Pobierz najnowszy numer

Newsletter

Zapisz się do naszego Newslettera, aby otrzymywać informacje o nowościach z branży!

Jesteś tutaj

Urządzenia i instalacje elektryczne źródłem pożaru

Printer Friendly and PDF

Wydzielanie ciepła w urządzeniach i instalacjach elektrycznych jest związane z ich specyfiką (przeznaczeniem) lub zachodzi jako produkt uboczny przepływu prądu elektrycznego i powstających w jego wyniku strat energii. W normalnych warunkach pracy ciepło jest oddawane do otoczenia bez wywołania znaczącego przyrostu temperatury instalacji i urządzeń. Inaczej dzieje się w przypadku, kiedy nie zostały zachowane podstawowe zasady prawidłowego projektowania, wykonania i użytkowania instalacji i urządzeń.

Zasadą towarzyszącą procesowi projektowania oraz późniejszej eksploatacji urządzeń i instalacji elektrycznych jest to, aby osoby, urządzenia i materiały znajdujące się w ich pobliżu były trwale zabezpieczone przed szkodliwymi skutkami nagrzewania lub promieniowania cieplnego. Zabezpieczenie to powinno chronić w szczególności przed:

  • spaleniem lub zniszczeniem materiałów,
  • oparzeniem,
  • zakłóceniem bezpiecznego działania zainstalowanych urządzeń elektrycznych.

Często jednak zdarza się, iż nawet poprawnie zaprojektowana i wykonana instalacja staje się przyczyną pożaru. Dzieje się tak na skutek nieprawidłowej eksploatacji oraz braku odpowiedniego nadzoru. Największy nacisk na prawidłowe wykonanie instalacji kładzie się w pierwszej fazie jej tworzenia, do momentu w którym zostanie ona przyjęta do eksploatacji - wykonuje się wówczas pomiary odbiorcze, sprawdza kwalifikacje wykonawców - natomiast jej późniejsza obsługa, ewentualna przebudowa i modernizacja odbywa się często już bez fachowego nadzoru, przez osoby nie posiadające odpowiednich uprawnień i doświadczenia zawodowego, nie mówiąc już o podstawowej znajomości przepisów ochrony przeciwpożarowej.

Źródła zagrożeń pożarowych w instalacjach i urządzeniach elektrycznych

Zniszczony silnik - stopienie izolacji Najniebezpieczniejsze z punktu widzenia bezpieczeństwa pożarowego są przyrosty temperatury większe od dopuszczalnych wartości granicznych, które mogą zostać przekroczone przy zastosowaniu określonych materiałów i w określonym środowisku. Jedną z najczęstszych przyczyn pożarów wywołanych przez instalacje i urządzenia elektryczne jest gwałtowne pogorszenie się warunków odprowadzania ciepła lub jego nadmierne wydzielanie się. Sytuacja taka może spowodować duże przyrosty temperatur, zarówno samych elementów urządzeń i instalacji, jak również materiałów stykających się z nimi lub znajdujących się w ich sąsiedztwie. Do najczęstszych przyczyn nadmiernego przyrostu temperatury, mogącego w konsekwencji wywołać pożar, można zaliczyć:

  • bezpośrednie zainstalowanie urządzeń na ścianach lub zbyt blisko ścian i materiałów łatwopalnych,
  • niezachowanie wymaganych odległości od materiałów łatwopalnych i elementów wystroju wnętrz,
  • uszkodzenie izolacji przewodów spowodowane długotrwałym przepływem prądów upływowych o znacznych wartościach, które mogą doprowadzić do zapalenia się izolacji,
  • zatkanie otworów wentylacyjnych urządzeń,
  • nadmierne nagromadzenie pyłów i zanieczyszczeń na powierzchniach urządzeń i instalacji,
  • uszkodzenie układów wymuszających obieg czynnika chłodzącego,
  • nadmierna liczba przyłączonych odbiorników energii elektrycznej,
  • zły stan zestyków rozłącznych i nierozłącznych instalacji i urządzeń.

