Villamos hálózatok tűzvédelme

Átírás

1 Nagy Lajos Villamos hálózatok tűzvédelme Az elektromos áram, mint tűzokozó 2. rész 2008

2 HÁLÓZATVÉDELEM / TŰZVÉDELEM Villamos hálózatok tűzvédelme Az elektromos áram, mint tűzokozó A szigetelés előzetes sérülése következtében fellépő öregedés Az elősérülések pl. rövidzárlatok következtében jöhetnek létre. A kábelek, vezetékek rövid ideig terhelhetők rövidzárlati árammal. Általában 5 s rövidzárási időt fogadnak el, ami alatt pl. a szokásos PVC szigetelésű vezeték 160 C-ra melegedhet fel. A rövidzár többszöri fellépése sem okozhatja a kábel (vezeték) veszélyes mértékű elősérülését. Ez természetesen nem vonatkozik a gyors egymásutánban, néhány másodpercként fellépő rövidzárlatokra, de ezeknek nincs is komoly valószínűsége. Hasonló a helyzet az esetleges túlterheléssel kapcsolatosan is. Egy szokványos vezetéknek például kb. 45% -os túlterhelést 1 óráig, míg 63 A-nál nagyobb áramok esetében, legalább 2 óráig kell károsodás nélkül elviselnie. Amennyiben a villamos berendezés tervezése, kivitelezése korrekten történik, akkor ezeket az előfeltételeket be kell tartani, és ezáltal a kábelek, valamint a vezetékek a kötőelemeket is beleértve kellő védelmet kapnak. Ha már rövidzárlat előtt is elősérült volt a szigetelés, vagy a vezeték és a kötőelemek tervezése, kivitelezése nem elővigyázatosan történt, akkor a rövidzárlatok vagy a tartós túlterhelések Túlfeszültségi kategória A besorolási környezet jellemzői mindenképpen szigeteléssérülést okoznak, amelynek előbb-utóbb egy tűzveszélyes ívhúzás lesz a végkimenetele. Tranziens túlfeszültségek A túlfeszültségek is okozhatnak a kábelen vagy a vezetéken szigetelés-elősérülést. Itt elsősorban az átmeneti, tranziens feszültségekről van szó, amelyek kapcsolási műveleteknél, és mindenekelőtt villámlás hatásaként keletkezhetnek. A tranziens túlfeszültség az utóbbi időben EMC-biztos szerelés címszó alatt egyre gyakrabban kerül szóba. Különösen a villámlás okozta túlfeszültségeket kell említeni. Az elektromos berendezés konfigurálásától és a villámcsapás helyétől függően a túlfeszültségek messze meghaladhatják a 10 kv nagyságrendet. A kapcsolókészülék felállítási helyén előforduló villámcsapás, kapcsolási folyamat okozta túlfeszültséget IV. és I. közötti számokkal jelölik. Az ipari környezetben felállított kapcsolókészülékek III. túlfeszültségű osztályúak. A túlfeszültség-kategória osztályozását az 1. táblázat foglalja össze. A feszültségimpulzusok károsíthatják a fogyasztók és a vezetékek szigetelését is, ezáltal kúszóáramot, sőt glimmelést, ill. ívhúzást okozhatnak. A kúszóáramút lényegében két villamosan vezető alkatrész között 1. táblázat. A túlfeszültségű osztályt tekintve, a különböző kapcsoló készülékek a táblázatban megadott területeken alkalmazhatók. VDE 0109 IV. Közvetlenül a betáplálásnál, pl. távvezeték becsatlakozásánál alkalmazható. Ennél a betáplálási pontnál villámcsapás előfordulhat. III. Különleges követelményeknek megfelelő, olyan telepített kapcsolókészülék, amelyet túlfeszültség-korlátozó eszköz véd. Ide soroljuk az alacsony feszültségű elosztók kapcsolóit, valamint az ipari hálózatok kezelőszerveit. II. Telepített elosztóberendezésekhez csatlakozó fogyasztók táplálása. Ide soroljuk a háztartási készülékeket, valamint a villamos szerszámokat. I. Túlfeszültség-védelemmel ellátott hálózatról táplált fogyasztók kapcsolására. Ide soroljuk az elektronikus vezérlések kapcsolását. a szigetelőanyag mentén mérhető legkisebb távolság. Értékét a névleges szigetelési feszültség, a szennyeződési fokozat és a szigetelőanyag átívelési kúszóárammal szembeni szilárdsága szabja meg. A nulla vezeték megszakadása Másik jelenség, amely veszélyes túlfeszültséget okozhat, a nulla vezeték megszakadása. Gyakran kivitelezési hibából származik ez a veszély, mert szerelésnél a nulla vezető megtörik, egy érintkezőkapocs nincs megszorítva, vagy egy préselt kötés nem szakszerűen lett elkészítve. A nulla vezető túlterhelése is vezethet a nulla vezető szakadásához. A következmények mindig ugyanazok: a nulla vezető szakadása kiszámíthatatlan üzemállapotokat, feszültségeltolódásokat és túlfeszültségeket okozhat. Most csak az esetlegesen fellépő túlfeszültségekről és a fogyasztókon emiatt fellépő túlterhelésről lesz szó. A példaként hozott probléma akkor lép fel, ha két egyfázisú váltakozó áramú fogyasztó két különböző fázisra van kötve, és megtörténik a nulla vezető szakadása. A két fogyasztó ekkor automatikusan sorba kapcsolódik, és ezen jelenik meg a teljes vonali feszültség. Az így létrejött soros kapcsolásban a teljes feszültség az ellenállások arányában oszlik meg. Ez látható az 1. ábrán. Az 1. ábrán szereplő ellenállások értékei: R1= U 02 /P 1 = 2302 V 200 W = 265 Ω R2= U 02 /P 2 = 2302 V 2000 W = 26 Ω /7 elektroinstallateur

3 TŰZVÉDELEM / HÁLÓZATVÉDELEM A fogyasztókon így az alábbi feszültségek lépnek fel: U 1 = 400 V 265 Ω / (265 Ω+ 26 Ω) = 364 V U 2 = 400 V 26 Ω / (265 Ω + 26 Ω)= 36 V Látható, hogy a számítógépen az üzemi 230 V feszültséghez képest kb. 64%-kal nagyobb feszültség lép fel. Az ilyen módon fennálló veszélyt nem lehet lebecsülni. Voltak esetek, amelyeknél a számítógépek Stand by (készenléti állapot) módban voltak, ezeken túlfeszültség következtében tüzet okoztak, mert a készenléti elektronika soros kapcsolásba került egy kis ohmos készülékkel, és a fent leírt okok miatt veszélyes túlfeszültség jutott rá. Például, ha egy kikapcsolt PC tartósan a hálózaton van, akkor előfordulhat, hogy ez a látszólag kikapcsolt készülék kigyullad, amennyiben a nulla vezető megszakad! Megoldás csak a szakszerű, korrekt kivitelezés lehet. Nagyon fontos az érintkezőkapcsok helyes megválasztása, biztos kötések készítése szorítós, préselt, csavaros és a kábelek, vezetékek biztos szerelése. Hajlítási sugarak Az előirt hajlítási sugarak be nem tartása is a gyakori szerelési hibák közé tartozik. Ennek a gyakorlatban több oka is lehet. Gyakran esztétikai okokra vezethető vissza ez a hibaforrás, mert egy 90 -os ív jobban mutat a kábelezésnél, vagy a helyhiány, ha be kell szorítani a kábelezést, de még sajnos a szakmai tudatlanság is szerepet játszhat ebben. A kis hajlítási sugár következményei az alábbiak lehetnek: villamos tulajdonságok megváltozása (ohmos ellenállás, villamos térerősségek növekedése a vastagabb szigetelés miatt, átütési szilárdság csökkenése), nagyobb hajlam a repedezésre, 1 bizonyos körülmények között a rézvezető struktúrájának megváltozása, a hajlítási ív tartományában pontszerűen megnövekszik a réz ellenállása, ezáltal helyi felmelegedés keletkezhet. Rágcsáló állatok által okozott kábelszigetelés hibája A DIN VDE norma szakasza megköveteli, hogy ha rágcsálókkal lehet számolni, megfelelő gondossággal kell eljárni. Már a tervezésnél gondolni kell erre a lehetőségre és a megfelelő intézkedéseket meg kell hozni. Ezek tárgyalása az alábbi pontokban található: a kirágások okozta sérülések akkor jelentenek különösen nagy tűzveszélyt, ha a kirágás a rézérig történik. Az ilyen sérülést gyakran a nagy szigetelési ellenállás mérésével lehet indikálni, mivel a lecsupaszított vezetőerek közti levegő igen nagy ellenállású. A mérőműszert a tökéletesnek látszó szigetelés félrevezeti. Csak a behatoló nedvesség, valamint a szennyeződés, vagy mindkettő hatására alakul ki a kúszóáram. Van, amikor csak akkor jelentkezik a hiba, amikor a régi kábelek mellé új kábelt húznak be, és a sérült kábel erei összeérnek, amelyek a zárlat helyén ívet húznak. A szigetelés mechanikai sérülései Az elektromos berendezés sérüléseit okozhatja: nem szakszerűen végzett szerelés, utólagos szerelések, változtatások, javítások, más rendszerek működése, a berendezés üzemeltetőjének szakszerűtlensége. A mechanikai sérülések téma kapcsán világos, hogy egy adott helyen lévő rendszert nem lehet önmagában szemlélni. Az elektromos berendezés létesítőjének folyamatosan figyelnie kell azokat a rendszereket, amelyek a szereléskor, a létesítés fázisában vagy a későbbi javítási munkáknál a kábelekre, vezetékekre és az egyéb villamos üzemi készülékekre veszélyt jelenthetnek. Annak is világosnak kellene lennie, hogy a kész berendezés használatakor a felelős tervező előírásait a kivitelező és majdan az üzemeltető folyamatosan szemmel tartsa annak érdekében, hogy az elektromos berendezés üzemeltetése során keletkező veszélyek kizárhatóak legyenek. között kis távolság esetén számolni kell azzal a lehetőséggel, hogy a felületek szennyeződése folytán kúszóáram keletkezik, amely tűzveszélyes lehet. A fent említett távolságokat az eszköz gyártója megfelelően nagyra választja. Veszély csak akkor lép fel, ha nedvesség, olaj és porszennyeződés keletkezik, amit hosszabb időn át nem távolítanak el. Itt is az elektromos berendezés tisztán tartása a megelőzés módja. A DIN VDE norma szerint ügyelni kell továbbá a tervezés, valamint a kivitelezés során az eszközök környezeti feltételeinek megfelelő kiválasztására. Olyan helyiségben, ahol gyakran nedvességgel vagy olajtartalmú gőzökkel kell számolni, eleve megfelelően magas védettségi fokozatot kell választani. Az MSZ külön is kitér a feldolgozott vagy tárolt anyagok jellege miatt tűzveszélyes helyiségekre. A szabvány így rendelkezik: Általában karbantartással kell gondoskodni arról, hogy a lerakódott por vastagsága ne érje el az 5 mm-t. Számottevő éghető por várható jelenléte esetén a villamos szerkezeteket úgy kell méretezni, hogy felületi hőmérsékletük legalább 50 o C-kal kisebb legyen az éghető por 5 mm vastagságú rétegének izzási hőmérsékleténél. Szükség esetén ezt a villamos szerkezet terhelésének korlátozásával lehet elérni. Néhány gyakoribb éghető por 5 mm vastag izzási hőmérsékletét a szabvány táblázatos formában is megadja. A szabvány sorait elolvasva úgy tűnik, hogy viszonylag egyszerű követelményeket kell teljesíteni. Amikor azonban a valóságban is utánajárunk a problémának, már közel sem ilyen egyszerű a kérdés, mert bizonyos fogalmak, ezáltal a követelmények nem is mindig határozhatóak meg, ill. értelmezhetőek pontosan! Forró felületek A VDI 2263 irányelv pontja foglalkozik a forró felület fogalmával. A gyulladási folyamatnál a forró felületek a közvetlen kapcsolat miatt porrobbanásokat is kiválthatnak, de ugyanakkor a lerakódott port is meggyújthatják. Üzemszerűen forró felületek az alábbiak lehetnek: forró készülékek felületei, fűtőberendezések, szárítók, gőzvezetékek, Felületi szennyeződések A feszültség alatt álló aktív részek, vagy az üzemszerűen feszültség alatt álló részek elektromos üzemi eszközök. Zavar esetén a mozgó alkatrészekkel felszerelt készülékek és gépek a súrló- elektroinstallateur 2007/7 29

