128
Анализ целесообразности применения
устройств обнаружения дугового
пробоя для комплексной защиты от
пожаров, вызванных неисправностями
электрооборудования
УДК
614.841.3
Анализ
пожаров
,
возникающих
при
эксплуатации
электроустановок
,
показывает
,
что
од
-
ной
из
основных
причин
их
возникновения
является
электрическая
дуга
.
При
этом
боль
-
шинство
классических
средств
защиты
не
позволяет
предотвратить
возгорание
кабелей
в
этом
случае
.
В
статье
представлен
обзор
зарубежного
опыта
по
разработке
норматив
-
но
-
правовой
базы
и
технических
решений
для
обнаружения
дугового
пробоя
и
повыше
-
ния
эффективности
защиты
электрических
сетей
от
пожаров
.
Проведен
сравнительный
анализ
устройств
обнаружения
дугового
пробоя
,
представленных
на
российском
рынке
.
Ключевые
слова
:
электрический
пожар
,
дуговой
пробой
,
УОДП
,
электрическая
безопасность
Keywords:
electrical
fi
res, arc-
breakdown, AFCI,
electrical safety
В
настоящее
время
неис
-
правность
электрообору
-
дования
—
одна
из
самых
распространенных
причин
пожаров
.
По
данным
МЧС
России
за
девять
месяцев
2017
года
в
Рос
-
сийской
Федерации
произошло
око
-
ло
95 000
возгораний
, 30%
которых
связаны
с
нарушениями
установ
-
ки
,
эксплуатации
,
обслуживания
электрооборудования
[1].
Данные
значения
могут
быть
существен
-
но
снижены
техническими
мерами
,
обеспечивающими
эффективное
автоматическое
отключение
.
Пожары
,
вызванные
горением
дуги
,
одни
из
самых
распростра
-
ненных
в
быту
.
В
отчетах
National
Fire Protection Association (NFPA,
США
)
говорится
,
что
в
среднем
в
период
с
2010
по
2014
год
при
-
мерно
11%
от
общего
числа
всех
пожаров
,
связанных
с
электри
-
чеством
,
было
вызвано
дуго
-
выми
пробоями
или
искрения
-
ми
[2].
Среди
основных
причин
возникновения
дуги
можно
вы
-
делить
:
–
механическое
нарушение
це
лост
-
ности
проводов
;
–
старение
и
дефекты
изоляции
;
–
ослабление
контактов
и
соеди
-
нений
;
–
деформацию
штепсельных
вилок
и
кабелей
.
Горение
дуги
может
быть
вызва
-
но
также
старением
оборудования
,
а
провода
,
использующиеся
в
сель
-
скохозяйственных
помещениях
или
загородных
домах
,
могут
постра
-
дать
от
грызунов
.
Главная
особенность
дуги
в
не
-
исправных
кабелях
в
том
,
что
ток
замыкания
имеет
значения
в
преде
-
лах
нормального
рабочего
.
Это
не
позволяет
классическим
средствам
защиты
определять
данный
режим
как
аварийный
.
Пионерами
в
применении
ду
-
говой
защиты
цепей
до
0,4
кВ
яв
-
ляются
США
,
которые
в
1997
году
начали
выпускать
такие
устройства
для
снижения
количества
пожаров
в
стране
.
Впервые
на
законодательном
уровне
устройства
обнаружения
ду
-
гового
пробоя
(
УОДП
) (
в
США
они
назывались
AFCI (Arc Fault Circuit
Interrupter —
прерыватель
цепи
ду
-
гового
пробоя
)
были
представлены
в
положении
национального
сво
-
да
правил
по
безопасному
устрой
-
ству
электроустановок
— National
Electrical Code (NEC/NFPA 70) —
разработанного
NFPA — National
Fire Protection Association (
Нацио
-
нальная
ассоциация
по
пожарной
защите
)
в
1999
году
.
На
тот
момент
NEC 1999
тре
-
бовал
,
чтобы
,
начиная
с
1
января
Королев
И
.
В
.,
к
.
т
.
н
.,
доцент
кафедры
Инженерной
экологии
и
охраны
труда
НИУ
«
МЭИ
»
Кондратьева
О
.
Е
.,
д
.
т
.
н
.,
доцент
,
заведующая
кафедрой
Инженерной
экологии
и
охраны
труда
НИУ
«
МЭИ
»
Валуев
П
.
В
.,
магистр
техники
и
технологии
кафедры
Инженерной
экологии
и
охраны
труда
НИУ
«
МЭИ
»
Локтионов
О
.
