У нас вы найдете только качественные двери
+3 (066) 114-82-84

Особливості забезпечення пожежної безпеки при застосуванні енергозберігаючих ламп

6

Заміна вітчизняних ламп розжарювання на імпортні енергозберігаючі люмінесцентні і світлодіодні лампи породжує ряд технічних і соціально-економічних проблем у сфері безпеки, зокрема пожежної безпеки. Для забезпечення пожежної безпеки в нашій країні на федеральному і регіонально-галузевих рівнях діє цілий ряд нормативних документів, в яких задаються вимоги до пожежних ризиків та способів управління ними. В основі всіх документів лежить ГОСТ 12.1.004-91 «Пожежна безпека. Загальні вимоги», який був введений в дію в 1992 р. Згідно з цим документом, «об’єкти повинні мати системи пожежної безпеки, спрямовані на запобігання впливу на людей небезпечних факторів пожежі, в тому числі їх вторинних проявів на необхідному рівні. Необхідний рівень забезпечення пожежної безпеки людей за допомогою зазначених систем повинен бути не меншим за 0,999999 відвернення впливу небезпечних факторів на рік в розрахунку на кожну людину, а допустимий рівень пожежної небезпеки для людей має бути не більше 10-6 впливу небезпечних факторів пожежі, що перевищують гранично допустимі значення на рік в розрахунку на кожну людину». Про поную почитати про Безопасность светодиодных ламп.

Виходячи з цих вимог, було визначено значення припустимої величини ймовірності пожежі при застосуванні електротехнічних виробів на об’єктах. Однак це було до 1992 р. , і тоді виходили з того, що на об’єктах (наприклад, у житловому секторі) знаходиться одиничне кількість електротехнічних виробів, а освітлення здійснюється простими (нескладними) лампами розжарювання. В даний час загальна кількість електроламп по країні наближається до 1 млрд штук (за оцінками експертів, в житловому секторі лампи розжарювання складають 97%, люмінесцентні -2,8%, а компактні люмінесцентні -0,03%).

Вплив енергозберігаючих ламп на пожежонебезпечність

При переході на енергозберігаючі технології складність освітлювальної системи об’єкта зростає в десятки раз для приватного будинку, а для висотного будинку -у сотні раз. Це обумовлено тим, що енергозберігаюча лампочка в десятки разів складніше лампи розжарювання, так як для її нормального функціонування потрібні електронні напівпровідникові блоки (електронний баласт або пускорегулювальний апарат). Звідси питання: як вплинуть конструктивні особливості імпортних енергозберігаючих ламп і їх масове застосування на статистику пожеж в Росії?

При переході на енергозберігаючі технології складність освітлювальної системи об’єкта зростає в десятки раз для приватного будинку, а для висотного будинку — у сотні разів

Враховуючи реалії масового переходу на складні енергозберігаючі лампи, можливо, потрібно переглянути вимоги до ймовірності виникнення пожежі в одному електротехнічному виробі в бік посилення. Однак забезпечити такий високий рівень вимог, йдучи тільки по шляху традиційних способів і методів забезпечення пожежної безпеки, — дуже складна і в ряді випадків нездійсненне завдання.

На об’єктах для забезпечення надійного освітлення всі джерела світла в електричній схемі системи освітлення включені паралельно, але з точки зору пожежної небезпеки вони та їх проводи в електромережу включені послідовно. Спалах будь-якого елемента може привести до пожежі на об’єкті в цілому.

