автореферат диссертации по безопасности жизнедеятельности человека, 05.26.03, диссертация на тему:Пожарная опасность проводов и кабелей в предаварийных режимах работы электрических сетей

МАЛАШЕНКОВ ГЕОРГИЙ НИКОЛАЕВИЧ

ПОЖАРНАЯ ОПАСНОСТЬ ПРОВОДОВ И КАБЕЛЕЙ В ПРЕДАВАРИЙНЫХ РЕЖИМАХ РАБОТЫ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СЕТЕЙ

Специальность: 05.26.03. Пожарная и промышленная безопасность (Технические науки. Отрасль - энергетика)

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

МОСКВА-2007

003059413

МАЛАШЕНКОВ ГЕОРГИЙ НИКОЛАЕВИЧ

ПОЖАРНАЯ ОПАСНОСТЬ ПРОВОДОВ И КАБЕЛЕЙ В ПРЕДАВАРИЙНЫХ РЕЖИМАХ РАБОТЫ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СЕТЕЙ

Специальность: 05 26 03. Пожарная и промышленная безопасность (Технические науки Отрасль - энергетика)

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

МОСКВА-2007

Работа выполнена в Академии Государственной противопожарной службы МЧС России на кафедре «Специальной электротехники, автоматизированных систем и связи»

Научный руководитель- кандидат технических наук,

доцент Костарев Н П

Официальные оппоненты доктор технических наук,

профессор Смелков Г.И.

кандидат технических наук Водянитский Ю Г.

Ведущая организация' Федеральная служба по экологическому, технологическому и атомному надзору (РОСТЕХНАДЗОР) ФГУ «НТЦ Энергобезопасность»

Защита состоится «30» мая 2007 г в 16°° часов на заседании диссертационного совета Д 205 002.02 в Академии Государственной противопожарной службы МЧС России по адресу 129366, г. Москва, ул. Б Галушкина, 4, зал Совета.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Академии ГПС МЧС России

Автореферат разослан «28» апреля 2007 г, исх № 6/27. Отзыв на автореферат с заверенной подписью и печатью просим направлять в Академию ГПС МЧС России по указанному адресу.

Телефон для справок- (495) 683-19-05

Ученый секретарь диссертационного совета

догор технических наук, профессор С В Пузач

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы Анализ причин пожаров электроустановок показывает, что наиболее существенное место среди них занимают тепловые проявления тока в электрических сетях. В большинстве промышленно-развитых стран из-за неисправности и неправильной эксплуатации электроустановок ежегодно происходит 20-25% пожаров, причем имеется тенденция к их увеличению Результаты проведенного анализа показывают, что число пожаров от электроустановок в России составляет более 23% от общего количества пожаров, а потери от пожаров, источником зажигания которых стали электроустановки, достигают более 25% от общего числа потерь

В подавляющем большинстве случаев причинами пожарной опасности электрических сетей являются несовершенство противопожарных требований при их разработке, а также нарушение правил их монтажа и эксплуатации Применяемые средства контроля электрических сетей и электроустановок от аварийных пожароопасных режимов позволяют реагировать только на косвенные вторичные признаки аварийного режима (температура, пламенное горение, дым), что не обеспечивает эффективной защиты электроустановок от аварийных пожароопасных режимов на ранних стадиях их развития Возникновение аварийного пожароопасного режима зависит от множества факторов, которые изначально не могут быть определены однозначно, например появление тока утечки.

Применяемые средства пассивной и активной противопожарной защиты не позволяют предотвращать возникновение горения изоляции электрических проводок, а используемые аппараты защиты электрических сетей в ряде случаев не обеспечивают предотвращение пожаров при аварийном режиме работы электрической сети.

Защиту электросетей от возникновения загораний можно обеспечить, имея необходимую информацию об электрических режимах их эксплуатации, предшествующих пожароопасному режиму Ввиду быстротечности протекания опасных предаварийных и аварийных режимов, задача предотвращения возможности возникновения воспламенения изоляции в период аварийной работы и предотвращения воспламенения изоляции в аварийном режиме работы электропроводки может быть решена в результате разработки

новых методов оценки пожарной опасности предаварийных режимов работы электрических сетей Быстротечность протекания указанных режимов определяет необходимость контроля теплового проявления электрического тока и прогнозирования его последствий, что может быть достигнуто только за счет разработки новых устройств защиты электросетей

Изложенные обстоятельства определяют актуальность исследований, направленных на разработку метода оценки пожарной опасности проводов и кабелей электрических сетей и новых устройств защиты, обеспечивающих их пожарную безопасность

Цель диссертационного исследования состоит в разработке метода количественной оценки пожарной опасности электрических сетей, математическом моделирование пожарной опасности электрических проводов и кабелей и создании многофункционального устройства защиты от аварийных пожароопасных режимов работы электрических сетей.

Для достижения поставленной цели реализуется следующая последовательность решения задач диссертационной работы

1 Исследование пожарной опасности проводов и кабелей при штатных и аварийных режимах работы

2 Разработка методики оценки критических параметров, характеризующих техническое состояние проводов и кабелей в электрических сетях

3. Исследование токов утечки в проводах и кабелях электрических сетей в зависимости от режимов работы

4. Экспериментальное моделирование пожароопасных токов утечки при испытаниях проводов и кабелей в аварийных режимах работы

5 Экспериментальные исследования трансформаторов тока утечки для выявления зависимостей их работы от параметров электрической сети.

6. Разработка метода количественной оценки пожарной опасности электрических сетей

Объект и предмет исследования. Объектом исследования являются электрические сети напряжением до 1000В в предаварийных и аварийных режимах их эксплуатации.

Предметом исследования являются пожароопасные режимы работы проводов и кабелей электрических сетей и закономерности развития локальных источников загорания

Методы исследования. Для решения поставленных задач использованы методы статистической обработки данных, методы теории вероятности; комплексный метод оценки пожарной опасности электрических сетей, включающий экспериментальное и математическое моделирование аварийных пожароопасных режимов работы проводов и кабелей теплового старения изоляции проводов и кабелей.

Научная новизна. В диссертационной работе получены следующие научные результаты

1 Разработана математическая модель оценки пожарной опасности проводов и кабелей электрических сетей, позволяющая исследовать процессы деструкции изоляционных материалов по величине токов утечки

2 Разработан метод количественной оценки пожарной опасности электрических сетей, учитывающий изменение теплофи-зических параметров конструкционных материалов

3. Обоснована необходимость разработки устройства защиты новой конструкции для определения аварийных пожароопасных режимов работы электрических сетей

4. Определены параметры аварийных пожароопасных режимов работы для ряда типов проводов и кабелей объектов народного хозяйства, что позволяет существенно повысить пожарную безопасность осветительных и силовых электрических сетей.

5. Научно обоснованы основные параметры функционального построения устройства защиты, позволяющего одновременно оценивать аварийные режимы работы электрических сетей и возникающие в них токи утечки.

Практическая значимость диссертационной работы

- полученные результаты позволяют обеспечить требуемый уровень (критерий) пожарной безопасности электрических сетей,

- проведена многофакторная количественная оценка пожарной опасности проводов (кабелей) и аварийных режимов работы электрических сетей;

- обосновано расширение функциональных возможностей

устройств защитного отключения на основании разработки новой конструкции безбалансного трансформатора тока;

- разработано новое многофункциональное устройство защиты электрических сетей, в котором компенсация сигналов небаланса позволяет на порядок повысить чувствительность устройств защитного отключения (УЗО)

Обоснованность и достоверность научных положений, выводов и рекомендаций подтверждается значительным объемом экспериментальных исследований, использованием строгих аналитических методов моделирования и математической статистики при обосновании основных положений; практическим использованием разработанного метода при создании новых устройств защитного отключения

Реализация результатов работы.

Основные результаты диссертационной работы использованы при разработке и создании новой техники на ФГУП «Смоленское производственное объединение «АНАЛИТПРИБОР», в частности, при разработке нового устройства защитного отключения, которое защищено изобретениями (Патент РФ № 2244972. Дифференциальный трансформатор тока Заявка № 2003117112/09, зарегистрировано 20 января 2005г, опубликовано 20 01 2005 Бюл № 2 и Патент РФ № 2260865. Дифференциальный трансформатор тока Заявка № 2003133250/09, зарегистрировано 20 сентября 2005г, опубликовано 20 09 2005 Бюл № 26 ),

Результаты исследования также используются при чтении лекций, проведении практических занятий, а также при выполнении лабораторных и курсовых работ по дисциплине «Пожарная безопасность электроустановок» и дипломных проектов на кафедре «Специальной электротехники, автоматизированных систем и связи» Академии ГПС МЧС России

Внедрение результатов работы подтверждено актами ФГУП «Смоленское производственное объединение «АНАЛИТПРИБОР», ОАО «Электроаппарат» г. Курска и компании «ИНТЕРЭЛЕКТРОКОМПЛЕКТ» г Москвы

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались и обсуждались на 7 международных конфе-

ренциях и 1 всероссийской научно — практической конференции

- Девятая, десятая, двенадцатая, четырнадцатая Международные конференции «Системы безопасности» Международного форума информатизации, г. Москва, 2000,2001,2003,2005г.г.;

- XVII Международная научно-практическая конференция «Пожары и окружающая среда», г. Москва, ВНИИПО, 2002г;

- X, XI Международные конференции «Проблемы управления безопасностью сложных систем», г Москва, 2002,2003г г;

- XVIII Всероссийская научно-практическая конференция «Снижение риска гибели людей при пожарах», г Москва, ВНИИПО, 2003г

На защиту выносятся*

1 Метод количественной оценки пожарной опасности проводов и кабелей электрических сетей

2. Математическая модель пожарной опасности электрических.

