Приложение 3

ПРИЛОЖЕНИЕ 3

 

РАСЧЕТНЫЙ МЕТОД ОПРЕДЕЛЕНИЯ

ПРЕДЕЛА РАСПРОСТРАНЕНИЯ ГОРЕНИЯ

 

1. Способность распространять горение кабельных линий определяется по величине удельного количества теплоты сгорания, указанного в табл. 1.

Характеристика КЛ, распространяющей горение.

 

Таблица 1

 

Номер п/п	Тип кабелей в прокладке	Вид прокладки	Количество рядов, слоев кабелей или рядов пучков кабелей в	Удельная теплота сгорания кабельных прокладок, распространяющих горение, кДж/см3
			прокладке, шт.
1	Серийные	Вертикальная	1	3,56	16,8
			2 и более	0,46	16,8
		Горизонтальная	2 и более	0,70	8,40
2	Серийные	Вертикальная	2 и более	0,70	16,8
	с ОКП	Горизонтальная	2 и более	1,25	8,40
3	Кабель с	Вертикальная	2 и более	2,0	4,50
	индексом "нг"	Горизонтальная	2 и более	2,50	4,0

 

Примечание. Удельные минимальное и максимальное значения удельной теплоты сгорания определены экспериментально.

 

2. Расчет удельной теплоты сгорания КЛ проводится с помощью формулы

где - теплота сгорания 1 метра кабеля i-го типоразмера, кДж/см³, определяемая по ГОСТ 147-74 (СТ СЭВ 1463-78) "Топливо твердое. Метод определения высшей теплоты сгорания и вычисление низшей теплоты сгорания" (теплота сгорания определяется разработчиками этих изделий и должна быть указана в ТУ); n - общее количество кабелей в прокладке; - средний диаметр кабеля в прокладке, м; В - расстояние между кабелями в ряду, м; N - количество рядов; Н - расстояние между рядами, м.

3. Если выполняется неравенство < Y <, то такая КЛ относится к линии, не распространяющей горение.

 

 

ПРИЛОЖЕНИЕ 4

 

МЕТОД ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПРЕДЕЛА ПОЖАРОСТОЙКОСТИ

(ОГНЕСТОЙКОСТИ) ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ КАБЕЛЕЙ

1. Общие положения

 

1.1. Определение предела пожаростойкости кабельных изделий производится:

- при конструировании и изготовлении новых видов кабельных изделий;

- при проверке соответствия конкретной марки кабельного изделия требованиям проектной документации.

 

 

 

2. Отбор и подготовка образцов

 

2.1. Кабельные изделия для испытаний отбираются в соответствии с требованиями ГОСТ 18321 "Статистический контроль качества. Методы случайного отбора выборок штучной продукции".

2.2. Образцы кабельных изделий, отобранные для испытаний, не должны иметь обрывов и замыканий токопроводящих жил, а также видимых повреждений (разрывы, вздутия) изоляционных и защитных оболочек.

2.3. Для испытаний подготавливается пять образцов кабельного изделия длиной 1200 мм. С обоих концов образцов на участке 100 мм удаляется оболочка. На одном из концов с токопроводящих жил снимается изоляция, токопроводящие жилы объединяются параллельно в две равные группы и подготавливаются для подключения к источнику питания. Если кабель имеет нечетное количество токопроводящих жил, то одна из групп содержит на одну жилу больше. На другом конце образца токопроводящие жилы должны быть разведены в стороны для предотвращения замыкания между ними.

2.4. При испытаниях кабельных изделий с нанесенным на них огнезащитным покрытием подготовка образцов проводится в соответствии с пп. 2.2 и 2.3 настоящей методики. Огнезащитное покрытие наносится на образцы в соответствии с требованиями НТД на покрытие.

2.5. Проверенный в соответствии с п. 2.2 образец выдерживается перед испытанием при температуре (23 ±5) °С в течение 3 ч.

 

3. Аппаратура

 

3.1. Установка включает в себя высоковольтный источник питания, который должен обеспечивать номинальное напряжение испытываемого кабельного изделия, газовую горелку и устройство, поддерживающее образец кабельного изделия в процессе испытания.

3.2. Источник питания должен обеспечивать при испытательном напряжении ток не менее 3 А.

Допускается проводить испытания с помощью источника постоянного тока при напряжении, равном амплитудному значению переменного испытательного напряжения.

Источник питания присоединяется к испытываемому кабельному изделию через трехамперный плавкий предохранитель.

