Surse de aprindere de natura electrica

Surse de aprindere de natura electrica

1. Prezentarea teoretica a fenomenului fizic

Incendiile provocate de instalatiile electrice au o pondere in totalul incendiilor cu pierderi materiale importante si, in unele cazuri, si cu pierderi de vieti omenesti.

De aceea, la cercetarea incendiilor cu sursa de aprindere de natura electrica trebuie sa se analizeze cu discernamant imprejurarile producerii acestora, sa se conserve cu promptitudine si in bune conditii amprenta incendiului, orice urma gasita, pentru stabilirea uneo solutii finale reale.

In privinta repartizarii incendiilor de natura electrica pe sectoare de activitate se constata ca in industrie cele mai afectate ramuri au fost; industria alimentara, constructoare de masini, prelucrarea lemnului, industria metalurgica, industria usoara. Toate cazurile de incendiu provocate de scurtcircuit in industrie au fost favorizate de slaba instruire a personalului respectiv, lipsa de disciplina tehnologica, efectuarea unor modificari in proiect fara anuntarea organelor de specialitate.

La santiere, majoritatea incendiilor au izbucnit in cadrul lucrarilor de organizare a santierelor, in agricultura au avut loc la adaposturile de animale, inclusiv grajduri ale gospodariilor particulare, iar in sfera comerciala la magazinele din localitatile rurale. Majoritatea incendiilor s-au produs in periodele de timp friguros si indeosebi noaptea sau, mai rar, in timpul pauzei de pranz.

La locuintele particulare, cele mai afectate de incendii au fost podurile si dormitoarele.

Majoritatea incendiilor ca sursa de aprindere de natura electrica s-au produs ca urmare a defectelor aparute in exploatarea cablurilor, montarii necorespunzatoare pe materiale combustibile sau a suprasarcinilor.

Repartitia medie a cauzelor de incendiu de natura electrica, functie de imprejurarea determinanta indica, in medie, defectiuni 75%, instalatii lasate sub tensiune 15%, improvizatii 10%, iar in functie de sursa de aprindere: 95% scurtcircuit, 4% scantei electrice, 1% arcuri electrice.

1.1. Producerea si utilizarea energiei electrice

Asigurarea cu energie electrica a consumatorilor se realizeaza prin centralizarea producerii, transportului si distributiei energiei sub forma sistemului energetic national. In structura acestuia sunt cuprinse totalitatea instalatiilor de producere, transport si distributie a energiei electrice, avand un regim comun si continuu de productie si consum de energie electrica.

In general, prin instalatie electrica se intelege ansamblul de echipamente interconectate intr-un spatiu dat, echipament electric fiind orice dispozitiv intrebuintat pentru producerea, transportul, distributia sau utilizarea energiei electrice.

Utilizarea energiei electrice se face in receptoare electrice, clasificate in:

- receptoare de lumina - cuprind toate corpurile de iluminat prevazute cu surse de lumina;

- receptoare de forta - care pot fi:

a) electromecanice (motoare electrice, electromagneti, electroventile s.a.);

b) electrotermice (cuptoare electrice, agregate de sudura);

c) electrochimice (bai de electroliza);

Ansamblul instalatiilor electrice pentru alimentarea receptoarelor ce servesc o constuctie civila sau industriala formeaza consumatorul de energie electrica. Consumatorii se racordeaza la reteaua de distributie a furnizorului de energie electrica.

Producerea energiei electrice are loc in cadrul centralelor electrice care utilizeaza energia combustibililor organici (carbune, petrol, gaze naturale), energia hidraulica, energia nucleara, surse neconventionale de energie.

Transportul energiei electrice de la centrale spre consumatori se face prin:

- linii electrice aeriene LEA;

- linii electrice subterane, in cabluri LEC.

Tensiunile si instalatiile electrice de transport sunt de 220 kW (inalta tensiune) si 400 kW (foarte inalta tensiune) cu perspectiva introducerii treptei de 700 kW.

Distributia energiei spre punctele intinse (orase mari, intreprinderi industriale mari) sau spre diferiti consumatori concentrati se realizeaza la 110 kW (inalta tensiune), 6, 10, 20 kW (medie tensiune), 0,4 kW (joasa tensiune).

Distributia se face prin linii electrice, statii de transformare si statii de distributie (de conexiuni).

Utilizarea energiei electrice la consumatori se face: la joasa tensiune - pentru majoritatea consumatorilor; la tensiune medie (6 - 10 kW) - pentru motoare cu puteri mari.

Alimentarea cu energie electrica a consumatorului se realizeaza de la statia sistemului energetic national SSE.

1.2. Aparataj electric

In instalatiile electrice se utilizeaza un mare numar de aparate electrice, din punct de vedere al functiunilor pe care le indeplinesc, se clasifica in urmatoarele categorii:

- aparate de conectare (intrerupatoare, comutatoare s.a.);

- aparate pentru pornirea motoarelor electrice (reostate, autotransformatoare de pornire s.a.);

- aparate de semnalizare (relee, lampi, hupe s.a.);

- aparate de masura (ampermetre, voltmetre s.a.);

- aparate de protectie (relee, sigurante s.a.);

Aparatajul electric poate fi clasificat si dupa alte criterii: dupa tensiune, dupa felul curentului, dupa modul de constructie.

O deosebita importanta o prezinta aparatajul utilizat in zonele cu pericol de explozie. In aceste zone, instalatii electrice de orice fel (iluminat, forta, automatizare, telecomunicatii s.a.) trebuie sa respecte prevederile normei departamentale ID - 17 - 198

Zonele cu pericol de explozie sunt clasificate in 5 categorii: 0, 1, 2, 10, 11 si explicitate conform STAS 9954 - 74 si normelor Comitetului Electrotehnic International IEC - 79.10. (clasificare ce se aplica numai in Europa, nu si in S.U.A., unde sunt valabile normele americane ce prevad 3 clase).

Protectia antiexploziva a unui echipament electric implica o executie speciala in vederea reducerii pericolului de aprindere a amestecurilor explozive din exterior de la echipamentul respectiv. Alegerea tipului de protectie antiexploziva se face in functie de categoria zonei periculoase, de clasa de temperatura si grupa de explozie a gazelor si vaporilor inflamabili, conform STAS 6877/1 - 9/198 Tipurile de protectie definite de acest standard sunt:

- capsulare antideflagranta - simbol d;

- capsulare presurizata - simbol p;

- siguranta intriseca - simbol i;

- inglobare in nisip - simbol q;

- siguranta marita - simbol e;

Aparatele in constructie antigrizutoasa se folosesc in locurile unde exista pericolul formarii unor amestecuri explozive metan - aer, praf carbune-aer.

Clasa de temperatura se defineste, conform aceluiasi standard, cea mai ridicata temperatura atinsa in regim normal de functionare si in regim de suprasarcina in orice punct de pe suprafata, aflat in contact cu atmosfera exploziva (la cele mai antigrizutoase temperatura trebuie sa fie sub 200sC).

Tabelul 9

Grupa de explozie pentru gaze si vapori este indicata in standardul respectiv si reprezinta o clasificare a gazelor si vaporilor inflamabili dupa capacitatea de transmitere a exploziei printr-un interstitiu de dimensiuni date si/sau dupa energia de aprindere.

Exemplu de simbolizare: Ex - d - II - A - T1 reprezinta un aparat in constructie antiex, in capsulare antideflagranta, grupa de gaze II A (sectoare industriale) cu temperatura maxima de suprafata 450sC.

Gradul normal de protectie asigurat de carcase al echipamentelor electrice impotriva patrunderii corpurilor straine si a a apei (Ingress Protection - IP) este fixat pe STAS 5325 - 79 si normele CEI 529 - 7 Simbolizarea (trecuta pe o placuta sau stantata pe carcasa) se face prin literele IP urmate de doua cifre. Prima cifra (0 - 6) arata gradul de protectie a persoanelor contra atingerii partilor interioare aflate sub tensiune, precum si contra patrunderii corpurilor straine solide. A doua cifra (0 - 8) se coreleaza cu gradul de protectie impotriva apei. Protectia contra deteriorarii mecanice se indica numai in cazul aparatelor, printr-o a treia cifra caracterisitica, despartita de primele doua printr-o liniuta.

