Методи та засоби захисту від ураження електрострумом

3.5.1. Заземлення, занулення та захисне відключення.

 

Аварійний стан електроустановок визначається появою напруги на корпусах внаслідок пошкодження ізоляції.

Перелік технічних способів захисту людей від ураження електричним струмом при ушкодженні ізоляції в електроустановках до 1000В, що застосовуються окремо або в їх сполуці:

· захисне заземлення;

· занулення;

· захисне відключення;

· електричний розподіл мереж;

· застосування малої напруги;

· ізоляція струмоведучих частин;

· вирівнювання потенціалів.

Захисне заземлення – навмисне з’єднання із землею або її еквівалентом металевих не струмоведучих частин, які можуть опинитися під напругою.

Умови застосування захисного заземлення:

· при напрузі змінного струму 380 В і вище, а постійного струму 440 В і вище – у всіх електроустановках;

· при напрузі змінного струму вище 42 В і постійного струму вище 110 В – тільки в електроустаткуванні, розміщеному в приміщеннях з підвищеною небезпекою та особливо небезпечних, а також у зовнішніх установках;

· при будь – якій напрузі – у вибухонебезпечних установках.

Фізична суть дії захисного заземлення полягає у зниженні напруги дотику. З’єднання металевого корпусу з землею повинно мати достатньо малий опір порівняно з опором тіла людини, що дозволяє зменшити силу струму, що проходить скрізь тіло людини, яка торкнулася до обладнання, до безпечної величини. У відповідності з існуючими вимогами найбільший допустимий опір захисного заземлення установок напругою до 1000 В з ізольованою нейтраллю становить 10 Ом при потужності джерела живлення до 100 кВт і 4 Ом – понад 100 кВт.

Розглянемо електричну схему торкання людини до обладнання, на корпусі якого з’явилася напруга (Рис.3.2.). Схема виявляється досить складною для розглядання, тому її слід послідовно спрощувати. Опори заземлення, тіла людини та ізоляції першого дроту – суть паралельно ввімкнені провідники, для визначення їх сумарного опору достатньо знань з елементарної фізики (Рис.3.3.).

 

Рис.3.2. Загальна схема торкання людиною обладнання, на корпусі якого з’явилася напруга

(1) (2)

Рис.3.3. Електрична схему торкання людини до обладнання, на корпусі якого з’явилася напруга (1), еквівалентна схема (2).

Сумарний опір r′ паралельно з’єднаних провідників

,

де r_з, r_л, r₁ – опір заземлення, тіла людини та ізоляції першого дроту відповідно. Скористуємось поняттям провідності g = 1/r, тоді g′=g_з+g_л+g₁.

Сумарна провідність всього ланцюгу

Величина струму в ланцюзі І = U·g = U_л·g′, звідки маємо

.

В знаменнику останнього виразу величини g_л, g₁, g₂ – це величини незрівнянно менші від g_з, тому ними можна зневажити.

Знайдемо величину напруги торкання:

;

малий опір заземлення (r_з/r₂<<1) зумовлює мале значення напруги торкання (U_л<<U). Величина струму торкання залежить від напруги живлення U та співвідношення опорів заземлення, тіла людини та ізоляції:

;

r₁= r₂ – опір ізоляції.

Розглянуто для простоти однофазну мережу; в трифазній мережі з ізольованою нейтраллю

,

де U_ф – фазна напруга.

В системах із заземленою нейтраллю захисне заземлення не забезпечує безпеку людини при дотику до корпусу, на який перейшла напруга.

В цих умовах напруга торкання

,

де r_о- опір заземлення нейтралі. При r_з= r_о маємо U_з= U_ф/2, а при r_з>>r_о U_з>U_ф/2,- під цією напругою корпус може знаходитись протягом тривалого часу, тому що величина струму I_з виявляється недостатньою для спрацювання автомату або перегорання запобіжника. В цьому випадку застосовується захисне занулення.

Захисне занулення – навмисне з’єднання металевих не струмоведучих частин обладнання із нульовим захисним провідником, що перетворює замикання на корпус в однофазне коротке замикання (на рис.3.4. занулення показано пунктиром).

 

 

 

Рис. 3.4. Загальна схема торкання людиною обладнання при захисному зануленні.

