ВАЖНОСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ ТЕХНОЛОГИИ ОТКЛЮЧЕНИЯ ЦЕПИ ПРИ ОБНАРУЖЕНИИ ИСКРЕНИЯ

Пост от

Предисловие от автора перевода

Около двух десятков лет прошло с момента изобретения и начала производства первых устройств обнаружения дуговых разрядов и искрения в электропроводке AFCI². Применение этих приборов позволяет обнаружить искрение в электропроводке на начальном этапе развития аварийного процесса и обесточить повреждённый участок домашней сети и, тем самым, предупредить воспламенение окружающих предметов и пожар в доме.

Насколько эффективны AFCI? Действительно-ли они способны уменьшить количество пожаров из-за искрения в электропроводке? На эти вопросы попыталась ответить NEMA — Национальная ассоциация производителей электрооборудования США.

Недавно на сайте NEMA³ — www.afcisafety.org была опубликована статья «THE IMPORTANCE OF ARC FAULT CIRCUIT INTERRUPTER TECHNOLOGY» — http://www.afcisafety.org

В этой статье впервые сделана попытка, на основе анализа статистических данных о причинах пожаров в США с 2002 по 2009 годы — годы начала массового внедрения AFCI в жилых домах страны, сделать вывод об эффективности технологии AFCI для предупреждения пожаров в жилых домах.

Список используемых терминов и сокращений:

¹ — White Paper, брит.; полит. «белая книга» (официальный правительственный документ по какому-л. вопросу; обычно разъясняет планы правительства перед введением нового закона) Современный англо-русский словарь.

² — AFCI — Arc-Fault Circuit-Interrupter — Устройство-прерыватель дугового разряда.

³ — NEMA — National Electrical Manufacturers Association — Национальная ассоциация производителей электрооборудования США.

⁴ -NFIRS — National Fire Incident Reporting System — Национальная система  отчётности о пожарных инцидентах

⁵- NFPA — National Fire Protection Association — Национальная ассоциация противопожарной защиты.

⁶- USFA — U.S. Fire Administration — Пожарная Администрация США.

⁷- УЗИс — Устройство Защиты от искрения электрооборудования по ГОСТ Р МЭК 62606-2013 (по тексту используется, как эквивалент термина  AFCI).

⁸ — NEC — National Electrical Code — Национальный свод правил по безопасному устройству электроустановок.

⁹ — УЗО —  устройство защитного отключения.

¹⁰ — GFCI — Ground fault circuit interrupter = Устройство Защитного Отключения (УЗО).

¹¹ — Branch feeder AFCI — УЗИс для отключения цепи при параллельных дуговых пробоях.

¹² — Combination-type AFCI — УЗИс реагирующие и на параллельные дуговые пробои, и на последовательное искрение.

¹³ — HUD — U.S. Department of Housing and Urban Development — Департамент США жилищного строительства и городского развития.

¹⁴ — ESFi — Electrical Safety Foundation International — Международный фонд электробезопасности

¹⁵ — CPSC — Consumer Product Safety Commission — Комиссия США по безопасности потребительских товаров.

Ниже приведён перевод этой статьи.

БЕЛАЯ КНИГА: ¹

ВАЖНОСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ ТЕХНОЛОГИИ ОТКЛЮЧЕНИЯ ЦЕПИ ПРИ ОБНАРУЖЕНИИ АВАРИЙНОЙ ДУГИ

Введение

Тысячи смертей и миллиарды долларов от потери собственности происходят каждый год из-за пожаров в жилых зданиях и сооружениях. Эти данные собираются в рамках Национальной системы  отчётности о пожарных инцидентах (NFIRS)⁴. Национальная ассоциация противопожарной защиты (NFPA)⁵ заявляет, что в 2009 году электричество стало причиной 44 800 пожаров в жилых домах, погибло 472 человека, 1500 получили травмы, и нанесён материальный ущерб $ 1,6 млрд [1]. По данным Пожарной Администрации США (USFA)⁶, причиной 24% не локализованных  пожаров в одно- и двухквартирных домах стали электрические отказы и неисправности [2].  Эта статистика может показаться странной для некоторых. Существует технология помогающая уменьшить последствия электрической дуги и искрения. Устройство защиты от искрения (УЗИс⁷=AFCI) предназначены для обнаружения электрической дуги и искрения в электропроводке, которые могут вызвать электрические пожары. Это технология, позволяет предупредить пожар, прежде чем он начнётся и может быть использована в новых и существующих домах для смягчения последствий возникновения электрической дуги и искрения, которые могут вызвать электрические пожары.

Предпосылки

Статья 100 в National Electrical Code (NEC) ⁸ определяет AFCI в качестве устройств, предназначенных для обеспечения защиты от воздействия дугового замыкания путём распознавания характеристик, уникальных для электрической дуги и обесточить цепь, при обнаружении дуги [4]. AFCI не следует путать с устройством защитного отключения (УЗО⁹, GFCI¹⁰), целью которой является защита персонала от поражения электрическим током.