Exemplu de simbolizare: IP 12 - 2 reprezinta un aparat protejat impotriva patrunderii corpurilor straine cu grosimi peste 50 mm/ protejat contra picaturilor de ploaie care cad sub unghiul maxim de 15s fata de verticala/incercare mecanica la o lovitura de masa 0,5 kg, inaltime de cadere 0,4 m, deplasare pe orizontala 0,8.

1.3. Aparate de protectie

Sunt aparate care sesizeaza situatiile anormale in functionarea unor instalatii (suprasarcini, scurtcircuit s.a.) si protejeaza instalatia, fie dand o comanda pentru deconectare automata, fie semnalizand aparitia situatiei anormale (cand nu exista pericol imediat). Se impart in urmatoarele categorii:

- sigurante fuzibile;

- contactoare cu relee;

- intrerupatoare automate.

a) Sigurantele fuzibile au rolul de a intrerupe circuitul in care sunt montate in serie prin topirea (fuziunea) unui element conceput si calibrat in acest scop (fir sau lamela fuzibila), cand curentul care le parcurge le depaseste o anumita valoare pe o anumita durata. Curba duratei de topire, in functie de curentul ce trece prin fuzibil, provocand topirea lui, se numeste caracteristica de protectie a fuzibilului si poate fi:

- lenta - pentru circuite cu varfuri de curent de scurta durata (motoare asincrone, transformatoare de sudura);

- rapida - pe circuite fara varfuri mari de sarcina (iluminat);

- ultrarapida - pentru receptoare care nu suporta incarcari termice mari.

In functionare normala, fuzibilul nu trebuie sa se topeasca si nici sa-si schimbe caracteristica de protectie. Cel mai mare curent care poate trece prin fuzibil timp nelimitat, fara ca acesta sa se topeasca sau sa-si schimbe caracteristica se numeste curent nominal al fuzibilului (si se noteaza Inf). Acest curent este cu 20 - 30% mai mic decat curentul de topire. Alegerea unui fuzibil cu un curent nominal mai mare decat cel reiesit din calcule sau recomandat in tabele face ca el sa nu se topeasca la suprasarcini mici sau sa se topeasca cu intarziere, la scurtcircuite, putand conduce astfel la distrugerea izolatiilor sau la incendiu.

Dupa capacitatea de rupere deosebim:

- siguranta mignon - cu capacitate de rupere mica, 350 A;

- siguranta de tip normal, cu filet - cu capacitate de rupere medie de 4 - 8 - 16 kA;

- siguranta de tip MPR de uz industrial - cu capacitate de rupere mare - 25 kA.

Cele mai des intalnite sunt sigurantele mignon, cu soclu, patron si capac, cu un curent nominal de 25 A. Patroanele se fabrica la curentii nominali 0,5 - 2 - 4 - 6,3 - 10 - 16 - 20 - 25 A. Caracteristica de topire este rapida.

Alegerea sigurantelor consta in a stabili valoarea curentului nominal al fuzibilului in functie de caracteristicile circuitului in care vor fi montate acestea. Alegerea sigurantelor se face in faza de proiectare si implica o analiza atenta a caracteristicilor circuitului si a consumatorilor. De exemplu, intr-un fel se aleg sigurantele pentru circuitele pe care se gasesc consumatori cu caracteristica constanta de functionare (iluminare si incalzire) si astfel se aleg sigurantele pentru circuitele pe care se gasesc motoare, care la pornire absorb din retea un curent de 5 - 10 ori mai mare decat cel nominal.

b) Relee de protectie si semnalizare sunt utilizate in instalatiile electrice mai complexe pentru protejarea acestora contra diferitelor situatii anormale de functionare (supracurenti, tensiune minima s.a.) prin comanda deconectarii instalatiei. Clasificarea releelor se face dupa mai multe criterii si comporta in exploatarea lor o specializare. Exemple: relee maximale de curent, relee minimale de tensiuni, relee de gaze pentru transformatoare etc.

c) Intrerupatoarele automate asigura protectia impotriva suprasarcinilor, a curentilor de scurtcircuit de valori medii si a lipsei tensiunii de alimentare, prin intermediul unei lamele bimetalice, dand un impuls mecanic direct mecanismului de declansare a intrerupatorului si nu prin actiunea unui contact electric din interiorul lor, ca in cazul releelor.

In situatia in care mai multe dispozitive de protectie de acelasi tip sau de tipuri diferite sunt plasate in serie, caracteristicile lor de protectie nu trebuie sa asigure selectivitatea protectiei, astfel incat, in cazul unei avarii, sa functioneze protectia cea mai apropiata din amonte de locul avariei, izoland portiunea respectiva din aval, fara a scoate din functiune intreaga instalatie electrica.

In principiu, valorile curentilor nominali ai sigurantelor fuzibile si timpii de reglaj ai releelor electromagnetice cu temporizare trebuie sa fie descrescatori de la punctul de racord catre receptor.

Alegerea corespunzatoare de catre proiectant, dar urmata in exploatare de o simpla abatere de la valorile proiectate ale selectivitatii sistemelor de protectie poate conduce, in cazul unei avarii, la distrugerea pe portiuni mari a instalatiei electrice.

Din statistica incendiilor cu sursa de aprindere de natura electrica rezulta ca un numar inca important de incendii se datoreaza improvizatiilor in sistemele de protectie (siguranta supradimensionata, necalibrata etc.).

1.4 Materiale electrotehnice

Materialele electrotehnice se clasifica in:

- materiale conductoare care prezinta o insusire de baza - buna conductibilitate electrica - si intra in alcatuirea urmatoarelor parti ale instalatiilor electrotehnice: conductorii din cabluri, conductorii neizolati ai liniilor aeriene, bobinajele masinilor si aparatelor electrice, barele dispozitivelor de distributie, fise si prize etc.;

- materiale electroizolante care formeaza izolatia electrica, de regula sub forma de manta, asigurand impotriva atingerilor accidentale de catre persoane si separand piesele sau conductorii intre care exista o diferenta de potential.

Materialele electrotehnice au o serie de proprietati care le fac adecvate scopuri mentionate. Aceste proprietati pot varia insa in decursul exploatarii, functie de conditiile locale le care sunt supuse materialele (incalziri, socuri mecanice repetate, agenti corozivi etc.).

Ca urmare, sunt necesare masuratori si verificari periodice precum si aplicarea unor procedee de restabilire a calitatii materialelor (cu verificarea obligatorie a nivelului de siguranta asigurat pentru realizarea acestor procedee).

O importanta deosebita o prezinta comportarea materialelor electrotehnice la caldura generata de trecerea curentului electric. Materialele conducatoare se caracterizeaza printr-o buna conductibiliate termica. Ca urmare, o cantitate de caldura aparuta local, de exemplu la nivelul unor contacte imperfecte, se va propaga si spre alte parti in contact cu acestea. In acest fel, materialele electroizolante vor fi supuse nu numai actiunii campului electric ci si actiunii unui camp termic.

Punctele de topire diferite (aluminiu 695sC, argint 961sC, cupru 1083sC, wolfram 3400sC) determina o comportante diferite a elementelor instlatiilor la caldura mai ales in caz de incendiu. Astfel, datorita faptului ca la marea majoritate a incendiilor temperaturile degajate pe timpul arderii diferitelor materiale, combustibilele se situeaza in jurul valorilor de 700 - 1000sC, instalatiile electrice realizate cu conductoare de aluminiu vor fi puternic afectate de incendii.

Materialele electroizolante solide prezinta caracteristici de combustibilitate diferite. Astfel, bachelita se caracterizeaza prin aceea ca ardere numai in prezeta unei surse exterioare de caldura, de un anumit nivel termic, prezentand proprietatea de a autostinge la indepartarea sursei.

Materialele termoplastice se aprind mai usor si curg sub forma de picaturi arzand, care pot transmite incendiul de la locul sau de initiere (de exemplu: starterul unui tub flourescent) spre alte materiale combustibile.