 

В мережах із заземленою нейтраллю занулення обов’язкове, а застосування заземлення без занулення заборонено.

Захисне відключення – захист від ураження електричним струмом шляхом швидкого відключення електроустановки від мережі при виникненні небезпеки ураження людини електричним струмом.

Основні складові захисного відключення – прилад захисного відключення та виконавчій орган.

Прилад захисного відключення являє собою сукупність окремих елементів, які сприймають вхідну величину, реагують на її зміни і при заданому її значенні дають сигнал на відмикання вимикача. Прилад може реагувати на потенціал корпуса, струм замикання на землю, напругу і струм нульової послідовності, оперативний постійний струм.

Виконавчій орган – автоматичний вимикач, що забезпечує вимикання електроустановки або її частини при одержанні сигналу від приладу захисного відключення. В електроустановках напругою до 1000 В як вимикачі, що задовольняють вимогам захисного відключення, застосовують контактори, магнітні пускачі, автоматичні вимикачі з незалежним розчеплювачем, спеціальні вимикачі для захисного відключення.

Основні вимоги до пристроїв захисного відключення: висока чутливість, малий час вимикання, селективність дії, спроможність здійснювати самоконтроль працездатності, висока надійність.

3.5.2. Розрахунок захисного заземлення

 

Основні елементи захисного заземлення – заземлювачі та дроти заземлення. Тип пристрою заземлення залежить від міста розміщення заземлювачів відносно обладнання, що заземлюють.

Виносне заземлення характерно тим, що заземлювач виноситься за межі майданчика, на якому розміщено обладнання, що заземлюється, або він сконцентрований на певній частині цього майданчика. Такий тип заземлення застосовують при неможливості розмістити заземлювач на захищаємому майданчику; великому опорі ґрунту на майданчику захисту та наявності поза його межами місць з кращою провідністю землі, а також при розосередженому розташуванні заземлених електроустановок. Захисна дія виносного заземлення досягається зниженням потенціалу заземленого обладнання при замиканні фазного провідника на корпус за рахунок зменшення опору заземлювача.

Контурне заземлення має електроди, розташовані по контуру (периметру) і усередині майданчика, на якому розміщене обладнання, що заземлюється. Захисну дію цього пристрою забезпечують зменшенням потенціалу заземленого обладнання, вирівнюванням потенціалу точок землі в межах контурного заземлювача (зменшенням напруги кроку), а також вирівнюванням потенціалу точок землі в межах контурного заземлення і заземленого електрообладнання (зниженням напруги торкання). Для зменшення крокової напруги поза контуром заземлення в місцях проходів укладають на різній глибині додаткові стальні штаби, які з’єднують із заземлювачем.

Заземлювачі для заземлення електроустановок – природні та штучні. У першу чергу використовують природні заземлювачі:

- прокладені у землі водопровідні та інші металеві трубопроводи, за виключенням трубопроводів горючих рідин, горючих та вибухових газів та сумішей;

- обсадні труби свердловин;

- металеві та залізобетонні конструкції будівель та споруд, які у торкаються землі;

- металеві шунти гідротехнічних споруд, водоводи та ін.;

- свинцеві оболонки кабелів, прокладених у землі (алюмінієві оболонки використовувати заборонено); у розрахунках заземлення їх враховують тільки коли кількість їх не менше двох;

- заземлювачі опор високовольтних ліній електропередач (ВЛЕП), що з’єднані з пристроєм заземлення електроустановки за допомогою блискавозахисного троса лінії, якщо трос не ізольований від опор лінії;

- рейкові шляхи магістральних не електрифікованих залізниць та під'їзні шляхи при наявності наміряно виконаних перемичок між рейками.

Штучні заземлювачі виробляють сталевими. Зазвичай це вертикальні та горизонтальні електроди. Допускається використання заземлювачів з електропровідного бетону. При небезпеці корозії сталевих заземлювачів збільшують переріз заземлювачів, використовують оцинковані заземлювачі або застосовують електричний захист. Мінімальні розміри заземлювачів: діаметр круглих електродів не оцинкованих – 10 мм, оцинкованих – 6 мм; переріз прямокутних електродів – 48 мм²; товщина прямокутних електродів – 4 мм; товщина полиць кутників – 4 мм.

