков в типовых кабельных сооружениях (туннель, канал, шахта) приведены в рекомендуемом приложении 2.

3.6. Количество оросителей должно определяться гидравлическим расчетом, и быть таким, чтобы были соблюдены требования по продолжительности работы установки.

3.7. Гидравлический расчет для установок пожаротушения тонкораспылённой воды на базе водопитателей «Прибой» проводится по методике, изложенной в Приложении 2 НПБ 88-2001*.

3.8. Диаметр и длина подводящих и разводящих трубопроводов для установок пожаротушения тонкораспылённой воды с использованием модулей пожаротушения тонкораспыленной водой «Тайфун» определяется в соответствии с технической документацией на модуль.

3.9. При запуске установки пожаротушения необходимо обеспечивать автоматическое отключение электроэнергии на аварийном участке. При невозможности немедленного отключения электроэнергии, связанного с особенностями технологических процессов, время подачи воды

увеличивается с учётом времени, необходимого для отключения электроэнергии.

3.10. Диаметр и протяженность трубопроводов следует выбирать таким, чтобы обеспечить требования п. 3.5, а также инерционность установки не более 30 с.

3.11. Все электрические цепи питания (силовые, информационные и т.д.) модулей следует относить к 1-ой категории надежности по ПУЭ.

3.12. Допускается компоновка порошковых и водяных модулей в одну систему пожаротушения, при условии выполнения параметров работы установки, оговоренных в настоящих технических условиях.

4. Совместимость работы системы пожаротушения с использованием модулей порошкового пожаротушения и пожаротушения тонкораспылённой водой с системами вентиляции.

4.1. При срабатывании системы пожаротушения с использованием модулей пожаротушения все устройства принудительной вентиляции должны быть отключены.

4.2. Системы пожаротушения с использованием модулей порошкового пожаротушения MIHI «Лавина», АУГГГС «Титан», модулей пожаротушения тонкораспылённой водой «Тайфун», водопитателей «Прибой» допускается применять при невозможности отключения систем вентиляции при условии, что расчетная скорость движения воздушных потоков, при работе системы не превышает 5 м/с.

5. Размещение оборудования модулей

5.1. Модули пожаротушения следует размещать в защищаемом помещении или рядом с ним, при этом место размещения модулей следует отделять от защищаемого помещения противопожарными перегородками или перекрытиями с пределом огнестойкости EI30.

5.2. При размещении распределительных клапанов дренчерной установки в защищаемом помещении данные клапаны должны быть защищены от воздействия факторов пожара противопожарными перегородками с пределом огнестойкости El 15.

Приложение 1 (обязательное)

Нормативные показатели подачи порошка и тонкораспылённо!} воды в зависимости от характеристик кабельных сооружений и кабелей

Расстояние между кабелями на одном уровне укладки *, мм Соличество у ровней укладки кабелей (шт.)/расстояние между уровнями укладки кабелей (см)

от 1 до 5/ свыше 30 от 1 до 5/ от 20 до 30 от 1 до 5/ до 20 от 5 до 8/ свыше 30 от 5 до 8/ от 20 до 30 от 5 до 8/ до 20 свыше 8/ свыше 30 свыше 8/ от 20 до 30 свыше 8/ до 20

Интенсивность подачи порошка, не менее (кг/с*м2)/ удельный расход порошка, не менее (кг/м2).

менее D 0,2/1,0 0,25/1,2 0,3/1,5 0,25/1,2 0,3/1,5 0,4/2,0 0,3/1,5 0,4/2,0 0,5/2,5

от D и более 0,2/1,0 0,2/1,0 0,25/1,2 0,25/1,2 0,25/1,2 0,3/1,5 0,25/1,2 0,3/1,5 0,4/2,0

Сечение токопроводящей жилы, мм2 Интенсивность подачи тонкораспылённой воды, не менее (л/ехм2)/ время подачи тонкораспылённой воды, не менее (с)