4 HÁLÓZATVÉDELEM / TŰZVÉDELEM dás miatt a normál üzemi hőmérsékletüknél magasabb hőértékeket is elérhetnek. Ilyenek például: motorok, ventilátorok, mechanikus szállítóberendezések, malmok, keverők, csúszó- és gördülőcsapágyak. Az éghető porok által előidézett veszélyek A portüzek és porrobbanások veszélyével a VDI 2263 irányelv foglalkozik. Az éghető porok által előidézett gyulladások és robbanások veszélye kevésbé ismert, mint az éghető gázok és folyadékok kezelése során felmerülő veszélyek. Ezáltal a felmerülő veszélyhelyzeteket esetenként tévesen ítéljük meg. A gyulladás és a továbbterjedő égés csak akkor lehetséges, ha egy helyen és egy időben: exoterm oxidációra képes anyag, elegendő oxigén és potenciális gyújtóforrás van jelen. A robbanás bekövetkezéséhez e feltételeken felül szükséges még: az éghető anyag megfelelő finomsága, a felkavart por robbanási határértéken belüli koncentrációja. Amennyiben a szükséges feltételek egyike nem áll fenn, nem keletkezhet tűz, ill. nem következhet be robbanás. A por keletkezése Jelen irányelv szerint a por olyan tetszőleges formájú, struktúrájú és sűrűségű, finom eloszlású szilárd anyag, amelynek szemcsemérete nem éri el az 500 μm-t. Az üzemeltetés kapcsán megkülönböztetünk: hasznos port, pl. daraboláskor, hulladékport, ami pl. a hasznos por átrakásakor, tömítetlenségből vagy nem megfelelő elszíváskor keletkezhet, lerakódott port, vagy felkavart port. 2. táblázat Szennyeződési fokozat Besorolás módja 1. Nincs, vagy csak száraz, vezetőképes por fordulhat elő. Az elszennyeződés nincs hatással a kapcsoló feszültségállóságára. 2. Általában csak nem vezetőképes szennyeződéssel kell számolni. Páralecsapódáskor átmenetileg vezetőképes szennyréteg alakulhat ki. 3. Ide soroljuk az ipari környezetben használt kapcsolókat. Ebben a környezetben vezetőképes szennyeződés, vagy száraz és nem vezetőképes, de páralecsapódáskor átmenetileg vezetőképessé váló szennyréteg fordulhat elő. 4. Ebben a környezetben a szennyeződés fémpor, eső, vagy hó lerakódásakor vezetőképes réteg alakul ki A por viselkedése tűz esetén Amennyiben a szilárd anyagok exoterm módon oxidálhatók, azaz ha hőleadás esetén reagálnak az oxigénnel, akkor a belőlük keletkező finom anyagot éghető pornak nevezzük. A szilárdanyag/gáz reakciók lefolyása a reakcióban részt vevő anyagok kémiai tulajdonságai mellett elsősorban a szilárd anyag reakcióképes felületétől függ, amely szintén egy másik tényező függvénye, mégpedig a szilárd anyag finomságáé, és koncentrációjáé. Az ülepedés, ömlesztés, csomagolás során keletkezett porrétegek gyulladás után általában lassú lefolyású reakciókra hajlamosak, amilyen az égés, az izzás vagy a fülledés. A felkavart por mint pl. porfelhők, por és levegő keverékei bizonyos koncentrációs határértékeken belül a gyulladás után robbanásszerűen éghet el. A szilárd anyagok égésének megjelenési formái (exoterm oxidáció) ezért a lassan terjedő izzás és a gyors lefolyású robbanás közötti széles spektrumban változhatnak. A felkavart és a lerakódott por kölcsönhatásairól sem szabad megfeledkeznünk. A felkavart por egyrészt lerakódhat, másrészt pedig a lerakódott por külső hatásra pl. egy terjedésben lévő robbanás nyomólökésének hatására felkavarodhat, és ezáltal további robbanóképes keveréket képezhet. A porok levegővel való elkeverhetőségének időbeni és térbeli korlátozottsága miatt gyakorlatilag sohasem keletkeznek homogén por/levegő keverékek. Emiatt a robbanási határértékeknek a porok esetében nem ugyanaz a biztonságtechnikai jelentésük, mint a gáz/levegő keverékeknél. Ez főként a felső robbanási határértékre érvényes. 20 g/m 3 alatti, levegőben jelen lévő porkoncentrációk esetén általában nem kell porrobbanástól tartani. A porkoncentráció kiszámításakor gyakran az adott helyiség egészében, vagy a tartály vagy a berendezés teljes térfogatában jelen lévő teljes pormennyiségből indulnak ki, és egyenletes poreloszlást feltételeznek. Ez az összegszerű szemléletmód azonban a poreloszlás inhomogenitása miatt nem tükrözi az egyes résztérfogatok koncentrációs viszonyait. Lokálisan különféle porkoncentrációk állhatnak fenn. A helyiségek, berendezések vagy tartályok egyes részeiben tehát akkor is lehet robbanásveszély, ha a teljes térfogatra vonatkoztatott koncentráció a robbanási tartományon kívülre esik. Fontos még egy szemléletbeli tévedést eloszlatni a tűz és a robbanásveszély kapcsolatában. Bár a tervezéskor és a kivitelezéskor a két veszéllyel együtt kell számolnunk, az egyik védelem megléte nem jelenti a másik veszélyforrás automatikus megsemmisítését is. Egy robbanáselfojtó védelem tehát nem jelent egyben tűzvédelmet is, és ez fordítva sem igaz! A villamos berendezések tervezésénél a kérdést komplexen kell kezelni, de külön, egymással harmonizáló megoldást kell alkalmazni a tűzveszély, valamint a robbanásveszély elhárítására /7 elektroinstallateur

5 TŰZVÉDELEM / HÁLÓZATVÉDELEM 5 Szennyeződési fokozat A szennyeződési fokozat 1. és 4. közötti szám, amely a kapcsolókészülék felállítási helyén várható, a feszültségállóság csökkenését eredményező vezetőképes por mennyiségére és a levegő nedvességtartalmára jellemző (IEC 947-1; ). Az elszennyeződési fok szerinti besorolást a 2. táblázat tartalmazza. 6 Páralecsapódás A kondenzvízképződés problémája elsősorban a magas, IP 54 védettségű dobozokban jelentkezik. Itt ugyanis a dobozok és ezek anyagának erős szigetelése miatt túl csekély a külső és a belső hőmérséklet-kiegyenlítődés. Az ábrákon végigkövethető, hogy miként képződik a magas védettségű dobozokban a kondenzvíz. A 2. ábra egy bekapcsolt állapotban lévő készüléket ábrázol, amelyben a beépített készülékek működése következtében a belső hőmérséklete magasabb, mint a külső környezeti hő mérséklet. A 3. ábra azt ábrázolja, hogy a meleg belső levegő igyekszik a nedvességet megkötni. Ez a nedvesség kívülről jön a tömítésen keresztül, mivel az elosztódoboz a gáz behatolásával szemben nem ellenálló. A 4. ábra az elosztó kikapcsolás utáni állapotát mutatja. A berendezés lekapcsolása miatt lecsökken a belső hőmérséklet. A hidegebb levegő nedvességet ad le, amely mint kondenzvíz lecsapódik az elosztó hidegebb belső felületén. Az ábrasorozat szemlélteti a kondenzvíz képződését helyiségben történő szerelésnél. Ez minden olyan közegben bekövetkezik, ahol magas a páratartalom, és nagy hőmérséklet-változással kell számolni. Az 5. ábra a szabadban történő védett és nem védett jellegű szerelésnél mutatja be a kondenzvíz képződését. Az ilyen körülmények között végzett szerelésnél képződhet kondenzvíz az időjárástól, a magas légnedvességtől függően, valamint a falat közvetlenül érő napsugárzástól és hőmérséklet-csökkenésből eredően. Megoldások kondenzvíz-kicsapódás ellen Az összeszerelés helyének tudatos kiválasztásával, kerülve a hőmérséklet-különbségeket, elkerülhető a kondenzvíz kicsapódása. A 6. ábra egy megoldást mutat elosztódobozok szereléséhez arra az esetre, amikor a telepítés helye nem választható meg szabadon. Az ábra mutatja, hogy kondenzvíz-membránok alkalmazásával a lecsapódott pára a dobozokból elvezethető. Ennek érdekében ezek a kondenzvíz-membránok a dobozok legmélyebben fekvő részén nyílnak. Az elosztószekrények szellőztetéséhez szellőzőbetéteket használnak. A 6. ábra egy függőlegesen falra szerelt elosztószekrényt mutat. A magas belső hőmérséklet miatt, vagy a kondenzvízképződés veszélyére gondolva a szellőzőbetétek a szekrényfalak oldalaira helyezhetők fel. Nagy Lajos elektroinstallateur 2007/7 31