 

 Dopuszczalna długotrwała temperaturaElement lub zespół urządzenia elektroenergetycznego
 50°Cpalne materiały izolacyjne, jak: bawełna, jedwab, papier, drewno, kauczuk, lakiery, emalie, przewody do odbiorników ruchomych (np. do kuchenek, radia itp.), komutatory i pierścienie ślizgowe maszyn, łożyska maszyn
 60°Cprzewody i kable o izolacji gumowej i odzieży włóknistej, kable o izolacji papierowej na napięcie do 1000 V, uzwojenie kompensacyjne oraz uzwojenia zwarte o izolacji palnej
 65°Ckable o izolacji papierowej na napięcie do 3000 V, materiały izolacyjne trudnopalne, jak: preszpan, tekstolit, mikamit, lakiery, żywice na podłożach niepalnych, uzwojenia stojanów, prądnic, wzbudnic o izolacji trudnopalnej, uzwojenia połączone z komutatorami, przewody gołe w budynkach
 80°Caluminiowe przewody gołe linii napowietrznych, uzwojenia kompensacyjne oraz uzwojenia o izolacji trudnopalnej
 85°Cprzewody miedziane linii napowietrznych
 90°Colej chłodzący transformatory, wyłączniki
i inne urządzenia
 100°Cprzewody stalowe linii napowietrznych

Tab. 1. Przykłady dopuszczalnych długotrwałych temperatur dla wybranych elementów urządzeń i instalacji elektrycznych 

Do powstania pożaru konieczne są trzy czynniki (rys. 1):

  • źródło ciepła o dostatecznie dużej energii,
  • materiał palny,
  • utleniacz (najczęściej tlen zawarty w powietrzu).

 

Warunki powstania pożaru
Rys. 1. Warunki powstania pożaru

 

 

Tylko ich równoczesne wystąpienie może zapoczątkować proces spalania. Jeżeli więc nie można w stu procentach wyeliminować możliwości wystąpienia ciepła w instalacji i urządzeniach elektrycznych, należy wykorzystać do ich budowy odpowiednie materiały, dzięki którym zostanie zminimalizowane ryzyko powstania pożaru (tabela 1). Materiały powszechnie stosowane w budownictwie, przemyśle i w konstrukcji urządzeń dzielą się:

1. Ze względu na stopień palności (wg normy PN-B/96 02874) na:

a) materiały niepalne,
b) materiały trudnopalne,
c) materiały łatwopalne.
Maksymalna temperatura trwale dopuszczalnaPrzykłady głównych grup elektroizolacyjnych
90°Cmateriały włókniste z celulozy, bawełny i naturalnego jedwabiu, nie nasycone lub nie zanurzone w materiale elektroizolacyjnym ciekłym
105°Cmateriały włókniste z celulozy, bawełny lub naturalnego, sztucznego i syntetycznego jedwabiu, nasycone lub zanurzone w materiale elektroizolacyjnym ciekłym
120°Csyntetyczne organiczne materiały (powłoki, włókna, żywice, masy izolacyjne itp.)
130°Cmateriały z miki (w tym również na podłożu organicznym z azbestu i włókna szklanego, stosowane wraz z wiążącymi i nasycającymi je związkami organicznymi)
155°Cmateriały z miki, azbestu i włókna szklanego, stosowane wraz z wiążącymi i nasycającymi je związkami syntetycznymi
180°Cmateriały z miki, azbestu i włókna szklanego, stosowane wraz z wiążącymi i nasycającymi je organicznymi związkami krzemowymi
powyżej 180°Cmika, materiały krzemowe, porcelana, kwarc lub ich kombinacja, stosowane bez związków wiążących lub ze związkami nieorganicznymi albo z pierwiastkami organicznymi

 Tab. 2. Maksymalne temperatury, trwale dopuszczalne dla przykładowych głównych grup materiałów elektroizolacyjnych stosowanych w maszynach elektrycznych, transformatorach i innych urządzeniach

2. Ze względu na sposób, w jaki mogą być niebezpieczne pożarowo na:

a) gazy palne,
b) ciecze palne o temperaturze zapłonu poniżej 328,15 K (55°C),
c) materiały wytwarzające gazy palne przy zetknięciu z wodą,
d) materiały zapalające się samorzutnie na powietrzu,
e) materiały wybuchowe i pirotechniczne,
f) materiały ulegające samorzutnemu rozkładowi lub polimeryzacji,
g) materiały mające skłonność do samozapalenia.

