Лабораторные исследования проводов с оплавлениями


 

Инструментальное определение первичности (вторичности) КЗ - самая первая инструментальная методика в пожарно-технической экспертизе и наиболее широко используемая в настоящее время. Работа по ее созданию была начата в середине прошлого века, а доработка и совершенствование ведутся до сих пор.

В 50-егоды немецкие ученые Шонтаг, Хагемайер, Эттлинг установили возможность дифференциации оплавлений различной природы методом металлографии. Шонтаг указывал, что отличительные признаки первичного или вторичного КЗ складываются за счет преимущественного образования одного из медных окислов – оксида или диоксида меди. Если электрическая дуга возникает до пожара или на начальной его стадии, т.е. в условиях содержания в окружающей атмосфере кислорода, близкого к нормальному (первичное КЗ), в зоне оплавления образуется преимущественно диоксид меди (CuO). На стадии же развившегося пожара, при относительном недостатке кислорода и присутствии в атмосфере окислов углерода (вторичное КЗ), в значительном количестве образуется оксид меди (Cu2O). Фазы оксида и диоксида меди в зонах оплавления проводов авторы выявляли методом металлографии. Правда, количественных критериев для дифференциации первичного и вторичного КЗ в то время предложено еще не было.

В конце 60-х - начале 70-х годов исследования по данному вопросу были начаты во ВНИИПО под руководством Г.И. Смелкова. В 1970-77 г. была разработана и предложена для использования на практике методика установления первичности и вторичности КЗ. Исследование проводов с оплавлениями рекомендовалось проводить с помощью рентгеновского фазового анализа фотометодом в камере Дебая-Шеррера. Для исследования алюминиевых проводников был рекомендован также анализ на углерод. Выяснилось, что при вторичном КЗ, происходящем, как уже отмечалось, в атмосфере газообразных продуктов сгорания, расплавленный дугой алюминий активно взаимодействует с окислами углерода, в результате чего содержание углерода в зоне оплавления алюминия в 2-5 раз больше, чем при первичном КЗ.

С 80-х годов широкие исследования по развитию и совершенствованию методики проводились во ВНИИ МВД СССР.(Россинская Е.Р., Колмаков А.И., Степанов Б.В., Зернов С.И. и др.). Был предложен другой критерий оценки первичности (вторичности) КЗ на медных проводниках - величина соотношения концентрации меди и оксида меди в двух зонах - непосредственно рядом с оплавлением и на определенном расстоянии от него. "Реабилитирована" как метод исследования была и металлография. Она оказалась даже эффективнее рентгеновского анализа в некоторых сложных случаях.

Современная методика предполагает использование двух методов - рентгенофазового анализа и металлографии. Первый применяется в качестве экспрессного метода анализа, позволяющего исследовать достаточно большое количество оплавлений; второй - в случаях, когда информации, полученной методом РСА, оказывается недостаточно для решения поставленного вопроса.

В испытательных пожарных лабораториях и экспертно-криминалистических подразделениях милиции для рентгеноструктурного анализа используются в основном отечественные рентгеновские дифрактометры серии ДРОН (ДРОН - 3, ДРОН - 4). Анализу подвергаются два участка изъятого на пожаре провода - непосредственно рядом с оплавлением (участок 1) и на расстоянии 30-35 мм от него (участок 2) рис.11.5. В обоих случаях определяется площадь дифракционных максимумов соответствующих фаз (JCu, JCu2O). Затем рассчитывается их соотношение на участке (1) и участке (2).

 

 

JCu2O JCu2O

Если ¾¾¾ (1) > 2 ¾¾¾ (2) - то это первичное КЗ.

JCu Jcu

 

 
 

 


Рис.11.5. Участки провода, подвергаемые рентгеноструктурному анализу.

 

При обратном соотношении считается, что оплавление имеет признаки вторичного КЗ. Менее существенные различия не являются достаточно надежным дифференцирующим признаком. В этом случае образцы подвергаются металлографическому исследованию.

Металлографическое исследование проводов с оплавлениями.Металлографическое исследование проводов - более трудоемкий метод анализа, нежели рентгеноструктурный. Кроме того, это разрушающий метод (в отличие от неразрушающего рентгеновского), который ведет к утрате образца. В лаборатории исследуемый участок провода (шарик оплавления) заливают в специальный твердеющий состав и делают так называемый «шлиф» на шлифовальном станке. Затем шлиф обрабатывают кислотным составом ("травят") для того, чтобы проявилась структура металла, и рассматривают ее с помощью металлографического микроскопа.