6 HÁLÓZATVÉDELEM / TŰZVÉDELEM Villamos hálózatok tűzvédelme Az elektromos áram, mint tűzokozó. A porok égési és robbanási viselkedése Egy bizonyos por égési és robbanási viselkedése a legmegbízhatóbb módon úgy ismerhető meg, ha az abból vett mintát megvizsgálják, és biztonságtechnikai mutatószámokkal írják körül annak veszélyes tulajdonságait. A védekezési eljárások kiválasztásának és alkalmazásának előfeltétele az, hogy ismerni kell bizonyos biztonságtechnikai mutatószámokat. A porok égési és robbanási tulajdonságait az 1. ábra foglalja össze. A lerakódott poron végzett vizsgálatokat < 250 μm szemcsemérettel végzik. A felkavart porok vizsgálatait alapvetően száraz állapotban, < 60 μm szemcsemérettel kell végrehajtani, mivel tapasztalatok szerint a száraz és finom porok reagálnak a leghevesebben. A lerakódott por Gyúlékonyság Különböző típusú gyújtóforrások (cigarettaparázs, gyújtósfa lángja, gázláng, izzó fémrudak vagy huzalok, mechanikus úton keletkező szikrák) alkalmazásával vizsgálják, hogy az adott anyag meggyullad vagy sem. Égési tulajdonságok Azt vizsgálják, hogy a külső gyújtóforrásból származó tűz képes-e terjedni a lerakódott porban, és ha igen, milyen mértékben. A vizsgálat eredményeként vagy egy égési mutatószámot, vagy a tűz terjedési sebességét adják meg. Izzási hőmérséklet Az izzási hőmérséklettel a forró felületeken elhelyezkedő sima porrétegek gyulladási viselkedése írható le. Meghatározása a következő: egy felforrósodott, szabad felület azon legalacsonyabb hőmérséklete, amely hőmérsékleten a felületen elhelyezkedő 5 mm vastag porréteg meggyullad. Vastagabb porrétegek esetén a gyulladás már alacsonyabb hőmérsékleten is bekövetkezik. Öngyulladás Öngyulladás alatt az a folyamat érthető, amelynek során egy adott pormennyiség minden oldalról érkező hőhatás esetén és levegő jelenlétében előzetes felmelegedés után meggyullad. Azok a hőmérsékletek, amelyek fennállásakor egy porban öngyulladás következik be, függenek a por típusától, a porhalmaz formájától és méretétől, valamint a hőhatás időtartamától. Azonos formánál, de növekvő portérfogatnál ezek a hőmérsékletek alacsonyabbak. Ezért a gyulladási hőmérsékleti értékek megadásakor meg kell adni a porhalmaz formáját és méretét is. Exoterm rothadás Exoterm rothadás alatt az öngyulladással ellentétben az a levegőben lévő oxigén jelenléte nélkül lezajló reakció érthető, amely felmelegedéshez és zárt tartályokban gáz felszabadulása mellett nyomásnövekedéshez vezethet. Ugyanúgy, mint az öngyulladásnál, az exoterm rothadásnál is figyelembe kell venni a térfogatfüggőséget, mennyiségfüggőséget. A felkavart por Porrobbanási képesség A porrobbanási képesség akkor áll fenn, ha a por/levegő keverékben gyulladás után nyomásnövekedéssel járó lángterjedés következik be. Az ilyen reakciók lényegesen gyorsabban mennek végbe, mint a tüzek. Sok esetben a porrobbanási képességet olyan gyújtóforrásokkal lehet megállapítani, mint az elektromos szikra, a láng, vagy az izzó huzal. Bizonyos esetekben ez a vizsgálat nem elegendő ahhoz, hogy egyértelmű adatokat kapjunk. Ilyenkor megfelelő méretű zárt tartályokat és erős gyújtóforrásokat kell használni. Adott esetben szükséges lehet magasabb kiindulási hőmérsékleten végrehajtani a vizsgálatokat. Robbanási határértékek A robbanási határértékek (gyulladási határérték) jellemzik a porok levegővel képződött keverékben kialakuló azon koncentrációs tartományát, amelyen belül robbanás történhet. Általában az alsó robbanási határértéket határozzák meg, ügyelve arra, hogy különböző vizsgálati eljárások különböző eredményekhez vezethetnek. A por/levegő keverékek alsó robbanási határértékét alapvetően vagy kísérleti úton, robbantásos kísérletekkel, vagy termokémiai számítások alapján határozhatjuk meg. Maximális robbanási nyomás, maximális időbeli nyomásemelkedés A robbanási nyomás és a dp/dt időbeli nyomásnövekedés (nyomásemelkedés sebessége) határozzák meg azt a hevességet, amellyel a tetszőleges koncentrációjú por/levegő keverék gyulladás esetén reagál. A maximális értékek a széles koncentrációtartományban végzett vizsgálatokból állapíthatók meg. A maximális robbanási nyomás megfelelő méretű, V>20 l és a golyóformához közelítő formájú zárt tartályokban a gyújtóforrásnak a tartály közepén történő elhelyezése esetén független a térfogattól. Az ettől eltérő körülmények között végrehajtott kísérletek gyakran alacsonyabb nyomásértékeket eredményeznek. A maximális időbeni nyomásnövekedés térfogatfüggő. Minél nagyobb a térfogat, a térfogattörvény /8 9. elektroinstallateur

7 TŰZVÉDELEM / HÁLÓZATVÉDELEM szerint annál kisebb a maximális időbeni nyomásnövekedés. A térfogattörvény csak V> 20 l térfogatokra igaz. Minimális gyújtóenergia Egy éghető por levegővel képződött keverékének minimális gyújtóenergiája, azon kapacitív módon tárolt elektromos energia legalacsonyabb értékét jelenti. Ez az energia a kisülési körben jelenlévő induktivitás által, egy szikraköznyi időben elnyúló kisüléskor éppen elegendő ahhoz, hogy a por és levegő gyulladásra képes keverékét légköri nyomáson és szobahőmérsékleten meggyújtsa. Az ilyen jellegű, időben elnyúló kisülések gyújtóképessége nem vihető át mindig a gyakorlatban bekövetkező kisülésekre. A por/levegő keverék minimális gyújtóenergiája szobahőmérsékleten általában nagyobb, mint 1 mj. A legtöbb por esetén nagyobb, mint 10 mj. Oxigénkoncentrációs határérték Az oxigénkoncentrációs határértéket egy Porok felosztása Lerakódott por Felkavart por Svélgázok Gyúlékonyság Égési tulajdonságok Izzási h mérséklet Öngyulladás Exoterm rothadás Olvadáspont Porrobbanási képesség Max. robbanási nyomás Max. id beni nyomásnövekedés Robbanási értékhatárok Minimális gyújtóenergia Oxigénkoncentráció határérték Éghet ség Robbanóképesség Izzási pont adott por/levegő/inert gáz keverékben kísérleti úton a porkoncentráció változtatása mellett, azon oxigénkoncentrációként határozzák meg, amely esetén már épp nem lehet porrobbanás. Ez a határérték a porra és a mindenkori inert gázra jellemző érték. Az oxigénkoncentrációs határértéket robbantásos kísérletekkel határozzák meg. Egy 1 m 3 tartályban a VDI 3673-as irányelvben megadott határfeltételek mellett kapott véletlenszerű értékek ezek. Az oxigénkoncentrációs határértéket más berendezésekben is meg lehet határozni, ha igazolt, hogy ugyanazokat az eredményeket kapják, mint egy 1 m 3 -es tartályban. A kísérleti úton meghatározott oxigénkoncentrációs határértékből a gyakorlat számára a biztonsági tartalékérték hozzászámításával megkaphatjuk a legnagyobb megengedett oxigénkoncentrációt. Gyulladási hőmérséklet A gyulladási hőmérséklet értékével írják le a felkavart por forró felületen tapasztalható gyulladási viselkedését. A gyulladási hőmérséklet egy forró felület azon legalacsonyabb hőmérséklete, amelyen az adott por és a levegő gyulladásra képes keveréke még meggyullad. A rendelkezésre álló berendezésekben részben svélgázreakciók is történhetnek. Svélgázok Amennyiben a porok vagy a por/levegő keverékek magasabb hőmérsékletnek vannak kitéve, akkor sok portípus esetén svélgázok keletkezhetnek. Ilyenkor a robbanásveszély leírásához a porrobbanási képességre való utalás önmagában nem elegendő. A téves becslések elkerülése érdekében a svélgáz robbanási képességét is figyelembe kell venni a biztonságtechnikai minősítés során. A svélgázok hatását tartalmazzák azok a különféle vizsgálati eljárások, amelyek során a por/levegő keverékeket kötelezően magasabb hőmérsékleteken vizsgálják. Éghetőség, robbanóképesség A svélgázok éghetőségét egyszerű kísérlettel határozhatjuk meg. Akkor minősül bizonyítottnak, ha a felmelegített pormintában a keletkező gázok a gyulladás és a gyújtóforrás eltávolítása után önállóan tovább égnek. Izzási pont Annak meghatározásához, hogy mely hőmérséklet felett kell számítani robbanásveszéllyel a svélgázképződés miatt, olyan vizsgálati eljárást alkalmaznak, amely megközelítőleg megfelel az éghető folyadékok lobbanáspontja meghatározásának, és ezért ezt izzási pont meghatározásnak nevezzük. Hamutartalom Égésh Ütésérzékenység Elektrosztatikus viselkedés Gyulladási h mérséklet Elektrosztatikus viselkedés Védekezési eljárások: A portüzek és porrobbanások elleni védekezési eljárásokat már a létesítmények tervezésekor figyelembe kell venni. Tervezés és üzembe helyezés Építési tevékenységek Az építményeket és egyéb létesítményeket egymástól elkülönítve, vagy más-más módon kell védeni, hogy a tüzek és a robbanások ne hatolhassanak át a szomszédos elektroinstallateur 2007/

8 HÁLÓZATVÉDELEM / TŰZVÉDELEM létesítményekre. Ezért az épületeket pl. tűzszakaszokra bontják. Eljárástechnikai intézkedések A tervezés feladata annak biztosítása, hogy amennyiben a termék felhasználási módja lehetővé teszi, a hasznos por szemcsemérete durva maradjon, az akaratlanul keletkező por mennyisége pedig lehetőleg csekély legyen. Ez a megfelelő munkafolyamat, valamint az alkalmazott anyagok megválasztásával, valamint a megfelelő gépek és berendezések alkalmazásával érhető el. A berendezéssel kapcsolatos megelőző intézkedések Azoknak a berendezéseknek és létesítményeknek, amelyekben por keletkezik, vagy amelyekben port tárolnak, illetve kezelnek, oly mértékben tömítettnek kell lenniük, hogy az megakadályozza a por kijutását. Üzemeltetés A foglalkoztatottakat rendszeresen figyelmeztetni kell a veszélyekre, a szükséges védelmi eljárásokra, és a biztonságtechnikai szempontoknak megfelelő magatartásra vonatkozó oktatásban kell őket részesíteni. A biztonsági intézkedések közül sok olyan akad, amely folyamatos felügyeletet igényel, ugyanakkor az ellenőrzések gyakorisága számos kritériumtól függ, és az adott üzemen belül egyedileg kell meghatározni. Erre üzemeltetési utasításokat kell készíteni. Az éghető porokkal végzett munkához használt üzemi helyiségek tisztántartása a biztonság lényeges feltétele. Amennyiben a lerakódott porréteget felkavarják (pl. a szél, nyomáshullám, sűrített levegő sugár stb.), akkor robbanóképes por/levegő keverékek képződhetnek még akkor is, ha a porréteg csak 1mm vastag volt. Az ilyen por/levegő keverék esetleges meggyulladásakor keletkező nyomáshullám további port kavarhat fel, és ez a káresemények kapcsán gyakran megfigyelt heves szekunder robbanást (helyiségbeli robbanást) idézhet elő. Jól működő elszívó berendezésekkel sem lehet mindig elkerülni az üzemi helyiségek lassan növekvő porosodását. A helyiségeket ezért a porosodás fokától függően takarítani kell. A takarításhoz csak szívókészülékeket szabad használni. A porlerakódások sűrített levegővel való lefúvatását el kell kerülni. Tűzvédelem A lerakódott porokban keletkező tűz előfordulhat: nyílt, lángoló tűzként, és izzásos tűzként. A tüzek megelőzésére, lehatárolására és oltására irányuló intézkedések a mindenkori helyi adottságokhoz és a tűz keletkezésében részt vevő porok tulajdonságaihoz igazodnak. A potenciális gyújtóforrások elkerülése Minden berendezés esetében vizsgálni kell, hogy milyen gyújtóforrások jöhetnek szóba, és hogy ezek megfelelő biztonsággal kiiktathatók-e. Minél érzékenyebbek a termékek, és minél komplexebb a berendezés, annál nehezebb a gyújtóforrások teljes biztonsággal való kiiktatása. A továbbiakban röviden a porok szempontjából fontos gyújtóforrásokat és az elkerülésükre irányuló lehetséges intézkedéseket jellemezzük. Forró felületek Az üzemi eszközök felületi hőmérsékleteinek a termék kritikus hőértékeinél biztonságos mértékben alacsonyabbnak kell lenniük, azaz a por/levegő keverék C-ban mért gyulladási hőmérsékletének a 2/3-át nem léphetik túl. Azokon a felületeken, ahol az izzásra képes por veszélyes lerakódásait nem lehet hatékonyan megakadályozni, a felületi hőmérséklet nem lépheti túl a mindenkori lerakódó por izzási hőmérséklete, mínusz 75 C értéket (VDI 2263 szerint). Különösen 5 mm-nél nagyobb porvastagság esetén kell a felületi hőmérsékletnek annál alacsonyabbnak lennie, minél nagyobb a por vastagsága. Különösen kritikus körülményeknek minősülnek azok az esetek, amikor az üzemi eszközök teljesen porral lefedettek. A berendezések kikapcsolásakor és üzemzavaroknál is el kell kerülni a termék hőtorlódás következtében kialakuló kritikus hőértékeit. Példák védekezési eljárásokra: a porlerakódás elkerülése, illetve eltávolítása, a forró felületek szigetelése vagy leernyőzése, porrobbanás elleni védelemmel ellátott elektromos üzemi eszközök használata, olyan berendezések alkalmazása, amelyeknél a felforrósodás veszélye nem áll fenn, felügyeleti, és karbantartási eljárások a felforrósodás elkerülésére. Nyílt láng, vagy forró gáz A gyulladási folyamat során: a nyílt láng, valamint annak forró reakciós termékei meggyújthatják a por/levegő keveréket és a lerakódott port. Az igen apró lángok is potenciális gyújtóforrások. Védekezési eljárások: a nyílt láng használata a porrobbanás által veszélyeztetett területen tilos! Meg kell akadályozni, hogy az izzó részecskék pl. a fűtőtérből a terméktérbe kerüljenek, és ez által esetleg meggyulladhasson a lerakódott por is. Például a szárítási funkciókra használt forró gázokat csak akkor szabad közvetlenül bevezetni a berendezésekbe, ha az alkalmazott üzemeltetési mód biztosítja, hogy a hőmérséklet biztosan a por/levegő keverék gyulladási hőmérséklete alatt maradjon. Ezenkívül a forró gázok közvetetten is okozhatnak gyulladást. Ez úgy kerülhető el, ha a hőmérsékleteket olyan alacsonyan tartják, hogy ne következhessenek be kritikus folyamatok, mint pl. izzás, a fülledés és az öngyulladás. Mechanikus úton keletkezett szikrák Gyulladási folyamat: a mechanikus úton súrlódásból, köszörülésből és ütésekből keletkező szikrák lehetnek akkorák és olyan magas hőmérsékletűek, hogy a lerakódott, valamint a felkavart port képesek legyenek meggyújtani. A szikrák hőmérséklete és mérete, ezáltal pedig a gyújtóképességük anyagfüggő. A szikranyalábok gyújtóképessége nagyobb, mint az egyedüli szikráké. Amennyiben a szokásos fémes nyersanyagok egymáshoz vagy kőhöz alacsonyabb relatív sebességgel ütköznek, mint 1 m/sec, akkor nem várhatók mechanikus eredetű szikrák. Bizonyos fémek gyorsan mozgó részeinek ütközésekor vagy súrlódásakor keletkezhetnek gyújtóképes szikrák. Védekezési eljárások: a gyújtóképes súrlódási, köszörülési és ütközési szikrák keletkezése mind a viszonylagos sebességek csökkentésével, mind pedig a kedvezőbb alapanyag-kombinációk kiválasztásával korlátozható. Különösen a súrlódó, köszörült vagy ütköző részeknél üzemszerűen mozgó alkatrészeket tartalmazó berendezéseknél alkalmatlanok a titános vagy cirkóniumos alapanyag-kombinációk, valamint a nem rozsdamentes acél könnyűfémes ötvözetkombinációi. A gyújtóképes köszörülésből származó szikrák a köszörűfelület vizes hűtésével általában elkerülhetők /8 9. elektroinstallateur

