Допустимі температури провідників

Вид і матеріал провідника	Довготривала допустима температура жил за нормами	Короткочасна допустима температура жил при перевантаженнях
Шини і голі провідники: мідні алюмінієві	70 70	125 125
Сталеві не з’єднані та з’єднані з апаратами	70	125
Кабелі з просоченою паперовою ізоляцією до 1000В	80	125
Кабелі і провода з гумовою ізоляцією: Звичайною Теплостійкою	55 65	100 110
Кабелі і провода з полівінілхлоридною ізоляцією	70	90
Кабелі і провода з поліетиленовою ізоляцією	70	80

Для указаних граничних температур у таблиці 2, приведені значення допустимих струмів мідних і алюмінієвих ізольованих проводів різного перерізу, прокладених відкрито з гумовою і поліхлорвініловою ізоляцією.

Таблиця 2.2.

Значення допустимих струмів мідних і алюмінієвих ізольованих проводів прокладених відкрито з гумовою і поліхлорвініловою ізоляцією

Поперечний Переріз провідника мм		0,5	0,75	1	1,5	2	2,5	4	5	6	8	10	16
Гранично допустимий струм, А	Мідних	11	15	17	23	-	30	41	-	50	-	80	100
	Алюмінієвих	-	-	-	-	21	24	32	36	39	46	60	75

Допустимі струми розраховані по видозміненій формулі (2.7)

,

де

- питома провідність: м/Ом۰мм²; (для міді =57 м/Ом۰мм²; для алюмінію =34 м/Ом۰мм²);

- коефіцієнт теплопередачі визначається для конкретних умов роботи провідника в залежності від навантаження та способу охолодження

(дивись формулу (3));

- діаметр проводу, мм.

2. Пожежна небезпека електропроводок

Пожежну небезпеку електропроводок характеризує три основні пожежонебезпечні прояви електричного струму:

• здатність самої електропроводки у відповідних аварійних ситуаціях (коротке замикання, перевантаження і інші). стати джерелом пожежі (займання власної ізоляції з послідовним займанням підтримуючих конструктивних елементів та оточуючих предметів);

• здатність ізоляції проводів розповсюджувати горіння при займанні від сторонніх (побічних) джерел;

• здатність створювати в момент короткого замикання високотемпературні розплавлені частки провідникових металів.

Найбільш розповсюдженими причинами пожежної небезпеки електропроводок є перевантаження, коротке замикання, великий перехідний опір контактних з’єднань.

Перевантаження – вид аварійного режиму, що виникає внаслідок підключення до електропроводки споживачів, номінальний струм яких перевищує допустимий (за умовами нагрівання) для даного перерізу провідника. За визначеною величиною перевантаження тривалість аварійного режиму (до спрацювання апарату захисту або перегорання жил дроту) може бути сумірним з тривалістю короткого замикання.

Явища перевантаження також виникають при неправильному розрахунку перерізу струмоведучих жил провідника внаслідок додаткового підключення непередбачених проектом споживачів, механічних перевантажень на валу, неповнофазних режимів роботи двигунів і за пониженою напругою в мережі живлення.

Коротке замикання – це непередбачене нормальними умовами роботи замикання струмоведучих жил до різних фаз, або коли вони мають неоднакові потенціали (замикання на землю, заземлені предмети і нульові проводи.) зазвичай у місці замикання виникає деякий перехідний опір, утворений нещільним контактом, значною окисленою плівкою, звугленою ізоляцією і інше. Такий вид замикання називається неповним. В багатьох випадках перехідні опори настільки малі, що практично ними можна нехтувати. В такому випадку замикання називаються (повними) металевими. Небезпека пожежі при металевому короткому замиканні, особливо якщо параметри захисних апаратів споживачів не відповідають розрахунковим (загрублений захист), заключається у займанні ізоляції в любому місці електропроводки внаслідок значної величини струму короткого замикання.

В протилежність металевому, неповне коротке замикання призводить до пожежі навіть при правильному виборі апаратів захисту, так як опір ушкодженої ділянки, обмежуючий струм, підтримує його на рівні, недостатнім для спрацювання захисту. Неповне коротке замикання часто виникає внаслідок появлення струмів витоку.

Замикання на землю – може здійснюватися безпосередньо через землю або через заземлені предмети, наприклад водопровідні труби, систему опалення, металеві споруди, естакади і т.п. Ці замикання можуть бути особливо пожежонебезпечними у тому випадку коли утворений контур заземлення має велику протяжність знаходиться у зоні легкозаймистих матеріалів (сільськогосподарчі приміщення, нафтосховища, сховища мастил та бензину і ін.). при цьому, пожежна небезпека збільшується, так як внаслідок високого опору мережі замикання, струм обмежений і не визиває спрацювання апаратів захисту.

Як показує практика, основними причинами виникнення коротких замикань є пошкодження ізоляції струмоведучих частин в процесі монтажу і експлуатації, викликаних тепловим старінням ізоляційних матеріалів, перенапругою в електричній мережі, механічними пошкодженнями, впливом агресивного навколишнього середовища та багато інших.