Вимоги до дротів заземлення (ці провідники з’єднують заземлене обладнання із заземлювачем) співпадають з вимогами до нульових захисних провідників; для них використовують:

- спеціально призначені для цього провідники;

- металеві конструкції виробничого призначення та будівель;

- арматуру залізобетонних будівельних конструкцій будівель;

- сталеві труби електропроводок;

- алюмінієві оболонки кабелів;

- металеві кожухи та опорні конструкції шинопроводів, металеві короби та лотки електроустановок;

- металеві відкрито прокладені трубопроводи всіх призначень, окрім трубопроводів горючих та вибухових речовин та сумішей, каналізації та центрального опалення.

Забороняється використовувати для дротів заземлення та нульових захисних провідників: алюмінієві неізольовані дроти для укладання в землю; металеві оболонки трубчастих дротів; несучі троси при тросовій електропроводці; металеві оболонки ізоляційних трубок, металорукави, а також броню та свинцеві оболонки дротів та кабелів.

Найменші розміри дротів заземлення та нульових захисних провідників наведено у таблиці 3.6.

Таблиця 3.6

Провідник	Мідь	Алюміній	Сталь при укладанні
в будівлях	в зовнішніх установках	в землі
Переріз провідника,мм^2: неізольованого ізольованого Діаметр	1,5 -	2,5 -	- -	- -	- -
Кутники з товщиною полиці, мм	-	-		2,5
Штаба:переріз, мм^2 товщина, мм	- -	- -

 

Розрахунок захисного заземлення для електроустановок напругою до 1000 В з ізольованою нейтраллю виконують для визначення основних параметрів пристрою заземлення – числа, розмірів та порядку розміщення одиночних заземлювачів і дротів заземлення, при яких напруга торкання та кроку в період замикання фази на заземлений корпус не перевищує допустимих значень.

Порядок розрахунку:

1. Визначається нормативне значення опору заземлювача R_н. В установках напругою до 1000 Ом нормативний опір до 10 Ом при потужності до 100 кВт та до 4 Ом при потужності більше 100 кВт.

2. Розраховується опір одного заземлювача. Якщо заземлювач виконаний у вигляді труби діаметром d, забитої у землю на всю її довжину L, то розрахунковий опір такого заземлювача

,

де - питомий опір ґрунту (табл.3.7), Ом м.

 

Таблиця 3.7

Ґрунт	Межі коливань	При вологості 10-20% від маси ґрунту
Глина	8-70
Чорнозем	9-53
Торф	10-30
Садова земля	30-60
Суглинок	40-150
Супсь	150-400
Пісок	400-700
Каменистий	500-800	-
Скелястий	10^4-10^7	-

 

3. Визначається орієнтовна кількість заземлювачів

.

4. Уточнюється кількість заземлювачів з врахуванням їх взаємного екранування

= ,

де - коефіцієнт екранування, що наведено у табл.3.8.

Таблиця 3.8

Число заземлювачів	при a/L	при a/L
Труби в ряд	Труби по контуру	Труби в ряд	Труби по контуру
	0,87	0,80	0,68	-	-	-	0,90	0,85	0,72	0,71	0,50	0,41
	0,83	0,70	0,55	0,78	0,67	0,50	0,79	0,70	0,59	0,55	0,39	0,33
	0,77	0,62	0,47	0,72	0,60	0,43	0,65	0,55	0,40	0,44	0,32	0,27
	0,75	0,60	0,40	0,71	0,59	0,42	0,57	0,45	0,30	0,40	0,30	0,23
	0,73	0,58	0,38	0,68	0,52	0,37	0,49	0,35	0,21	0,37	0,27	0,21
	-	-	-	0,64	0,48	0,33	-	-	-	0,33	0,24	0,19

 

5. Визначається опір з’єднувальної штаби R_ш з врахуванням екранування труб і штаби:

; .

6. Розраховується загальний опір контура

.

7. Перевіряється умова r_З R_н.