А
.,
аспирант
техники
и
технологии
кафедры
Инженерной
экологии
и
охраны
труда
НИУ
«
МЭИ
»
ПОЖАРНАЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
129
2002
года
,
все
розетки
спальни
были
защищены
с
помощью
тех
-
нологии
Branch Feeder AFCI.
Эта
технология
подразумевала
опре
-
деление
лишь
параллельных
дуг
,
на
последовательные
реагиро
-
вать
она
не
могла
.
Таким
образом
защита
от
пожаров
существенно
повышалась
,
но
не
была
макси
-
мальной
.
По
этой
причине
впо
-
следствии
NEC
каждые
3
года
выпускал
новые
стандарты
: NEC
2002, NEC 2005, NEC 2008, NEC
2011, NEC 2014, NEC 2017. NEC
в
настоящее
время
требует
уста
-
новки
С
ombination AFCI (
защита
от
параллельных
и
последова
-
тельных
дуговых
пробоев
)
во
всех
новых
домах
,
а
также
в
су
-
ществующих
домах
,
где
необхо
-
дим
ремонт
или
замена
электро
-
проводки
.
По
оценкам
FEEDS 2017
года
(
форум
европейской
электро
-
безопасности
)
пожары
,
связан
-
ные
с
электричеством
в
разных
странах
Европы
,
варьируются
от
20
до
30%
от
всех
пожаров
[3].
ONSE (Observatoire National de
la Sécurité Electrique)
в
2015
году
в
своем
докладе
заявила
,
что
го
-
довой
ущерб
в
ЕС
от
электриче
-
ских
пожаров
составляет
четверть
от
полного
ущерба
всех
пожа
-
ров
и
равен
2,5
млрд
евро
.
В
ЕС
вследствие
этого
ежегодно
поги
-
бает
1000
человек
[3].
По
сути
,
сейчас
ЕС
стоит
на
пути
США
начала
2000-
х
,
в
кото
-
рые
началось
внедрение
стан
-
дартов
NEC.
Стандарт
IEC(
МЭК
)
62606-2013
начал
рекомендо
-
вать
установку
УОДП
с
2014
года
в
спальнях
,
местах
большого
ско
-
пления
людей
(
школы
,
больницы
,
сады
,
и
т
.
д
.),
в
деревянных
домах
,
в
помещениях
с
горючими
веще
-
ствами
,
а
также
в
многоэтажных
зданиях
.
Внедрение
УОДП
в
ЕС
продолжается
.
В
Германии
в
де
-
кабре
2017
года
вступил
в
силу
первый
в
Европе
национальный
стандарт
касательно
предписа
-
ния
к
установке
УОДП
. VDE 0100-
420:2016-02
обязывает
применять
УОДП
в
спальнях
,
детских
ком
-
натах
,
местах
пребывания
де
-
тей
,
пожилых
людей
,
инвалидов
.
В
России
же
пока
только
задумы
-
ваются
об
актуальности
примене
-
ния
УОДП
.
Табл
. 1.
Основные
показатели
обстановки
с
пожарами
в
РФ
,
возникшими
по
причинам
нарушения
Правил
устройства
электро
-
установок
и
бытовых
электроприборов
[4, 5]
Год
Жилой
сектор
Нежилой
сектор
Число
пожаров Погибло
Травми
-
ровано
Число
пожаров Погибло
Травми
-
ровано
2006
35717
2831
2623
8210
121
281
2007
34691
2346
2531
7676
131
280
2008
33586
2302
2390
6869
117
241
2009
32167
1912
1944
5764
53
134
2010
33246
2024
2120
5697
61
128
2011
32422
1900
2109
5495
62
137
2012
32858
1888
2314
5245
51
128
2013
32169
1790
2070
5273
38
106
2014
33116
1925
2124
4996
38
84
2015
32849
1770
2063
5091
51
167
Международный
Фонд
Элек
-
тробезопасности
(ESFI)
заявляет
,
что
многие
электрические
пожа
-
ры
произошли
в
процессе
старе
-
ния
домов
.
Аналогичная
ситуация
наблюдается
и
в
России
.
Дан
-
ные
МЧС
ВНИИПО
РФ
за
2006–
2015
года
[4, 5]
по
пожарам
в
РФ
,
связанным
с
электрическими
не
-
исправностями
,
представлены
в
таб
лицах
1–2.