Temperaturile de aprindere ale materialelor electroizolante sunt si ele diferite: hartie 200 - 280sC, lemn 225 - 340sC, polietilena 341sC, bachelita 420 - 500sC, polimetacrilat 450sC, PVC 350 - 450sC. Comportarea la caldura depinde si de regimul termic aplicat. De exemplu, policlorura de vinil cu circa 57% clor este considerata material greu inflamabil, dar supusa la flacara prezinta urmatoarele efecte:

- la 70 - 100sC incepe diminuarea materialului care se intind sau crapa, existand pericol de scurtcircuit intre conductoare;

- la 100 - 120sC incepe descompunerea cu degajare de acid clorhidric gazos;

- la circa 160sC procentul de acid clorhidric degajat este de 50% din intreaga cantitate;

- la circa 210sC materialul se topeste;

- la 300sC acidul clorhidric s-a degajat in proportie de 85%;

- la 350 - 400sC are loc arderea scheletului de carbon.

1.5. Incidente in instalatiile electrice

Incidentele de exploatare pot fi de tipurile: avarie, deteriorare de echipament (cabluri arse, intrerupatoare etc.), perturbatii in alimentarea cu energie electrica. In domeniul retelelor electrice, notiunea de incident de exploatare se utilizeaza in retelele de tensiuni de 1 kW si mai mari. Pentru retelele de joasa tensiune, notiunea utilizata este aceea de deranjament.

Avariile urmate de arderi in carcase inchise ale echipamentelor, precum si scurtcircuitarea cablurilor sau barelor care nu au incendiat ale materiale combustibile din apropiere nu sunt considerate incendii, ci avarii propriu-zise. Nu trebuie confundata avaria de scurtcircuit cu incendiu.

1. Regimuri anormale de functionare

Regimurile anormale de functionare care apar in instlatiile electice pot pune in pericol fie instalatia respectiva, fie viata personalului de exploatare, fie mediul inconjurator prin distrugerea unor piese electrice si intreruperea functionarii instalatiei sau initierea unui incendiu. In toate aceste cazuri, trebuie sa intervina dispozitivele de protectie, care la ivirea unui regim anormal sa comande izolarea partii defecte prin deconectarea ei (in cazul unei stari imediat periculoase) sau numai sa semnalizeze aparitia regimului anormal.

Cele mai frecvente regimuri anormale care pot aparea in functionarea instalatiilor electrice de joasa tensiune si care constituie principale cauze de incendiu de natura electrica sunt:

- supracurentii;

- supratensiunile;

- scaderea tensiunii sub anumite limite;

- aparitia tensiunii pe piese care in mod normal nu sunt sub tensiune;

- punerea la pamant a unei faze etc.

Principalele surse de aprindere de natura electrica, rezultate in urma acestor regimuri anormale de functionare, in ordinea frecventei de manifestare sunt:

- cresterea temperaturii datorita suprasarcinii in conductoare si aparate;

- cresterea temperaturii datorita curentilor de scurtcircuit, conductoare si aparate;

- producerea anormala de caldura in izolatie;

- producerea locala si anormala de caldura in contacte defectuoase;

- arcuri si scantei in aparate si echipamente;

- localizarea anormala a caldurii in aparate de utilizare, datorita si lipsei posibilitatilor de disipare a caldurii produse.

a) Supracurentii constau in depasiri ale intensitatii curentului nominal (exprimate in general in procente sau multiplii) intr-o instalatie sau un receptor oarecare.

Supracurentii sunt de doua feluri:

- de scurta durata - cand curentul depaseste cu mult valoarea nominala (I > 7 ÷ 8 I_n) si trebuie intrerupt cat mai repede; este cazul scurtcircuitului, care va fi tratat separat.

Trebuie mentionat ca pentru o serie de aparate si masini electrice, functionarea in regim de scurtcircuit nu reprezinta o situatie limita, ci insasi regimul de lucru normal. Exemplu: motorul electric trifazat cu rotorul in scurtcircuit, cuptoarele electrice cu arc, transformatorul pentru sudura prin arc electric s.a.

- de lunga durata (suprasarcina) - in instalatia electrica este parcusa de curenti de intensitate mai mare decat cea nominala, fara sa atinga insa valorile corespunzatoare curentilor de scurtcircuit. Curentii de suprasarcina devin periculosi numai daca dureaza un timp mai indelungat, astfel incat supraincalzirea elementelor conducatoare ale instalatiei electrice sa depaseasca limitele admisibile. In cazul amplasarii conductoarelor pe materiale combustibile sau in zone ce permit acumulari de caldura (plafoane false, paravane s.a.). Supraincalzirea poate initia aprinderea materialelor combustibile din apropiere.

Regimul de suprasolicitare termica apare nu numai ca urmare a depasirii curentului nominal (scurtcircuit, suprasarcina) dar si la aparitia unor surse de caldura exterioare (deteriorarea unor sisteme de izolatie termica, arc electric, incendii etc.).

In exploatare, un caz particular care necesita un control atent periodic, reprezinta contactele electrice. O suprafata de contact oricat de bine ar fi prelucrata, are o serie de neregularitati (proeminente si adancituri), care se vad usor la microscop. Punand in contact doua piese, ele nu se ating decat prin varfurile diferitelor proeminente. Curentul electric trece de fapt numai prin varfurile proeminentelor in contact. Daca cele doua piese care vin in contact, apasa corect una asupra celeilalte, proeminentele se turtesc, marind astfel sectiunea prin care trece curentul - care nu va depasi astfel valorile admise.

Trecerea curentului prin rezistenta de contact provoaca, datorita efectului termic al curentului, incalzirea locului de contact. Curentul maxim admis printr-un contact nu trebuie sa incalzeasca locul respectiv mai mult de 70 - 80sC.

In cazul unui contact imperfect, rezistenta atinge cativa ohmi si mai mult, intensitatea curentului va creste si contactul se incalzeste peste limitele admise, mai ales ca nu are loc o disipare a caldurii, fiind un loc unde nu se prevazuse acest lucru. Contactul imperfect se poate datora unui defect de strangere (strangere insuficienta fie din neglijenta, fie ca dispozitivul de strangere nu este adaptat pentru dimensiunea sau natura conductoarelor), defect mecanic sau de material (filetaj deteriorat s.a.). contactul imperfect poate avea loc, de regula:

- la tablourile electrice (sigurante nefixate corespunzator);

- aparate de conectare (intrerupatoare sau separatoare uzate);

- conexiune intre conductoare sau intre conductoare si aparate (borne) s.a.

Cand fenomenul dureaza o perioada mai lunga se poate ajunge la topirea si sudarea conductoarelor, ceea ce reprezinta un pericol foarte grav, in special in cazul aparatelor de conectare si comanda (intrerupatoare, separatoare s.a.). In multe cazuri se ajunge, in asemenea situatii, la incendii si explozii.

O alta categorie de defecte ce nu trebuie neglijata o reprezinta curentii de defect, care iau nastere ca urmare a unui defect de izolatie a aparatului de utilizare industriala sau casnica. Curentul se stabileste prin izonlatie intre un conductor activ si masa metalica pusa la pamant poate provoca un scurtcircuit periculos daca nu exista aparate de protectie speciale in amonte. Valoarea factorilor care pot provoca o crestere locala de temperatura care sa genereze un incendiu intr-un mediu corespunzator sunt:

- putere nominala 60 W;

- intensitate 0,3 A;

- energie disipata 5 W.

b) Supratensiunile (depasirea tensiunii in regim permanent) la materialele electroizolante solide, chiar daca are loc la valori mici, fara a ajunge la strapungeri (si deci la arcuri electrice) are ca efect imbatranirea izolatiei, durata de viata reducandu-se mult. In izolatiile gazoase, depasirea tensiunii in regim permanent conduce la aparitia efectului Corona.

c) Scaderea tensiunii de alimentare poate crea pericole in exploatarea receptoarelor electrice. Astfel, un motor de putere constanta, scaderea tensiunii duce la cresterea intensitatii curentului, care provoaca supraincalziri. La motoarele fara ventilator o scadere a tensiunii poate duce, prin scaderea corespunzatoare a turatiei, la cresterea concentratiilor de gaze, vapori sau pulberi dintr-o incinta pana la limitele de explozie. Protectia la lipsa de tensiune sau la tensiune minima se prevede pentru fiecare motor in parte, prin relee (declansatoare) de tensiune nula, de tip electromagnetic.

d) Aparitia tensiunii pe piese care, in mod normal, nu sunt sub tensiune, rezistenta electrica a acestora nefiind calculata pentru curenti mari, duce la supraincalziri locale periculoase.