Ważne jest, aby materiały, z których wykonane są obudowy i elementy urządzenia elektrycznego, wytrzymywały najwyższą temperaturę, jaka może zostać wytworzona przez to urządzenie. Z materiałów palnych nie można wykonywać obudów, jeżeli nie zastosuje się dodatkowych zabezpieczeń przed zapaleniem (np. pokrycie materiałem niepalnym lub trudnopalnym, o odpowiednio niskiej przewodności cieplnej).

Nieodpowiednie warunki sprawiają niekiedy, że materiały izolacyjne są narażone na działanie podwyższonych temperatur. Aby materiały te zachowały swoje właściwości i nie uległy przedwczesnemu uszkodzeniu, temperatury, w jakich działają, nie mogą przekraczać wartości podanych w tabeli 2.

Bezpieczne pożarowo instalacje elektryczne

Osoby, urządzenia zgromadzone materiały oraz elementy wyposażenia obiektu znajdujące się w pobliżu urządzeń i instalacji elektrycznych powinny być zabezpieczone przed szkodliwymi skutkami oddziaływania cieplnego. Jak już wcześniej wspomniano, zabezpieczenie to powinno chronić w szczególności przed:

  • zapaleniem się samych urządzeń i instalacji,
  • zapaleniem się materiałów znajdujących się w pobliżu,
  • oparzeniem,
  • zakłóceniem bezpiecznego działania zainstalowanych urządzeń.

Dlatego też przy wykonaniu bezpiecznej pożarowo instalacji elektrycznej należy kierować się wytycznymi przepisów, norm oraz zaleceniami zawartymi w dokumentacji technicznej urządzeń. Z punktu widzenia bezpieczeństwa pożarowego najważniejsze zasady bezpiecznej eksploatacji instalacji i urządzeń są następujące:

1. Urządzenia elektryczne nie powinny stwarzać zagrożenia pożarowego dla znajdujących się w pobliżu materiałów.

2. Jeżeli powierzchnie zewnętrzne urządzeń mogą osiągać temperatury stwarzające zagrożenie pożarowe dla otaczających materiałów, to urządzenia te powinny być:

  • montowane na materiałach lub w materiałach odpornych na takie temperatury i mających odpowiednio niską przewodność cieplną,

lub

  • odgrodzone od elementów obiektu budowlanego materiałami odpornymi na takie temperatury i mającymi odpowiednio niską przewodność cieplną,

lub

  • tak montowane, aby możliwe było rozpraszanie się ciepła w bezpiecznej odległości od wszystkich materiałów, w których temperatury te mogłyby powodować szkodliwe efekty cieplne, przy czym podłoże (podstawa) tych urządzeń powinno mieć odpowiednio niską przewodność cieplną.

3. Urządzenie przyłączone na stałe, które podczas normalnej pracy może powodować powstawanie łuku elektrycznego lub iskrzenia, powinno być:

  • całkowicie osłonięte materiałem odpornym na działanie łuku elektrycznego,

lub

  • odgrodzone materiałem odpornym na działanie łuku elektrycznego od elementów obiektu budowlanego, w których łuk ten mógłby powodować szkodliwe efekty cieplne,

lub

  • tak montowane, aby możliwe było zgaśnięcie łuku elektrycznego w bezpiecznej odległości od elementów obiektu budowlanego, w których łuk ten mógłby powodować szkodliwe efekty cieplne.

Materiały odporne na działanie łuku elektrycznego stosowane do ochrony przed nim powinny być niepalne, charakteryzować się niską przewodnością cieplną i powinny mieć odpowiednią grubość ze względu na wytrzymałość mechaniczną.

4. Urządzenie wytwarzające zogniskowane lub skupione promieniowanie cieplne powinno znajdować się w dostatecznej odległości od wszelkich przedmiotów lub elementów obiektu budowlanego po to, aby w normalnych warunkach te przedmioty lub elementy nie były narażone na osiągnięcie niebezpiecznej temperatury.

5. Aby nie dopuścić do rozprzestrzeniania się pożaru, należy w obiektach szczególnie zagrożonych, przeznaczonych do pobytu dużych grup ludzi lub tam, gdzie składowane są duże ilości materiałów palnych, stosować przewody nie wydzielające w przypadku pożaru substancji toksycznych, niepalne i nie rozprzestrzeniające ognia.

