Методы расчетов токов короткого замыкания при расследовании пожаров

Методы расчетов токов короткого замыкания при расследовании пожаров.

Короткое замыкание обладает мощным тепловым импульсом и способно воспламенить изоляцию кабельной продукции. Кроме того, может образовываться большое количество раскаленных частиц расплавленного металла, способных зажечь в месте короткого замыкания и вокруг него окружающие сгораемые вещества и материалы.

Вследствие этого для установления причинно-следственной связи короткого замыкания и пожара важно изучить соответствие токовой нагрузки кабельных изделий сечению токоведущих жил при нормальных и аварийных условиях работы, проверить соответствие использовавшихся аппаратов защиты.

Для этого в первую очередь необходимо рассчитать величину аварийного тока, который возникает на участке электросети при коротком замыкании и время действия его на проводники, и аппараты защиты.

В практике экспертных исследований в основном исследуют упрощенный математический метод расчета токов короткого замыкания. Который достаточно хорошо описан в специальной литературе для работников пожарной охраны и следствия, привлекаемых к выполнению экспертиз.

Кроме математического метода используется метод графического определения величины тока короткого замыкания (в сетях 380 и 220 В). Сущность которого заключается в следующем: при помощи графиков, построенных для проводов разного сечения и трансформаторов различной мощности в координатах «ток короткого замыкания - длина проводника от питающей подстанции до места КЗ» определяется величина тока КЗ.

Вместе с тем, результаты, получаемые при перечисленных методах очень приближенные и достоверны лишь в том случае, если аварийный режим, сопровождающийся повышенной токовой нагрузкой, продолжается не более 1-2 с (до отключения нагрузки), когда процесс выделения тепла в проводниках условно можно рассматривать как адиабатический.

При более продолжительном протекании аварийного режима происходит интенсивный разогрев проводников, возрастает их электрическое сопротивление и, соответственно, уменьшается сила тока. Реальное время срабатывания защитных устройств в отдельных случаях увеличивается на 40-60% по сравнению с расчетным, определенным для значения силы тока короткого замыкания в начальный момент времени без учета нагревания проводников.

Таким образом, для получения более точных данных о величине тока короткого замыкания необходимо учитывать температуру проводника, которая будет переменной, и изменяться согласно уравнения сохранения энергии. А именно: тепло, выделяющееся при прохождении электрического тока через проводник, затрачивается на нагрев металла самого проводника, его изоляции и защитной оболочки, а также на потери за счет конвекции и теплового излучения в окружающую среду.

А. Ростовцевым и С. Зерновым предлагается задачу по определению теплового рассеивания для изолированного проводника или проводника без изоляции решать численным методом Рунге-Кутта системы обыкновенных дифференциальных уравнений первого порядка, которая учитывает тепловое рассеивание с поверхности провода, а также нелинейное изменение сопротивления проводника в зависимости от температуры. Расчет тепловых параметров и характеристик проводников необходимо осуществлять с помощью известных из теории тепломассопереноса соотношений.

Отдел исследования, экспертизы пожаров

и чрезвычайных ситуаций НИИ ПБ и ЧС

МЧС Республики Беларусь