In afara regimurilor anormale prezentate mai sus, in functionarea instalatiilor si a echipamentelor electrice pot apare evenimente ce se pot transforma in incendii sau explozii datorita:

- suprasolicitarilor mecanice (cutremur, calamitati naturale, lovituri mecanice, viteza sporita a vantului etc.);

- poluare si coroziune datorita proceselor tehnologice de la uzinele din apropiere;

- actiun gresite ale personalului, deschiderea sub sarcina a separatoarelor, punerea sub tensiune a unor elemente de instalatie scurtcircuitate si legate la pamant, reglaje incorecte ale protectiei prin relee in timpul verificarii functionarii acestora s.a.

2. Arcuri si scantei electrice

Arcul electric este o descarcare disruptiva, continua, intre doi electrozi sub tensiune.

Arcul electric apare in instalatiile electrice si in conditii normale de functionare, in momentul deschiderii si inchiderii unui circuit electric prin intermediul contactelor mobile ale intrerupatorului (separatorului) el se stinge fara consecinte. Daca insa apare in alte puncte, unde in mod normal nu este prevazut a apare, sau daca depaseste capacitatea de rupere a aparatajului, apar efectele sale devastatoare.

Datorita conditiilor impuse constructiv si functional, contactele nu trebuie sa sufere deteriorari importante datorita arcului electric. Cu cat contactele sunt mai uzate, din cauza numarului mare de conectari, apar incalziri locale cu fenomene negative.

Suprasolicitari periculoase datorate arcului electric apar in urmatoarele cazuri:

- arc electric de sudura - curenti de 100 - 1000 A, tensiuni pana la 200 V, puteri pana in 50 kWA, durata de actionare 1 ms - 1 s;

- arc electric de punere la pamant (conturnari) in retele de medie tensiune, cu neutrul izolat - curenti de 10 - 50 A, tensiuni de 100 - 1000 V, durata de actionare de ordinul secundelor sau minutelor;

- arc electric in urma scurtcircuitului din retelele de medie si inalta tensiune - curenti de 10 - 30 kA, tensiuni de 1 - 20 kW, puteri aparente de 100 - 600 MVA, durata de actionare de 1 ms - 1s.

Efectele periculoase ale arcului electric ca sursa de aprindere si de initiere a incendiilor rezulta din temperatura mare ce se produce (3000 - 5000sC) si cantitati relativ mari de energie disipata in timp foarte scurt. Datorita temperaturilor mari, arcul electric, poate provoca topirea elementelor metalice ale instalatiilor si aprinderea materialelor izolante combustibile (uleiuri izolante, hartie, carton, cauciuc, PVC, mase luminoase etc.).

Temperatura mare a arcului electric si energia ridicata pot provoca si deteriorari prin dilatarea brusca a materialelor, vaporizarea unor lichide si expansiunea gazelor.

Un alt fenomen, in care arcul electric apare ca sursa de aprindere in incendii de lanuri sau paduri, este legat de caderea la sol a unui conductor de linie de inalta tensiune (datorita unor fenomene atmosferice, ciocnirii de catre vehicule etc.). Aparatele de protectie automata ale retelei asigura o deconectare rapida, dar, mai ales pe perioada uscata, arcul care se amorseaza in contact cu solul timp de fractiuni de secunda este suficient pentru a inflama materialele celulozice din apropiere.

La deconectarea circuitelor sau in cazul unor scurtcircuite, premergator arcului electric sau simultan cu acestea, se produc si scantei electrice - care sunt tot descarcari disruptive prin aer sau alt dielectric (spre deosebire de scanteile mecanice care sunt particule incandescente). Trebuie facuta distinctia si fata de descarcarile electrostatice care apar in alte conditii, nelegate intrinsec de functionarea unor instalatii electrice.

Intensitatea si numarul scanteilor depind, in primul rand, de intensitatea curentului, apoi de tensiune, impedanta circuitului (sarcina inductiva generand scantei mari), sectiunea conductorilor.

Atat arcul electric, cat si scanteia electrica - in esenta acelasi tip de fenomen - constituie importante surse de aprindere in incendii si explozii. Desi ambele ating temperaturi mari, capacitatea termica a scanteii este mult redusa fata de un arc electric, durata de viata fiind foarte redusa. Arcul electric prezinta, evident, un mai mare pericol de incendiu atat prin durata sa, cat si prin formele de manifestare - flacara inalta de temperatura, ionizarea atmosferei inconjuratoare, particulele incandescente, topituri de metal. Ca urmare, avand mai mult timp pentru transmiterea caldurii la imprejurimi, un arc electric poate aprinde materiale combustibile din apropierea locului unde s-a produs, inclusiv izolatia conductorilor, pe cand o scanteie electrica poate sa aprinda numai amestecuri explozive sau inflamabile.

Capacitatea de aprindere a scanteilor electrice depinde de amestecul gaze-aer sau vapori-aer (felul gazului sau a vaporilor inflamabili, concentratia, presiunea, temperatura s.a.), de natura contactelor intre care se produc scanteile (material, forma, viteza de inchidere-deschidere), preum si caracteristicile curentului electric (intensitate, tensiune, tipul de sarcina: inductiva, capacitiva, rezistiva).

3. Scurtcircuitul

3.1. Scurtcircuitul - sursa de aprindere

Prin scurtcircuit se intelege contactul accidental, fara rezistenta sau printr-o rezistenta de valoare mica a doua sau mai multe conductoare aflate sub tensiune. Scurtcircuitul se produce cand izolatia dintre doua conductoare ale unei instalatii electrice, ale unei retele sau ale unui aparat se degradeaza si cele doua conductoare, intre care exista o diferenta de potential, ajung in contact unul cu celalalt. Curentul care trece prin circuitul astfel inchis se numeste curent de scurtcircuit si este foarte mare in comparatie cu curentul nominal al instalatiei. Din Legea lui Ohm I = U la tensiune constanta, cand rezistenta scade

R

foarte mult la contactul direct al conductoarelor (R = p 1 unde l tinde spre anulare) intensitatea curentului va creste apreciabil.

S

Cum efectul termic al trecerii curentului printr-un conductor se exprima prin relatia: Q = I²Rt, se constata usor cantitatea mare de caldura degajata in urma scurtcircuitului.

Valoarea ridicata a curentului de scurtcircuit provoaca si alte efecte periculoase, fortele electrodinamice produse putand distruge diferite elemente ale unei instalatii (izolatoare, bare etc.). De asemenea, poate apare o crestere a caderilor de tensiune in toate impedantele parcurse de curentul de scurtcircuit, determinand o scadere generala a tensiunii in sistem.

Valoarea curentilor de scurtcircuit depinde de:

- puterea surselor care alimenteaza circuitul;

- distanta dintre sursa si locul de scurtcircuit (prin impedanta echivalenta a circuitului respectiv);

- timpul scurs de la momentul aparitiei scurtcircuitului;

- timpul scurtcircuitului (monofazat, bifazat, trifazat).

Dintre cauzele scurtcircuitului se pot mentiona:

- deteriorarea izolatiei instalatiei electrice (prin imbatranire - mai ales la instalatiile cu vechime de peste 15 ani, solicitari mecanice, arderea izolatiei datorita unui contact imperfect s.a.);

- ruperea conductoarelor liniilor sub actiunea unor sarcini mecanice sau factori atmosferici;

- manevre gresite executate de personalul de exploatare (de exemplu: inchiderea unui intrerupator pe un circuit pe care sunt legate dispozitive de punere la pamant pentru protectia personalului);

- contactul unor animale sau pasari cu elemente aflate sub tensiune (cele mai frecvente sunt avariile produse in instalatiile electrice de medie si inalta tensiune in urma patrunderii in celulele de aparataj electric a soarecilor, sobolanilor si chiar a pisicilor);

- in cazul motoarelor electrice, unele obiecte metalice straine, cazute accidental in interiorul motorului, deterioreaza izolatia infasurarilor, provocand scurtcircuite intre spirele bobinelor.