3. Устройство защиты от аварийных пожароопасных режимов работы электрических сетей

Публикации. Результаты диссертационного исследования опубликованы в 18 работах, в том числе в 7 международных конференциях, в 1 сборнике трудов Академии ГПС МЧС России, 2 изобретения и в 1 учебно-методической разработке

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы и приложений Работа изложена на 180 страницах, включая 26 рисунков и 19 таблиц, список литературы (126 наименования) и 3 приложения

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обосновывается актуальность темы диссертационного исследования, сформулированы ее цель и задачи Приведены основные положения, выносимые на защиту, обладающие научной новизной и практической значимостью.

В главе 1 «Аналитический обзор пожарной опасности электрических сетей и электроустановок» проведен анализ су-

ществующих методов обеспечения пожарной безопасности, который показал, что до настоящего времени не существует устройств многофункциональной защиты от аварийных пожароопасных режимов работы электрооборудования Так же, не существует методов количественной оценки пожарной опасности проводов и кабелей электрических сетей, а действующие государственные стандарты содержат требования пожарной безопасности, отражающие лишь часть пожароопасных ситуаций, возникающих при эксплуатации электротехнических изделий

По результатам анализа нормативно - технической документации определено, что силовые и монтажные провода не подлежат обязательной сертификации в области пожарной безопасности Учитывая большое количество пожаров от этого вида электроизделий (10% от всех причин пожаров) необходимо последние включить в «Перечень продукции, подлежащей обязательной сертификации в области пожарной безопасности»

Анализ современного состояния средств защиты от пожароопасных режимов в электроустановках при аварийных режимах их работы показывает, что существующие аппараты защиты от токов утечки имеют недостаточную чувствительность из-за наличия сигнала помехи и, кроме того, имеют ограниченные мощностные показатели

Таким образом, определение пожароопасных параметров мощности и величин токов утечки является актуальной проблемой, имеющей практическую направленность и связанной с обеспечением пожарной безопасности проводов и кабелей электрических сетей.

В главе 2 «Математическое моделирование пожарной опасности проводов и кабелей электрических сетей» разработаны математические модели, позволяющие исследовать процессы старения изоляционных материалов по величине токов утечки В результате проведенных исследований были установлены максимально допустимые температуры нагрева проводов и кабелей Так для отечественных проводов и кабелей (с изоляцией из ПВХ и резины) температура нагрева составляет 120°С, а с изоляцией из полиэтилена- 104 - 108°С.

Моделирование локальных токов утечки по кабелям с резиновой изоляцией показывает, что температура на оболочке кабеля в месте утечки тока определяется мощностью тепловыделения и теп-

ловыми потерями, связанными с типоразмерами электрического кабеля При этом было установлено, что мощность локальных токов утечки менее МВт не приводит к пожароопасным последствиям, а превышение величины локальных токов утечки более 88мА приводит к наиболее пожароопасному режиму, а именно, к короткому замыканию между фазами электрической сети.

На рис 1 представлен график изменения температуры оболочки кабеля марки КРПГ 3x16 во времени, при мощности тока утечки - 18Вт.

и

га ¡4

о

§

Ю

0 ев

О, &

сц и с

1

Время, ч

Рис. 1 Изменение температуры нагрева оболочки кабеля во времени

С учетом того, что аппараты защиты являются инерционными устройствами, важно установить значение температуры до которой разогревается электропроводка, пока не сработает аппарат защиты

На основе уравнения теплового баланса получена зависимость температуры нагрева изоляции электрического провода от величины протекающего тока и времени его действия.

Т«) = Те[4/2(03-1)1 +ч/г2а>(а>-1) 1— +уг3в>(а-1)(За>-2) (1)

где со, ц/2,8|, 62, 63, 54, б5,66 - комплекс переменных величин, определяемых как:

ш=-—--— +1, ш2= —--, Ч»э= —-

12Р . 12Р .ос

^'Лглг.' 6з=т'фж'

е _ у„5юС ¿Р„Т. ^ _ 2лг„а

64- " " , 65= 56 =

Уж$жСж<, Уж$жСж° Уж$жСж,

Г, - первоначальная температура воздуха, °С, / - сила тока, А; / - время, с, г„3 - радиус от центра жилы до наружного края изоляции, м, 5Ж , 5И, - площадь поперечного сечения жилы и изоляции, соответственно, м2, Сж, Сю - теплоемкость материала жилы и изоляции, соответственно, Дж/град, уж , у„3 - плотность материала жилы и изоляции, соответственно, кг/м3; а - коэффициент теплопередачи от изоляции в воздух, Вт/м2 град; /V, С*», Сиз° - начальные значения параметров удельного электрического сопротивления, теплоёмкости жилы и изоляции; а - термический коэффициент удельного электрического сопротивления материала жилы, <Рж, <Рю - термический коэффициент теплоемкости материала жилы и изоляции, соответственно

Выражение (1) может быть использовано в качестве математической модели пожарной опасности электрических сетей, которое позволяет определять температуру изоляции электрических проводок в зависимости от режима их эксплуатации и продолжи-

телыюсти работы

Проведена программная реализация разработанной математической модели, результаты которой представлены в виде аналитических расчетов температурного режима эксплуатации провода марки ПВ1х2,5. В табл. 1 приведены эмпирические зависимости температурного нагрева провода во времени при различных значениях тока нагрузки, которые представлены на рис 2.

Таблица 1

Результаты теоретических исследований нагрева провода марки ПВ 1x2,5

Время, с Сила тока, А

40 50 60

Ттеор i °с Тэгсп 1 °с АТ, % Ттеор i °с тзксп * °С ДТ, % Ттеор» °с ТэГСП 1 °С ДТ, %

0 20 19,5 2,56 20 20 0 20 20 0

10 26,94 26 3,62 30,76 30,5 0,85 35,34 36 -1,83

20 33,67 34 -0,97 41,02 41,5 -1,16 49,69 52 -4,44

30 40,22 41,5 -3,08 50,85 49 3,78 63,16 67 -5,73

40 46,58 47,5 -1,9 60,24 61 -1,25 75,78 82 -7,59

50 52,77 55 -4,05 69,23 71,5 -3,17 87,62 95,5 -8,25

60 58,77 61 -3,66 77,81 80,5 -3,34 98,71 110,5 -10,67

70 64,60 67 -3,58 86,02 90,5 -4,95 109,1 125 -12,7

80 70,27 74 -5,04 93,86 99 -5,19 118,9 136,5 -12,8

90 75,78 79 -4,08 101,3 107 -5,26 128,1 141 -9,12

100 81,13 85 -4,55 108,5 114 -4,77 136,8 144 -4,96

110 86,33 90,5 -4,61 115,4 120,5 -4,2 145,1 149,5 -2,92

120 91,38 95 -3,81 122,0 126 -3,13 152,9 159 -3,78

130 96,29 99 -2,74 128,3 133 -3,47 160,5 168 -4,45

140 101,0 103 -1,87 134,4 138 -2,54 167,7 178 -5,75

150 105,7 105 0,68 140,3 145 -3,2 174,7 187 -6,54

160 110,2 108 2,07 146,0 150 -2,65 181,6 195 -6,84

170 114,6 110 4,22 151,5 154 -1,62 188,3 203 -7,22

180 118,9 112 6,17 156,7 157,5 -0,45 194,9 210,5 -7,37

Рис 2 Температурио-временная характеристика эксплуатации провода марки ПВ 1 >¡2,5

В работе приведена количественная оценка пожарной опасности электрических сетей (проводов и кабелей) с помощью математического выражения, определяющего вероятность отказа изоляции, с учетом возникающих токов утечки

Появление токов утечки через изоляцию, приводящих к воспламенению, на каждом 1-ом из п-участков носит случайный характер и является независимым событием Исходя из этого, вероятность отказа изоляции, приводящая к возникновению токов утечки в проводах, имеющих длину - Ь, будет определяться как результирующая вероятность — Р^ для п-независимых событий

Р^-П-О-е)^]1^1, (2)

где- Д1 - длина участка провода, равная 1м, Ь - длина провода в прокладке, м; Т„ - наработка при длительно - допустимой температуре, час; I - длительность эксплуатации электрического провода, для которого определяется вероятность возникновения токов утечки через изоляцию, час