9 TŰZVÉDELEM / HÁLÓZATVÉDELEM Hegesztés és vágás Gyulladási folyamat: a hegesztőláng és a villamos ív minden esetben képes meggyújtani a robbanóképes por/levegő keveréket. Ezenkívül hegesztéskor és vágáskor olyan fém- és salakrészecskék keletkeznek, amelyek minden irányba szétrepülnek, és szintén potenciális gyújtóforrások. Nem szabad lebecsülni ezeknek a hegesztésből származó szétszóródó anyagoknak a hatótávolságát, annál is inkább, mivel kemény felületekről továbbpattanhatnak. Így akár 10 m-nél nagyobb távolságot is megtehetnek. Védekezési eljárások: hegesztéskor és köszörüléskor a gyújtóforrások nem kerülhetők el. Ezért a munkaterületről el kell távolítani a porlerakódásokat és a por/levegő keverékeket (az érintett berendezés belső részéből is). Ezen túlmenően meg kell akadályozni a további pormennyiségek keletkezését. Esetenként a lehetséges porlerakódások letakarása is elégséges lehet. Különleges figyelmet igényelnek még a kis átmérőjű padló- és faláttörések is, mert ezeken a hegesztés szétszóródó származékai áthatolhatnak a szomszédos és a lejjebb elhelyezkedő helyiségekbe, ahol éghető porba, vagy más éghető anyagokra hullhatnak. A robbanásveszélyes helyiségekben csak a megfelelő védelmi intézkedések betartásával szabad hegesztést végezni. Öngyulladás A porhalmazokban öngyulladással keletkező izzó fészkek vagy tüzek könnyen válhatnak a por/levegő keverék gyújtóforrásává. Az öngyulladásnak kedvez a porhalmazok rossz hővezető képessége, a magas termékhőmérséklet, a nagy mennyiségű raktári készlet, és a hosszú tárolási idő, amely közben a por nem mozog. A lerakódott porban lévő izzó fészkeket nem lehet mindig biztonsággal észlelni. Észrevétlenül elkerülhetnek az üzemen belül az egyik helyről a másikra. Szerves termékek esetén a gyulladást izzás előzheti meg, amelynek során a robbanásveszélyt fokozó svélgázok keletkezhetnek. Védekezési eljárások: az öngyulladásra hajlamos anyagoknál egyedileg kell meghatározni a szükséges védekezési eljárásokat. Ilyenek lehetnek például: a nagyobb anyagmennyiségek szétosztása kisebb egységekre, esetleges térbeli közökkel. A porlerakodások és ráégések elkerülése. A megfelelően alacsony hőmérséklet betartása. A káros nedvesség elkerülése tároláskor. Inertizálás, szilárd anyagok hozzáadása. A védekezési eljárások idejekorán történő bevezetését szolgálják pl. a hőmérséklet ellenőrzése, a tűzjelző berendezések. A könnyen éghető porok különleges védelmi intézkedéseket tesznek szükségessé. Csak inert gáz alatt, vagy arra alkalmas folyadékokban feliszapolva tárolhatók és kezelhetők; az inert gáz vagy a folyadék elvesztése esetére azonnali oltási tevékenységet kell betervezni! Elektromos üzemi eszközök Gyulladási folyamat: az elektromos üzemi eszközökben szikrák és forró felületek jelenthetnek gyújtóforrást. Védekezési eljárások: a robbanásveszélyes területeken alkalmazott elektromos berendezéseket a robbanásveszélyes helyiségekben alkalmazott elektromos berendezésekről szóló rendelet szabályozza, és a vonatkozó műszaki szabályozások szerint kell őket telepíteni és üzemeltetni. Statikus elektromosság Gyulladási folyamat: Az elektrosztatikus feltöltődések az általuk előidézett kisülési jelenségek miatt jelenthetnek gyulladásveszélyt a robbanóképes por/levegő keverékekre és porlerakódásokra. A feltöltődött vezetőképes tárgyak szikrával járó kisülései meggyújthatják a por/ levegő keverékeket, ha a kapacitásból és a feszültségből kiszámítható energia nagyobb, mint a por minimális gyulladási energiája. Ügyelni kell arra, hogy a tisztán kapacitív, szikrával járó kisülések rendszerint kevésbé gyulladásveszélyesek, mint az időben elnyúlóak. A minimális gyújtóenergia bekezdésben írtak alapján az alábbi folyamatok különböztethetők meg: 1. típusú koronakisülések a vezetőképes, földelt alapra, pl. fémre szerelt nem vezetőképes rétegek (rétegvastagság < 8 mm) elválasztási vagy intenzív súrlódási folyamatai során keletkeznek, képesek a por/levegő keverékek meggyújtására. Ez a kisüléstípus pl. szigetelten burkolt szállítóvezetékekben, légsugaras malmoknál, valamint nem vezetőképes szállítószalagokon és hajtószíjaknál lehetséges. 2. típusú (normál) koronakisüléseket nagy töltéssel rendelkező nem vezető felületek idézhetnek elő, pl. fóliák, szűrőanyagok, műanyag csövek, a lerakódott vagy felkavart por. Tapasztalatok szerint nem vezetnek por/levegő keverékek gyulladásához. A koronakisülések csak hibrid gázoknál okoznak gyulladásveszélyt. Védekezési eljárások: Szikrakisülés. A 10-es zónában elektrosztatikus földeléssel (a levezetési ellenállás kisebb mint 10 6 ohm) kell ellátni minden olyan vezetőképes tárgyat, amely veszélyes mértékben feltöltődhet. A földelés elhanyagolható olyan tárgyak esetében, amelyek annyira kis méretűek, hogy nem tárolódhat rajtuk a minimális gyújtóenergia. Ugyanez igaz a kb. 10 pf, vagy annál kisebb kapacitású alkatrészekre is, pl. fogantyúkra, csavarokra. A 11-es zónában a vezetőképes tárgyakat nem kell ellátni elektrosztatikus földeléssel, kivéve, ha ezek a tárgyak annyira feltöltődnének, hogy folyamatos gyújtóképes kisülések lennének várhatók. Csúszószáras koronakisülések vezetőképes szerkezeti anyagok felhasználásával kerülhetők el. Koronakisülések: mivel a koronakisülések a tapasztalatok szerint nem gyújtják meg a por/ levegő keveréket, a feltöltődésre képes, nem vezető tárgyak, pl. szűrővásznak, ömlesztett áruk, vagy a por töltéseit nem kell elvezetni. Ömlesztett kúpkisülés. A feltöltődés korlátozására irányuló eljárásokon kívül pl. a szállított mennyiség és a szállítási sebesség csökkentése megelőző és aktív védelmi eljárások jöhetnek számításba. Villámszerű kisülések. A 3 m, vagy annál kisebb átmérőjű és tetszőleges magasságú hengeres tartályokban villámszerű kisülések nem várhatók. A nagyobb tartályokban akkor nincs gyulladásveszély, ha a teljes belső térben kisebb a térerősség 500 kv/m-nél. Nagy Lajos IRODALOM: MSZ EN :1993 Robbanásvédelmi rendszerek. Robbanóképes por-levegő keverékek robbanási jelzőszámainak meghatározása MSZ szabványsorozat: Környezetszennyező részecskék és részecskerendszerek vizsgálata. VDI 2263 irányelv: Portüzek és porrobbanások: veszélyek, megítélésük, védelmi eljárások MSZ :1988 Tűzvédelem fokozott kockázat, vagy veszély esetén. elektroinstallateur 2007/