Eliminarea sau atenuarea consecintelor negative ale curentilor de scurtcircuit se realizeaza prin folosirea unui sistem adecvat de protectie prin relee sau sigurante, care trebuie sa functioneze corect si selectiv. Dimensionarea aparatajului de protectie functie de marimea curentilor de scurtcircuit, se face din faza de proiectare, pe baza unor algoritmi.

Un scurt produs intr-o instalatie electrica poate sau nu sa intieze un incendiu. De regula, scurtcircuitele ca si alte incidente in instalatiile electrice de transport sau utilizare sunt eliminate in timp de elemente de protectie.

Scurtcircuitul poate deveni sursa de aprindere initiind incendii sau explozii in anumite conditii favorizante:

- montarea instalatiilor electrice direct pe elementele combustibile. In acest caz, arcul electric format in urma scurtcircuitului (de inalta temperatura) poate initia aprinderea suportului combustibil (lemn, carton, materiale plastice etc.). Montarea instalatiilor electrice ingropate sub tencuiala sau protejate cu tuburi metalice inlatura aproape in totalitate acest neajuns.

- strapungerea unor pereti, platforme, panouri etc. combustibile fara luarea unor masuri de protectie necorespunzatoare;

- nerespectarea distantelor fata de elementele combustibile sau depozitarea de materiale combustibile (hartie, ambalaj, textile, paie etc.) in apropierea circuitelor electrice poate duce la incendii prin aprinderea acestora de la arcuri electrice, scantei, topituri de material s.a.;

- supradimensionarea elementelor de protectie, in special a sigurantelor, impiedica inlaturarea rapida a unui eventual defect, favorizand producerea scurtcircuitelor si propagarea defectului in instalatiile din jur; aceasta este unul din cele mai frecvente neajunsuri intalnite in exploatarea instalatiilor electrice;

- suprasolicitarea instalatiilor electrice prin folosirea de consumatori (motoare, transformatoare de sudura, resouri, radiatoare, ventilatoare etc.) cu puteri ce depasesc puterea calculata prin proiect pentru reteua respectiva, inclusiv coeficientul de siguranta;

- nesupravegherea unor instalatii sau procese tehnologice in care sunt implicate echipamente electrice (de exemplul depasirea unor temperaturi, tensiuni, turatii de motoare etc.);

- etansarea necorespunzatoare a aparatajului electric fata de conditiile speciale impuse de norme (medii explozive, corozive etc.) - cutii de borne, corpuri de iluminat, motoare, tablouri de distributie etc. - permite extinderea unor eventuale defectiuni si in afara echipamentului respectiv (de exemplu amorsarea unui mediu exploziv de la arcul electric produs intr-un intrerupator neetans);

- folosirea intr-un mediu exploziv a aparatajului necorespunzator (constructie antiex dar cu clasa de protectie aleasa gresit sau in constructie normala);

- pozarea cablurilor sau circuitelor electrice neprotejate in spatii in care se acumuleaza vapori sau gaze inflamabile si explozive;

- improvizatiile ori nerespectarea schemei electrice de functionare conduc, de multe ori, la crearea unor situatii favorizante producerii scurtcircuitelor, prin legaturi cu conductoare subdimensionate, imbinari slabe, lipsa elementelor de protectie etc.;

- instalarea sau inlocuirea unor echipamente sau accesorii electrice (intrerupatoare, prize, dulii, corpuri de iluminat) de catre persoane necompetente de regula cu nerespectarea prevederilor normalor in vigoare, constituie o cauza frecventa de incidente, indeosebi in mediu rulal si in reteaua comerciala;

- in cazul aparatelor electrocasnice - cordonul de alimentare constituie cea mai importanta cauza de incendii; nu numai ca astfel de cordoane de alimente sunt mai putin bine izolate, atat electric cat si mecanic, dar sufera numeroase deteriorari datorita unor manevrari gresite sau unor socuri. Cordoanele se incalzesc atat electric cat si mecanic, dar sufera numeroase deteriorari datorita unor manevrari gresite sau unor socuri. Cordoanele se incalzesc atat de la o suprasarcina electrica, cat si de la surse exterioare, iar izolatia de plastic se inmoaie suficient pentru ca sa intre in contact cu conductoarele, provocand un scurtcircuit, care va aprinde, de regula, izolatia.

Constructia defectuoasa a prizei sau a fisei de conectare favorizeaza, de asemenea scurtcircuitul. De regula, utilizatorul este prezent si poate opri la timp efectele negative. In cazul aparatelor lasate nesupravegheate urmarile pot fi insa grave.

Situatiile mentionate mai sus favorizeaza producerea unui incendiu, avand ca sursa de aprindere scurtcircuitul produs in retele de joasa tensiune.

Pentru retelele de inalta tensiune, scurtcircuitul este cel mai adesea precedat sau acompaniat de fenomene de amorsare fie intre conductoare, fie, mai general intre conductoare si partile metalice ale aparaturii puse la masa sau pamant. Existenta unei tensiuni ridicate in circuit duce la scaderea brusca a impedantei si provoaca trecerea unui curent foarte ridicat pe timpul duratei arcului. Daca mediul este combustibil, inflamarea este rapida si grava datorita temperaturilor inalte atinse. Un caz tipic este al transformatoarelor - cand un simplu scurtcircuit intre spire provoaca o incalzire locala si inflamarea unui volum important de ulei din cuva cu pagube apreciabile.

Recomandari preventive

- proiectarea, executia si montarea oricaror elemente componente ale instalatiei electrice trebuie efectuata in stricta conformitate cu normele si normativele in vigoare; orice improvizatie sau executia lucrarilor de montare, intretinere si reparatii de catre personal necalificat sau neautorizat trebuie exclusa cu desavarsire;

- remedierea imediata a oricarei defectiuni constatate; aparatele si echipamentele electrice cu defectiuni trebuie deconectate imediat de la retea;

- respectarea stricta a conditiilor tehnice speciale la echipamentele destinate sa functioneze in mediu cu pericol permanent de explozie;

- asigurarea corectitudinii alegerii si selectivitatii elementelor de protectie: evitarea sigurantelor supradimensionate, necalibrate etc.;

- imbinarea conductorilor electrici trebuie sa se faca prin cleme de legatura, lipire sau sudare, dupa care locurile de imbinare se izoleaza corespunzator; portiunile din instalatiile electrice supuse timp indelungat la vibratii sau variatii de temperatura trebuie controlate periodic;

- verificarea permanenta a contactelor, intrerupatoarelor, prizelor, dozelor; inlaturarea celor defecte sau incomplete;

- evitarea supraincalzirii instalatiilor electrice (motoare, circuit prize etc.) prin conectarea de consumatori peste puterea proiectata;

- verificarea periodica a lagarelor motoarelor electrice, a temperaturii carcasei, evitarea griparii;

- interzicerea folosirii conductoarelor de gaz drept legatura cu pamantul;

- interzicerea montarii cablurilor, tablourilor electrice direct pe elemente de constructie din materiale combustibile;

- prevederea de carcase de protectie (etansate corespunzator si mentinute inchise) pentru tablourile electrice de distributie, relee, contactoare;

- interzicerea folosirii motoarelor si aparatelor electrice cu carcasele si capacele demontate sau in conditii care nu asigura racirea lor printr-o buna circulatie a aerului;

- interzicerea agatarii de intrerupatoare, conductoare, lampi a hainelor si diferitelor obiecte;

- interzicerea lasarii nesupravegheate a aparatajului electric in conditiile impuse tehnologic;

- mentinerea curata a instalatiilor electrice (tablouri de distributie, motoare s.a.) prin inlaturarea periodica a prafului, scamelor, corpurilor straine etc. ce pot duce la conturnari de izolatii si ulterior la scurtcircuit;

- dotarea corespunzatoare cu mijloace de interventie p.s.i. adecvate.