6. Jeżeli znajdujące się w danym pomieszczeniu urządzenie elektryczne zawiera znaczące ilości palnej cieczy, należy przewidzieć odpowiednie środki zapobiegawcze, uniemożliwiające rozprzestrzenianie się i przedostawanie płonącej cieczy i produktów jej spalania (płomień, dym, gazy toksyczne) do innych części obiektu budowlanego.

a) środkami takimi są np.:
  • studzienka do zbierania wyciekającej cieczy i umożliwiająca jej spalanie w przypadku powstania ognia,
lub
  • usytuowanie urządzenia elektrycznego w pomieszczeniu o odpowiedniej odporności ogniowej, wyposażonym w progi lub inne środki zabezpieczające przed przedostawaniem się cieczy do innych części obiektu budowlanego; pomieszczenie to powinno mieć połączenie wentylacyjne jedynie z atmosferą zewnętrzną.     
b) powszechnie przyjmuje się, że znacząca ilość cieczy to co najmniej 25 l.
c) jeżeli cieczy jest mniej niż 25 l, wystarczy zabezpieczenie przed jej wyciekaniem.

7. W celu niedopuszczenia do powstania i rozprzestrzeniania się pożaru nie należy:

a) przechowywać materiałów palnych w odległości mniejszej niż 0,5 metra od:
  • urządzeń i instalacji, których powierzchnie zewnętrzne mogą nagrzewać się do temperatury przekraczającej 100°C,
  • linii kablowych o napięciu powyżej 1 kV, przewodów uziemiających oraz przewodów odprowadzających instalacji odgromowej, jeżeli odrębne przepisy nie stanowią inaczej;     
b) użytkować elektrycznych urządzeń ogrzewczych ustawionych bezpośrednio na podłożu palnym, z wyjątkiem urządzeń eksploatowanych zgodnie z warunkami określonymi przez producenta;
c) stosować materiałów palnych jako osłony punktów świetlnych (z wyjątkiem materiałów trudnopalnych - pod warunkiem, że zostaną one umieszczone w odległości co najmniej 0,05 m od żarówki);
d) instalować opraw oświetleniowych oraz osprzętu instalacji elektrycznych - takiego jak wyłączniki, przełączniki, gniazda wtyczkowe - bezpośrednio na podłożu palnym, jeżeli ich konstrukcja nie zabezpiecza podłoża przed zapaleniem;
e) wyposażenie elektryczne powinno być dobierane i montowane tak, aby przyrost temperatury podczas normalnej pracy i przewidywany przyrost temperatury podczas awarii nie mógł spowodować pożaru (wymaganie to może być spełnione przez odpowiednią budowę lub warunki zainstalowania wyposażenia elektrycznego; jeżeli nie ma niebezpieczeństwa zapalenia się otaczających materiałów, nie wymaga się specjalnych środków zapobiegawczych).

Instalacje i urządzenia elektryczne w obszarach szczególnie zagrożonych pożarem powinny być zabezpieczone przed uszkodzeniami mechanicznymi oraz szkodliwymi wpływami atmosferycznymi i chemicznymi. Przykładowe temperatury długotrwale dopuszczalne dla niektórych grup materiałów zostały przedstawione w tabeli 1. Przy ustalaniu dopuszczalnych temperatur za podstawę należy przyjmować ten materiał palny znajdujący się w danym pomieszczeniu, który ma najniższą temperaturę samozapalenia, a dla tlących się pyłów - najniższą temperaturę tlenia.

Wszystkie urządzenia techniczne, w których mogą występować ładunki elektryczności statycznej, wymagają skutecznych sposobów odprowadzania tych ładunków (np. uziemienia). Aparatura łączeniowa, przeznaczona do zabezpieczenia, sterowania i odłączania, powinna być umieszczona na zewnątrz pomieszczeń szczególnie zagrożonych pożarem, chyba że znajduje się ona w obudowie zapewniającej odpowiedni stopień ochrony w danym pomieszczeniu (nie mniejszy niż IP4X).