Необходимо
отметить
,
что
за
-
мена
изношенной
проводки
в
ста
-
рых
зданиях
в
настоящий
момент
не
может
считаться
наиболее
эф
-
фективным
путем
решения
опи
-
санной
проблемы
,
так
как
замена
старой
проводки
на
новую
не
ис
-
ключает
вероятность
образова
-
ния
искрения
и
дуговых
пробоев
,
по
причинам
:
–
повреждения
изоляции
кабеля
шурупом
или
сверлом
при
про
-
ведении
ремонтных
работ
;
–
передавливания
шнуров
удли
-
нителей
дверями
,
окнами
;
–
некачественного
монтажа
или
устройства
;
–
воздействия
на
изоляцию
гры
-
зунов
.
Что
касается
современных
по
-
строек
,
то
в
РФ
на
данный
момент
в
ПУЭ
-7
рекомендуется
использо
-
вать
при
строительстве
систему
сетей
TN-S.
Но
даже
при
таком
типе
сети
и
новой
проводке
надо
помнить
,
что
выключатель
/
диф
-
автомат
не
является
решением
от
всех
возможных
проблем
,
хотя
и
значительно
увеличивает
без
-
опасность
эксплуатации
электро
-
оборудования
.
Если
в
защищае
-
мой
цепи
отсутствуют
токи
утечки
,
то
УЗО
не
среагирует
,
например
,
при
коротком
замыкании
между
фазным
и
нулевым
проводом
,
что
будет
являться
параллельным
коротким
замыканием
,
то
есть
ду
-
гой
.
Такое
повреждение
способно
стать
причиной
пожара
,
и
предот
-
вратить
его
сможет
лишь
УОДП
.
Хотя
в
TN-S
вероятность
опи
-
санного
события
существенно
ниже
,
чем
в
старой
проводке
TN-C/TN-C-S
в
виду
отсутствия
старения
изоляции
,
все
равно
стоит
помнить
,
что
дуговой
про
-
бой
может
возникнуть
и
в
новой
проводке
.
В
системах
сетей
IT
также
це
-
лесообразно
рассматривать
при
-
менение
устройств
определения
дугового
пробоя
,
за
исключени
-
ем
случаев
,
когда
она
не
приме
-
няется
с
целью
осуществления
беспрерывного
энергоснабжения
и
у
нее
существует
допустимый
режим
однофазного
замыкания
на
землю
(
ОЗЗ
),
например
,
в
ме
-
дицинской
стационарной
технике
для
обеспечения
жизнедеятель
-
ности
пациента
.
В
таком
случае
отключение
жизненно
важного
оборудования
может
повлиять
на
безопасность
жизнеобеспечения
человека
.
№
2 (47) 2018
130
Таким
образом
,
очевидна
целе
-
сообразность
применения
в
Рос
-
сии
УОДП
для
повышения
эффек
-
тивности
защиты
от
пожаров
,
вы
-
званных
неисправностями
обору
-
дования
.
В
таблице
3
приведен
сравни
-
тельный
анализ
УОДП
известных
мировых
лидеров
электротехни
-
ческой
продукции
,
представлен
-
ных
на
российском
рынке
.
Как
видно
из
таблицы
3,
при
-
менение
УОДП
компаний
ABB
и
Schneider Electric
в
промыш
-
ленности
и
в
быту
для
потре
-
бителей
высокой
мощности
(
электроплиты
,
холодильники
,
сплит
-
системы
,
кондиционеры
и
т
.
д
)
ограничено
прежде
всего
номинальными
токами
до
25
А
,
которых
может
не
хватить
для
обеспечения
безопасности
от
дугового
пробоя
.
На
данный
момент
наиболее
перспектив
-
ными
решениями
в
области
УОДП
являются
устройство
УЗМ
-51
МД
российской
компании
«
МЕАНДР
»
и
AFDD+
компании
Eaton.
ВЫВОДЫ
1.
Для
снижения
количества
воз
-
гораний
,
вызванных
неисправ
-
ностями
оборудования
,
в
Рос
-
сии
целесообразно
внедрение
УОДП
,
для
чего
прежде
всего
необходима
разработка
соот
-
ветствующей
нормативно
-
пра
-
вовой
базы
.
Табл
. 3.