3.2. Supracurenti in cabluri electrice

Orice circuit electric este compus din conductoare transportand curentul electric de la sursa spre utilizator. Conductoarele sunt protejate cu o manta izolatoare pentru a preveni contactul intre ele sau atingerea de catre o persoana. La trecerea curentului electric, conform Legii Joule, este generata o cantitate de caldura proportionala cu cantitatea de electricitate. Dimensionarea corecta a cablurilor presupune disiparea acestei calduri pana la o temperatura de echilibru cu mediul inconjurator, suficient de coborata. Daca curentul nominal este depasit o perioada mai mare de timp, apar supraincalziri, care pot constitui surse de aprindere pentru incendii ce se propaga cu rapiditate.

Un rol important in itierea incendiilor il are materialul izolatiei si caracteristicile fizico-chimice ale acestuia. Dupa o prima etapa, cand s-au utilizat materiale combustibile (cauciuc, hartie, impregnata cu ulei), s-a generalizat utilizarea PVC, rigida si aproape incombustibila. Pentru utilizarea ei in cabluri a trebuit sa i se confere o anumita suplete prin adaugarea unor plastifianti (exemplu: ftalatul de dioctil). Datorita prezentei clorului in molecula, acest material este greu inflamabil si satisface testul la flacara. Implicat intr-un incendiu el arde datorita plastifiantilor. Ca urmare s-a recurs la ignifugare prin incorporare de oxid de antiamoniu si plastifianti fosfati si clorati, rezultand actualul tip de cablu standardizat in majoritatea tarilor europene. Dezavantajul major este legat de degajarea la ardere a unor vapori continand acid clorhidric, cu efect puternic corosiv si toxic. Ultimele tipuri de cabluri au izolatia ignifuga cu incarcaturi minerale incorporate in amestec fara halogeni.

Caracteristicile izolatiei pot fi mult diminuate in urma imbatranirii (devine rigida, usor friabila), incalzirii locale de la surse externe, deteriorarii mecanice (indoiri, frecari, striviri, taieri, strapungeri s.a.).

Sursele de apridere a cablurilor se datoreaza cresterii temperaturii peste limita de aprindere a izolatiei sau materialelor combustibile din apropiere, avand drept cauza:

a) curentul de scurtcircuit intre conductoarele cablului sau intre conductoare si masa, in urmatoarele conditii:

- strapungerea izolatiei la supratensiuni, inclusiv datorita tensiunilor tranzitorii induse de traznete;

- strapungerea izolatiei in locul de formare a microfisurilor ca defect de fabricatie;

- strapungerea izolatiei ca urmare a unor deteriorari mecanice;

- strapungerea izolatiei ca urmare a actiunii locale a umiditatii si corozivitatii mediului;

- conectarea accidentala (sau intentionata) a conductorilor cablurilor intre ei sau punerea lor la masa;

b) curentul de suprasarcina, provocat de:

- conectarea unor consumatori de putere prea mare;

- curenti de defect ca urmare a deteriorarii izolatiei;

- cresterea temperaturii ambiante sau inrautatirea disiparii caldurii, local sau pe portiuni mari;

c) contacte imperfecte la conexiunea cablurilor:

- slabirea in timp a presiunii de contact ce duce la cresterea anormala a rezistentei de trecere;

- oxidarea conexiunilor datorita atmosferei de lucru, ce duce la cresterea insemnata a rezistentei de contact.

Deci scurtcircuitul este urmare a diverselor fenomene fizice mentionate mai sus, care conduc la reducerea instantanee sau treptata a rezistentei de izolatie dintre conductori cu potentiale electrice diferite.

Aceste fenomene - in cea mai mare parte - au fost reproduse in cursul unor experimentari pe cabluri de joasa tensiune, pozate individual. Au fost evidentiate urmatoarele concluzii:

- materialele electroionizate pe baza de PVC, utilizat in constructia suprasarcina violenta. In cazuri rare au fost observate picaturi si topituri arzande care nu au initiat aprinderea unor materiale combustibile;

- utilizarea unor suprasarcini de valoare mare duce la topirea caii de curent, cu deteriorari reduse in zona in care cablul a cedat. Scanteile si arcul electric produs constituie un pericol potential numai daca in zona adiacenta cablului se afla vapori inflamabili:

- suprasarcini moderate conduc in timp la supraincalziri interne, agravate de reducerea locala de sectiune prin simularea unor defectiuni mecanice. Se formeaza o masa de gaze inflamabile, cu rol de acumulare de caldura, incat scanteia produsa de scurtcircuit are asigurat suportul material pentru initierea incendiului. Ca urmare, intr-un numar semnificativ de cazuri s-a reusit aprinderea monstrelor de material combustibil;

- in cazul in care sarcina conductorului are un caracter cat mai aproape de cel pur inductiv sau capacitiv, exista o probabilitate mare de obtinere a unui arc intens de flacara amorsata, datorita acumularii energice in spatele arcului format;

- prelucrarea matematica a datelor experimentale obtinute a permis estimarea probabilitatii de initiere a unui incendiu in urma scurtcircuitului conform tabelului 10.

In cazul obtinerii unor arcuri intense, protectia termica a instalatiei nu a functionat. In acest caz impedanta arcului electric limiteaza curentul. Scazand din tensiunea sursei tensiunea arcului, valoarea curentului apare mult diminuata. In plus, naturea intermitenta a arcului duce la o valoare eficace a curentului inca mai redusa. Curentul de defect este diminuat sub valoarea de reglaj a protectiei, acuzata pe nedrept de functionare incorecta.

Tabelul 10. Probabilitatea initierii unui incendiu in urma producerii scurtcircuitului in unele tipuri de cabluri

In cazul fasciculelor de cabluri din gospodariile de cabluri industriale s-a constat experimental ca pentru initierea unei arderi autonome este necesara o degajare de energie termica de circa 12500 kJ pentru cabluri de circuite secundare si circa 21000 kJ pentru cabluri de forta.

Scurtcircuitele produse in conditii de exploatare reglementara (curenti de ordinul 10 kA, durata maxim 1 - 2 s), in lipsa unor materiale combustibile straine in apropierea cablurilor, nu sunt suficiente pentru asigurarea cantitatii de energie mentioanta mai sus ca necesara pentru initierea incendiului.

Declansarea incendiului in urma scurtcircuitului este posibila numai daca scurtcircuitul are loc in conditii anormale:

- durata peste 10 - 15 secunde;

- in gospodariile de cabluri se afla ulei, deseuri de iuta, hartie, alte materiale combustibile.

Aprinderea accidentala a unor materiale combustibile aflate sub rastelele de cabluri prin nerespectarea normelor, chiar si in cantitati mici, poate declansa usor incendiul unui grup de cabluri.

Cuplarea motivelor de mai sus constituie cauza principala a initierii incendiilor in gospodariile de cabluri.

In cazul supraincalzirii de durata (ventilarea necorespunzatoare impiedica disiparea caldurii), cu temperaturi peste 80sC, are loc procesul de imbatranire rapida a materialelor izolante, inceperea degradarii termice si descompunerii lor, iar durata si energia necesare aprinderii scad.

Recomandari preventive

Masurile de protectie trebuie sa aiba in vedere atat evitarea producerii unui incendiu pe fluxul de cabluri, cat si limitarea propagarii acestuia:

- corecta alegere a tipurilor de cabluri, in functie de mediul in care vor actiona si de sarcina;

- separarea de surse cu temperaturi inalte (conducte abur s.a.);

- impiedicarea patrunderii din exterior a unor materiale cu temperatura inalta (scurgeri de metal topit) sau lichide combustibile (ulei s.a.);

- separarea fluxurilor pe obiective, agregate, procese tehnologice;

- delimitarea (pentru majoritatea tipurilor de cabluri) prin separaritransver sale ignifuge (sau portiuni cu vopsea termospumanta), la distante indicate de norme;

- asigurarea etansarilor ignifuge la trecerile prin pereti si plansee;

- asigurarea ventilarii optime in scopul mentinerii temperaturii cablurilor sub limitele maxime admise;

- respectarea distantelor normate pe orizontala si verticala intre fluxurile de cabluri;

- protectia impotriva solicitarilor mecanice si termice prin ecranari, jgeaburi etc.;

- executarea operatiunilor de sudare numai in cazuri extreme si cu masuri de securitate adecvate;

- asigurarea iluminatului, drenajelor, instalatiilor fixe de stingere, instalatiilor de detectie s.a;

- impiedicarea accesului din exterior a animalelor (deratizare permanenta).