В настоящее время, не существует технических средств, которые позволяют одновременно оценивать аварийные режимы, протекающие в проводах и кабелях и токи утечки, о наличии которых можно косвенно судить о пожарной опасности Поэтому предложено создать устройство, обеспечивающее количественную оценку токов утечки и с помощью математического выражения (2) проводить оценку пожарной опасности проводов и кабелей электрических сетей

В главе 3 «Расширение функциональных возможностей защиты от токов утечки» на основе анализа физических основ работы трансформатора тока утечки в однофазных и трехфазных электрических сетях впервые разработана математическая модель образования вращающегося кругового магнитного поля в трехфазном трансформаторе тока утечки при симметричной нагрузке

В результате анализа физических условий работы трехфазного трансформатора тока утечки установлено, что величина суммарного сигнала- е^ во вторичной обмотке, зависит от разности потокос-цеплений правой и левой частей трансформатора тока утечки и описывается следующим выражением

е =К I + K т <*81п(а*±р„)

£ Л "2 " ¿1 ' (3)

где к , Ка1 =-1,5^3А1У2мАЯ1-1{2)/4Я1-, Фут" на-

2 я Д,

чальная фаза тока утечки, град, ф„2- начальная фаза сигнала небаланса, град, 1уг — ток утечки, А, 1„ - ток нагрузки, А, — число витков вторичной обмотки, шт, Ь - ширина тороида, м, Яь Яг -внутренний и внешний радиусы тороида соответственно, м; Цо — магнитная постоянная, Г/м; ц - относительная магнитная проницаемость материала

Разность потокосцеплений может уменьшаться при появлении тока утечки или наоборот увеличиваться. Это является существенным недостатком отечественных и зарубежных устройств защитного отключения, так как снижает их чувствительность к токам утечки и ограничивает их применение при больших токах нагрузки

Уменьшение сигнала небаланса в трансформаторе тока реализовано за счет совершенствования конструкции самого трансформатора На основе результатов экспериментальных исследований

разработана новая конструкция дифференциального трансформатора тока, позволяющая обеспечить компенсацию сигналов небаланса.

На рис 3 представлена конструкция трансформатора тока утечки, когда через два одинаковых тороидальных сердечника с одинаковыми вторичными обмотками, сдвинутыми относительно друг друга на угол 180°, пропущены одинаково ориентированные фазные проводники, смещенные относительно друг друга на 120°.

CAB

двух тороидальных сердечников

При такой конструкции трансформатора во вторичных обмотках двух тороидальных сердечников от действия потоков рассеяния Ф„2 (пунктирные линии), наводятся одинаковые по величине, но противоположно направленные синусоидальные сигналы небаланса, величиной е„6 При появлении тока утечки (например, в

одной из фаз) создается магнитный поток, изменяющийся по синусоидальному закону (его направление показано стрелкой) Изменяющийся магнитный поток наводит во вторичных обмотках одинаковые по величине и направлению полезные сигналы - е^. Если обмотки трансформаторов соединить последовательно, то происходит компенсация сигналов небаланса е„б и сложение полезных сигналов вут

Данный способ может бьггь выполнен на одном сердечнике, за счет конструктивного выполнения первичной и вторичных обмоток Так же данный способ компенсации сигнала небаланса позволяет решить задачу создания дифференциального трансформатора тока, обеспечивающего гальваническое разделение сигналов разностного тока, пропорционального току утечки, и сигнала небаланса, пропорционального току нагрузки

На рис 4 представлена схема включения дифференциального трансформатора тока утечки нового типа, в трехфазную сеть без нейтрального проводника, что позволяет разделять сигнал утечки, пропорциональный току утечки, и сигналы небаланса (помехи), пропорциональные токам нагрузки в фазах

Таким образом, новый тип дифференциального трансформатора позволяет гальванически разделить сигналы разностного тока и нагрузки, что дает возможность создавать многофункциональные устройства на базе всех предлагаемых вариантов дифференциального трансформатора тока с защитой не только от токов утечки, но и от токов перегрузки и короткого замыкания. Такие устройства перспективны еще и потому, что отпадает необходимость установки в токовые цепи аппаратов защиты тепловые и электромагнитные реле, ограничивающие своими собственными сопротивлениями токи нагрузки и короткого замыкания

В результате была разработана новая конструкция дифференциального трансформатора тока утечки и реализовано его изготовление.

Расширение функциональных возможностей УЗО с использованием трансформатора тока утечки, основанного на разделении сигналов помехи (небаланса) и полезного сигнала (утечки), дает возможность при эксплуатации электроустановок осуществлять -защиту человека от поражения электрическим током, -защиту от токов перегрузки и короткого замыкания, -противопожарную защиту от теплового проявления токов утечки,

-многоуровневую защиту.

Рис 4. Конструкция дифференциального трансформатора тока 1-сердечник; 2-первичная обмотка; 3-держатель; 4-вторичная обмотка первой секции, 5,6-вторичная обмотка второй секции

Разработана также и новая модель для трансформатора тока утечки однофазной сети, которая позволяет гальванически разделить сигнал помехи, пропорциональный току нагрузки, и сигнал утечки, пропорциональный току утечки

Таким образом, создано унифицированное и более надежное устройство защиты от ложных срабатываний при токах перегрузки, позволяющее настраивать его на различные токи нагрузки, изме-

нять чувствительность к токам утечки и соблюдать условие селективности.

На рис 5 представлена блок схема устройства многофункциональной защиты на базе разработанного трансформатора тока утечки Устройство включает в себя следующие блоки: трансформатор тока утечки - 1, регулируемый усилитель - 2, 4, многоуровневый компаратор - 3, блок управления - 5, логическую схему совпадения «или» - 6, усилитель с релейным блоком и его контактами «К» -7

Предлагаемое устройство многофункциональной защиты на базе использования трансформатора тока утечки осуществляет защиту человека от поражения электрическим током и противопожарную защиту от теплового воздействия тока утечки, токов перегрузки и токов короткого замыкания

2 3

Рис. 5. Блок схема устройства многофункциональной защиты от токов утечки

В главе 4 «Экспериментальные исследования трансформаторов тока утечки» с целью выявления зависимостей величин сигнала небаланса - е„б и сигнала тока утечки - е^ от параметров электрической сети и расположения в окне трансформатора фазных проводников защищаемой сети были проведены экспериментальные исследования типичных трансформаторов тока утечки при различных значениях токов нагрузки и токов утечки В качестве дифференциального трансформатора тока использовались сердечники

из пермаллоя с равномерно намотанной вторичной обмоткой.

На первом этапе экспериментальные исследования проводились с целью установления зависимостей величины сигнала на выходе вторичной обмотки дифференциального трансформатора тока от расположения фазных проводников в магнитопроводе трансформатора, величины сигнала небаланса от тока нагрузки и величины сигнала - е^ от величины тока утечки -Эксперимент проводился на модели трехфазной электрической сети

По результатам экспериментальных исследований было установлено, что величина сигнала небаланса во всех случаях зависит от положения первичных проводников в окне трансформатора тока, а также от конкретной фазы, с которой происходит утечка тока Так же было зафиксировано изменение сигнала небаланса при изменениях асимметрии нагрузки Кроме того, величина сигнала небаланса пропорциональна току нагрузки и может отличаться не только по величине, но и по начальной фазе Поэтому при появлении тока утечки сигнал на выходе вторичной обмотки дифференциального трансформатора тока может увеличиваться или уменьшаться. Это вносит ограничение на минимальный порог срабатывания устройств защитного отключения.

На втором этапе, проводилось исследование разработанного дифференциального трансформатора тока, представленного на рис 4.

По результатам экспериментальных исследований было установлено, что величина сигнала - е„б на выходе вторичных обмоток второй секции любой из фаз не зависит от тока утечки, а варьируется только при изменении нагрузки В свою очередь, изменение нагрузки в любой из фаз электрической сети не влияет на величину сигнала утечки - е^ во вторичной обмотке первой секции Кроме того, величина сигнала - е^ пропорциональна току утечки и не зависит от того, с какой из фаз происходит утечка Результаты экспериментов представлены на рис 6

вут ,мВ е„б ,мВ 5

4

3

2

О

е„б

1ут, мА

50

10

15

20 1нагр |А

Рис 6 Зависимость сигнала небаланса (е„б) от тока нагрузки (1нагр) и сигнала утечки (еут) от тока утечки (1ут)

На основании теоретических и экспериментальных исследований, представленных в диссертационной работе, получены следующие новые научные и практические результаты.

1 Проведенный анализ показал, что до настоящего времени не разработаны методы количественной оценки пожарной опасности электрических сетей, а используемый на практике вероятностно-статический подход не позволяет количественно оценивать опасность воспламенения электроизоляционных материалов проводов и кабелей электрических сетей в период их постоянной эксплуатации

2 Разработана математическая модель пожарной опасности проводов и кабелей электрических сетей, которая позволяет определять температуру нагрева изоляции электрических проводов от величины протекающего тока и длительности его воздействия

3. По результатам исследования предложенной математической модели пожарной опасности проводов и кабелей электрических сетей разработан метод оценки пожарной опасности электрических сетей, позволяющий проводить количественную оценку

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ

пожарной опасности проводов и кабелей по величине возникающих в них токов утечки при одновременной оценке аварийных режимов их работы.