Структура оплавления при первичном и вторичном КЗ неодинакова, что обусловлено различными условиями застывания расплавленной меди. Первичное КЗ происходит при относительно низкой температуре окружающей среды, поэтому рост кристаллов меди при охлаждении из расплава происходит в основном в направлении максимального оттока тепла по проводнику, в результате образуется зонавытянутых кристаллов - столбчатых дендритов. При вторичном КЗ направление преимущественного теплоотвода отсутствует, поэтому образуются равноосные зерна.

Кроме того, для вторичного КЗ характерно наличие газовых пор, вырывов; при первичном КЗ они, как правило, отсутствуют.

Можно отличить первичное и вторичное КЗ и по содержанию кислорода в меди в месте оплавления. При первичном КЗ оно составляет 0,06-0,39%, при вторичном КЗ - менее 0,06%.

 

Перегрузка

Версия о перегрузке, т.е. загорании изоляции провода вследствие прохождения по нему тока, в несколько раз превышающего номинальный, отрабатывается специалистом в следующей последовательности:

1) Исходя из суммарной мощности потребителей (если для этого есть необходимые данные), рассчитывается величина тока перегрузки; определяется номинальный ток для данного типа проводника, а затем путем сравнения этих величин рассчитывается кратность перегрузки.

Необходимо помнить, что изоляция провода может загореться только при перегрузке, имеющей кратность выше определенного значения. Так, например, у провода АПР (сечение 4 мм2) пламенное горение возникает при кратности перегрузки равной 5 и более.

При меньшей кратности перегрузки провод греется до температуры, недостаточной для загорания изоляции. Некоторые провода не загораются и при слишком высокой кратности - жила провода быстро перегорает (как плавкий предохранитель) и изоляция не успевает загореться, либо изоляция плавится и стекает с провода, также не успев загореться. Например, провод АППВ (2х4 мм2) загорается только при кратностях перегрузки от 4 до 6. Данные по проводам других некоторых типов и марок приведены в специальной справочной литературе.

Можно рассчитать температуру, до которой может нагреться провод при соответствующем токе (есть такие методики), и посмотреть, могла ли при этом оплавиться и загореться изоляция. Существуют и специальные компьютерные программы расчета температуры провода при перегрузке токами КЗ.

2) Визуальным осмотром выявляются признаки перегрузки на проводах.

Нагрев проводов при перегрузке приводит к визуальным признакам, внешне сходным с термическим поражением от внешнего нагрева при пожаре - протяженные зоны оплавления, изменение сечения и формы провода по длине.

В настоящее время разработана инструментальная методика, позволяющая исследованием проводов устанавливать факт перегрузки. Для этого провод на нескольких участках анализируют методом металлографии.

Есть и еще одна форма перегрузки, не менее опасная и распространенная – перегрузка по напряжению (перенапряжение).

Перенапряжение может возникать в результате аварийных режимов в питающей низковольтной электросети или соответствующей высоковольтной; при ремонтных работах за счет неправильного подсоединения, перемены нуля и фазы в электрощите или отсоединения нуля и возникающего «перекоса фаз». Перенапряжение может возникнуть и в ходе пожара за счет теплового воздействия на элементы электросети, если электросеть своевременно не будет обесточена. Выше, в главе 4 отмечалось, что такого рода явления могут даже стать причиной образования вторичных очагов горения.

Перенапряжение может быть и кратковременным (тогда его называют скачком напряжения), но столь значительным по величине, что приведет к пожару.

Характерным признаком причастности перенапряжения к возникновению пожара является не единичный, а массовый выход из строя электроприборов, включенных в сеть, в которой имел место этот режим, яркие вспышки и перегорание лампочек, сбои в работе компьютеров и т.д. При подозрении, что именно перенапряжение стало причиной пожара, целесообразно опросить жильцов соседних квартир, подъезда, домов в сельской местности и выяснить, не отмечались ли подобные явления.

В самом загоревшемся электроприборе необходимо поискать признаки аварийного процесса – чаще всего, это пробой изоляции в наиболее «слабом» месте – например, лаковой изоляции обмоток трансформаторов, дросселей, катушек напряжения в электросчетчиках и т.д. При этом возникают межвитковые КЗ и появляются множественные мелкие дуговые оплавления.

 



Дата добавления: 2016-07-27; просмотров: 3928;


Поиск по сайту:

Воспользовавшись поиском можно найти нужную информацию на сайте.

Поделитесь с друзьями:

Считаете данную информацию полезной, тогда расскажите друзьям в соц. сетях.
Poznayka.org - Познайка.Орг - 2016-2024 год. Материал предоставляется для ознакомительных и учебных целей.
Генерация страницы за: 0.009 сек.