Przez pomieszczenia zagrożone pożarem należy unikać prowadzenia instalacji elektrycznych niezwiązanych bezpośrednio z tym obszarem. Jeżeli jednak zachodzi konieczność prowadzenia takiej instalacji, należy zastosować środki uniemożliwiające rozprzestrzenianie się płomienia przez to oprzewodowanie. Przejścia tras instalacji elektrycznej przez oddzielenia pionowe i poziome (ściany, stropy i sufity), zwłaszcza gdy przechodzą one przez granice stref pożarowych, powinny być uszczelnione specjalną masą uszczelniającą.

Oprawy oświetleniowe powinny być dobrane odpowiednio do warunków środowiskowych panujących w ich otoczeniu, osłony punktów świetlnych oraz ich obudowy powinny być w odpowiednim stopniu zabezpieczone, źródła światła należy zabezpieczyć przed uszkodzeniami mechanicznymi lub zastosować odpowiednie oprawy odporne na uszkodzenia.

Dla każdego pomieszczenia zagrożonego pożarem, grupy takich pomieszczeń lub innego wydzielonego obszaru należy przewidzieć wyłącznik i umieścić go w miejscu bezpiecznym i łatwo dostępnym. Ma on umożliwić wyłączenie całej instalacji elektrycznej lub jej części spod napięcia w przypadku pożaru lub zagrożenia pożarem. Miejsce zainstalowania wyłącznika powinno być widoczne, łatwo dostępne oraz odpowiednio oznakowane. Aby zmniejszyć zagrożenie pożarowe, powinno się wyłączyć zasilanie już w momencie powstania pożaru. Należy jednak zrobić to w sposób całkowicie bezpieczny, np. nie wolno wyłączać zasilania wind nie upewniwszy się wcześniej, że w środku nie znajdują się ludzie. Przeciwpożarowy wyłącznik prądu, odcinający dopływ prądu do wszystkich obwodów (z wyjątkiem obwodów zasilających instalacje i urządzenia, których funkcjonowanie w czasie pożaru jest niezbędne), należy stosować w strefach pożarowych o kubaturze przekraczającej 1000 m3 lub zawierających w swoim obrębie strefy zagrożenia wybuchem. Wyłącznik powinien być umieszczony w pobliżu głównego wejścia do obiektu lub złącza i mieć odpowiednie oznakowanie. Ważne jest również, aby odcięcie dopływu prądu przeciwpożarowym wyłącznikiem nie spowodowało załączenia drugiego źródła zasilania energią elektryczną, w tym także zespołu prądotwórczego. Wymaganie to nie dotyczy źródła zasilania oświetlenia awaryjnego, o ile takie występuje w budynku.

Zgodnie z przepisami w instalacjach bezpieczeństwa oraz na drogach ewakuacyjnych (w szczególności w przedsionkach przeciwpożarowych) kable i przewody wraz z zamocowaniami, stosowane w systemach zasilania i sterowania urządzeniami służącymi ochronie przeciwpożarowej, powinny zapewniać ciągłość dostawy energii elektrycznej w warunkach pożaru przez wymagany czas działania urządzenia przeciwpożarowego, jednak nie mniejszy niż 90 minut. Dopuszcza się ograniczenie czasu zapewnienia ciągłości dostawy energii elektrycznej do urządzeń służących ochronie przeciwpożarowej do 30 minut - dla przewodów i kabli znajdujących się w obrębie przestrzeni chronionych stałym tryskaczowym urządzeniem gaśniczym oraz dla przewodów i kabli zasilających i sterujących urządzeniami klap dymowych.

Zabezpieczenie przed oparzeniem, zabezpieczenie przed nagrzewaniem się urządzeń i instalacji elektrycznych

Dostępne części urządzenia elektrycznego, znajdujące się w zasięgu ręki, nie powinny osiągać temperatury mogącej spowodować oparzenia ludzi. Najwyższe dopuszczalne temperatury w warunkach normalnej pracy dla urządzeń elektrycznych zawarte są w tabeli 3. W przypadku nagrzewania się elementów do wartości większych od podanych, należy zastosować specjalne osłony lub inne środki uniemożliwiające nawet przypadkowe dotknięcie gorących elementów.