 

Захист від блискавки

Розряди атмосферної електрики (блискавки) можуть стати причиною вибухів, пожеж, ураження людей. За статистикою, біля 7% пожеж виникають від блискавок. Руйнуюча дія прямого удару блискавки (первинна проява блискавки) дуже велика. Однак існує ще і вторинна проява, яка полягає у тому, що під час розряду блискавки на ізольованих від землі металевих предметах внаслідок електромагнітної та електростатичної індукції виникають електроструми високих напруг. Можливий перенос високих потенціалів по дротам, через наземні або підземні комунікації. При цьому в місцях переривання електроланцюгу може виникнути іскріння, достатнє для запалення горючого середовища.

Комплекс захисних пристроїв для забезпечення безпеки людей, збереження будівель і споруд, обладнання і матеріалів від вибухів, запалень та руйнувань, називається блискавозахистом. Існують три категорії будови блискавозахисту (І, ІІ, ІІІ). За І категорією має здійснюватися блискавозахист промислових будівель і споруд з вибухонебезпечними зонами класів В-1 та В-ІІ, розташованих в любому місці території країни.

За ІІ категорією – промислових будівель і споруд із зонами класів В-Іа, В-Іб та В-ІІа, розташованих в місцевості із середньою грозовою діяльністю 10 і більше годин за рік. За цією ж категорією має здійснюватися блискавозахист зовнішніх технологічних установок та відкритих складів, що відносяться до класу В-Іг незалежно від місця знаходження цих об’єктів на території країни.

За ІІІ категорією має здійснюватися блискавозахист багатьох інших виробничих, сільськогосподарських, житлових та громадських будівель, споруд та складів, ступеню вогнестійкості, очікуваної кількості уражень блискавкою, часу середньої грозової діяльності в районі та ряду інших факторів. Блискавозахист має забезпечувати захист будівель та споруд від прямих ударів блискавки.

Для захисту будівель та споруд від прямих ударів блискавки існують блискавковідводи, які приймають на себе розряд блискавки та відводять струм розряду в землю. Блискавковідвід складається з несучої частини (опори), блискавкоприймача, струмовідводу (спуску) та заземлювача. Найбільш розповсюджені стрижневий та тросовий за конструкцією блискавковідводи; вони бувають одинарні, подвійні та багатократні.

Стрижневі блискавковідводи мають один, два або більше вертикальних стрижнів, що встановлені на споруді, яка підлягає захисту, або поблизу неї. Тросові блискавковідводи мають один або два горизонтальних троси, кожний закріплюється на двох опорах. По опорах прокладають струмовідвід, з’єднаний з окремим заземлювачем; опори встановлюють на об’єкті захисту або поблизу його. З архітектурних міркувань блискавозахист будівель іноді здійснюють накладанням на покрівлю металевої заземленої сітки.

Тип заземлювача вибирають виходячи з питомого опору ґрунту та потрібного імпульсного опору. Для заземлювачів захисту від прямих ударів блискавки потрібний імпульсний опір R_i, пов’язаний з межеводопустимим опором R_o розтіканню струму промислової частоти:

,

де - коефіцієнт імпульсу, залежний від сили струму блискавки, питомого опору ґрунту та конструкції заземлювача.

Кожний блискавозахист має певну зону захисту – частину простору, в якій з достатньою надійністю забезпечується захист будівлі або споруди від прямих ударів блискавки. Найменший за величиною ступень надійності має поверхня зони захисту; при просуванні усередину зони надійність захисту зростає.

Зона захисту одинарного стрижневого блискавковідводу висотою h являє собою круговий конус, вершина якого знаходиться на висоті h_o<h. На рівні землі зона захисту утворює круг радіусом r_o. Горизонтальний переріз зони захисту на висоті h_x споруди, що захищається, являє собою круг радіусом r_x. Зони захисту такого блискавковідводу мають такі розміри:

зона А

h_o= 0.85h; r_o= (1.1-0.002h)h; r_x= (1.1-0.002h)(h-h_x/0.85);

зона Б

h_o = 0.92h; r_o = 1.5h; r_x = 1.5(h-h_x/0.92).

Для зони Б при відомих h_x та r_x висота одинарного стрижневого блискавковідводу h = (r_x+1.63h_x)/1.5.

Зона захисту одинарного тросового блискавковідводу висотою h<150 м показана на малюнку. З урахуванням стріли провису при відомій висоті опор h_оп висота розташування стального тросу перерізом 35...50 мм² при довжині прогону a<120 м дорівнює h = h_оп-2 м, а при а=120...150 м – h = h_оп-3 м.