10 HÁLÓZATVÉDELEM / TŰZVÉDELEM Villamos hálózatok tűzvédelme A VILLAMOS ELOSZTÓSZEKRÉNYEK TŰZVÉDELME Jelen cikkünk egy egyszerűsített ellenőrzési, valamint egy lehetséges védekezési módot mutat be a villamos elosztószekrényekben keletkezett tűz továbbterjedésének megakadályozására. Az elosztó Az elosztók az energiaelosztásban mindig csomópontokat képeznek, ahová az energia megérkezik és elosztásra kerül. Itt kell elhelyezni a szükséges kapcsolóés védelmi készülékeket is. Ezek miatt a helyes kiválasztásuk és létesítésük különösen fontos. Sehol máshol nem történik ilyen nagymértékű energiakoncentráció a villamos hálózaton, mint az elosztóban. Nincs sehol olyan sok sorkapocs, kötés és átmeneti ellenállás, mint az elosztóban, amelyek ennyi hulladékhőt termelnének, és járulékos tűzveszélyforrást hordoznának. Különösen a kapcsolókészülékek, valamint a csatlakozók, kontaktusok átmeneti ellenállásai jelenthetnek tűzveszélyt. Nem lehet túlbecsülni azt a veszélyt, amit a nem kifogástalanul kivitelezett sorkapocsbekötések jelentenek. Kijelenthető, hogy egy villamos rendszerben a legtöbb sorkapocs az elosztóban van, mivel innen ágaznak le az áramkörök. Egy elosztóban gyakran több száz csatlakozás található. Ilyenkor természetesen különösen nagy veszély a hibás sorkapocs lehetősége, akár szakszerűtlen szerelés, akár emberi mulasztás (pl. elfelejtés ), vagy a gyenge minőség következtében. A káresetek tanúsága szerint a hibáknak itt fatális következményei vannak. Különleges területeken, mint pl. közösségi célú épületekben az elosztókra pontosabb adatok vannak meghatározva. Így a DIN VDE 0108 előírja, hogy a biztonsági berendezések elosztóit (SV) és az általános elosztókat (AV) is mindig lemezből vagy ütésálló műanyagból mely megfelel a DIN VDE rész, BH1 fokozat szerinti gyulladási tulajdonságoknak kell készíteni (a DIN VDE rész, és szakaszok). A BH1 fokozat azt jelenti, hogy az anyagot egy izzó rúddal (kb. 950 C-ra hevítve) érintve, annak az érintkezés alatt (kb. 3 perc) nem szabad lángra gyulladnia. Ez az előírás a közösségi célú épület minden elosztójára vonatkozik. A funkciómegtartás ezzel a vizsgálattal magától értetődően nem igazolható, ehhez olyan vizsgálatok kellenek, melyek E minőségű tűzvédelem-technikai biztonságot teljesítenek. Ilyenek azok az elosztók, melyeket a DIN 4102 szerint vizsgálnak. Általában elmondható, hogy az elosztókat mindig úgy kell kiválasztani, hogy megfeleljenek: a beépítés: fali vagy álló, falba vagy üregbe beépített, és a környezeti viszonyok: nedves helyiségbe telepítés, a környezeti hőmérséklet adottságainak figyelembevételével. Üreges falba történő szerelésnél különösen ügyelni kell a H jelölés meglétére. Ez biztosítja, hogy az elosztószekrény ilyen alkalmazási célra megfelel. Ezenkívül mindig gondoskodni kell megfelelő tartalékszerelési helyről, mivel utólagos beépítések az elosztó terhelését olyan mértékben megváltoztathatják, hogy a biztonságos üzem a bővítések miatt már nem lehetséges. Az elosztók belső hőmérséklete általá- 1. táblázat ΔT [K] Túlhőmérséklet Pveszt-hez viszonyítva [W] 1 1, táblázat Környezeti hőmérséklet T k Túlhőmérséklet Megengedhető veszteségi [ C] ΔT [K] teljesítmény P veszt [W] , A megengedhető veszteségi teljesítmény T k = 30 C-nál a negyedére csökken. Ezekből a (hozzávetőleges) adatokból világos, hogy a környezeti hőmérsékletnek döntő szerepe van az elosztó létesítésénél. Ezért a tervezőknek, létesítőknek tehát minden esetben pontosan be kell kalkulálni az elosztó felállítási helyét, a beépített üzemi eszközök és a fogyasztói teljesítmények által okozott veszteségi teljesítményt, majd az elosztó gyártói adatait figyelmesen elolvasni és figyelembe venni /10. elektroinstallateur

11 TŰZVÉDELEM / HÁLÓZATVÉDELEM 1 ban max. 40 C-ra tehető. Ez azért fontos, mert sok üzemi eszközre, többek közt védőkapcsolókra, időrelékre, kapcsolórelékre a gyártó maximum 50 C-os környezeti hőmérsékletet ad meg. Természetesen az elosztó csak akkor éri el ezt a 40 C hőmérsékletet, ha viszonylag nagy beépítettségű, és sok hőtermelő építőelemet tartalmaz. Amennyiben az elosztó már eleve olyan helyiségben került telepítésre, ahol viszonylag magasabb környezeti hőmérséklet van, abból kell kiindulni, hogy a maximális hőmérséklet hamar beáll. Az elosztókat ezért nem szabad túl kicsire, ill. szűkre kialakítani. A tartalékképzésnél mindig nagyvonalúnak kell lenni. Gyakori, hogy az elosztót kezdetben megfelelőre tervezik, majd az idők folyamán változtatások és bővítések miatt túl nagy lesz a terhelés, és emiatt túl nagy belső hőmérséklet keletkezik. Itt segítségre lehetnek a gyártók, melyek terhelhetőségi adatokat adnak meg, meghatározott környezeti hőmérsékletre és beépítésre, beleértve a tartalékképzést is. A legtöbb gyártó megadja azt is, hogy egy tipizált építőelem, pl. biztosító-szakaszoló disszipációjához mekkora szekrényfelület szükséges a túlmelegedés elkerülése végett. Természetesen ilyen szempontból az elosztó létesítési helyét is meg kell vizsgálni. Nem szabad az elosztót semmilyen külső hősugárzás hatásának kitenni. Az olyan telepítési helyet, ahol nagyobb helyiséghőmérséklettel kell számolni, lehetőség szerint kerülni kell. Az elosztó méretének növelésére sok esetben objektív elhelyezési okok miatt nincs lehetőség, vagy eredetileg esetleg kisebbre tervezték, mint azt a későbbi bővítési igények indokolnák és megkövetelnék. Ilyenkor egyéb intézkedésekre van szükség, melyek a megfelelő szellőzőnyílások kialakítását teszik indokolttá változatlan IP-védettség mellett, vagy ventilátoros kényszerhűtés beépítését teszik indokolttá az elosztó belsejében. A szükséges döntés meghozatalánál az alábbi tényezőket kell figyelembe venni, amelyek az elosztó belső hőmérsékletét befolyásolhatják: A helyiség hőmérséklete, ahol az elosztó van, lényegesen meghaladja a 25 C-ot. Az elosztóban számos, viszonylag sok hőt termelő üzemi eszköz van. Ezek relék, védelmek, transzformátorok, kapcsolóórák stb. lehetnek. De LS-kapcsolókkal való sűrű beépítés is okozhat viszonylag nagy hőveszteséget. Számos elmenőkábel vagy -vezeték üzemelhet hosszabb ideig nagy terheléssel. Ezek üzemi hőmérséklete ezért közel a megengedett érték alatt van. A nagyobb hőfejlődésből az elosztó sorkapcsainak is jut. A szerelési elosztók maximális egyidejűségi tényezője a DIN szerint 0,5 lehet. Ez azt jelenti, hogy rendszerint a csatlakoztatott villamos fogyasztóknak csak mintegy 50%-a üzemel. Ha ezt az egyidejűségi tényezőt gyakran vagy hosszú időre (pl. ha villamos fűtőkészülékek vannak csatlakoztatva) túllépik, akkor nagyobb hőfejlődéssel kell számolni. A környező műszaki berendezések hősugárzását, vagy a napsugárzást is figyelembe kell venni. Amennyiben a fentiek fennállnak, úgy megfelelően nagy méretű elosztóban kell gondolkodni, vagy az elosztón elegendő szellőzőnyílást kell biztosítani a természetes szellőzés céljából. Nagyobb elosztóknál adott esetben kényszerhűtést kell alkalmazni, ami rendszerint ráépített rész lesz, és az elosztó magasságát mindenképp befolyásolja. A gyártók általában minden szükséges adatot megadnak az elosztóhoz, ami a pontos tervezéshez szükséges. Pl. gyakran táblázatosan van megadva, mennyi veszteségi teljesítmény lehet az elosztóban, P veszt. Az összes beépített elem, úgymint LS- kapcsolók, olvadóbiztosítók, relék, transzformátorok, csatlakozóvezetékek stb. veszteségi teljesítményét össze kell adni, és egy egyidejűségi tényezővel szorozni, Pe. Az így kapott érték legyen kisebb, mint az elosztó megengedhető veszteségi teljesítménye, Pe < P veszt. Szokásosan megadják a megengedhető veszteségi teljesítményt, P veszt, bizonyos ΔT túlhőmérsékletekre. Ez a túlhőmérséklet az elosztó belső hőmérséklete (maximum 40 C), és a környezeti hőmérséklet közti különbség. Ezekből a gyártói adatokból gyakran kitűnik, hogy az elosztók megengedhető veszteségi teljesítménye, a ΔT túlhőmérsékletek függvényében az 1. táblázat szerint megadott értékek szerint alakul, vagy nem. Példa: Egy elosztó megengedhető veszteségi teljesítménye ΔT=30 K esetén pl. P veszt = 28 W. Ez arra az esetre vonatkozik, amikor az elosztóban 40 C van, és a környezeti hőmérséklet T K = 10 C. Ha T K emelkedik, és emiatt ΔT kisebb lesz, akkor P veszt csökken. Például a felére csökken, amikor ΔT még csak 20 K. Ezt foglalja össze a 2. táblázat. A megengedhető veszteségi teljesítmény T k = 30 C-nál a negyedére csökken. Ezekből a hozzávetőleges adatokból világosan kitűnik, hogy a környezeti hőmérsékletnek döntő szerepe van az elosztó létesítésénél. Ezért a tervezőknek, létesítőknek minden esetben pontosan be kell kalkulálni az elosztó felállítási helyét a beépített üzemi eszközök és a fogyasztói teljesítmények által okozott veszteségi teljesítmények miatt. Majd az elosztó gyártói adatait figyelmesen elolvasva és azokat figyelembe véve kell megoldást találni az elosztószekrény végleges kialakítására. A VdS irányelvek (VdS 2023, szakasz) még egy fontos ajánlást adnak arra az esetre, ha az elosztót közvetlenül éghető anyagra rögzítik. Ilyenkor tűzbiztos alátétet kell alkalmazni. Tűzbiztos alátéteknek legalább 12 mm vastag szilikátszálas lemezeknek kell lenniük. A kábel- és vezeték-hozzávezetéseknél mindig az alulról történő bevezetést kell előnyben részesíteni. A gyakran alkalmazott olvadóbiztosítók átengedési áramait mutatja az 1. ábra. A jelleggörbe kezdő szakasza a biztosító által nem befolyásolt rövidzárlati áramot adja meg. Világosan látható, hogy ezek a szakaszok minden biztosító esetében a rövidzárlati áram meghatározott értékénél jobbra megtörnek. Innét kezdi a biztosító nemcsak időben, hanem nagyságban is korlátozni a rövidzárlati áramot. elektroinstallateur 2007/10. 35