 Części dostępneRodzaj powierzchni dostępowejNajwyższa dopuszczalna temperatura
elementy manewrowe ręcznemetalowe
niemetalowe
55°C
65°C
elementy przeznaczone do dotykania, ale nie trzymania w ręcemetalowe
niemetalowe
70°C
80°C
elementy, które nie muszą być dotykane podczas normalnej pracymetalowe
niemetalowe
80°C
90°C

Tab. 3. Najwyższe dopuszczalne temperatury w warunkach normalnej pracy dla dostępnych części urządzenia elektrycznego znajdujących się w zasięgu ręki 

Aby ograniczyć nadmierne nagrzewanie się urządzeń:

  • należy zapewnić skuteczną wentylację pomieszczeń, w których może nastąpić przyrost temperatury urządzeń elektrycznych;
  • instalacje i urządzenia powinny znajdować się w bezpiecznej odległości od materiałów palnych;
  • do budowy i wykonania elementów izolacyjnych mogących nagrzewać się należy stosować odpowiednie materiały odporne na podwyższoną temperaturę, niepalne i nie rozprzestrzeniające ognia (tabela 2);
  • w systemach wymuszonego ogrzewania powietrzem należy zastosować takie rozwiązania, aby elementy grzewcze zostały włączone dopiero w momencie ustalenia się odpowiedniego przepływu powietrza chłodzącego i aby zostały automatycznie wyłączone w przypadku braku (ustania dopływu) czynnika chłodzącego (rozwiązania szczegółowe, zwłaszcza w odniesieniu do urządzeń gospodarstwa domowego, opracowują producenci urządzeń - to oni odpowiadają za właściwy dobór i opracowanie odpowiednich rozwiązań);
  • dopuszcza się stosowanie dwóch niezależnych układów regulacji temperatury w układach grzewczych (w celu uzyskania większej niezawodności układów zabezpieczających);
  • powinno się zastosować korpusy i obudowy elektrycznych urządzeń grzewczych wykonane z materiałów niepalnych.

Ogólnie zabezpieczenie przed skutkami oddziaływania cieplnego instalacji sprowadza się do wyłączenia prądu o zbyt dużej wartości płynącego w obwodzie, zanim temperatura osiągnie:
a) przy przeciążeniu - temperaturę dopuszczalną długotrwale dla danego materiału izolacyjnego żyły przewodu (wymagania te zostaną spełnione, jeżeli spełni się warunki przedstawione na rys. 2)

 b) przy zwarciu - temperaturę dopuszczalną dla izolacji przewodu (czas od momentu powstania zwarcia do momentu przerwania prądu zwarciowego nie powinien przekroczyć wartości granicznej wyznaczonej wg wzoru:

Przedstawione powyżej zalecenia i wymagania z zakresu ochrony przeciwpożarowej wynikają z przepisów dotyczących wykonywania, odbioru i eksploatacji instalacji elektrycznych. Aby prawidłowo i zgodnie z zasadami bezpieczeństwa pożarowego wykonać i eksploatować te instalacje, należy kierować się doświadczeniem i wyczuciem. Często nawet drobne z pozoru niedopatrzenie może być przyczyną pożaru.

mgr inż. Edward Skiepko

Literatura

  1. Załącznik do normy PN-83/E-08115 Klasyfikacja materiałów elektroizolacyjnych.
  2. PN-IEC 60264-4-482:1999 Instalacje elektryczne w obiektach budowlanych - Ochrona zapewniająca bezpieczeństwo - Dobór środków ochrony w zależności od wpływów zewnętrznych - Ochrona przeciwpożarowa.
  3. PN-IEC 60364-5-51:2000 Instalacje elektryczne w obiektach budowlanych - Dobór i montaż wyposażenia elektrycznego - Postanowienia ogólne.
  4. PN-IEC 60364-4-42:1999 Instalacje elektryczne w obiektach budowlanych - Ochrona dla zapewnienia bezpieczeństwa - Ochrona przed skutkami oddziaływania cieplnego.
  5. Rozporządzenie Ministra Infrastruktury z dnia 12 kwietnia 2002 r. w sprawie warunków technicznych, jakim powinny odpowiadać budynki i ich usytuowanie (Dz.U. nr 75 poz. 690).
  6. E. Skiepko: Zasady wykonywania bezpiecznych pożarowo instalacji elektrycznych, ElektroInfo, nr 1/2, 2004.

Zabezpieczenia 1/2006 

Wszelkie prawa zastrzeżone. Kopiowanie tekstów bez zgody redakcji zabronione / Zasady użytkowania strony