4. Определены условия пожаробезопасности токов утечки в кабелях с резиновой изоляцией, которые могут быть обеспечены, если фактические значения параметров мощности в электрической цепи тока утечки, составляют Р^ < МВт, а величина локального тока утечки -< 0,088А. Данный подход к определению фактических параметров пожароопасных режимов работы ряда типов проводов и кабелей позволяет обеспечить пожарную безопасность электрических сетей на этапе проектирования и разработки.

5 Разработано и изготовлено многофункциональное устройство для обеспечения защиты электрических сетей от аварийных пожароопасных режимов с использованием дифференциального трансформатора тока, на который получены два патента на изобретение

6 Полученные результаты диссертации использованы при разработке и создании новой техники на ФГУП «Смоленское производственное объединение «АНАЛИТПРИБОР», в частности, при разработке устройства многофункциональной защиты на базе использования трансформатора тока утечки, которое осуществляет защиту человека от поражения электрическим током и противопожарную защиту от теплового воздействия тока утечки, токов перегрузки и токов короткого замыкания

Основные результаты исследований нашли свое отражение в следующих материалах и публикациях-

1. Малашенков Г.Н Статистические данные о пожарной опасности электрооборудования // Материалы девятой научно-технической конференции «Системы безопасности» - СБ - 2000 Международного форума информатизации. -М Академия ГПС МВД России, 2000 -С 73-74.

2 Костарев НП, Малашенков Г.Н Пожарная опасность электрических сетей // Материалы десятой научно-технической конференции «Системы безопасности» - СБ -2001 Международного форума информатизации -М Академия ГПС МВД России, 2001 -С. 161-162.

3. Анисимов Ю Н, Костарев Н П, Малашенков Г.Н. Технические решения уменьшения сигнала небаланса в трансформаторе тока нулевой последовательности // Пожары и окружающая сре-

да- Материалы XVII Международной научно-практической конференции ВНИИПО -М.2002 -С 190-192

4 Костарев Н П, Малашенков Г.Н, Анисимов Ю Н Физические основы работы трансформатора тока нулевой последовательности // Пожары и окружающая среда- Материалы XVII Международной научно-практической конференции ВНИИПО -М, 2002 -С 187-189

5 Малашенков Г.Н Анализ эффективности различных устройств защиты электроустановок от аварийных пожароопасных режимов // Проблемы управления безопасностью сложных систем Труды X международной конференции Москва, декабрь 2002 г. / Под ред Н И Архиповой и В В Кульбы Часть 2. -М . РГГУ - Издательский дом МПА - Пресс -С 171-174.

6 Малашенков ГН, Анисимов Ю.Н Противопожарная защита электрооборудования с использование трансформатора тока нулевой последовательности // Проблемы управления безопасностью сложных систем Труды X международной конференции Москва, декабрь 2002 г / Под ред Н И Архиповой и В В Кульбы Часть 2 -М.. РГГУ-Издательский дом МПА-Пресс -С 224-226

7. Малашенков ГН Электробезопасность при тушении пожаров // Материалы двенадцатой научно-технической конференции «Системы безопасности» - СБ - 2003 Международного форума информатизации -М • Академия ГПС МЧС России, 2003 -С 230232

8. Зыков В И, Малашенков Г Н Обеспечение пожарной безопасности электропроводки // Материалы двенадцатой научно-технической конференции «Системы безопасности» - СБ - 2003 Международного форума информатизации -М: Академия ГПС МЧС России, 2003 -С 240-241

9. Анисимов Ю Н, Малашенков Г Н, Костарев Н П Уравнение вращающегося кругового магнитного поля в трехфазных трансформаторах тока устройств защитного отключения // Электричество -2003.-№10 -С 49-52

10 Малашенков ГН Современные меры обеспечения защиты человека от электропоражения // Проблемы управления безопасностью сложных систем Труды XI международной конференции. Москва, декабрь 2003 г. / Под ред Н И Архиповой, В В. Кульбы Часть 2.-М РГГУ, 2003 -С 98-100

11. Морщинов Е Д, Малашенков Г.Н Обеспечение пожарной безопасности электроустановок технологического тоннеля //

Снижение риска гибели людей при пожарах- Материалы XVIII научно практической конф, Ч 1. -М ВНИИПО, 2003. -С. 164-167.

12 Зыков В И, Анисимов Ю.Н, Малашенков Г.Н. Противопожарная защита электрических сетей от токов утечки // Снижение риска гибели людей при пожарах- Материалы XVIII науч-практ.конф,4.1.-М:ВНИИПО,2003 -С 182-185.

13 Малашенков Г Н, Анисимов Ю.Н Технические решения по уменьшению сигнала небаланса в дифференциальном трансформаторе тока // Материалы четырнадцатой научно-технической конференции «Системы безопасности» - СБ - 2005 Международного форума информатизации -М: Академия ГПС МЧС России, 2005. -С. 200-203.

14. Малашенков ГН. Дифференциальный трансформатор тока для двухпроводных электрических сетей // Материалы четырнадцатой научно-технической конференции «Системы безопасности» -СБ - 2005 Международного форума информатизации -М.: Академия ГПС МЧС России, 2005 -С 145-147.

15. Малашенков Г Н Дифференциальный трансформатор тока для трехпроводных электрических сетей // Материалы четырнадцатой научно-технической конференции «Системы безопасности» - СБ - 2005 Международного форума информатизации -М • Академия ГПС МЧС России, 2005. -С. 185-187.

16 Анисимов Ю.Н, Малашенков Г.Н. Патент на изобретение № 2244972 Дифференциальный трансформатор тока. Заявка № 2003117112/09. Зарегистрировано в Государственном реестре изобретений Российской Федерации 20 января 2005г, опубликовано 20 01 2005 Бюл №2

17 Анисимов Ю Н, Малашенков Г.Н Патент на изобретение № 2260865. Дифференциальный трансформатор тока Заявка № 2003133250/09. Зарегистрировано в Государственном реестре изобретений Российской Федерации 20 сентября 2005г, опубликовано 20 09 2005 Бюл. № 26.

18. Зыков В.И, Петренко А.Н, Малашенков Г Н, Набатни-ков А А., Фомин В.И Методические указания и контрольные задания на расчетно-графические и контрольные работы по дисциплине «Электротехника и электроника» -М: Академия ГПС МЧС России, 2005 -38с

Подписано к печати 21.04 07. Объем 1,3 уел печ л. Тираж 70 экз

Формат 60x90/16 Заказ № 31

Издательство и типография Академии ГПС МЧС России 129366, Москва, ул Б Галушкина, 4

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. АНАЛИТИЧЕСКИЙ ОБЗОР ПОЖАРНОЙ И ОПАСНОСТИ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СЕТЕЙ И ЭЛЕКТРОУСТАНОВОК

1.1. Состояние вопроса обеспечения пожарной безопасности И электрических сетей и электроустановок

1.2. Анализ методов оценки пожарной опасности 17 электроустановок

1.2.1. Детерминистический метод оценки пожарной опасности 17 электроустановок

1.2.2. Вероятностно-статистический метод оценки пожарной 19 опасности электроустановок

1.2.3. Статистический метод оценки пожарной опасности 23 электроустановок

1.2.4. Вероятностный метод оценки пожарной опасности 25 электроустановок

1.3. Анализ существующих устройств противопожарной защиты 28 электроустановок

1.4. Анализ существующей нормативно-технической 45 документации по обеспечению пожарной безопасности проводов и кабелей электрических сетей

1.5. Выводы по главе

ГЛАВА 2. МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ

ПОЖАРНОЙ ОПАСНОСТИ ПРОВОДОВ И КАБЕЛЕЙ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СЕТЕЙ

2.1. Анализ процессов теплового старения изоляции, 55 приводящих к появлению токов утечки

2.1.1. Физика процессов теплового старения изоляции

2.1.2. Системы классификации электроизоляционных материалов 58 по нагревостойкости

2.1.3. Оценка теплового старения изоляции 60 2.2. Исследование загорания проводов и кабелей при появлении тока утечки

2.2.1. Анализ причин загораний проводов и кабелей

2.2.2. Исследование пожарной опасности токов утечки

2.3. Разработка математической модели пожарной опасности 72 проводов и кабелей

2.4. Результаты программной реализации математической 81 модели

2.5. Исследование математической модели пожарной опасности 85 проводов и кабелей

2.6. Разработка метода количественной оценки пожарной 95 опасности электрических сетей

2.7. Выводы по главе

ГЛАВА 3. РАСШИРЕНИЕ ФУНКЦИОНАЛЬНЫХ

ВОЗМОЖНОСТЕЙ УСТРОЙСТВА ЗАЩИТЫ ОТ ТОКОВ УТЕЧКИ

3.1. Физические основы работы трансформатора тока утечки

3.2. Разработка конструкции безбалансного трансформатора ИЗ тока утечки

3.3. Расширение функциональных возможностей устройств 125 защиты от токов утечки

3.4. Выводы по главе

ГЛАВА 4. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ

ТРАНСФОРМАТОРОВ ТОКА УТЕЧКИ 4.1. Экспериментальное исследование типовых трансформаторов тока утечки 4.2. Экспериментальное исследование двухпроводного трансформатора тока утечки