Сравнительная
таблица
особенностей
AFCI
основных
участников
российского
рынка
Функции
и
виды
обнаруживаемых
аварий
УОДП
МЕАНДР
УЗМ
-51
МД
Eaton
AFDD+
Siemens
5SM6
Schneider Electric
Acti 9 i-ARC
ABB
S-ARC1
Последовательная
дуга
+
+
+
+
+
Параллельная
дуга
+
+
+
+
+
Параллельная
дуга
на
землю
–
+
–
–
–
Защита
от
перенапряжения
,
В
240–290
–
–
400
275
Защита
от
просадки
напряжения
,
В
100–210
–
–
–
–
Перегрузка
по
току
(
короткое
замыкание
)
–
+
–
+
+
Подавление
высоковольтных
импульсов
+
–
–
–
–
Повторное
включение
с
памятью
аварии
+
–
–
–
–
Номинальный
ток
нагрузки
,
А
≤
63
10–40
либо
16,
либо
40
2,5–25
6–20
Число
полюсов
1P + N
1P + N
1P + N
1P + N
1P + N
Количество
модулей
2
3
2
или
3
по
выбору
2
2
ПОЖАРНАЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
Табл
. 2.
Электрические
устройства
,
чаще
всего
являющиеся
причиной
возникновения
пожаров
в
РФ
[5]
Наименование
изделия
(
устройства
,
материала
)
Количество
пожаров
2011
2012
2013
2014
2015
Автоматический
выключатель
217
188
191
149
153
Трансформатор
,
стабилизатор
413
363
351
293
320
Электрораспределительный
щит
,
счетчик
2526
2496
2352
2214
2167
Выключатель
,
вилка
,
розетка
,
разветвитель
3180
3108
2890
2942
2726
Кабель
,
провод
29210
30429
30816
31734
32265
Холодильник
или
холодильная
установка
(
в
торговых
залах
,
киосках
,
палатках
и
т
.
п
.)
1235
1285
1174
1055
703
Холодильник
,
используемый
в
быту
466
Кондиционер
110
80
123
109
120
Звукозаписывающая
и
звуко
-
воспроизводящая
аппаратура
101
77
84
46
40
Видеозаписывающая
и
видео
-
воспроизводящая
аппаратура
46
27
23
23
22
Видеоотображающая
аппаратура
(
телевизор
и
т
.
д
.)
637
621
491
470
388
ЭВМ
,
оргтехника
,
периферийное
устройство
188
159
165
157
143
Электробытовая
машина
(
стиральная
,
швейная
и
т
.
д
.)
353
353
350
301
363
Электроутюг
116
121
77
85
76
Электроинструмент
625
413
390
351
403
Бытовой
электронагревательный
прибор
3143
3098
2722
2749
2595
Электроосветительный
прибор
890
903
848
847
806
Плита
электрическая
898
857
796
703
403
Трех
-
и
более
конфорочная
электроплита
86
131
2.
На
российском
рынке
в
насто
-
ящий
момент
представлено
достаточное
количество
тех
-
нических
решений
от
мировых
лидеров
электротехнической
продукции
по
обнаружению
ду
-
гового
пробоя
.
3.
Устройство
УЗМ
-51
МД
рос
-
сийской
компании
«
МЕАНДР
»
обеспечивает
широкий
спектр
вариантов
компоновки
групп
потребителей
и
может
за
-
щищать
мощных
единичных
потребителей
,
но
может
вы
-
зывать
многочисленные
лож
-
ные
срабатывания
.
Обладает
защитой
от
перенапряжения
и
от
просадки
напряжения
.
4.
Устройство
AFDD+
компании
Eaton
в
настоящий
момент
является
лидером
для
обе
-
спечения
защиты
в
нежилом
секторе
,
так
как
обеспечивает
повышенные
показатели
без
-
опасности
и
оптимальное
со
-
отношение
капиталовложений
и
степени
защиты
.
ЛИТЕРАТУРА
1.
МЧС
России
.
Сведения
о
пожарах
и
их
последствиях
за
январь
-
сентябрь
2017
г
. //
МЧС
России
:
официаль
-
ный
сайт
. URL: http://www.mchs.gov.ru/activities/stats/
Pozhari/2017_god.
2. Richard Campbell. NFPA RESEARCH. Electrical
fi
res //
NFPA, 2017, pp. 3, 20.
3. Forum for European Electrical Safety (FEEDS). White
paper: Residential electrical safety. How to ensure progress//
FEEDS, 2017, ECI Publication # Cu0246, pp. 2, 14.
4.
Лупанов
С
.
А
.,
Фирсов
А
.
Г
.,
Зуева
Н
.
А
.,
Сибирко
В
.
И
.,
Че
-
четина
Т
.
А
.,
Чабан
Н
.
Г
.
Пожары
и
пожарная
безопасность
в
2010
году
.
Статистический
сборник
.
Под
общей
редак
-
цией
В
.
И
.
Климкина
.
М
.:
ВНИИПО
, 2011.