Імовірність виникнення пожежі в електричному виробі або від електротехнічного виробу згідно з ГОСТ 12.1.004-91 «є інтегральним показником, що враховує як надійність (інтенсивність відмов) самого виробу і його захисної апаратури (теплової та електричної), так і ймовірність загоряння (досягнення критичної температури) частин виробу, що підтримують конструкційних матеріалів або речовин і матеріалів, що перебувають у зоні його радіаційного випромінювання або в зоні ураження електродугою або розпечених часток (гарячих) частин (часток) вироби». В ньому визначено порядок складових ймовірностей для кожного i-го аварійного режиму. Аварійний пожежонебезпечний режим вироби характеризується величиною пожежонебезпечного діапазону електротехнічного параметра, при якій можлива поява ознак загоряння. Наприклад, характерний пожежонебезпечний режим – коротке замикання (КЗ); характерний електричний параметр цього режиму – струм КЗ.

kpb-2011-54-58-ris-1-b

Технологія виготовлення ламп розжарювання відпрацьована і нормується вітчизняними стандартами. Лампа розжарювання є дешевим і неремонтопридатних виробом. З аналізу конструкції лампи видно, що вона складається з нитки розжарення і патрона. При перевантаженнях нитка розжарення лампочки перегорає як запобіжник. При включенні лампи розжарювання в електричній мережі створюється додаткова імпульсна струмова навантаження. При паралельному включенні ламп розжарювання сумарні імпульсні струми можуть досягати значної величини, що може призводити до імпульсного розігріву проводів мережі та перехідних клем вимикачів. Це вимагає застосування в мережі додаткових електромеханічних або напівпровідникових автоматів захисту. Енергозберігаюча лампа люмінесцентна має більш складну конструкцію. В її патроні заховано ціле електронний пристрій з підвищеним напругою від 300 до 1000 В. На рис. 1 наведена типова конструкція люмінесцентної енергозберігаючої лампи і зазначено функціональне призначення застосованих комплектуючих виробів.

Найбільш типовими відмовами енергозберігаючих ламп є:

  • перегорання нитки розжарення і вибух балона;
  • теплові та електричні види пробоїв діодів, транзисторів і конденсаторів тощо;
  • обриви провідників і т. п.

Незастосування або видалення плавкого запобіжника робить лампу пожежонебезпечним. У разі перевантажень в мережі, а також коротких замикань відсутність запобіжника, забезпечує екстрене відключення лампи від живильної мережі, може призвести до займання.

Інтенсивність відмов напівпровідникових структур різко зростає при перегріві енергозберігаючих ламп і низькій якості електроенергії в первинній мережі. Це некеровані фактори ризику, так як цілком залежать від технічної грамотності споживача. В енергозберігаючих лампах (рис. 2) конкретних виробників в електричній схемі може бути більше або менше елементів, але у всіх відсутня їх резервування.

Структура надійності цієї схеми являє собою ланцюжок послідовно з’єднаних елементів і надійність її залежить від величини інтенсивності відмов елементів схеми і елементів захисту. Типові відмови – коротке замикання (КЗ) або «обрив». Відмова «обрив» для елементів захисту (крім запобіжника) є пожежонебезпечним відмовою для виробу в цілому.

Справжню статистику відмов енергозберігаючих ламп знають люди, які займаються ремонтом і відновленням. Для служби МНС епоха «електричних жучків» повертається, але тільки на рівні вузлів енергозберігаючих ламп. Аналіз наявних даних про відмови цих ламп показує, що відмовляють всі типи енергозберігаючих ламп будь-яких виробників. Повноцінних вітчизняних виробників енергозберігаючих ламп просто не існує в природі. Тому домінуюче становище на російському ринку займають зарубіжні виробники, в першу чергу представники Китайської Народної Республіки. Дивно, що 100% енергозберігаючих ламп побутового призначення (приблизно 40 млн штук в рік) на сьогоднішній день імпортується в Росію з різних країн, більша частина – це лампи низької якості невідомих виробників. Причому російськомовну назву продукту зовсім не є показником вітчизняного виробництва. Положення з надійністю енергозберігаючих ламп посилюється втратою контролю над системою забезпечення їх якості у виробників, а також людським фактором і соціально-економічними причинами.