Зони захисту таких блискавковідводів мають розміри:

зона А

h_o= 0.85h; r_o= (1.35-0.0025h)h; r_x= (1.35-0.0025h)(h-h_x/0.85);

зона Б

h_o= 0.92h; r_o= 1.7h; r_x= 1.7(h-h_x/0.92).

Для зони Б висота одинарного тросового блискавковідводу при відомих h_x та r_x визначається за виразом h = (r_x+1.85h_x)/1.7.

Найбільш складним є пристрій блискавозахисту І категорії. Блискавковідводи мають бути обов’язково ізольовані від споруди захисту або стояти окремо. Захист від електростатичної індукції здійснюється приєднанням металевих корпусів обладнання та конструкцій до спеціального заземлювача з опором розтікання струму не більш 10 Ом, або до захисного заземлення електрообладнання. Для захисту від електромагнітної індукції трубопроводи та інші протяжні металеві предмети в місцях їх зближення на 10 см та менше з’єднують металевими перемичками через кожні 20 м довжини. Для захисту від заносу високих потенціалів перед вводом в споруду підземні металеві комунікації приєднують до заземлювачів захисту від електростатичної індукції або до захисного заземлення електрообладнання, а зовнішні наземні металеві конструкції – до заземлювача захисту від електростатичної індукції. Крім того, на найближчих до будівлі двох опорах наземні комунікації з’єднують із заземлювачем з імпульсним опором не більше 10 Ом.

При ІІ категорії блискавозахисту окрім блискавковідводів, що стоять окремо або встановлені на будівлях (ізольовані), допускається використовувати неметалеву або металеву сітку, що укладена на покрівлю, як блискавкоприймач. Імпульсний опір заземлювача захисту від прямих ударів блискавки будівель та споруд – не більше 10 Ом, а для зовнішніх установок – 50 Ом. Для захисту від електростатичної індукції використовують захисне заземлення електроустановок.

При ІІІ категорії імпульсний опір заземлювача захисту від прямих ударів блискавки – не більше 20 Ом, а для труб, башт та вишок – 50 Ом. Захист від заносу високих потенціалів – шляхом приєднання зовнішніх наземних металевих конструкцій та комунікацій перед вводом у споруду до заземлювача захисту від прямих ударів блискавки або до захисного заземлення. Окрім того, на найближчій до споруди опорі слід приєднати їх до заземлювача з імпульсним опором не більше 20 Ом.

Питання для самостійного контролю.

1. Що відносять до основних технічних засобів безпеки?

2. Які основні вимоги пред’являються до технічних засобів безпеки?

3. В чому полягає безпека виробничих процесів?

4. Чим забезпечується безпека виробничого обладнання?

5. Які основні вимоги до органів керування?

6. Чим визначаються та з чого складаються сигнальні і розпізнавальні кольори?

7. Які основні та спеціальні вимоги пред’являються до конструкцій та систем під тиском?

8. Кім і коли видається допуск на пуск у експлуатацію посудини, що належить реєстрації?

9. Коли припиняють експлуатацію посудин, конструкцій та систем під тиском?

10. Поясніть призначення ресивера та газгольдера?

11. Основні вимоги до зберігання, періодичність оглядів при експлуатації та визначення складу по обов’язковому фарбуванню балонів зі зрідженими газами?

12. Які основні причини електротравматизму?

13. Дії електроструму на людину та основні види електротравм.

14. Чим відрізняються приміщення особливо небезпечні та підвищеної небезпеки?

15. На скільки класів поділяють електротехнічні вироби за способом захисту людини від ураження електричним струмом?

16. Як визначається аварійний стан електроустановок?

17. Які є технічні способи захисту людей від ураження електричним струмом при ушкодженні ізоляції в електроустановках?

ОСНОВИ ПОЖЕЖНОЇ БЕЗПЕКИ

При вивченні цього розділу Ви повинні знати:

1. Значення понять горіння, горюча речовина, окислювач, джерела запалювання (відкриті та приховані), форми горіння, небезпечні фактори пожежі, часові фази пожежі; вогнестійкість та межа вогнестійкості; просторові зони пожежі.