In cazul incintelor rezidentiale, pentru cabluri pozate individual:

- evitarea improvizatiilor de orice fel, indeosebi la conexiuni;

- evitarea supraincarcarii cu consumatori;

- evitarea deteriorarilor mecanice prin socuri, striviri, fixate prin cuie, inlaturarea imediata a portinilor deteriorate;

- asigurarea ventilatiei in zonele unde este posibila aparitia unor solicitari mecanice a cablurilor electrice.

3.3. Instalatii electrice de iluminat

3.3.1. Instalatii de iluminat cu incandescenta

Sursa de aprindere in unele incendii o constituie temperatura ridicata (200sC) atinsa la nivelul balonului de sticla.

3.3.2. Instalatii de iluminat cu fluorescenta

Comparativ cu temperatura balonului de sticla al becurilor cu incandescenta, valorile de 55 - 80sC care se ating pe soclurile tuburilor fluorescente in functionare normala sunt mult mai mici ("lumina rece"). Se poate aprecia un pericol minim pentru aprinderea materialelor combustibile in caz de contact direct.

Anumite defecte in functionare pot conduce la supraincalzirea si aprinderea unor elemente ale lampilor cu fluorescenta care pot constitui surse de aprindere pentru alte materiale combustibile. O frecventa mai mare se constata la corpurile de iluminat realizate din materiale termoplastice (si nu din materiale termorigide gen bachelita) care se caracterizeaza printr-o ardere cu flacara, insotita de aparitia de picaturi arzande (mai ales in cazul executiei disipoarelor din materiale combustibile). Aparitia acestui fenomen este favorizata de stadiul de imbatranire al materialelor, in conditii de exploatare indelungata. Dezvoltarea unui incendiu cu importante pagube materiale este posibila si datorita faptului ca, daca la unele corpuri de iluminat cu lampi cu incandescenta se poate realiza protejarea cu aceasta masura de siguranta nu se poate lua.

Dintre conditiile in care elemente componente ale lampilor cu flourescenta pot deveni surse de initiere a unor incendii pot fi enumerate:

- scurtcircuite aparute in drosel, dulii sau conectori, sau intre conductoare;

- contact defectuos (imperfect) la nivelul duliilor pentru tuburile fluorescente; in cazul cand stifturile de contact ale tuburilor nu sunt in acelasi plan sau a unei pozitii necorespunzatoare a tubului in dulie, se ajunge la incalziri locale in zona contactului imperfect, urmate de degradarea termica a materialelor combustibile si, implicit, la aprinderea acestora. In cursul unor experimentari si specializare p.s.i. s-a reusit aprinderea unor conectori din mase termoplastice in conditiile existentei unui contact imperfect la valori ale curentului mult mai mici decat valoarea nominala indicata de firma constructoare;

- supratensiuni - pentru elementele componente active (tuburi fluorescente, drosele, condensatori, conductoare etc.), un pericol deosebit il prezinta functionarea lampilor la tensiuni peste valoarea nominala in cazul iluminatului de veghe si paza, pe timp de noapte, ca urmare a deconenctarii sarcinii electrice de baza. Acest pericol se asociaza cu cel al observarii cu intarziere a unui eventual incendiu, datorita absentei personalului, motiv pentru care se considera ca acest tip de iluminat este contraindicat pentru a fi folosit ca iluminat de veghe si paza;

- defecte de izolatie in conductori, care apar indeosebi in cazul lampilor care functioneaza in conditii grele de temperatura, umiditate, fum etc. In cursul experimentarii unor cabluri la scurtcircuit, fumul degajat a provocat strapungerea cu scantei a unor condensatori din montajul lampilor cu fluorescenta;

- imbatranirea in timp a materialelor plastice din care sunt confectionate unele componente sau izolatiile conductoarelor electrice.

Dupa un numar de ani (de regula 15 - 20 ani) se ajunge la o functionare cvasi-permanenta a straterului, respectiv la o functionare anormala a acestuia, ceeea ce provoaca incalzirea sa, transmiterea caldurii acumulate la capacul din masa termoplastica usor aprinzibil, putand fi initiat un incendiu;

- in unele cazuri rare, montajul pe elemente combustibile (lemn masiv, PAL, PFL etc.) duce in timp indelungat la termodestructia masei lemnoase celulozice incepand de la temperatura de 70sC si aparitia unor focoare ascunse constituite din carbune piroforic, generat in timp si de lipsa unor conditii naturale de ventilatie. Aceste focare se pot activa brusc la un aport suficient de oxigen.

Riscul de incendiu este diminuat in cazul utilizarii unor tuburi fluorescente cu siguranta sporita impotriva incendiilor (dulii din materiale termorigide cu constructii metalice sigure, balasturi de calitate superioara impregnate in vid si cu protectie termica, condensatoare cu caracteristici superioare, cu siguranta marita in exploatare s.a.).

Incendii datorate aprinderii unor corpuri de iluminat fluorescenta

Recomandari preventive

- verificarea periodica a instalatiilor, cu remedierea sau inlocuirea componentelor imbatranite, care prezinta urme de termodegradare, ciupituri, contacte imperfecte s.a.;

- amplasarea corpurilor de iluminat cu fluorescenta in locuri ferite de socuri mecanice sau trepidatii, care in timp pot conduce la aparitia unor fisuri, contacte imperfecte;

- inlaturarea prafului depus in interiorul corpurilor de iluminat ca si pe acestea, luandu-se masuri ca in sectiile (locurile) cu degajari mari de praf sa se utilizeze corpuri de iluminat special construite pentru aceste medii;

- evitarea utilizarii iluminatului fluorrescente ca iluminat de veghe si paza in locuri unde se depoziteaza materiale combustibile si interzicerea amplasarii lor deasupra unor astfel de materiale;

- scoaterea din functiun a iluminatului la parasirea locurilor de munca, evitandu-se lasarea in functiune a instalatiilor nesupravegheate;

- curatirea tuburilor si lampilor dupa efectuarea lucrarilor de zugraveli;

- interzicerea montarii directe a lampilor pe elemente de constructie de materiale combustibile.

4. Electricitatea statica

In timpul miscarii, prin frecarea de alte corpuri, corpurile solide, lichide si gazoase, indeosebi cele cu rezistivitate mare (peste 10⁵ Ω cm) se pot incarca cu electricitate statica (plus sau minus de electroni).

Electricitatea statica poate crea accidente urmate de explozie sau incendiu, in cazul in care apar simultan trei conditii:

- atmosfera ambianta exploziva;

- curgerea sarcinilor prin descarcare disruptiva;

- energia eliberata prin descarcare, suficienta pentru aprinderea amestecurilor aer-gaz sau aer-pulbere.

Conditiile atmosferice joaca un rol important in producerea descarcarilor electrostatice. In zilele uscate, iarna sau vara, cand umiditatea relativa este foarte scazuta, exista scurgeri reduse spre pamant ale electricitatii statice formate si astfel se acumuleaza sarcini masive.

In interior, conditii favorizante sunt intrunite cand atmosfera este uscata sau cand este instalat in sistem de incalzire sau ventilatie cu aer uscat, trecut prin filtre.

Descarcarile electrostatice sunt relativ frecvente, dar devin potential periculoase si pot genera incendii sau explozii cand au loc intr-o atmosfera exploziva sau cand in apropiere exista materiale inflamabile.