4.3. Экспериментальное исследование трехфазного 141 трансформатора тока утечки

4.4. Выводы по главе 143 ЗАКЛЮЧЕНИЕ 144 УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ 146 СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМЫХ ИСТОЧНИКОВ 149 ПРИЛОЖЕНИЕ

Актуальность темы исследования. Анализ причин пожаров электроустановок показывает, что наиболее существенное место среди них занимают тепловые проявления тока в электрических сетях. В подавляющем большинстве случаев причинами высокой пожарной опасности электрических сетей являются несовершенство противопожарных требований при их разработке, а также нарушение правил их монтажа и эксплуатации. Применяемые средства контроля электрических сетей и электроустановок от аварийных пожароопасных режимов позволяют реагировать только на косвенные вторичные признаки аварийного режима (температура, пламенное горение, дым), что не обеспечивает эффективной защиты электроустановок от аварийных пожароопасных режимов на ранних стадиях их развития. Возникновение аварийного пожароопасного режима зависит от множества факторов, которые изначально не могут быть определены однозначно, например появление тока утечки.

Применяемые автоматические установки пожаротушения не позволяют предотвращать возникновение горения изоляции электрических проводок, а используемые аппараты защиты электрических сетей в ряде случаев не обеспечивают предотвращение пожаров при аварийном режиме работы электрической сети.

Защиту электрических сетей от возникновения пожаров можно обеспечить, имея необходимую информацию об электрических режимах их эксплуатации, предшествующих пожароопасному режиму. Ввиду быстротечности протекания опасных предаварийных и аварийных режимов, задача предотвращения возможности возникновения воспламенения изоляции в период аварийной работы и предотвращения воспламенения изоляции в аварийном режиме работы электропроводки может быть решена в результате разработки новых методов оценки пожарной опасности предаварийных режимов работы электрических сетей. Быстротечность протекания указанных режимов определяет необходимость контроля теплового проявления электрического тока и прогнозирования его последствий, что может быть достигнуто только за счет разработки новых устройств защиты.

Изложенные обстоятельства определяют актуальность исследований, направленных на разработку метода оценки пожарной опасности проводов и кабелей электрических сетей и новых устройств защиты, обеспечивающих их пожарную безопасность.

Цель диссертационного исследования состоит в разработке метода количественной оценки пожарной опасности электрических сетей, математическом моделирование пожарной опасности электрических проводов и кабелей и создании многофункционального устройства защиты от аварийных пожароопасных режимов работы электрических сетей. Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:

• Исследование пожарной опасности проводов и кабелей при штатных и аварийных режимах работы;

• Разработка методики оценки критических параметров, характеризующих техническое состояние проводов и кабелей в электрических сетях;

• Исследование токов утечки в проводах и кабелях электрических сетей в зависимости от режимов работы;

• Экспериментальное моделирование пожароопасных токов утечки при испытаниях проводов и кабелей в аварийных пожароопасных режимах работы;

• Экспериментальные исследования трансформаторов тока утечки для выявления зависимостей их работы от параметров электрической сети;

• Разработка метода количественной оценки пожарной опасности электрических сетей.

Объект и предмет исследования. Объектом исследования являются электрические сети напряжением до 1000В в предаварийных и аварийных режимах эксплуатации.

Предметом исследования являются пожароопасные режимы работы проводов и кабелей электрических сетей и закономерности развития локальных источников зажигания.

Методы исследования. Для решения поставленных задач использованы методы статистической обработки данных; методы теории вероятности и комплексный метод оценки пожарной опасности электрических сетей, включающий экспериментальное и математическое моделирование аварийных пожароопасных режимов работы проводов и кабелей.

Научная новизна. В диссертационной работе получены следующие научные результаты.

1. Разработана математическая модель оценки пожарной опасности проводов и кабелей электрических сетей, позволяющая исследовать процессы деструкции изоляционных материалов по величине токов утечки.

2. Разработан метод количественной оценки пожарной опасности электрических сетей, учитывающий изменение теплофизических параметров конструкционных материалов.

3. Обоснована необходимость разработки устройства защиты новой конструкции для определения аварийных пожароопасных режимов работы электрических сетей.

4. Определены параметры аварийных пожароопасных режимов работы для ряда типов проводов и кабелей объектов народного хозяйства, что позволяет обеспечить пожарную безопасность осветительных и силовых электрических сетей в соответствии с требованиями пожарной безопасности.

5. Обоснованы основные параметры функционального построения устройства защиты, позволяющего одновременно оценивать аварийные режимы работы электрических сетей и возникающие в них токи утечки.

Практическое значение диссертационной работы заключается в том, что:

- полученные результаты позволяют обеспечить требуемый уровень (критерий) пожарной безопасности электрических сетей;

- проведена многофакторная количественная оценка пожарной опасности проводов (кабелей) и аварийных режимов работы электрических сетей;

- обосновано расширение функциональных возможностей устройств защитного отключения на основании разработки новой конструкции безбалансного трансформатора тока;

- разработано новое многофункциональное устройство защиты электрических сетей, в котором компенсация сигналов небаланса позволяет на порядок повысить чувствительность устройств защитного отключения.

- разработан инженерный метод оценки пожарной опасности электрических сетей, позволяющий проводить комплексную количественную оценку пожарной опасности проводов и кабелей при одновременной оценке аварийных режимов их работы и возникающих в них токов утечки.

Обоснованность и достоверность научных положений, выводов и рекомендаций подтверждается значительным объемом экспериментальных исследований; использованием строгих аналитических методов моделирования и математической статистики при обосновании основных положений; практическим использованием разработанного метода при создании новых устройств защитного отключения.

Реализация результатов работы.

Результаты диссертационной работы использованы:

- при разработке и создании новой техники на ФГУП «СПО «Аналитприбор», в частности при разработке нового устройства защитного отключения;

- в изобретении (Патент РФ № 2244972. Дифференциальный трансформатор тока. Заявка № 2003117112/09, зарегистрировано 20 января 2005г, опубликовано: 20.01.2005 Бюл. № 2.);

- в изобретении (Патент РФ № 2260865. Дифференциальный трансформатор тока. Заявка № 2003133250/09, зарегистрировано 20 сентября 2005г, опубликовано: 20.09.2005 Бюл. № 26.);

- в учебном процессе Академии ГПС МЧС России при совершенствовании дисциплины «Пожарная безопасность электроустановок».

Внедрение результатов работы подтверждено актами ФГУП «Смоленское производственное объединение «АНАЛИТПРИБОР», ОАО «Электроаппарат» г. Курска и компании «ИНТЕРЭЛЕКТРОКОМПЛЕКТ» г. Москвы.

Апробация работы. Основные результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на 7 международных конференциях и 1 всероссийской научно - практической конференции:

- Девятая, Десятая, Двенадцатая, Четырнадцатая Международная конференция «Системы безопасности» Международного форума информатизации, г. Москва, 2000,2001,2003,2005;

- XVII Международная научно-практическая конференция «Пожары и окружающая среда», г. Москва, ВНИИПО, 2002;

- X, XI Международная конференция «Проблемы управления безопасностью сложных систем», г. Москва, 2002,2003;

- XVIII Всероссийская научно-практическая конференция «Снижение риска гибели людей при пожарах», г. Москва, ВНИИПО, 2003.

На защиту выносятся:

1. Метод количественной оценки пожарной опасности проводов и кабелей электрических сетей.

2. Математическая модель пожарной опасности электрических сетей.

3. Устройство защиты от аварийных пожароопасных режимов работы электрических сетей.

Публикации. Результаты диссертационного исследования опубликованы в 18 работах, в том числе: в 7 международных конференциях, в 1 сборнике трудов Академии ГПС МЧС России, 2 изобретения и в 1 учебно-методической разработке.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы и приложений. Объем диссертации - 181 страниц машинописного текста; 26 рисунков и 19 таблиц; список литературы из 126 источников; приложения на 19 страницах.

4.4. Выводы по главе

1. В разработанной конструкции двухпроводного дифференциального трансформатора тока происходит гальваническое разделение сигналов небаланса, пропорционального току нагрузки и сигнала утечки, пропорционального току утечки.

2. В предложенной конструкции трехфазного дифференциального трансформатора тока, так же происходит гальваническое разделение сигналов небаланса, пропорционального току нагрузки и сигнала утечки, пропорционального току утечки. Причем имеется возможность контролировать сигнал небаланса в каждой из фаз.