12 HÁLÓZATVÉDELEM / TŰZVÉDELEM 3. Táblázat S ntr [kva] I ntr [A] I KTr [A] I KTr [A] X Tr [mω] X Tr [mω] R Tr [mω] u k =4% u k =6% u k =4% u k =6% ,0 58,0 16, ,2 37,4 9, ,3 30,2 6, ,0 23,0 5, ,1 19,0 3, ,9 15,0 2, ,4 9,4 1, ,1 7,5 1, ,0 6,0 1, ,7 3,8 0,7 2 A táblázatban alkalmazott jelölések magyarázata: I ntr A transzformátor névleges árama I KTr A transzformátor kezdeti rövidzárlati árama. A kezdeti rövidzárlati áram jele I K, amely azt a rövidzárlati áramot jelenti, amely a kezdeti egyenáramú összetevő után beáll. S ntr A transzformátor névleges teljesítménye [kva]-ban u k A rövidzárlati feszültség méretezési értéke %-ban u k az a feszültség, százalékosan megadva, amit a primer oldalra kapcsolva, rövidre zárt szekunder oldal esetén, a transzformátor névleges árama folyik. X Tr A transzformátor reaktanciája R Tr A transzformátor hatásos ellenállása A függőleges tengelyen olvashatók le a biztosító által átengedett rövidzárlati áramok maximális értékei, az átengedési I D áram. Ezt a jelleggörbét az alábbiak szerint kell használni: Először meg kell határozni a 3. táblázat segítségével a várható rövidzárlati áramot. A jelleggörbe vízszintes tengelyén kikereshető ez az érték. Ennek függőleges metszéspontjában a jelleggörbéből leolvasható a függőleges tengelyen levő rövidzárlati lökőáram értéke, amit a biztosító még átenged. Ezt az áramot a biztosító átengedési áramának a csúcsértékének nevezik. Az I S rövidzárlati lökőáram maximális értéke ezáltal az I D átengedési áram kisebb értékére korlátozódik, ezért ezt veszik figyelembe a rákapcsolt üzemi készülékek esetében. Példa: Példaként szolgáljon az a maximált rövidzárlati lökőáram, melyet a hálózatot üzemeltető áramszolgáltató meghatároz a csatlakozási pont és a fogyasztásmérő biztosítója közti szakaszra. Az áramszolgáltató a 2. ábra szerinti 630 kva látszólagos teljesítményű transzformátort tételezi fel, melynél u K =4%. Ez a transzformátor elég nagy rövidzárlati áramot tud létrehozni. Feltesszük, hogy olyan közel van a házcsatlakozó dobozhoz, hogy a vezeték nem csökkenti az áramot. Az I K nagysága 630 kva-os transzformátornál u K =4% esetén a 3. táblázat szerint, mintegy 22,75 ka. A házcsatlakozó dobozban NH biztosító van, 315 A névleges árammal. Az 1. ábrán (olvadó biztosító maximális átengedési árama) a vízszintes tengelyen leolvassuk a 22,75 ka rövidzárlati áramot és függőlegesen képezzük a 315 A-es biztosító jelleggörbéjével a metszéspontot. Ilyen módon kiadódik a bal oldali függőleges tengelyen a rövidzárlati lökőáram csúcspontja (I D ) amit a biztosító még átenged, melyet kerekítve I D = 26 ka adódik. Ez az érték meghaladja a megengedett 25 ka értéket! A bemutatott ellenőrzési módszer mint említettük leegyszerűsítve ábrázolja a rövidzárlatnál fellépő igen komplex folyamatokat. Használhatók hozzávetőleges számításokra, egyszerű elosztóviszonyoknál (nincs elágazás), figyelmen kívül hagyva a villanymotorokat és a kompenzációs elemeket, melyek megtalálhatók a fogyasztói berendezésekben. Hozzávetőleges számítás alkalmazható például, ha a betápláló transzformátor az épület földszintjén van, és egyedül a kisfeszültségű elosztót látja el. Végezetül még egyszer megemlítjük, hogy természetesen a lehetséges legkisebb rövidzárlati áramnak is van jelentősége a berendezés biztonsága szempontjából. (Folytatjuk) Nagy Lajos /10. elektroinstallateur

13 HÁLÓZATVÉDELEM / TŰZVÉDELEM Villamos hálózatok tűzvédelme A VILLAMOS ELOSZTÓSZEKRÉNYEK TÚZVÉDELME (II.) A túláramvédő készülékek kiválasztása, a villamos elosztószekrényekben keletkezett tüzek automatikus oltása. Mint a címben is benne van, ebben a fejezetrészben a túláram ellen védő készülékekről lesz szó. A túláram túlterhelés vagy rövidzárlat következtében jöhet létre. 3 4 A túláram elleni védekezésként túláramvédő készüléket alkalmaznak. Ezek alapvetően: olvadóbiztosítók, vezetékvédő kapcsolók, teljesítménykapcsolók. Könnyen felismerhető, hogy olyan készülékekről van szó, melyek megengedhetetlenül nagy áramoknál az áramkört megszakítják. A berendezés megvédése érdekében megfelelő kiválasztás szükséges. A továbbiakban ez kerül tárgyalásra, elsődlegesen tűzvédelmi szempontból. A kiválasztás a névleges kapcsolási képességnek és a rövidzárlati szilárdságnak megfelelően történik. Már az ellenőrzési példán keresztül is látható, hogy a túláramvédő készülék legnagyobb áramának ismerete fontos, mivel ezeket az extrém eseteket is biztonságosan kell kezelni. Ezért a DIN VDE megköveteli, hogy ezek a túláramvédő készülékek mindig a berendezésben felléphető legnagyobb rövidzárlati áramnak megfelelők legyenek. Máskülönben fennáll a veszélye annak, hogy: az olvadóbiztosítók olyan áramoknál, melyeknek már nem felelnek meg, felrobbannak, és ezáltal tűzveszélyt jelentenek, az LS-kapcsolók a különösen nagy rövidzárlati áramot már nem korlátozzák, ezért fennáll tönkremenetelük veszélye. Legrosszabb esetben a kontaktusai összehegedhetnek, és emiatt a hibás áramkör már nem szakítható meg, végezetül a kábel- és vezetékrendszer sérül, vagy legalábbis oly módon elősérül, hogy a további üzemelés során tűzveszélyt jelent. Az LS-kapcsolók különleges veszélyt jelentenek. Miért is van ez így? Az ok abban a tényben rejlik, hogy a kapcsolók kapcsolási sebessége korlátozott, ami a kapcsolóban mozgatandó tömegek tehetetlenségéből ered. Ha mégoly nagy is lesz a rövidzárlati áram, a kapcsoló nem tud ennek arányában gyorsabban lekapcsolni. Ezt a folyamatot szemlélteti a 3. ábra. Meghatározott áramérték felett a kapcsoló a rövidzárlati áramot majdnem azonos idő alatt kapcsolja le. Ezt az ábrán egy piros sávval jelöltük. Ennek folytán az átengedett energia, mely a rövidzárlati áram lekapcsolásakor még a hibahelyhez jut, növekvő rövidzárlati árammal szintén növekszik. Mivel ez az energia az áram nagyságától és fennállási idejétől függ, az általa kifejtett gyújtó hatás a legveszélyesebb a tűzvédelem szempontjából. A villamos ív következtében kialakuló kisfeszültségű elosztó tűz gyakorlatilag 55 ms alatt lezajlik. Ez olyan rövid időtartam, hogy csak az ívzárlatvédelmi berendezés jelent megoldást. Ezeknek a berendezéseknek a beépítése gazdaságilag és nem tűzvédelmileg csak 1000 A-nél nagyobb elosztóberendezéseknél gazdaságos, mert a megvalósítási költsége arányos az elosztóberendezés költségével. Mivel helyes tervezéssel az elektromos tüzek nagy biztonsággal megelőzhetők, ezért ez az oltási megoldás a gyakorlatban csak nagyon indokolt helyen került betervezésre, /11 12 elektroinstallateur

14 TŰZVÉDELEM / HÁLÓZATVÉDELEM viszont a általa nyújtott biztonság és a kedvezőbb ár alakulása miatt most kezd elterjedni hazánkban. Az aeroszolos oltógenerátor megjelenése viszont új időszámítást jelent a villamos elosztóberendezések elektromos tüzeinek oltásában. Az oltógenerátor felépítésének elvi vázlatát a 4. ábra mutatja. Általánosságban az üzemeltetést befolyásoló jellemzői sokkal kedvezőbbek, mint az eddig alkalmazott beépített automatikus oltóberendezéseké. Alacsony tűzoltási koncentráció, egyszerű felépítés jellemzi, valamint fontos tényező, hogy nincs nyomás alatti részegysége. Technikai kiszolgálás, valamint karbantartás nélkül állandóan üzemképes. Működési élettartama 10 év, a környezeti hatásoknak (víz, olaj) jól ellenáll. Az oltóhatást kifejtő aeroszolnak nincs korrozív hatása. Szállítása, beépítése egyszerű. Az oltógenerátor ára pedig csak töredéke a védendő berendezés árának. Az 5. ábra az oltógenerátor erősáramú elosztószekrénybe történő beépítési módját mutatja. Az elosztószekrénybe a tervező által meghatározott, tűzveszély szempontjából súlyozottan veszélyes helyekre több oltógenerátor kerülhet egyszerre beépítésre. A telepítésnél azonban bizonyos rendezőelveket figyelembe kell venni. A kiáramló aeroszolsugár hőmérséklete és iránya az oltógenerátor elhelyezése szempontjából irányadó. Az aeroszol égési hőmérséklete hozzávetőleg 1000 C, így a keletkező aeroszol magas hőmérsékletének csökkentésére az oltógenerátor hőelnyelő részegységet tartalmaz, amely típustól függően lehet mechanikai szerkezet, vagy kémiai elven működő. A vegyi hűtő alkalmazásával a kiáramló aeroszolsugár hőmérséklete közvetlenül a kiömlőnyílásnál kb. 230 C-ra hűl. A kiömlő nyílástól 1 m távolságban az aeroszolsugár hőmérséklete C. Az oltógenerátorban lévő szilárd aeroszol három módon aktiválható. Az egyes indítási módokat az 6. ábra foglalja össze, melyek az alábbiak: 1-es indítási mód: villamos vezérléssel, amely történhet kézi üzemmódban, valamint automatikus oltásvezérlő központ segítségével. 2-es indítási mód: hőimpulzus hatására, amennyiben a külső hőmérséklet tartósan meghaladja a 175 C-ot, és a katalógusadat szerint, ha eléri a 250 C-ot, akkor automatikusan, külön beavatkozás nélkül biztonságosan indul az oltás. 3-as indítási mód: az oltógenerátor testéhez megfelelő helyen csatlakoztatható hővezeték, gyújtózsinór segítségével. A gyújtózsinór hosszát tetszőlegesen, a helyi adottságoknak megfelelően lehet leszabni. Ez által lehetőség van arra, hogy a gyújtózsinórt az elosztóberendezésben, a tűz gyújtóforrásként kritikusnak mondható pontok nyomvonalán vezethessük végig. Amennyiben láng éri a gyújtózsinórt, úgy azon keresztül bejutva az oltógenerátorba, aktiválódik a szilárd aeroszol, és beindul az oltási folyamat. A hosszú élettartam titka valójában az, hogy az oltás alapjául szolgáló oltóanyag mindaddig szilárd halmazállapot- elektroinstallateur 2007/