Теплове старіння ізоляції найбільш часто виникає внаслідок перевантаження електромережі струмами, перевищуючими довготривалі допустимі струми для даного перерізу дроту.

Слід запам’ятати, що підвищення температури провідника на 8°С зменшує строк служби ізоляції вдвічі.

Старіння ізоляції характеризується зменшенням її еластичності і механічної міцності. Наслідком цього можуть бути електричний пробій

ізоляції і пошкодження електроустановки, а за наявністю горючої ізоляції і пожежонебезпечного середовища – пожежа або вибух.

Механічні пошкодження ізоляції проводів частіше всього виникають внаслідок недбайливого монтажу або внаслідок неправильної експлуатації, тобто недотримання елементарних правил експлуатації електричних мереж.

Дія вологи і агресивного середовища при певних умовах суттєво погіршують стан ізоляції проводів. Під дією вологи на ізоляції утворюється провідна плівка і з’являються струми витоку, які утворюють деяку кількість тепла і плівка вологи випаровується, а на ізоляції залишаються сліди солі. При зупиненні випаровування струм витоку зникає. Але при відновленні дії вологи процес повторюється, при чому внаслідок підвищення концентрації солі провідність збільшується. в результаті постійно повторювального процесу, струми витоку не припиняються після випаровування, внаслідок чого з'являються дуже малі іскри. Подальша дія струмів витоку призводить до обугленя ізоляції і виникнення дугового розряду (не повне коротке замикання), яке здатне запалити ізоляцію.

Описані процеси руйнування ізоляції особливо підсилюються в агресивному середовищі, тобто за наявністю в атмосфері парів кислот або аміаку (наприклад в приміщеннях утримання худоби).

Великий перехідний опір. Перехідний опір має будь-яке з'єднання елементів електричного кола (провідників один з одним та з апаратами, приладами, машинами). При належній площині контактів та достатній силі притискання їх один до одного виникає щільне прилягання контактуючих площин, що виникає (в кращому випадку ускладнює) їх окислення. Значення перехідного опору стає сумірним з опором провідників.

Та однак якщо хоч одна з цих умов (достатня площина контакту, належна сила притискання в з'єднанні та відсутність окисних плівок на поверхнях контактів) не виконується, тоді перехідний опір стає великим. Природно, що при порушенні всіх цих умов перехідний опір зростає ще більше.

Ще одним фактором, що зумовлює утворення великого перехідного опору, є текучість металу, особливо алюмінію, внаслідок чого знижується міцність і надійність контактного з'єднання.

Треба мати на увазі, що особливістю алюмінію є ще й те, що він в нормальних умовах на повітрі утворює на поверхні окисну плівку, яка по своїй природі є дуже тугоплавкою і володіє великим опором для струму. Ось чому потрібне дуже уважне ставлення до з'єднувальних алюмінієвих контактів, та контактів мідь – алюміній. Взагалі, з'єднання мідь – алюміній не використовуються в сирих та вологих приміщеннях, якщо електрообладнання не герметичне.

За законом Джоуля – Ленца ( ) кількість теплоти пропорційна (при всіх інших рівних умовах) опору ділянку кола , на якій вона виділяється. Отже в точці великого перехідного опору теплоти утворюється набагато більше, ніж на інших ділянках кола. Тому, навіть при проходженні в колі номінального робочого струму, сила якого на перевищує допустимого. Значення для жил провідників, в місцях неякісних контактів вділяється велика кількість теплоти, яка руйнує ізоляцію та інші частини (частіше опорні конструкції контактів та суміжні елементи) аж до їх обвуглювання, розтріскування і навіть до загорання. Особливо пожежонебезпечними великі перехідні опори при струмових перевантаженнях та коротких замиканнях в колах.

Місцями, на яких найчастіше всього виникають великі перехідні опори бувають:

• гвинтові з'єднання проводів з приймачами (клеми в патронах, коробках, вузлах апаратів, приладів та ін.);

• робочі контакти магнітних пускачів, теплових реле, затискачів для з'єднання плавких запобіжників, центральна та гвинтова пара контактів у патронах, розетках та багато інших;

• в місцях холодних скруток жил проводів, в з'єднувальних та розгалужувальних коробках.

Найбільш небезпечними з точки зору теплоутворення, при інших рівних умовах, є холодні скрутки жил проводів тому що в масивних металевих затискачах з болтами, гайками значне теплоутворення частково компенсується більш інтенсивною теплопередачою.

Умовами, які сприяють виникненню та підтриманню великих перехідних опорів, можуть бути:

• вплив хімічно активного середовища (волога, пари кислот, луг, підвищена температура);

• природне окислювання металів у контактах (корозія), ржа;

• втома металів у з’єднаннях, яка веде до послаблення сили взаємного притискання контактів;

• відсутність періодичних оглядів та своєчасне підтягування і зачищення контактів у з’єднаннях.

Пожежі від великих перехідних опорів виникають в кількості сумірні з перевантаженнями. На виробництві вони бувають частіше ніж у побуті, через більш інтенсивні навантаження та велику кількість таких точок в мережі.