3. Разработанные конструкции дифференциальных трансформаторов тока позволяют на их базе создавать многофункциональные устройства защиты не только от токов утечки, но и от токов перегрузки и короткого замыкания. Разработанные устройства перспективны, т.к. появляется возможность исключить тепловые и электромагнитные реле.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

На основании теоретических и экспериментальных исследований, представленных в диссертационной работе, получены следующие новые научные и практические результаты:

1. Проведенный анализ показал, что до настоящего времени не разработаны методы количественной оценки пожарной опасности электрических сетей, а используемый на практике вероятностно-статический подход не позволяет количественно оценивать опасность воспламенения электроизоляционных материалов проводов и кабелей электрических сетей при эксплуатации.

2. Разработана математическая модель пожарной опасности проводов и кабелей электрических сетей, которая позволяет определять температуру нагрева изоляции электрических проводов от величины протекающего тока и длительности его воздействия. Определены условия пожаробезопасное™ токов утечки в кабелях с резиновой изоляцией, которые могут быть обеспечены, если фактические значения параметров тепловой мощности, составляют Р < МВт, а величина локального тока утечки -1 < 0,088А.

3. По результатам исследования предложенной математической модели пожарной опасности проводов и кабелей электрических сетей разработан метод оценки пожарной опасности электрических сетей, позволяющий проводить количественную оценку пожарной опасности современных проводов и кабелей по величине возникающих в них токов утечки при одновременной оценке аварийных режимов их работы.

4. Определены фактические параметры аварийных пожароопасных режимов работы для ряда типов проводов и кабелей, что позволяет существенно повысить пожарную безопасность электрических сетей еще на этапе проектирования и разработки схем осветительных и силовых электрических сетей объектов народного хозяйства.

5. Разработано и изготовлено новое многофункциональное устройство для обеспечения защиты электрических сетей от аварийных пожароопасных режимов с использованием дифференциального трансформатора тока, на который получены два патента на изобретение.

6. Полученные результаты диссертации использованы при разработке и создании новой техники на ФГУП «Смоленское производственное объединение «АНАЛИТПРИБОР», в частности, при разработке устройства многофункциональной защиты на базе использования трансформатора тока утечки, которое осуществляет защиту человека от поражения электрическим током и противопожарную защиту от теплового воздействия тока утечки, токов перегрузки и токов короткого замыкания.

УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ

КЗ - короткое замыкание;

ТТУ - трансформатор тока утечки;

ЗОУ - защитное отключающее устройство;

МЗО - модуль защитного отключения;

ТТНП - трансформатор тока нулевой последовательности;

Фопр - определяемое значение параметра пожароопасности;

Ф„ст - истинное значение параметра пожароопасности;

Кп - коэффициент, учитывающий погрешность метода определения параметра;

6Э - оценка среднего квадратичного отклонения отдельного результата определение параметра от среднего арифметического;

Рсм - вероятность невоспламеняемости смеси;

Рбез - нормативный уровень пожарной безопасности;

Рисг - фактическая величина вероятности отсутствия источника зажигания;

К - кратность тока;

1И - ток короткого замыкания;

1дл.доп - длительно допустимое значение тока для данного типа и сечения провода;

It - сила тока, при которой в установившемся режиме температура токопроводящих жил кабеля (провода) соответствуют величине нормируемой в ПУЭ;

Тш - температура изоляции;

Твое™ - температура воспламенения материала изоляции;

И - относительный износ изоляции;

Т„- температура допускаемая по нормам;

Т - температура, отличная от допустимой температуры;

Сф - емкость фазы относительно корпуса; со = 2nf - угловая частота;

11ф - напряжение между фазами; (2эЛ - тепло, поступающее в проводник; С>ж - тепло, выделяющееся в жиле; Риз - тепло, поступающее в изоляцию; С>в - тепло, поступающее в воздух; Я - сопротивление проводника, Ом; рж - удельное электрическое сопротивление материала жилы, Ом м;

- площадь поперечного сечения жилы, м2; I - длина проводника, м; 8Из - площадь поперечного сечения изоляции, м2; Сиз - теплоёмкость материала изоляции, Дж/град; у„з - плотность материала изоляции, кг/м3; у из - плотность изоляции; уж - плотность материала жилы, кг/м3; Сж - теплоёмкость материала жилы, Дж/град; 8бок - площадь боковой поверхности изоляции; qв — теплота уходящая в воздух с единицы площади проводника за единицу времени; а - коэффициент теплопередачи от изоляции в воздух, Вт/м2 град; х„ - наработка при длительно - допустимой температуре; ти - наработка при испытуемой температуре;

XV- условная энергия активации, характеризующая скорость достижения критического значения параметра;

Я - универсальная газовая постоянная; - время эксплуатации электрического провода; Д1 - длина участка провода, равная 1м;

Ь - длина провода в прокладке, м; количество витков вторичной обмотки;

Фа,Фв,Фс- магнитные потоки, Вб;

Ь- ширина тороида, мм; Мг взаимоиндуктивность, Гн;

Я] Дг- внутренний и внешний радиусы тороида соответственно, мм;

Цо- магнитная постоянная, характеризующая магнитные свойства вакуума, равная 4п-10"7 Гн/м; ц- относительная магнитная проницаемость материала тороида; Фс1 и Фа2 - первичные и вторичный потоки рассеяния, соответственно; Опр - диаметр фазного провода, мм;

Вм- амплитудное значение магнитной индукции фазных проводников, Тл;

1М-среднее амплитудное значение тока фаз, А;

Фуг- начальная фаза тока утечки; фа2- начальная фаза сигнала небаланса;

Кут * -М^ - коэффициент тока утечки;

Ка1« -Ма1 - коэффициент сигнала небаланса; Куг, Ко] - коэффициенты пропорциональности; Ипр - диаметр фазного провода, мм; вуг - сигнал тока утечки; е„б - сигнал небаланса.

1. Автоматические выключатели с расщепителями защиты от токов утечки АЕ-2045-13, АЕ-2046-13. Информация на изделия электротехнической промышленности. Информэлектро, УДК 621.316.577.027.2, ОКП 342212.

2. Александров A.A. Исследование воспламеняющей способности частиц метаилов, образующихся при коротких замыканиях в электроустановках до 1000 В. Автореферат дис. на соиск. уч. степ. канд. техн. наук. -М., 1978. -20 с.

3. Алиханян К.А., Костанян В.Д., Шмавонян Э.А. Температурная защита асинхронных двигателей. Промышленность Армении, 1973, № 3, -С. 65-67.

4. Анисимов Ю.Н., Костарев Н.П., Малашенков Г.Н. Технические решения уменьшения сигнала небаланса в трансформаторе тока нулевой последовательности // Пожары и окружающая среда: Материалы XVII Международной науч.-практ. конф.-ВНИИПО. -М., 2002. -С. 190-192.

5. Анисимов Ю.Н., Малашенков Г.Н., Костарев Н.П. Уравнение вращающегося кругового магнитного поля в трехфазных трансформаторах тока устройств защитного отключения // Электричество. -2003. -№10. -С. 49-52.

6. Анисимов Ю.Н., Набатников A.A., Белов Г.К. A.c. 1359846 от 26.07.1985 (СССР). Устройство для защиты трехфазного электродвигателя со встроенными в обмотку статора позисторами от аварийного режима. М.: Бюллетень изобретений, 1987, № 46.

7. Анисимов Ю.Н., Набатников A.A. Универсальное устройство защиты // Промышленная энергетика, № 12, 1985.

8. Аппарат защиты от утечек токов АЗАК-660 и A3AK-380. Информация на изделия электротехнической промышленности. Информэлектро, УДК 621.316.933.8, ОКП 342566.

9. Аппарат защиты трехфазных сетей от утечек тока на землю АЗТС-660 с самоконтролем. Информация на изделия электротехнической промышленности. Информэлектро, УДК 621.316.9.

10. Баратов А.Н., Попов Б.Г., Писков Ю.К. Общие методы оценки уровня пожаровзрывобезопасности оборудования, используемого в химической промышленности // В сб. «Пожарная профилактика и тушение пожаров», вып. № 11. -М.: Стройиздат, 1977. -С. 43-48.

11. Безопасность труда на производстве. Защитные устройства. Справочное пособие. Коллектив авторов. Под ред. проф. Б.М. Злобинского. -М.: Издательство «Металлургия», 1971. -456 с.

12. Белорусов Н.И., Саакян А.Е., Яковлева А.И. Электрические кабели, провода и шнуры. М.: Энергоиздат, 1987. -420 с.

13. Береговой Г.Т., Тищенко A.A., Шибанов Г.П. Безопасность космических полетов. -М.: Машиностроение, 1977. -263 с.

14. Бессонов JI.A. Теоретические основы электротехники. М.: Высшая школа, 1973. -464 с.

15. Боков Г.В. Оценка и защита кабелей и проводов электрических сетей по условию возникновения и распространения горения // Диссертация на соискание ученой степени канд.техн.наук, М., 1991. -260 с.

16. Брушлинский H.H., Соколов C.B., Вагнер П. Мировая пожарная статистика в конце XX века. -М.: Академия ГПС МВД России, 2000. -80 с.

17. Быков Е.В., Веселовский С.Б., Дудкевич А.Н. и др. Надежность кабелей и проводов для радиоэлектронной аппаратуры. -М.: Энергоатомиздат, 1982. -200 с.