до 1,5 0,02/ 60 0,02/ 60 0,03/ 60 0,02/ 60 0,03/ 60 0,03/ 60 0,03/ 60 0,04/ 60 0,04/ 60

от 1,5 до 16 0,02/ 180 0,02/180 0,03/180 0,02/ 180 0,03/180 0,03/180 0,03/180 0,04/180 0,04/180

от 25 до 70 0,02/ 300 0,02/ 300 0,03/ 300 0,02/300 0,03/ 300 0,03/ 300 0,03/300 0,04/ 300 0,04/300

от 95 до 120 0,02/ 600 0,02/ 600 0,03/ 600 0,02/600 0,03/ 600 0,03/600 0,03/ 600 0,04/ 600 0,04/ 600

от 150 до 240 0,02/ 900 0,02/ 900 0,03/ 900 0,02/ 900 0,03/ 900 0,03/ 900 0,03/ 900 0,04/ 900 0,04/ 900

Примечания:

1)*Б - диаметр кабелей, находящихся на одном уровне укладки. При различных диаметрах кабелей находящихся на одном уровне выбирается наибольший диаметр.

2) Под интенсивностью подачи огнетушащего вещества (тонкораспылённая вода, порошок) понимается количество огнетушащего вещества, подаваемого на единицу площади пола кабельного сооружения в единицу времени, под удельным расходом - количество огнетушащего вещества, поданного на единицу площади пола кабельного сооружения за всё время работы установки.

3) Нормативные показатели подачи, приведённые в таблице, относятся к кабельным сооружениям, в которых кабели проложены горизонтально или наклонно. Для вертикальных кабельных (шахты) сооружений удельный расход порошка составляет 1,5 кг/м2, интенсивность подачи воды составляет 0,03 л/ехм2, время подачи воды выбирается в соответствии с таблицей в зависимости от сечения жилы. Расчёт ведётся по площади сечения шахты. Максимальное расстояние при этом должно составлять между водяными оросителями не более 5 м, между порошковыми насадками - не более 5 м.

Схема размещения насадков и оросителей в типовых кабельных сооружениях

Кабельный туннель (сечение и вид сверху)

Порошков насадок

до 1500

ороситель

Приложение 2 (рекомендуемое)

-.Л ' " ¿а*«^* 2»к* ' чг^'г* Г-*»

'„л г*';« > '

Я 1000 д 1000 П Д

4 'м /\

щт

/ V ы Ы] V ц

чж «и Мм Л. ^ .¿м*-*«^«- ^

м ~ 1 :

Кабельный канал (сечение и вид сбоку)

1500

1500

ь>

о

Кабельная шахта (сечение и вид сбоку)

2500 2500

1 > ! |

1в9

Нормативные ссылки

1. ГОСТ 12.3.046-91 ССБТ. Установки пожаротушения автоматические. Общие технические требования.

2. ГОСТ Р 50680-94 Установки водяного пожаротушения автоматические. Общие технические требования. Методы испытаний.

3. ГОСТ Р 51043-97 Установки водяного и пенного пожаротушения автоматические. Оросители спринклерные и дренчерные. Общие технические требования. Методы испытаний.

4. ГОСТ 51091-97 Установки порошкового пожаротушения автоматические. Типы и основные параметры.

5. НПБ 88-2001* Установки пожаротушения и сигнализации. Нормы и правила проектирования.

6. НПБ 56-96 Установки порошкового пожаротушения импульсные. Временные нормы и правила проектирования и эксплуатации.

7. НПБ 80-99 Модульные установки пожаротушения тонкораспыленной водой автоматические. Общие технические требования. Методы испытаний.

8. НПБ 110-03 Перечень зданий, сооружений, помещений и оборудования, подлежащих защите автоматическими установками пожаротушения и автоматической пожарной сигнализацией.

9. НПБ 104-03 Системы оповещения и управления эвакуацией людей при пожарах в зданиях и сооружениях.

10. ПУЭ Правила устройства электроустановок.