Низька надійність енергозберігаючих ламп при їх ремонтопридатності, висока ціна при переході на ці лампи створюють умови для тіньового обороту на ринку відремонтованих і контрафактних енергозберігаючих ламп. Такі лампи легко знайдуть свого бережливого покупця в небагатих і дерев’яних будинках приватного сектора великих просторів Росії. Ці лампи мають високу ступінь пожежної небезпеки, яка різко зростає при низькій якості електроенергії в мережі та низької культури її експлуатації. Це теж некеровані пожежні ризики.

Небезпеку масового переходу на енергозберігаючі лампи

Положення з надійністю енергозберігаючих ламп посилюється втратою контролю над системою забезпечення їх якості у виробників, а також людським фактором і соціально-економічними причинами

«Старі» системи електропостачання (системи освітлення) проектувалися тільки під лінійне навантаження (лампи розжарювання), тобто споживаний електроприймачами струм містив лише основну гармоніку (50 Гц). Отже, струм в нульовому робочому провіднику не міг перевищувати струм у найбільш навантаженій фазі, тобто захист на фазних провідниках одночасно захищала від перегріву і нульовий робочий провідник. Крім того, в процесі експлуатації нерівномірність розподілу струмів по фазах повинна бути не більше 10% . Тому при визначенні довгостроково припустимих струмів за умов нагрівання проводів і кабелів нульовий робочий провідник чеырехпроводной системи трифазного струму, заземлюючі і нульові захисні провідники в розрахунок не приймаються, оскільки струм в цих провідниках при наявності лінійних електроспоживачів істотно менше струмів у фазних провідниках. У випадку нелінійних електроспоживачів струми в нульових робочих провідниках перевищують фазні (гранично – в 1,73 рази, коли ширина імпульсу струму дорівнює 60 електричним градусам).

Масове застосування Віпів у світлодіодних освітлювальних системах загострює проблему впливу їх роботи на технічний стан первинної мережі, на її пожежобезпечність і на ймовірність загоряння в цілому. При спільній паралельній роботі Віпів світлодіодних світильників можлива ситуація, коли суммирующиеся значення струму на тій чи іншій гармоніці перевищить допустиме значення,       зазначено       ГОСТ Р 51317.3.2–99 «Емісія гармонійних складових струму технічними засобами з споживаним струмом не більше 16 А (в одній фазі)». У ньому зазначені межі для кожної з гармонік аж до 2 кГц, перевищення яких є неприпустимим.

Основними формами впливу вищих гармонік на електромережу є:

  • збільшення струмів і напруг гармонік внаслідок паралельного і послідовного резонансів;
  • зниження ефективності процесів передачі та використання електроенергії;
  • зниження cosΦ;
  • завищення необхідної потужності електричних установок;
  • старіння ізоляції електрообладнання та скорочення внаслідок цього терміну його служби;
  • помилкове спрацьовування автоматичних вимикачів і ПЗВ.

точки    зору
забезпечення пожежної безпеки важливе рішення проблеми (cosΦ) і старіння ізоляції проводів. У більшості країн Європи діють закони, що встановлюють обов’язкове використання коректорів коефіцієнта потужності (cosΦ) на вході імпульсних джерел вторинного електроживлення (ИВЭП) з вихідною потужністю понад 300 Вт (в США і Канаді – понад 75 Вт). Новий європейський стандарт ЕN 61000-3-2 вимагає, щоб будь-яке обладнання, що має вхідну потужність від 55 до 75 Вт і вище, відповідало вимогам низького рівня гармонічних складових вхідного струму від другої до сороковий. Введення подібних законів пояснюється не стільки прагненням поліпшити гармонічний склад споживаного напруги промислової мережі, скільки вимогами пожежо-безпеки. Суттєва нелінійність струму споживання імпульсних ИВЭП призводить до збільшення струму в нейтральному проводі до рівня, що перевищує діюче значення струмів у лінійних проводах. Враховуючи, що,
як правило, нульовий провід має менший діаметр, ніж лінійні, а також те, що цю навантаження по струму ніхто «не помітить», так як на нейтральному проводі не встановлюють вимірювальних приладів і його за правилами техніки безпеки заборонено захищати плавкими запобіжниками або автоматичними, стає очевидною можливість виникнення пожежі. Зазначені пожежні ризики відносяться до керованим, якщо про них знає розробник системи освітлення об’єкта. Ризики виникнення і розвитку «электропожаров», безумовно, піддаються управлінню. Цілий комплекс методів і пристроїв, включаючи спеціальні системи захисту від коротких замикань (пожежі від яких становлять значну частину всіх «электропожаров»), зможуть істотно знизити значення пожежних ризиків для всієї цієї групи пожеж, але не виключити повністю.