18. Вентцель Е.С. Исследование операций. Задачи, принципы, методология. -М.: Наука, 1980.-208 с.

19. Веревкин В.Н. Обеспечение взрывопожаробезопасности объектов перерабатывающих предприятий АПК путем ограничения риска воспламенения горючих веществ и материалов. Автореферат диссертации на соиск. уч. степ, д-ра техн. наук. Санкт-Петербург-Пушкин, 1998.

20. Водянитский Ю.Г. УЗО для обеспечения электробезопасности в сельском хозяйстве. Диссертация на соиск. уч. степ. канд. техн. наук. М., 1984.

21. Гаврилей В.М., Тарасов В.Н. Количественная оценка нарушений требований пожарной безопасности // В сб. «Горение и проблемы тушения пожаров». Пятая Всесоюзная научно-практическая конференция. Тезисы докладов. -М.: ВНИИПО, 1977. -С. 162-165.

22. ГОСТ 10518-72. Материалы электроизоляционные и конструкции изоляции. Методы ускоренного определения нагревостойкости (общие требования). -М.: ИПК Издательство стандартов, 1973.

23. ГОСТ 12.1.019-79 (СТ СЭВ 4830-84). Электробезопасность. Общие требования и номенклатура видов защиты. -М.: ИПК Издательство стандартов, 1980.

24. ГОСТ 12.1.038-82. ССБТ. Электробезопасность. Предельно допустимые значения напряжений прикосновения и токов. -М.: ИПК Издательство стандартов, 1983.

25. ГОСТ 12.4.155-85. Устройства защитного отключения. Классификация. Общие технические требования. -М.: ИПК Издательство стандартов, 1986.

26. ГОСТ 12.1.005-88. ССБТ. Общие санитарно гигиенические требования к воздуху рабочей зоны. -М.: ИПК Издательство стандартов, 1989.

27. ГОСТ 12.4.011-89. ССБТ. Средства защиты работающих. Общие требования и классификация. -М.: ИПК Издательство стандартов, 1990.

28. ГОСТ 12176-89. Кабели, провода и шнуры. Методы проверки на нераспространение горения. -М.: ИПК Издательство стандартов, 1990.

29. ГОСТ 12.1.004-91. Пожарная безопасность. Общие требования. -М.: ИПК Издательство стандартов, 1992.

30. ГОСТ 8865-93 (МЭК 85-84). Системы электрической изоляции. Оценка нагревостойкости и классификация. -М.: ИПК Издательство стандартов, 1994.

31. ГОСТ Р 50807-95 (МЭК 755-83). Устройства защитные, управляемые дифференциальным (остаточным) током. -М.: ИПК Издательство стандартов, 1996.

32. ГОСТ Р 50571.17-2000 (МЭК 60364-4-482-82). Электроустановки зданий. Часть 4. Требования по обеспечению безопасности. Глава 48. Выбор мерзащиты в зависимости от внешних условий. Раздел 482. Защита от пожара. -М.: ИПК Издательство стандартов, 2001.

33. Гришин Е.В., Никитина А.Ф. Вероятностная оценка опасности электропроводок на лотках и в коробах // Сборник трудов ВНИИПО МВД СССР. Пожарная профилактика в электроустановках. -1981. -С. 49-61.

34. Грундулис А.О. Защита электродвигателей в сельском хозяйстве. М.: Колос, 1982. -165 с.

35. Грундулис А.О. Опыт внедрения фазочувствительных устройств защиты для повышения эксплуатационной надежности электродвигателей в сельском хозяйстве Латвийской ССР. Электротехническая промышленность. Сер. Электрические машины, 1980, вып. 12.

36. Забиров A.C. Пожарная опасность коротких замыканий. -М.: Стройиздат, 1987. -103 с.

37. Зайдель А.Н. Ошибки измерений физических величин, Л.: Наука, 1974. -232 с.

38. Иванников В.Л. Теоретические аспекты пожарной опасности кабельных коммуникаций. -Кишинев.: Картя Молдавеняскэ, 1989. -285 с.

39. Защитно-отключающее устройство ЗОУП-25. Информация на изделия электротехнической промышленности. Информэлектро, УДК 621.316.9, 07.22.13-71.

40. Защитно-отключающее устройство ЗОУП-25 ПЧ. Изд-во ВНИИлеспрома, УДК 621. 316.53,1978.

41. Зубова Н.Л. Надежность оборудования и машин химической промышленности. -М.: Химия, 1973. -184 с.

42. Зыков В.И., Анисимов Ю.Н., Малашенков Г.Н. Противопожарная защита электрических сетей от токов утечки // Снижение риска гибели людей при пожарах: Материалы XVIII науч.-практ. конф., 4.1. -М.: ВНИИПО, 2003.-С. 182-185.

43. Зыков В.И., Малашенков Г.Н. Обеспечение пожарной безопасности электропроводки // Материалы двенадцатой научно-технической конференции «Системы безопасности» СБ - 2003 Международного форума информатизации. -М.: Академия ГПС МЧС России, 2003. -С. 240241.

44. Ильченко Н.С. Исследование электрического старения и возможностей повышения срока службы полимерных диэлектрических материалов при действии частичных разрядов. Автореферат дис. на соиск. уч. степ, д-ра техн. наук. -Киев, 1975.

45. Источники зажигания и профилактика пожаров от электроустановок // Сб. науч. тр. -М.:ВНИИПО МВД СССР, 1988. -149 с.

46. Кабельные изделия. Справочное издание в 5 томах. Под ред. Болотова A.B. том.1 "Кабели, провода и шнуры силовые". Смоленск: ООО "Гран", 1998.

47. Калинкин В.И., Борисов B.C. Зажигание полимерных материалов электрическим разрядом // Сборник трудов ВНИИПО МВД СССР. Пожарная профилактика в электроустановках. -1985. -С. 86-90.

48. Кашолкин Б.И. Исследование пожарной опасности аварийных режимов в электрических проводах и разработка методов определения момента их воспламенения. Дис. на соиск. уч. степ. канд. техн. наук. МЭИ. М., 1976.

49. Кашолкин Б.И., Мешалкин Е.А. Тушение пожаров в электроустановках. -М.: Энергоатомиздат, 1985. -160 с.

50. Колосюк В.П. Защитное отключение рудничных электроустановок. -М.: Недра, 1980. -334 с.

51. Костарев Н.П. Разработка метода количественной оценки опасности возникновения пожара в средствах вычислительной техники. Дис. на соиск. уч. степ. канд. техн. наук. -М., 1995.-187 с.

52. Костарев Н.П., Малашенков Г.Н. Пожарная опасность электрических сетей // Материалы десятой научно-технической конференции «Системы безопасности» СБ - 2001 Международного форума информатизации. -М.: Академия ГПС МВД России, 2001. -С. 161-162.

53. Костарев Н.П., Малашенков Г.Н., Анисимов Ю.Н. Физические основы работы трансформатора тока нулевой последовательности // Пожары и окружающая среда: Материалы XVII Международной науч.-практ. конф.-ВНИИПО. -М., 2002. -С. 187-189.

54. Костарев Н.П., Черкасов В.Н. Методы оценки пожарной опасности электроустановок. М.: Академия ГПС МВД России, 2001. -60 с.

55. Кравченко B.C. Воспламенение взрывчатых газо-паровоздушных сред от электрических разрядов // Электричество № 11,1965.

56. Кравченко B.C., Ерыгин А.Т., Яковлев В.П., Давыдов В.В. Об уровне искробезопасности электрических сетей // Безопасность труда в промышленности № 6,1975, -С. 41-43.

57. Малашенков Г.Н. Статистические данные о пожарной опасности электрооборудования // Материалы девятой научно-технической конференции «Системы безопасности» СБ - 2000 Международного форума информатизации. -М.: Академия ГПС МВД России, 2000. -С. 7374.

58. Малашенков Г.Н. Электробезопасность при тушении пожаров // Материалы двенадцатой научно-технической конференции «Системы безопасности» СБ - 2003 Международного форума информатизации. -М.: Академия ГПС МЧС России, 2003. -С. 230-232.

59. Мисюкевич Н.С. Автоматизация предотвращения пожаров кабельных сооружений и электрических проводок. Дис. на соиск. уч. степ. канд. техн. наук, МИПБ МВД РФ, 1998. -316 с.

60. Михайлов Д.С. Горючесть полимерных материалов и способы их огнезащиты. Автореферат дис. на соиск. уч. степ. канд. техн. наук. -М., 1983. -23 с.

61. Монаков В.К. Исследование и разработка устройств контроля и обнаружения повреждений изоляции для сетей с изолированной нейтралью до 1000 В. Автореферат дис. на соиск. уч. степ. канд. техн. наук. -М., 1976. -20 с.

62. Монахов В.Т. Методы исследования пожарной опасности веществ. -М.: Химия, 1972. -414 с.

63. Морщинов Е.Д., Малашенков Г.Н. Обеспечение пожарной безопасности электроустановок технологического тоннеля // Снижение риска гибелилюдей при пожарах: Материалы XVIII науч.-практ. конф., 4.1. -М.: ВНИИПО, 2003. -С. 164-167.