2. Небезпечні фактори пожежі та науковий зміст попередження пожеж;

3.Ступені вогнестійкості та часові фази пожежі;

4. Фактори, що впливають на процес горіння;

5. Основні причини пожеж;

6. Поняття вибух та основні параметри вибуху;

7. Правову основу діяльності в області пожежної безпеки;

8. Обов’язки громадян по забезпеченню пожежної безпеки;

9. Основні правила пожежної безпеки;

10. Цілі та задачі пожежної охорони.

На основі отриманих теоретичних знань Ви повинні вміти:

1. Виконувати обов’язки громадян по забезпеченню пожежної безпеки;

2.Використовувати за призначенням ручні хімічно-пінні вогнегасники типу ВП-5 та ВХП-10 та ручні повітряно-пінні вогнегасники типу ВПП-5 та ВПП-10, вуглекислотні вогнегасники типів ВВ-2, ВВ-5, ВВ-8.

3. Слідкувати за можливими порушенням вимог пожежної безпеки та виконувати правила пожежної безпеки;

Пожежна безпека

4.1.1. Основні поняття про горіння.

 

Щорічно у світі реєструється близько 5 млн. пожеж, причому в Україні – близько 50 тисяч; таким чином, виходить, що у середньому кожна сота пожежа – українська; якщо ж збагнути, що загальна кількість держав у світі у теперішній час значно перевищує 250, виходить, що в Україні пожежі відбуваються частіше щонайменше у 2,5 рази, ніж у середньому у світі.

Розглянемо загальні поняття про горіння:

Горіння – хімічна реакція окислення з виділенням великої кількості тепла і здебільшого – світінням. (ОСТ 782-73. Горение и пожарная опасность веществ. Терминология).

Для виникнення і протікання процесів горіння необхідні: горюча речовина, окислювач та джерело запалення.

Горюча речовина – тверда, рідка або газоподібна, здатна окислюватись з виділенням тепла і випромінюванням світла.

Окислювач – кисень повітря, а також хлор, фтор, сірка і кисневмісні рідини, що при нагріванні чи ударі виділяють кисень.

Джерело запалювання – всяка дія на горючу речовину та окислювач, що викликає горіння.

Відкриті джерела запалювання – що світяться, (полум’я, іскри, розжарені предмети), приховані – що не світяться (тепло хімічних реакцій, адсорбція, мікробіологічні процеси, тертя, тощо).

Горіння виникає при взаємодії горючої речовини, окислювача і джерела запалювання (рис.4.1):

 

 

 

 

 

Рис.4.1.Складові частини горіння.

При відсутності хоча б одної з названих умов горіння не виникає. Тому науковий зміст попередження пожеж полягає у недопущенні одночасної взаємодії трьох умов, а боротьби з пожежами – у роз’єднанні їх, ізоляції одне від одного.

Горіння може виникати у різних формах:

- возгоряння - горіння під дією джерела запалювання;

- спалах - швидке згоряння горючої суміші, що не супроводжується стисненням газів;

- запалення - загоряння, що супроводжується появою полум’я;

- самозаймання - різке підвищення швидкості екзотермічних реакцій, що призводить до горіння (закінчується горінням);

- вибух - швидке перетворення речовин (вибухове горіння),яке супроводжується виділенням енергії і утворенням стиснутих газів, спроможних виконувати певну роботу (в основному це робота руйнування).

На процес горіння дуже впливають тиск та температура.

Температура спалаху – найменша температура речовини, при якій вона виділяє пару та гази, що спалахують, але швидкість утворення їх недостатня для стійкого горіння.

Температура займання – найменша температура, при якій швидкість утворення пари та газів достатня для стійкого горіння.

Температура самозаймання – найменша температура, при якій різко підвищується швидкість екзотермічних реакцій, що закінчується горінням з полум’ям. Проміжок часу до загоряння – період індукції, або період запізнення самозаймання.

Пожежа - неконтрольоване горіння, що причиняє збиток. Своєчасна ліквідація такого горіння (до несення збитків) називається відвернутою пожежею.

Небезпечний фактор пожежі - фактор, що призводить до травми, отруєння, або загибелі людини, а також до матеріальних збитків.

Небезпечні фактори пожежі:

- відкритий вогонь та іскри;

- підвищена температура повітря, предметів;

- токсичні продукти горіння;

- дим, знижена концентрація кисню;

- завалені і пошкоджені будови; споруди, установки;

- вибух;

- паніка.