3.3. Источником зажигания служит трубчатая газовая горелка, имеющая по длине 610 мм 61 отверстие диаметром (2,0 ± 0,2) мм и обеспечивающая одновременный и равномерный прогрев всей рабочей поверхности кабельного изделия. Для контроля температуры незаземленный хромельалюмелиевый термоэлектрический преобразователь помещают в пламя газовой горелки на расстоянии (75 ± 2) мм от нее.

Расход газа и воздуха должен быть отрегулирован так, чтобы температура пламени на высоте (75 ± 2) мм составляла 750-800 °С. Рекомендуется применять пропан. Вместо пропана можно использовать также природный газ.

3.4. Поддерживающее устройство состоит из четырех зажимов, расположенных приблизительно на расстоянии 300 мм друг от друга, позволяющих горизонтально закрепить образец кабельного изделия в процессе эксперимента. Все металлические части поддерживающего устройства должны быть заземлены.

3.5. Испытания должны проводиться в камере с системой вентиляции, обеспечивающей удаление продуктов горения.

 

4. Условия проведения испытаний

 

Температура окружающей среды - (10-50) °С

Относительная влажность воздуха - (40-80) %

Атмосферное давление - (84-106) кПа

 

5. Проведение испытаний

 

5.1. Образец кабельного изделия размещают горизонтально, параллельно газовой горелке. Нижняя поверхность образца должна находится над горелкой на расстоянии (75 ± 2) мм.

5.2. Испытуемый образец должен располагаться так, чтобы как можно больше жил с разными потенциалами находилось в горизонтальной плоскости с минимальным удалением от пламени горелки.

5.3. Образец подключают к источнику питания и подают номинальное напряжение. Зажигают газовую смесь горелки и фиксируют время до срабатывания предохранителя. Пламя газовой горелки и испытательное напряжение должны быть приложены к образцу непрерывно до срабатывания предохранителя.

В процессе испытания напряжение на образце должно поддерживаться равным номинальному значению испытуемого образца кабельного изделия.

 

6. Оценка результатов

 

6.1. За предел пожаростойкости кабельного изделия принимают среднее арифметическое значение времени с начала испытаний до срабатывания предохранителя, полученное в серии из 5 экспериментов.

6.2. Если КЛ состоит из нескольких кабелей различных марок, то предел пожаростойкости всей КЛ определяется минимальным значением предела пожаростойкости одного из кабелей.

 

 

ПРИЛОЖЕНИЕ 5

 

МЕТОД ОПРЕДЕЛЕНИЯ ВЕРОЯТНОСТИ

ВОЗНИКНОВЕНИЯ ПОЖАРА В КАБЕЛЬНОЙ ЛИНИИ

 

Настоящий метод распространяется на кабельные линии (КЛ) и устанавливает порядок определения вероятности возникновения пожара Q_в в них. Метод разработан в соответствии с требованиями ГОСТ 12.1.004-91 (приложение 5).

 

1. Сущность метода

 

1.1. Вероятность возникновения пожара Q_в в КЛ определяется с учетом интенсивности появления пожароопасных отказов, имеющих место как в потребителях, к которым она подключена, так и в собственно кабельных изделиях.

При пожароопасном отказе в потребителе по КЛ протекает сверхток и вероятность возникновения пожара в ней определяется длиной термически нестойкого участка кабеля. Термически нестойким участком КЛ является участок, на котором температура на токопроводящих элементах при протекании тока КЗ превышает предельно допустимые значения, регламентированные ПУЭ.

 

1.2. Расчет вероятности возникновения пожара

 

Расчет вероятности Q_в проводится с помощью равенства:

, (1)

где Q_n - вероятности возникновения пожара в КЛ при КЗ в потребителе, кл/год; Q_к - вероятность возникновения пожара в КЛ при КЗ в одном из кабелей, 1/кл. год;

, (2)

где Q_кз - вероятность возникновения КЗ в потребителе за год;

Q_mн - вероятность того, что КЛ или ее часть при КЗ термически нестойкая; Q_оз - вероятность отказа электрической защиты потребителя за год;

Сомножители равенства (2) определяются с помощью следующих выражений:

; (3)

; (4)

; (5)

, (6)

где l_кз, l_оз - соответственно интенсивность возникновения КЗ и интенсивность отказа защиты потребителя за год; l_к - интенсивность возникновения КЗ в кабеле за год; t- время, год; l - длина термически нестойкого участка КЛ, км; L - длина КЛ, км.