15 HÁLÓZATVÉDELEM / TŰZVÉDELEM 8 9 ban van, amíg nincs szükség oltásra. Az oltógenerátor segítségével teljes elárasztásos rendszert kell megvalósítani, tehát az előállított aeroszolnak teljes egészében ki kell töltenie a védett teret. A méretezést, valamint a berendezésbe történő beszerelést nagyban segíti, hogy az oltógenerátor különböző méretben, tehát tetszés szerint megválasztható töltettel kapható. Villamos szilárdsága 20 kv-ig biztonságos. Az oltási folyamat a további ábrák segítségével elemezhető. Az aeroszolos tűzoltó generátor működési elve a belsejében elhelyezett speciális anyag elégése során keletkező aeroszol tűzelfojtó hatásán alapul. A keletkező anyag nagy diszperziójú, de igen kis részecskékből áll, kémiailag aktív, és alapvetően fémsókat tartalmaz. Az aeroszol a tűz közelébe jutva megszakítja a tűz láncreakcióját, amely elsősorban az összetevők közül a káliumsónak köszönhető, mivel ezek az égés környezetében lévő oxigénnel egyesülnek, és ezzel nagymértékben csökkentik az oxigén utánpótlását. Az aeroszol részecskéi az égési láncreakció felületén elbomlasztják a molekulákat, majd az így keletkezett atomok heterogén molekulákká egyesülnek. A keletkező kondenzált részecskék elpárolognak, és az oltóanyag fémsó részecskéivel újra egyesülnek. A fémsóknak az égés közben zajló vegyi folyamatok lefolyását gátló anyagoknak, mint inhibitoroknak is meghatározó szerepük van. Jelentősége van még a keletkező kondenzált részecskék elpárolgása következtében fellépő hőelvonásnak, melynek révén nagymértékben csökken a láng hőmérséklete. Ezt a folyamatot mutatja a 7. ábra. A szilárd halmazállapotú oltóanyag folyadékfázis nélkül megy át gáz halmazállapotba! A 8. ábrán látható, hogy az aeroszol az oltógenerátorból a kifúvónyíláson keresztül távozik, amely kialakítás szerint lehet egyirányú, illetve mindkét irányú. A védendő teret megfelelő koncentrációban kitöltő aeroszol szinte átláthatatlan ködöt képez, ezért helyiségvédelemre történő alkalmazáskor erre a tényre tekintettel kell lenni. Villamos elosztóberendezésekben ez nem jelent hátrányt. Az oltóanyagnak sem a gáz halmazállapotú, sem pedig a szilárd lerakódó összetevői korróziót nem okoznak, ezért az elektromos berendezésekre károsító hatása nincs. A 9. ábrán látható, hogy a tűzoltó generátorban elhelyezett oltóanyag kiáramlási ideje maximum 10±2 másodperc. Ezt az időt, ha összevetjük a villamos ívzárlat 55 ms-os pusztító idejével, amely már robbanásszerűen kiterjedő elosztótüzet eredményez, könnyen belátható, hogy az elosztótűznek ebben a szakaszában ez a megoldás nem jelenthet védelmet. Bizonyos esetekben az aeroszolos oltógenerátor működése csak arra elég, hogy a nem ívzárlat következtében keletkezett szekrénytűz továbbterjedését a helyiségben megakadályozza, és ezzel nagy értékeket mentsen meg. Az erősáramú elosztókban alkalmazott építőelemek az oltás rövid időtartama alatt általában nem szenvednek károsodást. A megoldás igen gazdaságos, mivel nem az elosztóhelyiség teljes légterét kell védeni és oltóanyaggal elárasztani, hanem csak az elosztószekrény belső légterét. Az oltóanyag pedig koncentráltan az oltás helyére összpontosítható. Az aeroszolos oltógenerátor ára az elosztószekrény árának kb. csak az 5%-át teszi ki. A beépítés után pedig különösebb karbantartást nem igényel. A bejövő és elmenő kábelek habdugón vagy habtéglán keresztül történő átvezetésével, az így kialakított tűzgáttal megakadályozható, hogy egy külső eredetű tűz az elosztószekrény belsejébe jusson, valamint a szekrényben keletkező tűz a kábeleken keresztül a kültérbe kerülhessen. A tűzvizsgálat során ugyanis az már nehezen állapítható meg, hogy egy leégett vezetékszakasz esetében hol jelentkezett az eredeti gyújtóforrás. Az égés iránya a vezetékszakaszon csak nehezen rekonstruálható a tűz eloltása után. Mivel a főelosztó szekrény a nagyobb darab, és itt alakítják ki a legtöbb leágazást, ezért kerülhet egy tűzvizsgálat esetén az elosztószekrény szerelője és telepítője a vizsgálat középpontjába! Nagy Lajos /11 12 elektroinstallateur

16 TŰZVÉDELEM / HÁLÓZATVÉDELEM Villamos hálózatok tűzvédelme VILÁGÍTÁSI RENDSZEREK TERVEZÉSE ÉS LÉTESÍTÉSE (I.) Az izzólámpás világítások a tűzvédelmi szemlélettel olyan kis fűtőkészülékek, amelyek még világítanak is. Ezek a lehetséges gyújtóforrások ráadásul a tér bármely pontján előfordulhatnak. A felvett villamos energia mintegy 90%-a alakul hőenergiává ezekben az eszközökben. Az izzólámpák 100 W-os teljesítménynél elérhetik akár a 200 C-os hőmérsékletet. Látható tehát, hogy a keletkező hő elvezetésénél könnyen tűzveszélyes hőtorlódás léphet fel. A világító anyagú fényforrás, ill. fénycsöves világítások jobb fényhasznosítással rendelkeznek, lámpatestük hőmérséklete tűz gyújtóforrásaként ugyan nem veszélyes, de üzemeltetésükhöz előtét készülékek kellenek, amelyek bizonyos körülmények között magas hőmérsékletet érnek el: a hagyományos előtétek (ún. fojtótekercsek) hőmérséklete normál üzemben kb. 100 C, a normálistól eltérő üzemben hőmérsékletük elérheti akár a 200 C-ot is. A világítási rendszereknél előforduló, tégla- és betonszerkezetbe való beépítési módozatokat foglalja össze az 1. ábra. A 2. ábra a belső térben lévő gipszkarton szerkezetbe, valamint a kültéri téglafalra, a külső hőszigetelésbe illesztett szerelési módozatokat foglalja össze. Az elektromos tüzek keletkezése és megelőzése a világítási rendszereknél A világítási rendszerek építőelemei az építmények vagyonbiztosítása szempontjából a berendezések vagyoncsoporthoz tartoznak. Az érintettség köre: amennyiben a tűz keletkezésének az oka elektromos világítóberendezés, akkor minden esetben személyi és dologi károkkal kell számolnunk. Személyi károknak számítanak az élet, a testi épség, egészség sérelme esetén az ápolási költség, az élelmezésfeljavítás költsége, többletfűtés, átképzési költség, gyógyítási, kezelési, mosatási költség. A A világítási berendezések létesítésénél különös gondossággal kell eljárni, mert a lámpatestek és a fényforrások nagyon gyakran lehetnek a tűz okozói. 1 2 Szerelési módozatok: 1 Álmennyezetbe süllyesztve 2 Betonfödémben 3 Beton oldalfalba 4 Belső térben, téglafalba 5 Külső térben, hőszigetelésen keresztül téglafalba Szerelési módozatok: 1 Gipszkarton födém, hőszigeteléssel 2 Gipszkarton oldalfal beltérben, hőszigeteléssel 3 Gipszkarton födémbe 4 Téglafalra kültérre, külső hőszigetelésbe végtag sérülése esetén a helyváltoztatást segítő eszközök beszerzési költsége, a hozzátartozók költségei (utazás, látogatás, temetés, gyászruha stb.). Dologi kár esetén a kár helyreállításával összefüggő szállítási, tervezési, javítási, előkészítő munkák költségei, amennyiben azt a károsult végzi vagy végezteti. Sajnos a tűzeset bekövetkezése után hiába újítják fel az építményt, előfordulhat, hogy a sérült személy a korábbi lakás alapterületének csak erősen korlátozott részét, pl. 15 m 2 -t tud majd használni, bekövetkezett egészség- és mozgáskárosodása miatt. Feltételezhető, hogy a világítási rendszer tervezése során ezeket a következményeket a tervező vagy a kivitelező csak ritkán gondolja végig, és a tervezés vagy a kivitelezés folyamatai elsődlegesen csak a műszaki és árkérdések köré csoportosulnak. Fokozó tényezők: mivel a világítóberendezések a tér bármely pontjában előfordulhatnak, ezért a hozzájuk csatlakozó elektromos hálózat révén közvetítői lehetnek más műszaki vagy épületgépészeti berendezéseken keletkezett tüzeknek. A személyi és elektroinstallateur 2008/1 31

17 HÁLÓZATVÉDELEM / TŰZVÉDELEM 5 3 dologi károk mértékét növelhetik a tűz nagyságát fokozó tényezők, amelyek elsősorban az építménybe beépített éghető műanyagok mennyiségétől függnek. A másik tűzfokozó tényező az építményen végighúzódó kábelés csatornarendszer. Ezeken keresztül a tűz gyorsan szétterjedhet az építményen belül. Különösen igaz ez a világítási berendezések elektromos hálózatára, amely az épület szinte minden helyiségében megtalálható. A megelőzés módszerei: egyrészt csökkenteni kell a kábelek és vezetékek részarányát pl. álmennyezet alatti elhelyezéssel, vagy az ásványalap szigetelésű kábel- és vezetékcsatornákat kell előnyben részesíteni. Különösen veszélyes a tűz szétterjedésében az álmennyezet felett lerakódott por. (A porok éghetőségével, valamint a portüzek jellemzőivel egy korábbi számunkban már részletesen foglalkoztunk.) A megelőzés másik módja a kábelátvezetések tűzgátló lezárása a DIN 4102 előírásai szerint, valamint olyan építőelemek és szerelvények alkalmazása, amelyek tűzgátló hatása a DIN 4102 szabvány szerint bevizsgált és tanúsított. Ezeknek a rendezőelveknek a komplex alkalmazását jelenti a világítási rendszerek tervezése és létesítése, valamint kezelése és karbantartása. A felsorolt szempontokból is következik, hogy a világítási rendszerek tervezésénél csak az egyik szempont a beépített építőelemek elektromos és világítástechnikai előírásoknak való megfeleltetése. Talán még ennél is fontosabb a világítási rendszernek az építmény tűzállósági előírásaival való harmonizálása. Az építmények tűzállósági kritériumai Az épületekre vonatkozó korszerű európai szemlélet szerint minden építményt olyan végterméknek kell tekinteni, aminek minőségjegyei pontosan leírhatók. Erre mutat Álmennyezet feletti tűz Álmennyezet alatti tűz példát a 3. ábra, amelyen az építmény tűzállóságának mértékét jelöléssel is megadtuk. Szerelési megoldások az építmény tűzállóságának figyelembevételével Tégla- és gipszkarton falakba történő szereléshez egyaránt használható, az F 90 tűzgát képzésére, valamint a füst továbbterjedése elleni tömítésre is alkalmas kötődoboz. Tetőterek szereléséhez kifejezetten javasolt. A kötődobozok külső felülete tűz hatására habosodó anyaggal van ellátva, amely a tűzgátat és a füsttömítést egyaránt képes egyidejűleg megvalósítani. 90 perc elteltével sem tud a tűz és a füst továbbterjedni a fali kötődobozon keresztül, mert a tűz- és füstgátként szolgáló habosító anyag ezt meggátolja! Ezt kívánja szemléltetni a 4. ábra képsorozata a tűz kialakulásától 4 6 a tűz- és füstgát kialakulásáig. Az egyes falszerkezetek tűzállóságát, tűzvédelmi osztályba sorolását a DIN szabvány szerint az 5. ábra foglalja össze. Ezek a tűzvédelmi besorolások azért fontosak, mert a fal tűzállóságának is meg kell egyeznie a szerelvények tűzállóságával. Álmennyezetbe történő szereléshez új épületeknél, vagy átépítéseknél tűzvédelmi beépítő dobozokat célszerű használni. A tűzvédelmi beépítő dobozok belsejében lévő habosító anyag alkalmazásával a beépítő doboz tűz esetén automatikusan reagál az eseményekre. A beépítő dobozokban a habosodás függetlenül attól megindul, hogy a tűz az álmennyezet alatt, vagy az álmennyezet felett keletkezett. Így a szerelési módozat tűzterhelése mindkét irányból támadó tűz esetén azonos, S 30-as értékű. A perceken belül kialakuló tűzgát megbízható tömítést eredményez, ezáltal meggátolja a tűz átterjedését vagy kiterjedését a vezetékhálózaton keresztül. A füst számára áthatolhatatlan zárást biztosít, amely a menekülőutak esetében életeket menthet meg. A tűz keletkezését követő automatikus tűz és füst elleni zárás folyamatát a 6. ábra mutatja be. Az álmennyezet közlekedőtér felőli oldalát F 30 tűznek ellenálló, kétrétegű tűzálló anyaggal kell szerelni, mégpedig úgy, hogy átlapoltak legyenek a tűzálló anyagok építőelemei a beépítő dobozokat rögzítő álmennye zeti elemek összeillesztéséhez képest. A tűzvédelmi beépítő dobozokat szögletes és kör keresztmetszetű kivitelben is forgalmazzák. A szögletes kivitel általában a nagyobb világítótestekhez 230 V-os, és 12 V-os halogénlámpákhoz, valamint a kompakt fénycsövek beépítésére alkalmasak. A tűzvédelmi beépítő dobozokban elegendő szerelési hely van a transzformátorok, valamint az előtétek számára. A kör keresztmetszetű tűzvédelmi beépítő dobozok a világítótesteken /1 elektroinstallateur