Пожеженебезпечні властивості матеріалів визначаються їх схильністю до займання, особливостями горіння, властивостями піддаватися гасінню. Ступінь пожежної небезпеки матеріалів залежить від їх агрегатного стану, фізико-хімічних властивостей, конкретних умов зберігання і застосування.

Схильність до займання – це спроможність матеріалу самозайматися, спалахувати або затлівати від різних причин.

Горючість – спроможність горіти. Всі матеріали за ступенем горючості поділяють на горючі, важко спалимі і неспалимі.

Горючі матеріали (що загоряють) - спроможні самостійно горіти в повітрі.

Важко спалимі - не спроможні самостійно горіти в повітрі після вилучення джерела запалювання.

Неспалимі - не спроможні до самостійного горіння в повітрі (однак це не означає, що вони зовсім не горять, справа тільки в умовах).

Для будівельних конструкцій і споруд важливі показники:

- вогнестійкість – спроможність зберігати несучу і відгороджувальну функції в умовах пожежі;

- межа вогнестійкості – період часу до: а) виникнення в конструкції наскрізних тріщин; б) підвищення температури на зворотній від вогню поверхні більш, ніж на 140 ⁰С в середньому, або на 180 ⁰С в будь-якій точці, або понад 220 ⁰С; в) втрати несучої спроможності.

Залежно від меж вогнестійкості будівельних елементів, всі будови і споруди поділяються на п'ять ступенів вогнестійкості(I, II, III, IV, V); наприклад, межа вогнестійкості для несучих стін: І – 2,5 год., IV – 0,5 год., V – не нормується; тобто з підвищенням ступеню вогнестійкості будівлі межа вогнестійкості зменшується.

Пожежа має три характерні часові фази.

В першій фазі відбувається розповсюдження горіння і полум'я охоплює основну частину горючих матеріалів (до 80 %). У другій фазі досягається максимальна швидкість горіння з постійною швидкістю втрати маси. У третій фазі швидкість вигорання знижується, відбувається догоряння тліючих матеріалів.

У просторі пожежа має три зони (просторові зони пожежі): зона горіння, теплової дії, задимлення.

В зоні горіння відбувається підготовка горючих речовин до горіння і саме горіння, виділяється все тепло і створюється найвища температура.

В зоні теплової дії йде теплообмін, зміна стану матеріалів, підготовка їх до спалаху та горіння. Теплопередача відбувається – конвекцією, випромінюванням і теплопровідністю.

Зона задимлення – частина простору навкруги зони горіння, що заповнена димовими газами у концентраціях, які створюють загрозу життю та здоров'ю людей, заважають гасінню пожежі.

Зона задимлення в приміщеннях і на відкритому повітрі має свої особливості. Саме у просторових зонах пожежі реалізуються її небезпечні фактори. При безпосередній дії полум’я на тіло людини виникають опіки.

Велика небезпека існує при загорянні одягу на людині. Теплове випромінювання інтенсивністю вище 1,5 – 2 кВт/м² викликає опіки відкритих поверхонь тіла, очей тощо.

Температура навколишнього середовища 60 – 70 ⁰С небезпечна для життя людини, особливо при високій вологості. Димові гази становлять велику небезпеку для життя. Діоксид вуглецю СО₂ у концентрації 3…4,5% небезпечний для життя при вдиханні 30 хвилин, а концентрація 10 % викликає смерть. Оксид вуглецю СО при концентрації в димі 0,05 % небезпечний для життя, а при 0,5 % викликає смерть при вдиханні протягом кількох хвилин. СО блокує гемоглобін у крові, при цьому порушується надходження кисню у тканини з легень. У деяких випадках димові гази вміщують окиси азоту, синильну кислоту, дія яких навіть в малих концентраціях викликає смерть (окис азоту – 0,025 %, синильна кислота – 0,002 %).

Небезпечним для життя є вдихання повітря із зниженою концентрацією кисню (менше 16 %), при концентрації нижче 10 % людина втрачає свідомість, нижче 6 % - з’являються судороги і через декілька хвилин - смерть.

При вибухах апаратів, блоків, при обваленні конструкцій будівель виникає пряма загроза життю людей.