В свою очередь, длина термически нестойкого участка КЛ определяется равенством

; (7)

; (8)

, (9)

где r_к - удельное активное сопротивление кабеля, Ом/м; Х_к - удельное индуктивное сопротивление кабеля, Ом/м; Х_с - сопротивление источника питания. Ом; Z_к - полное сопротивление кабеля, Ом/м; S_{ТЕР.СТ(О)} - сечение термически стойкого кабеля при КЗ в начале кабеля, мм; U_c - фазное напряжение источника питания, В; t_кз - длительность КЗ, с; S - сечение кабеля, мм; С_Т - коэффициент, учитывающий изменение теплофизических свойств материала токопроводящих жил при их нагреве до предельно допустимых температур при КЗ, А×с/мм².

Значения коэффициента С_Т можно определить с помощью таблицы.

При определении времени существования КЗ необходимо учитывать сумму времени, получаемую от сложения времени действия основной защиты с учетом действия АПВ, установленного у ближайшего к месту КЗ выключателя, и полного времени отключения этого выключателя (включая время горения дуги).

Если КЛ состоит из n кабелей, то вероятность возникновения пожара в КЛ Q_кв при условии, что составляющие Q_в в любом из кабелей являются независимыми событиями, будет определятся по выражению

, (10)

где Q_ki - вероятность возникновения пожара от i-го кабеля КЛ за год.

Значения коэффициента С_Т

 

Материал проводники	Предельно допустимая температура при КЗ
	200 °С	150 °С
Алюминий	260	220
Медь	400	320

 

Пример расчета вероятности возникновения пожара в кабельной линии

 

Допустим, что к секции шин с номинальным напряжением U_ном = 10 кВ и током I = 15 кА необходимо присоединить кабель с алюминиевыми жилами сечением 35 мм² протяженностью 2 км при условии, что время короткого замыкания t_кз = 0,2 с.

Допустим, что по условиям продолжительного режима S = 35 мм², тогда:

- удельное активное сопротивление кабеля

r_к = 0,5123 Ом/10³ Ом;

- удельное индуктивное сопротивление кабеля

Х_к =0,095 Ом/10³ Ом;

- полное сопротивление кабеля

Z_к = 0,522 Ом/10³ м;

- сопротивление источника питания

Ом;

- фазное напряжение источника питания U_c = 10000 В;

- длительность КЗ t_кз = 0,2 с;

- коэффициент, учитывающий изменение теплофизических свойств материала токопроводящих жил при их нагреве до предельно допустимых температур при КЗ

С_Т = 260 А×с/мм².

Определяем сечение термически стойкого кабеля при КЗ в начале кабеля:

мм².

Длина термически нестойкого участка КЛ будет равна:

;

 

;

.

Отсюда l = 570 м.

Определяем вероятность возникновения пожара в КЛ при КЗ в потребителе, Q_n, кл/год:

Q_n = Q_кз Q_тн Q_оз

где Q_кз - вероятность возникновения КЗ в потребителе за год;

Q_кз = 1- е^-lкз^t;

Q_mн - вероятность того, что КЛ или ее часть при КЗ термически нестойкая;

Q_тн = l/L:

Q_оз - вероятность отказа электрической защиты потребителя за год;

Q_оз = 1- е^-lоз^t;.

По статистическим данным Минских городских сетей, интенсивность возникновения КЗ l_кз и интенсивность отказа защиты потребителя l_оз равны l_кз = 0,071 и l_оз =1,4.

Время t = 1 год, длина термически нестойкого участка КЛ l =0,57 км, длина КЛ L = 2 км.

Отсюда:

Q_кз = 1 - е^-0,071 = 0,065;

Q_тн = = 0,285;

Q_оз = 1 - е^-1,4 = 0,756;

Q_n = 0,065×0,285×0,756 = 0,014.

Далее определяем вероятность возникновения пожара в КЛ при КЗ в одном из кабелей Q_к:

Q_к = 1 - e^-lк^t.

По статистическим данным Минских городских сетей, интенсивность возникновения КЗ в КЛ за год l_к = 0,062, отсюда

Q_к = 1 - е^-0,062 = 0,057.

Расчет возникновения пожара Q_в проводится с помощью равенства:

Qв = Q_n + Q_к - Q_nQ_к = 0,014 + 0,057 - 0,014×0,057 = 7×10^-2.

Следовательно, вероятность возникновения пожара в данной кабельной линии составляет 7×10^-2, что значительно больше 10^-6.