Технічні рішення, що знижують пожежні ризики

У загальному плані способи впливу на пожежні ризики обумовлені в нормативних документах. Наприклад, ГОСТ 12.2004-91 містить загальні рекомендації щодо забезпечення пожежної безпеки і, зокрема, у п. 2.1: «Запобігання пожежі повинно досягатися запобігання утворення горючого середовища і (або) запобіганням освіти в займистою середовищі (чи внесення в нього) джерел запалювання», а в НПБ 247-97 «Електронні вироби. Вимоги пожежної безпеки» у п. 2.6: «Для обмеження поширення горіння по конструкції і за межі електронного вироби повинні застосовуватися протипожежні кожухи.

Допускається застосовувати інші конструктивні рішення, що виключають поширення горіння».

Зміст цих пунктів говорить про те, що для високого рівня пожежної безпеки необхідно створити умови, при яких ймовірність досягнення пальним матеріалом критичної температури або його займання була б дорівнює нулю. Раніше реалізувати цю вимогу в малому, або микрообъеме було неможливо. Зараз це можна реалізувати, якщо застосувати технічне рішення, в основі якого лежить концепція самосрабатывающего «микроогнетушителя».

Проведений вище аналіз конструкцій енергозберігаючих ламп показав наступне:

  • у всіх енергозберігаючих лап і світильників пожежонебезпечні електронні блоки мають свій корпус;
  • корпусу електронних блоків мають досить просторий подкорпусной обсяг.

Ця конструктивна особливість дозволяє подкорпусной обсяг електронних блоків енергозберігаючих ламп встановлювати локальний «микроогнетушитель». При досягненні в подкорпусном обсязі температури займання відбувається його спрацьовування. Самосрабатывающий «микроогнетушитель» – це микрокапсула з полімерною оболонкою мікронних розмірів, в якій знаходиться високоефективний тушащий агент. На фото представлено зображення цих мікрокапсул.

Для високого рівня пожежної безпеки необхідно створити умови, при яких ймовірність досягнення пальним матеріалом критичної температури або його займання була б дорівнює нулю

При впливі вогню або температури понад 120 °С оболонки капсул руйнуються, активна речовина вивільняється і гасить вогонь. Кожна микрокапсула є мікросистемою зберігання і визначення моменту подачі високоефективного гасячого агента. Мікрокапсули реагують на вогонь і тушкують його – таким чином, мільйони капсул працюють як інтелектуальна система пожежогасіння. На основі мікрокапсул можна створювати унікальні покриття і матеріали, що володіють властивостями активного вогнегасіння.

На сьогоднішній день на основі вищеописаної технології розроблено засіб активного гасіння вогню. Це принципово новий засіб розроблено спеціально для захисту від загорянь на малогабаритних пожежонебезпечних об’єктах, таких як обсяги електронних блоків (виробів) і розподільні щити, на яких можуть встановлюватися вторинні блоки живлення світлодіодних світильників.

Воно працює повністю автономно, поєднуючи в собі функції датчика, системи зберігання, подачі речовини та інших елементів систем автоматичного пожежогасіння та забезпечує ефективний захист від загорянь в об’єктах обсягом до 15 л. Термін придатності – 5 років з моменту випуску. Це близько 45 тис. годин зберігання в складі енергозберігаючого світильника. Такий строк придатності задовольняє сучасним вимогам напрацювання енергозберігаючих ламп і світильників і гарантовано буде забезпечувати високі вимоги до їх пожежної безпеки.