Статистика каже, що 90% пожеж виникає з вини людини, 7-8% від блискавок, 2-3% з інших причин.

Основні причини пожеж:

- несправності опалювальних систем і неслушне користування ними;

- несправність електрообладнання і порушення правил експлуатації;

- необережне користування вогнем і нагрівальними приладами;

- паління;

- самозаймання і самозапалювання горючих речовин;

- неправильне зберігання пально-мастильних матеріалів;

- природні явища – блискавки, розрядження статичної електрики, вибухи пари, газів тощо;

- використання спеціальних запальних засобів.

Якщо горіння відбувається у замкнутому просторі, або вихід газів утруднений, продукти реакції нагрівають прилежний до полум’я газ і заставляють його рухатись. Безпорядний рух об’ємів газу горючої суміші викликає значне збільшення поверхні фронту полум’я і виникає вибух.

Вибух – швидке перетворення речовин з виділенням енергії і утворенням стиснутих газів, спроможних виконувати роботу.

Основні параметри вибуху:

- тиск на фронті ударної хвилі;

- найбільший тиск вибуху;

- швидкість зростання тиску;

- руйнівні або фугасні властивості вибухонебезпечного середовища.

Тиск при вибуху стає в прямій залежності від температури горіння. Цей тиск передається до газу, який ще не горів, у вигляді ударної хвилі, стискує цей газ та розігріває його. При достатньому підвищенні температури ударної хвилі виникає режим розповсюдження реакції – детонація.

Детонація – особлива форма вибухового горіння, коли імпульс займання передається від шару до шару за допомогою імпульсу тиску (а не теплопровідністю).

Горючі речовини можуть знаходитись у трьох агрегатних станах. При визначенні їх пожежної та вибухової небезпеки використовують таку класифікацію:

- гази - речовини, тиск пару яких при t = 50 ⁰С не нижче 300 кПа;

- рідини - речовини з температурою плавлення нижче 50 ⁰С;

- тверді речовини – з температурою плавлення вище 50 ⁰С;

- пил - розмолоті тверді речовини з розмірами часток до 850 мкм; осівший з повітря пил називають гель; аерозоль – виваженні частини рідини або твердої речовини у газовій суміші.

Найбільшу пожежну небезпеку становить пил у повітрі, тобто аерозоль; він здатний не тільки горіти, а і вибухати.

За небезпекою спалаху і вибуху пил поділяють на чотири класи:

І клас - вибухонебезпечний пил у стані аеровиваги з нижньою межею запалювання (вибуху) при концентрації до 15 г/м³;

ІІ клас - те ж саме, з нижньою межею запалювання від 16 до 65 г/м³ (деревинне борошно, льоновий пил і т.п.);

ІІІ клас - найбільш пожежонебезпечний осівший пил (гель) з температурою самозаймання до 250⁰С (табачний, бавовняний і т.п.);

ІV клас - пожежонебезпечний пил з температурою самозаймання вище 250⁰С (пил вугілля із зольністю 32 – 36%, пил деревинних ошурок і т.п.). Нижні межі вибуховості пилу ІІІ і ІV класів знаходяться вище 65 г/м³.

Найбільш важливим параметром пилу є його дисперсність. Чим вище дисперсність аерозолю, тим сильніше розвинута його поверхня, вище хімічна активність, нижче температура самозаймання та ширше температурний інтервал, в якому можливий вибух.

На швидкість горіння аерозолю суттєво впливають: концентрація і дисперсність пилу, вологість пилу і повітря, швидкість руху повітря і вміст у пиловій хмарі кисню, здатність при нагріванні виділяти або утворювати газоподібні продукти.

Горіння осівшого пилу (аерогелю) за своїм характером не відрізняється від горіння твердих речовин, але протікає більш енергійно. У виробничих умовах аерогель являє собою значну пожеже- та вибухонебезпеку, оскільки при виникненні навіть зовсім невеличкого спалаху, іскри осівший пил спалахує і призводить до утворення аерозолю, горіння якого може супроводжуватися вибухом.

Вибухова спроможність сумішей горючих газів, пари або пилу з повітрям зберігається лише у визначених інтервалах співвідношень їх компонентів – так званих концентраційних меж запалювання.