Nebezpečí požáru vlivem vadného elektrického kontaktu - část 1
Zkušenosti při zkoumání příčin požárů v elektrotechnických zařízeních ukazují, že velký podíl na nich mají vadná elektrická spojení. Spojení vodičů a dalších částí elektrotechnických zařízení představují důležitou a nezanedbatelnou součást elektrických obvodů. Často nestačí jen jednoduše "dotáhnout" šrouby svorek. Odborní specialisté používají za tímto účelem speciální nářadí a vědí, jak na to.
Autorský článek,
ze dne:
20.01.2016
reklama
Ztrátový výkon na svorkách
Opravdu nejdůležitějším požadavkem na elektrické spojení je stabilní přítlačný tlak na kontakty a malý přechodový odpor. Je-li naopak dosahováno malého přítlačného tlaku, což vyvolá velký přechodový odpor, např. u tzv. "vakl" kontaktu, zvyšuje se při průtoku elektrického proudu místem ztrátový výkon. Tento ztrátový výkon se projevuje zvýšeným oteplením a v závislosti na intenzitě protékajícího proudu a velikosti přechodového odporu (P=I2xR) může způsobit dosažení zápalných teplot až kolem 800 DC (obrázek 1). Ztrátový výkon kolem 60W představuje již velmi akutní riziko požáru. V odborných kruzích jsou často uváděny jako požárně nebezpečné již podstatně nižší hodnoty.
Obrázek 1 Vypálení svorkovnice vlivem zvýšeného přechodového odporu
Ač jsou někdy elektrická spojení vytvářena lisováním či stlačováním, nejčastější formou propojení jsou různé typy svorek. Ty jsou především v domovních instalacích prováděny individuálně a ručně. Po celou dobu životnosti zařízení si musejí zachovat bezchybnou funkčnost, ačkoli na ně často působí různé mechanické, teplotní nebo chemické vlivy. V globálním pohledu se tedy není co divit, že u elektrických spojení dochází nezřídka k poruchám, které často zapříčiňují škody vlivem požáru (obrázek 2).
Obrázek 2 Škoda po požáru regulátoru sauny vlivem špatně dotažené šroubové svorky
Příčiny vzniku požárů
Podle vyšetřování příčin vzniku požárů jsou nejčastějšími příčinami následující závady elektrických instalací:
- šrouby svorek nejsou dotaženy dostatečným utahovacím momentem - elektrické spojení je volné,
- šrouby svorek jsou dotaženy příliš vysokým utahovacím momentem, čímž se poškodí svorka či vodič,
- elektrické vodiče nejsou správně zavedeny do otvoru svorky, není správně provedeno odizolování nebo kontaktní plocha je příliš malá,
- lisovaná či stlačovaná spojení jsou vyhotovena nevhodným nářadím, které vyvozuje nedostatečný či příliš velký tlak, jenž vede k poškození spoje či nedostatečnému stlačení,
- u hliníkových vodičů nedošlo před spojením k úpravě povrchu (ke zbavení zoxidované vrstvy),
- není správně připojen hlavní sektorový vodič,
- spojovací prvek (svorka, dutinka,...) nepasuje k průřezu, tvaru či materiálu vodiče,
- spojovací prvek a/nebo vodič není dostatečně dimenzován,
- do svorky je zavedeno příliš mnoho vodičů.
3a 3b
Obrázek 3a Větší škoda způsobená požárem vzniklým od rozvaděče
Obrázek 3b Příčinou požáru na obrázku 3a byl nezasunutý vodič do třmenové svorky jističe
Zejména pokud dojde k újmě na zdraví, musí zhotovitel takovéto vadné instalace počítat s příslušným postihem. Velmi nepříjemné jsou i nepřímé škody, které mohou vzniknout např. výpadkem výroby v průmyslovém podniku.
Chování ochranných prvků
Vadné elektrické spojení se zvýšeným přechodovým odporem je možno považovat za topný element zapojení v sérii v elektrickém obvodu. Ochranné prvky elektrických zařízení jako jističe, pojistky či proudové chrániče nejsou pro rozlišení takových zvýšených přechodových odporů vůbec vhodné.
Zjednodušeně řečeno ochranné přístroje reagující na přetížení rozeznají a zareagují na nárůst proudu nad definovanou maximální mez. Takové hodnoty může být dosaženo např. paralelním připojením několika spotřebičů. Vznik sériového přechodového odporu však nevede k nárůstu proudu obvodem, ba právě naopak, proud klesne:
I= U/R;
R = Rs + Rp,
R = Rs + Rp,
přičemž Rs je odpor spotřebiče a Rp je přechodový odpor. Takže k vybavení ochranného prvku nemůže dojít.
Rovněž proudové chrániče reagují na poruchové proudy odtékající např. vlivem vadné izolace mimo elektrický obvod přímo do země. Na sériový přechodový odpor tedy rovněž nereagují.
Jestliže ale požár pokročí, dojde zpravidla k porušení elektrické izolace a tím ke vzniku nové vodivé cesty mimo původní elektrický obvod, na což pak zareaguje zpravidla proudový chránič a v případě zkratu i jistič či pojistka. Za těchto okolností, po eskalaci požáru, již přerušení elektrického obvodu ovšem šíření ohně nezastaví. Z uvedeného je zřejmé, že sériový přechodový odpor je velmi zrádný a často jeho vznik není doprovázen ani markantním snížením funkčních vlastností elektrického obvodu.
Početní příklad
Neúčinnost obvyklých ochranných prvků znázorňuje následující příklad: V úvahu je vzat zásuvkový obvod s připojeným otopným ventilátorem s topným výkonem (Pv) a s určitým vnitřním odporem (Rv). Obvod je jištěn proudovým chráničem s chybovým proudem 30 mA a jističem charakteristiky B s jmenovitým proudem 16A. Odpory přívodních vodičů a vinutí motoru jsou v příkladu zanedbány. Díky vadnému elektrickému spojení na svorce se vytvořil zvýšený přechodový odpor (Rp). Základní parametry tedy jsou:
UN=230V
Pv=3000W
Rv= 17,633Ω
Rp= 0,4Ω
Provozem jmenovaného spotřebiče vzniká následující proud I, který teče i poškozeným spojem: Pv=3000W
Rv= 17,633Ω
Rp= 0,4Ω
I=U/(Rv+Rp)=230/(17,633+0,4)=12,75A
Poruchový výkon Pp na přechodovém odporu Rp činí tedy:
Pp=I2x Rp = (12,75)2x0,4Ω=65,03W
Vypočítaná hodnota pro Pp převyšuje 60W, a představuje tedy akutní nebezpečí požáru. Je o to nebezpečnější, že poruchu nezachytí ani předřazený proudový chránič či jistič. Žádný poruchový proud do země či na kostru neodtéká a ani protékající proud 12,75A nedosahuje jmenovitého proudu jističe 16A.
Rovněž nedochází ke znatelnému omezení funkce teplometu, neboť ten i přes zvýšený přechodový odpor dodává pouze neznatelně menší tepelný výkon:
Pv=I2xRv=(12,75)2x17,633Ω=2866,46W
Obrázek 4 Škody po požáru napájecí části rozváděče klimatizačního zařízení.
Šipka ukazuje na nedostatečně dotažený šroub svorky
Autor: Dipl. Ing. Volker Pankrath,
Překlad: Ing. Karel Toman
Překlad: Ing. Karel Toman
Tento článek vyšel také v časopise Elektroinstalatér 6/2015.
TEXT Z OBLASTÍ | SOUVISEJÍCÍ KONTAKT |
---|---|