18 TŰZVÉDELEM / HÁLÓZATVÉDELEM kívül hangszórók beépítésére is lehetőséget biztosítanak. A menekülési utakon a biztonságos hangosítással megkönnyítik a mentési erők munkáját, amikor a tűz által megtámadott térből a biztonságos zónába menekítik ki az embereket. Álmennyezet feletti tüzek esetén, az ábrán is követhető módon, a világítótestek a biztonságos tűzgát miatt tovább működőképesek maradnak, mint az álmennyezet alatt keletkezett tüzek esetén. A valódi vagy álmennyezetek a DIN szerint biztosítják az E 30 /F30 tűzvédelmi osztályt, míg a tűzvédelmi beépítő dobozok az S 30 tűzgátat és a füst továbbterjedése elleni tömítettséget. Az F 30 tűznek ellenálló, az F 60 tűznek nagyon ellenálló, az F 90 tűznek tartósan ellenálló, az F120 tűznek nagyon tartósan ellenálló tűzvédelmi osztályba sorolást jelent. Hőtorlaszok kezelése a világítóberendezéseknél A tűzvédelem szempontjából veszélyesnek mondható hőtorlaszok biztonságos kezelésére megoldást adnak a Thermox beépítő dobozok. A megelőző tűzvédelemben ezeknek az építőelemeknek kiemelt szerepük van az 7 álmennyezetekben, valamint a hőszigetelések mentén történő szerelések esetében, pl.: a szigetelt faburkolatoknál, gipszkarton mennyezeteknél, minimalizálják a nagy hőmérsékletű halogénlámpák okozta tűzveszélyt, légtömítettek az előírásoknak megfelelően. Az egyszerű szerelés miatt az épületek átépítésénél is alkalmazhatók. A 7. ábra szemlélteti a halogénlámpák beépítő dobozzal, ill. azoknak beépítő doboz nélkül történő szerelését. Az ábrában piros szaggatott körrel van berajzolva, ahol a halogénlámpáknál előforduló kb. 200 C közvetlen tűzveszélyt jelent, és a világítóberendezés közvetlenül gyújtóforrássá válhat. A beépítő dobozok alkalmazása esetén a környezet felé terjedő hőmérséklet 80 C alá csökkenthető, amely már nem jelent közvetlen tűzveszélyt. Nagy Lajos elektroinstallateur 2008/1 33

19 tűzvédelem / hálózatvédelem Villamos hálózatok tűzvédelme Világítási rendszerek tervezése és létesítése (II.) Olyan lámpatesteket, amelyek hőmérsékleti sugárzó fényforrásokkal üzemelnek, a jelenleg érvényben lévő DIN VDE szabvány szerint nem szabad minden megfontolás nélkül éghető anyagú felületre szerelni. (*Lásd megjegyzés!) E témával azonban a létesítőnek nem kell azon esetben foglalkoznia, ha a világítótest rögzítési felületén még rendellenes üzemben sem keletkezik 130 C-nál magasabb hőmérséklet, valamint ha a világítótest F jelölésű. A jelölések értelmezése Világítótestek, nem korlátozott felületi hőmérséklettel Jelölés: F Ezek olyan világítótestek (tipikusan kisüléses fényforrásokkal), melyek rögzítési felületi hőmérséklete normál üzemben nem emelkedhet 90 C, rendellenes üzemben 130 C, hibás üzemben 180 C fölé. Ezeket a világítótesteket szabad éghető, normális vagy nehezen gyulladó anyagú felületre szerelni. Normálisan gyúlékony pl. egy fapanel. Ha bizonytalanság van az építőanyag égési viselkedésével kapcsolatban, a felelős építésznek kell nyilatkozni, illetve más módon kell az információt megszerezni. Figyelem! A szerelésnél elkerülendő, hogy hőtorlasz keletkezzen, amely végül mégis tűzveszélyt jelent. A DIN VDE szakasza előírja, hogy tűzveszélyes műhelyekben csak korlátozott felületi hőmérsékletű világítótesteket kell használni, ezért F jelű világítótest ilyen helyiségekben, ill. területeken nem használható. Jelölés: F Ez a világítótest ott is szerelhető, ahol pl. mint beépített világítás álmennyezetben érintkezik hőtorlódást okozó, éghető szerelési anyagokkal. Jelölés: F Ez a világítótest csak nem éghető anyagú alapra szerelhető. Világítótestek korlátozott felületi hőmérséklettel Jelölés: F F, illetve D Ezek a világítótestek hibás üzemben sem érhetnek el olyan hőmérsékleteket, amelyek az éghető porokat vagy szálas anyagokat meggyújthatnák. Ezen világítótestek külső függőleges felületei hibás üzemben sem érnek el magasabb hőmérsékletet, mint 115 C. A F F világítási egységeknél a gyártónak ezenfelül meg kell adnia a szerelési módot is (falon, falmélyedésben, függesztve stb.). A D jelű világítótesteknél a szabvány szerint csak akkor szükséges ez az útmutatás, ha a gyártó korlátozást ad meg (pl. falra nem helyezhető ). Jelölés: M Ez a jelölés csak kisülőcsöves világítótestekre vonatkozik. Az így jelzett világítótestek berendezési tárgyakra való szerelésre szolgálnak (pl. egy szekrényben), ha a rögzítési felület legalább normál 1 gyúlékonyságú, akkor is, ha ez a felület lakkozott, rétegelt vagy furnérozott. A világítótestek körülbelül megfelelnek a F jelölésnek. Járulékosan azonban nemcsak a rögzítési felület, hanem a világítótesttel szomszédos felületek hőmérséklete sem emelkedhet 130 C fölé rendellenes üzemben, és 180 C fölé hibaállapotban. Jelölés: M M Az így jelzett világítótest akkor is rögzíthető berendezési tárgyakban, ha ezek égési viselkedése nem ismert. Ez esetben hasonlóan, mint az előbb ismertetett M jelű világítótestnél, a felületeken hibaállapotban sem emelkedhet a hőmérséklet 115 C fölé. A kisüléses lámpák előtéteit nem szabad a világítótesten kívül szerelni, kivéve ha a gyártó az előtétet jelzéssel látta el. További változatok is találhatók, hogy a rögzítési felület éghető, vagy sem. A fojtótekercs szigetelése öregszik az idő múlásával, a szigetelés rideg lesz és menetzárlatok keletkezhetnek. Ebben az állapotban az előtét hőmérséklete 300 C fölé emelkedhet. Az öregedési folyamat jelentősen lerövidül, ha a fent említett rendellenes üzem hosszú ideig tart, vagy gyakran fellép. Ezért nem szabad a rendellenes üzemnek a hőmérsékleti sugárzóval szerelt világítótestek esetében még a F jelölésűeknél sem hosszabb ideig fennállni. A villogó, hibás fényforrásokat mielőbb cserélni kell. A világítótestek gyártói jelenleg a DIN VDE 0710, ill. DIN VDE előírásokhoz tartják magukat. Ugyanakkor a DIN VDE pontjai kiadásával egy második előírás-sorozat is készült a világítótestek számára, amely jelentősen kihat a korlátozott felületi hőmérsékletű világítótestek jelölésére (korábbi jelölés: F F, M és M M világítótestek). A D jelölés lép a régi F F jelölés helyébe. A D a dust -ra utal (por). A létesítők számára jelenleg a DIN VDE a mértékadó. Fontos útmutatásokat tartalmaznak a vagyonbiztosítók VdS 2005 jelű irányelvei is. ä elektroinstallateur ä 2008/4 ä 27

20 hálózatvédelem / tűzvédelem A világítótestek kiválasztásánál az alábbiakat mindig figyelembe kell venni: n mi a rögzítési felület anyaga, n hogyan van kialakítva a világítótest közvetlen környezete a beépített világítótesteknél, n milyen helyiségbe kerül a világítótest (pl. tűzveszélyes műhely vagy nedves helyiség), n sugárzók esetén mekkora biztonsági távolságokat kell betartani az éghető anyagokhoz. Villamos szerelési nyílások lezárása tűzálló válaszfalakban Az új, tűzgátnak számító villamos szerelvény- és összekötődoboz-család feladata a villamos szerelési nyílások tűz- és füstgátként való tömítése, lezárása. A termék megfelelőségi tanúsítása azt rögzíti, hogy a DIN szabvány szerinti (*Lásd megjegyzés!) szabványos égést alapul véve, a tűz és füst áthatolását legalább 90, ill. 60, ill. 30 perc időtartamig megakadályozza. A tűzgát-szerelvény és összekötő dobozok speciális kétkomponensű sajtolt idomként készülnek, melyet az 1. ábra szemléltet. Tűz- és füstgát szerepe abban áll, hogy a szerelvény külső falán lévő habosodó anyag a tűzeset bekövetkeztekor a szerelési nyílásokat kitölti. Ezeket a szerelvény- és szerelvény-összekötő dobozokat csak úgy lehet forgalomba hozni, hogy a terméken kopásálló jelöléssel az alábbi adatokat fel kell tüntetni: n típus megnevezése, n gyártó neve, n engedély száma, n gyártási időszak. A CE jelölés mellett a termék kísérő okmányait megegyezőségi jelzéssel kell jelölni. Minden, a villamos szerelési nyílások lezárására szolgáló terméket vagy annak csomagolási egységét beépítési utasítással kell leszállítani. A beépítési utasításnak legalább az alábbi adatokat kell tartalmaznia: n A munkafolyamatokat a pontosan illeszkedő nyílások szakszerű létrehozásához, beleértve a hozzá szükséges szerszámok adatait is, a 2. és 3. ábrákon látható módon. n A termékek szakszerű beépítésének ismertetése, ill. ábrázolása és a kábelbevezetések pontosan illeszkedő létrehozása, húzásra történő tehermentesítése (4. ábra). n A termékek kombinációinak szakszerű kivitelezéséhez szükséges munkafolyamatok ismertetése, illetve ábrázolása, beleértve a kialakításhoz szükséges szerszámok adatait is (5. ábra). 2 3 Az adatok a rögzítéshez: n Méretadatok a termékekhez, adatok a megengedett kiosztáshoz és a villamos installációs eszközök beépítéséhez. Rendelkezések a tervezéshez és méretezéshez Általános: az ábrákon látható kivitelek a tűzvédelemmel kapcsolatos követelmények teljesítéséhez szükséges minimális követelményeket szemléltetik. Más jogi területek előírásainak betartását ezek nem érintik. A határos alkatrészek: a villamos szerelési nyílások lezárására szolgáló termékeket a következő DIN szerinti szabvány 48-as táblázata alapján tűzállósági osztályú válaszfalakba szabad beépíteni. (*Lásd megjegyzés!): n Minimálisan 100 mm vastag, egyrétegű, mindkét oldalon legalább 12,5 mm vastag gipszkarton tűzvédelmi lappal burkolt, egyenként F90 tűznek tartósan ellenálló, F60 tűznek nagyon ellenálló, F30 tűznek ellenálló tűzállósági osztályú válaszfalakba. Ezeknek a falaknak a DIN szabvány szerinti rövid jelölése: F90-AB, F60-AB, F30-AB. n A válaszfalakat nem éghető szigetelésből (DIN 4102) ásványgyapotból kell megvalósítani, melynek az olvadáspontja >1000 C. 4 5 A termékek elhelyezése és kivitele: a villamos szerelési nyílások lezárására szolgáló termékeket egyenként vagy többszörös kombinációban lehet használni. Egyenkénti szerelési módnál max. 5 db tűzgát-szerelvényt vagy szerelvény-összekötő dobozt szabad egymás mellett vagy egymás felett, adott esetben a válaszfal mindkét oldalán is egymással szemben kialakítani. Ezeket a DIN szerinti szerelési zónáknak megfelelően kell kialakítani. Amennyiben a tűzgát szerelvénydobozt egymással szemben helyezik el, akkor a válaszfalnak legalább 100 mm minimális vastagsággal kell rendelkeznie. Amennyiben a tűzgát-szerelvény összekötő dobozt egymással szemben helyezik el, akkor a válaszfalnak legalább 125 mm minimális vastagsággal kell rendelkeznie. A tűzgát szerelvény-összekötő doboz termékekből kialakított többszörös kombinációk megvalósítása során az összekötő csőcsonk 28 ä 2008/4 ä elektroinstallateur