Materiale capabile sa produca descarcari electrostatice sunt:

- solide: cauciucul natural si sintetic (indeosebi in valturi, tambure s.a.) masele plastice, fibrele artificiale (nylonul etc.), rasini sintetice si, de asemenea, parul uman;

- lichide: in ordinea periculozitatii: sulfura de carbon, eter, benzina, hidrocarburi (butan, butilena, propan, propilena, benzen, etilbenzen s.a.), esteri, hidrocarburi clorurate, cetone inferioare si alcooli (deshidratati). Benzina (in special de aviatie) si toluenul sunt in mod particular periculoase din cauza rezistivitatii foarte mari, care inseamna ca orice sarcina formata nu se poate scurge si este pastrata in suspensie. In cazul benzinei de aviatie trecuta prin filtre microscopice, sarcina poate fi pastrata peste 3 ore, desi pentru majoritatea hidrocarburilor este problema de secunde;

- gaze, vapori, dioxidul de carbon cand este descarcat din stare lichida dezvolta sarcini puternice in zapada carbonica formata, la fel jetul de abur de inalta presiune.

Operatiile tehnologice care favorizeaza producerea sarcinilor electrostatice si care au generat frecvente incendii prin descarea acestora sunt:

transportul lichidelor si umplerea sau golirea vaselor, recipientelor (viteza recomandata la iesirea din tevile ce asigura umplerea unui rezervor este de maxim 10 m/s pentru esteri, acetone, alcooli, 3,5 - 1 m/s pentru benzina, motorina si maxim 1 m/s pentru ulei si sulfura de carbon);

- strabaterea unei conducte sau a unui furtun de catre abur, aer sau orice gaz, atunci cand aburul este umed, iar aerul sau gazul contin particule din materialele electrizabile;

- iesirea prin ajutaj a gazelor comprimate sau lichifiate, mai ales a acelor gaze care antreneaza un lichid fin pulverizat (si alte procese similare, esaparea CO2 din stingatoare, a aburului prin fisuri de conducta s.a.);

- miscarea particulelor la macinare, malaxare, amestecare, comprimare etc.;

- benzi transportoare sau transmisii (cu curea) in miscare;

- vehicule in miscare;

- miscarea volantelor, rotoarelor de turbina, compresoarelor, ventilatoarelor etc;

- derularea unor filme sau pelicule, benzi de hartie si textile, folii din material plastic;

- ambalarea substantelor pulverulente in saci.

Umplerea cu substante pulverulente a sacilor din materiale sintetice sau plastic este o operatiune nepericuloasa in sine. Prin efectul de separare atat sacul, cat si pulberea se incarca electrostatic, sarcinile mentinandu-se in locul unde s-au format. La golire, se pot produce scantei care pot aprinde vapori inflamabili.

Corpul uman intervine in aceste fenomene prin trei moduri:

- generator de electricitate statica (acumulare - descarcare) datorita miscarii corpului operatorilor (indeosebi cei cu imbracaminte de nailon sau plastic), ori prin frecarea materialelor in timpul deplasarii. De exemplu, un om cu incaltaminte de cauciuc plimbandu-se pe un covor pe o vreme uscata acumuleaza un potential de 14000 V;

- transferul sarcinilor electrostatice de la un material incarcat la corpul uman (indeosebi persoanele cu piele uscata);

- descarcarea electrostatica de la corp la pamant - mai rapid la cei cu pielea umeda si la femei, datorita unei structuri de piele diferita - potential periculos in atmosfera exploziva.

Prin desfasurarea operatiilor tehnologice enumerate se pot atinge valori mari ale mari ale tensiunii electrostatice - de exemplu: curea de transmisie (3 - 15 m/s) - 25 - 80000 V, benzina prin cadere libera - minim 4000 V, flanse la sisteme de vehiculare jet abur - 15000 V etc.

Pericolul apare cand potentialul acumulat depaseste pragul rezistentei atmosferice dintre 2 suprafete si apare descarcarea electrostatica. Forma de descarcare depinde de forma geometrica a celor doua corpuri participante la incarcarea electrostatica: descarcare prin scantei, in snop, tip Corona, globulara.

Electricitatea statica produce adesea doar un mic punct de aprindere care poate fi suficient pentru a ridica temperatura pana la punctul de aprindere a substantelor inflamabile, ceea ce va antrena o reactie in lant.

Descarcarile electrostatice pot genera incendii sau explozii cand au loc intr-o atmosfera normala, sunt necesari 100 kVA pentru a obtine o descarcare pentru aceeasi distanta intr-un ameste hidrogen-aer.

Se observa ca, in conditii obisnuite, o energie de circa 0,2 mJ poate initia o explozie de gaze (pentru hidrogen chiar de 0,018 mJ), pentru pulberi valorile fiind la fel de scazute - circa 10 mJ.

Recomandari preventive

Protectia impotriva sarcinilor electrostatice se bazeaza pe 4 metode principale:

a) prevenirea formarii sarcinilor electrostatice:

- adaugarea de aditiv in substante pentru marirea conductivitatii electrice (oleat de magneziu, grafit, amestec de saponina, alcool si acid acetic);

- amplasarea conductelor de umplere a rezervoarelor mai aproape de fundul rezervorului;

- relaxarea prin dispozitive speciale - la intrarea in rezervoare, care mentin lichidul o perioada de timp suficient de mare, care sa asigure scurgerea sarcinilor in lichid;

- transvazarea produselor petroliere prin furtunuri antistatice.

b) legarea la pamant - pentru dispersarea sarcinilor inainte de a ajunge la un potential inalt:

- legarea la pamant a utilajelor, rezervoarelor, flanselor conductelor de metal etc.;

- puncte colectoare pentru curele de transmisie;

- plansee si pardoseli conductoare;

- imbracaminte si incaltaminte bune conductoare de electricitate s.a.

c) modificarea superficiala a mediului:

- umiditatea relativa a aerului de peste 60 - 70% sporeste conductibilitatea suprafetei corpurilor izolante prin formarea unui film de apa care produce disiparea sarcinilor electrice;

- inertizarea utilajelor inchise (gaze inerte-azot).

d) ionizarea atmosferei inconjuratoare:

- eliminatori radioactivi;

- dispozitive de ionizare prin inductie (tensiune inalta);

- aparate cu emisie de raze α, β.

Se recomanda ca in cazuri deosebite, masurile de prevenire sa fie stabilite in consultare cu un institut de specialitate.

5. Recomandari generale pentru evitarea incendiilor avand surse de aprindere de natura electrica

Orice instalatie electrica trebuie proiectata, executata si montata conform normativelor in vigoare. Intretinerea unei instalatii electrice presupune o urmarire atenta, permanenta. Orice defect descoperit trebuie imediat notat si urgent remediat. Urmarirea functionarii corecte a instalatiei electrice trebuie efectuata nu numai de cadre tehnice special pregatite sau cu atributii in acest sens, ci si, conform practicii modiale, de personalul de conducere sau de patroni.

O inspectie periodica in acest sens trebuie sa urmareasca urmatoarele obiective:

a) orice interventie efectuata de persoane neautorizate sau necalificate;

b) amplasari necorespunzatoare (umiditate, vecinatate, deseuri, acces dificil etc.);

c) tabloul de distributie (sigurante necalibrate, conductori liberi, mai multi conductori intr-o borna etc.);

d) conductori (imbinari incorecte, izolatie deteriorata, fixare improprie in doze, dimensionare incorecta, fixare necorepunzatoare pe pereti - cuie s.a., solicitari mecanice - indoiri, striviri etc.);

e) prize (sigurante necorespunzatoare, mai multi consumatori decat cei proiectati, contacte slabite, conductori legati slabit, conductori legati gresit);

f) aparate de comutare (legare incorecta conductori, contacte imperfect, fixare incorecta, supraincalziri);

g) corpuri de iluminat (cordoane de alimentare cu defectiuni, suspendare de cordoane de alimentare, amplasare langa materiale combustibile, piese cu semne de imbatranire a izolatiei);

h) alte aparate (cablu de alimentare deteriorar, conexiuni si legaturi in pamant incorecte, supraincalziri, depuneri de praf, scame etc.);

i) legarturi la pamant (incomplete, cleme fixate necorespunzator, legare la conducte de gaz interzisa;

j) aparate electrice de incalzit (amplasarea incorecta, cordoane de alimentare, prize, conexiuni detecte etc.).