64. Набатииков А.А. Трансформатор тока нулевой последовательности, а. с. № 1262581 от 06.08.84.

65. Немцов М.В. Электротехника и электроника. Учебник для вузов. -М.: Издательство МЭИ, 2003. -616 с.

66. НПБ 237-97. Конструкции строительные. Методы испытаний на огнестойкость кабельных проходок и герметичных кабельных вводов.

67. НПБ 238-97. Огнезащитные кабельные покрытия. Общие технические требования и методы испытаний.

68. НПБ 242-97. Классификация и методы определения пожарной опасности электрических кабельных линий.

69. НПБ 248-97. Кабели и провода электрические. Показатели пожарной опасности. Методы испытаний.

70. Отчет о НИР ВНИИПО МВД СССР № 3889. Провести поисковые исследования по разработке методов оценки и классификации источников зажигания по пожарной опасности. Часть 1. -М.: ВНИИПО, 1987. -137 с.

71. Отчет о НИР ВНИИПО МВД СССР № 4292. Провести исследование и разработать методику оценки опасности кабельных проходов. -М.: ВНИИПО, 1994. -68 с.

72. Отчет о НИР ВИПТШ МВД РФ № 1.319. Исследование и разработка автоматизированных средств предотвращения пожаров от электроустановок на промобъектах с использованием защиты от токов утечки. -М.: ВИПТШ, 1994. -90с.

73. Павлов Н.П. Старение пластмасс в естественных и искусственных условиях. М.: Химия, 1982. -190с.

74. Патент на изобретение № 2060568 (СССР). Трансформатор тока нулевой последовательности, 1994.

75. Патент на изобретение № 2244972 (РФ). Дифференциальный трансформатор тока, 2005.

76. Патент на изобретение № 2260865 (РФ). Дифференциальный трансформатор тока, 2005.

77. Петренко Б.А. Вопросы теории искробезопасных электрических цепей. Дис. на соиск. уч. степ. канд. техн. наук. -М., МГИ, 1960.

78. Писков Ю.К. Исследование и разработка метода оценки опасности зажигания твердых материалов электрическими разрядами, возникающими в месте отказа токонесущей цепи. Дис. на соиск. уч. степ. канд. техн. наук. -М, 1980.

79. Попов Б.Г. Инженерные методы оценки опасности взрыва пылей в аппаратах. Дис. на соиск. уч. степ, д-ра техн. наук. -М.: МИХМ, 1976.

80. Правила устройства электроустановок, изд. 6-е и 7-е.-М.: Изд-во НЦ ЭНАС, 2004.

81. Рабинович С.Г. Погрешности измерений. -Л.: Энергия, 1978. -261 с.

82. Ревякин А.И., Кашолкин Б.И. Электробезопасность и противопожарная защита в электроустановках. -М.: Энергия, 1980. -160 с.

83. Рекомендации по проектированию, монтажу и эксплуатации электроустановок зданий при применении устройств защитного отключения. -М.: Издательство МЭИ, 2002. -132 с.

84. Реле утечки дифференциальное серии РУД-05, Информация на изделие электротехнической промышленности. Информэлектро, УДК 621.318.562.2, ТИ.07.23.12-70.

85. Салапин Ю.А. Модели оценки пожарной опасности электроустановок и эффективности аппаратов защиты. Дис. на соиск. уч. степ. канд. техн. наук. -М., 1988.-195 с.

86. Слободкин А.Х. Исследование и разработка самоконтролируемых устройств защитного отключения для сельских электроустановок напряжением 380/220 В // Дис. на соиск. уч. степ. канд. техн. наук.- М., 1973.

87. Смелков Г.Н., Александров A.A., Пехотиков В.А. Методы определения причастности к пожарам аварийных режимов в электротехнических устройствах. М.: Стройиздат, 1980. -87с.

88. Смелков Г.И., Бойцов В.Ф., Поединцев И.Ф., Смирнов В.В. Снижение пожарной опасности кабельных трасс. Обзорная информация.- М.: ГИЦ МВД СССР, 1990.-50 с.

89. Смелков Г.И., Кашолкин Б.И., Поединцев М.Ф. Справочник по пожарной безопасности электропроводок и электронагревательных приборов. М.:, Стройиздат, 1977. -192 с.

90. Смелков Г.И. Научные основы и инженерные методы анализа надежности электропроводок промышленных предприятий при защите объектов от пожаров // Дис. на соиск. уч. степ, д-ра техн. наук. -М.: МЭИ, 1983.

91. Смелков Г.И., Смирнов В.В., Кухто А.Н. Критерии оценки пожарной опасности токов утечки в сетях с изолированной нейтралью // Пожаровзрывобезопасность № 2,1992.

92. Смелков Г.И., Смирнов В.В., Поединцев И.Ф., Бойцов В.Д. Пожарная опасность токов утечки в сетях с изолированной нейтралью напряжением до 1000 В // Тезисы докладов Одиннадцатой научно-практической конференции. -М.: ВНИИПО МВД России, 1992.

93. Смелков Г.И., Смирнов В.В., Сашин В.Н. Пожарная опасность длительных по времени локальных токов утечки в электрических сетях с изолированной нейтралью // Пожаровзрывобезопасность № 4,1994.

94. Смелков Г.И. Пожарная безопасность электротехнических изделий // Сборник трудов ВНИИПО МВД СССР. Пожарная профилактика в электроустановках. -1991. -С. 3-13.

95. Смелков Г.И. Пожарная опасность электропроводок при аварийных режимах М.: Энергоиздат, 1984. -183 с.

96. Смелков Г.И. Пожарная опасность проводов при неполных коротких замыканиях и перегрузках // Сборник трудов ВНИИПО МВД СССР. Пожарная профилактика в электроустановках. -1981. -С. 3-17.

97. Смелков Г.И., Фетисов П.А. Возникновение пожаров при коротком замыкании в электропроводках.- М.: Стройиздат, 1973. -78 с.

98. Смирнов В.В. Особенности обеспечения пожарной безопасности токов утечки в кабельных линиях с изолированной нейтралью // Тезисы докладов I Международной конференции по электромеханике и электротехнологии МКЭЭ-94.-Суздаль, 1994.

99. Справочник по электротехническим материалам, т. 3, под ред. Корицкого Ю.В., Пасынкова В.В., Тареева Б.М. JL: "Энергия", 1976. -343 с.

100. Тубис Я.Б., Белов Г.К. Температурная защита асинхронных двигателей в сельскохозяйственном производстве. М.: Энергия, 1977. -104 с.

101. Тюгай С.И., Смирнов В.В., Иванов Е.А. Нормирование токов утечки на корпус по условиям пожаробезопасности. Изв. ГЭТУ,1993. Вып. 463. -С. 52-58.

102. УЗО устройства защитного отключения. Учебно-справочное пособие. - М.:ЗАО «Энергосервис», 2004. -232 с.

103. Устройство защитного отключения И79801У2. Паспорт, Выборгский завод «Электроинструмент», 1970.

104. Устройство защитного отключения ЗОУП-25-2. ВНИИ электрификации сельского хозяйства, Гомельский завод «Электроаппаратура», -Изд-во Колос, 1978.

105. Харечко В.Н., Харечко Ю.В. Устройства защитного отключения. Второе издание. -М.: МИЭЭ, 2004.

106. Хейфец М.И. Обработка результатов испытаний. Алгоритмы, номограммы, таблицы. -М.: Машиностроение, 1988. -167 с.

107. Цапенко Е.Ф. Контроль изоляции в сетях до 1000 В. Изд. 2-е, пер. -М.: Энергия, 1972. -88 с.

108. Черкасов В.Н., Костарев Н.П. Пожарная безопасность электроустановок. М.: Академия ГПС МЧС России, 2002. -377с.

109. Шенк X. Теория инженерного эксперимента.- М.: Мир, 1972. -381 с.

110. Шипунов Н.В. Защитное отключение. -М.: Энергия, 1968. -160 с.

111. Шипунов Н.В. Условия эффективности защитного отключения на токе нулевой последовательности. Промышленная энергетика, № 3,1969.

112. Шуцкий В.И., Коростелев М.Е., Назаров Ю.В. Опыт применения защитных устройств в электросистемах напряжением до 1000 В // ЦНИИ экономики и НТИ угольной промышленности. М., 1970. -199 с.

113. Яманов С.А., Яманова JI.B. Старение, стойкость и надежность электрической изоляции. -М.: Энергоатомиздат, 1990. -С. 61-62.

114. IEK 60364-7-701 Ed. 1.0 Elektrikal installations jf buildings. Part 7: Requirements for special installations or locations. Sektion 701: Elektrikal installations in bathrooms.

115. Farmer F.R. Experience in the reduction of risk. 1 Chem. Simposium series 1971, №34,-P. 82-86.

116. Klets T.A. Harard analysis f quantitative appronch to safery. 1 Chem. Simposium series 1971, №34, p.75-81.