С
. 27.
5.
Андросова
И
.
Г
.,
Зуева
Н
.
А
.,
Лупанов
С
.
А
.,
Сибирко
В
.
И
.,
Фирсов
А
.
Г
.,
Чабан
Н
.
Г
.,
Чечетина
Т
.
А
.
Пожары
и
пожар
-
ная
безопасность
в
2015
году
:
Статистический
сборник
.
Под
общей
редакцией
А
.
В
.
Матюшина
.
М
.:
ВНИИПО
,
2016.
С
. 27, 34.
REFERENCES
1. Russian Emergency Situations Ministry. Information about
the
fi
res and their aftermath for January-September 2017.
EMERCOM of Russia. URL: http://www.mchs.gov.ru/activi-
ties/stats/Pozhari/2017_god.
2. Richard Campbell. NFPA RESEARCH. Electrical
fi
res //
NFPA, 2017, pp. 3, 20.
3. Forum for European Electrical Safety (FEEDS). White pa-
per: Residential electrical safety. How to ensure progress//
FEEDS, 2017, ECI Publication # Cu0246, pp. 2, 14.
4. Lupanov S.A., Firsov A.G., Zueva N.A., Sibirko V.I., Checheti-
na
Т
.
А
., Chaban N.G. Fires and
fi
re safety in 2010: Statisti-
cal digest. Under the general redaction of V.I. Klimkina. M.:
VNIIPO, 2011, p. 27.
5. Androsova I.G., Zueva N.A., Lupanov S.A., Sibirko V.I., Fir-
sov A.G., Chaban N.G., Chechetina
Т
.
А
. Fires and
fi
re safety
in 2015: Statistical digest. Under the general redaction of
A.V. Matyushina. M.: VNIIPO, 2016, pp. 27, 34.
ООО «ЕГЕ-ЭНЕРГАН»
191186, г. Санкт-Петербург,
Невский пр., д. 22–24
Дугогасящие реакторы используются в сетях 6–35 кВ
для компенсации емкостного тока замыкания на землю,
снижения перенапряжений при однофазных замыканиях
на землю и для повышения надежности электроснабжения
потребителей.
• Мощность – от 100 до 8000 кВА
• Номинальное напряжение – 6, 10, 15, 20, 35 кВ
• Наибольшее рабочее напряжение — соответственно
7,2, 12, 17,5, 24, 40,5 кВ
• Глубина регулирования тока компенсации по отношению
к максимальному току компенсации – 1:10
•
Режим работы с замыканием на землю в сети —
длительный
• Охлаждение — естественное, масляное
• Диапазон рабочих температур от –45 до +45 °С
• Шунтирующий резистор для селективного определения
поврежденного фидера
Резисторы используются в сетях 6-35 кВ для ограничения
перенапряжений при однофазных замыканиях на землю
и обеспечения селективной и надежной работы релейных
защит и однофазных замыканий на землю
• Номинальное напряжение сети – 6, 10, 15, 20, 24, 35 кВ
• Номинальный ток – от 1 до 2000 А
• Номинальное сопротивление – от 1 до 10000 Ом
• Время протекания номинального тока – от 5 секунд
до длительного
• Материал рабочего элемента резистора – металл
(композиция никель-хром-вольфрам-молибден)
• Исполнение – для наружной установки
• Материал шкафа – нержавеющая сталь
На
прав
ах
рек
ламы
Дугога
сящ
сящ
ие
е
реа
реакторы используются
Плунжурные
дугoгасящие
реакторы
ZTC, ASR и ASRC
для сетей 6-35 кв
Резисторы NER
OOO «EGE-Энерган» – официальный представитель фирм
EGE spol. s r.o. (Чехия) и A. Eberle GmbH (Германия) в России
Тел./факс: (812) 373-90-30, 373-90-17
www.ege-energan.ru
№
2 (47) 2018
Оригинал статьи: Анализ целесообразности применения устройств обнаружения дугового пробоя для комплексной защиты от пожаров, вызванных неисправностями электрооборудования
Анализ пожаров, возникающих при эксплуатации электроустановок, показывает, что одной из основных причин их возникновения является электрическая дуга. При этом большинство классических средств защиты не позволяет предотвратить возгорание кабелей в этом случае. В статье представлен обзор зарубежного опыта по разработке нормативно-правовой базы и технических решений для обнаружения дугового пробоя и повышения эффективности защиты электрических сетей от пожаров. Проведен сравнительный анализ устройств обнаружения дугового пробоя, представленных на российском рынке.