Электрическое искрение может быть преднамеренным или непреднамеренным. Преднамеренное искрение происходит безопасно во многих приборах и других видах оборудования. С другой стороны, непреднамеренное искрение может привести к опасной ситуации. Температура горения электрической дуги может достигать нескольких тысяч градусов Цельсия, это более чем достаточно, чтобы зажечь окружающие материалы. Искрение и искрообразование может быть прерывистым или непрерывным, происходящие в скрытых областях, таких как за гипсокартоном или на чердаках. В отличие от дымовой пожарной сигнализации и огнетушителей, AFCI может остановить пожар, прежде чем это происходит. AFCI оказались эффективными как в испытательных лабораториях, так и в реальной жизни.

Истории успеха, где AFCI обнаружили повреждённые проводники и приборы, можно найти на веб-сайте AFCI Safety — www.afcisafety.org.

Как сообщалось на конференции  научно-исследовательского Фонда противопожарной защиты, группа лидеров отрасли прокомментировала AFCI, говоря: «То, что мы видим в жилых помещениях, является медленным переходным процессом главным образом из-за  неосведомлённости об этой технологии и необходимо признание средств поощрения или преимуществ» [5]. Этот медленный переход в основном возникает из-за отсутствия понимания технологии, особого интереса групп оппозиции, а также медленного принятия строительных норм.

National Electrical Code (NEC):  NEC определяет установку электрической проводки, оборудования и кабельных каналов; сигнализации и проводов связи, оборудования и кабельных каналов и пр. Они обновляются каждые три года. Каждая новая версия NEC затем принимается на государственном или местном уровне юрисдикции.

AFCI впервые вошёл в NEC в 1999 году на основе обоснования построенного из статистики электрических пожаров. В первую очередь требовалась их установка в спальнях, так как по статистике много пожаров происходит именно в этих комнатах, в то время когда люди спят. NEC 1999 требует, начиная с 1 января 2002 года, чтобы все розетки спальни были защищены с помощью Branch Feeder¹¹ AFCI. NEC 2002 расширила применение AFCI для защиты не только розеток, но и всей эдектропроводки спальни. Впоследствии NEC 2005 разрешает использование Branch Feeder AFCI только до 1 января 2008 года, после чего требовалось установка Сombination¹² AFCI. Сombination AFCI позволяют обнаруживать малый ток последовательной дуги в подключённых кабелях. NEC 2008 расширила защиту AFCI для следующих помещений: жилые семейные номера, столовые, гостиные, кабинеты, библиотеки, кладовки, спальни, солярии, комнаты отдыха, шкафы-купе, прихожие, или аналогичные помещения или участки. NEC 2011 расширила требование AFCI к существующим домам. Рисунок 3 показывает прогрессирование NEC и на рисунке 4 представлен конкретный вариант одобрения NEC штатами страны или местной юрисдикцией в пределах штата.

Национальный свод правил по безопасному устройству электроустановок (NEC) в настоящее время требует установки AFCI во всех новых домах, а также в существующих домах, где ремонт или замена электропроводки. По данным департамента США жилищного строительства и городского развития (HUD)¹³ и Бюро Переписи Населения США, медианным годом строительства американских домов является 1974 [6], Международный Фонд Электробезопасности (ESFI)¹⁴ заявил, что многие электрические пожары произошли в процессе старения домов [7]. Сегодня наша зависимость от электричества возрастает, призывая системы электроснабжения старых домов поддерживать все более широкое использование электроприборов и других электронных типов нагрузок. AFCI позволяют контролировать электропроводку и подключённые шнуры для обнаружения износа и других типов повреждений, которые могут вызвать опасное, непреднамеренное искрение или электрическую дугу. Комиссия по безопасности потребительских товаров (CPSC)¹⁵ обнаружила, что электрические пожары в жилых домах возрастом старше 40 лет были несоразмерно выше.[8] Согласно HUD, это составляет около 61 млн. домов. Таким образом, существует большое количество домов, которые могут быть восприимчивы к опасным искрениям и могут получить выгоду от внедрения технологии AFCI.

Статистика пожаров:  Методология  USFA включает в себя трёхуровневую иерархию причин пожаров. Много ссылок будет сделано на электрическое распределение и электрические неисправности (аварии). В иерархии электрических аварий, на распределение электроэнергии приходится только часть от общего количества аварий. На рисунке 1 представлено графическое представление иерархии.

Рисунок 1. USFA Иерархия Электрических пожаров

Рисунок 1. USFA Иерархия Электрических пожаров

Распределение электроэнергии относится только к пожарам из-за светотехнического оборудования. USFA определяет, что к пожарам приводят электрические неисправности или повреждения электрической цепи, вызванные причинами, показанными на рисунке 2.

Рисунок 2. Определение электрической неисправности

Рисунок 2. Определение электрической неисправности

Поэтому, в то время как статистические данные, которые включают в себя только «распределения электроэнергии» могут дать представление о тренде, они не дают полной картины с точки зрения разрушений от электрических пожаров в домах.

Рисунок-3.-Развитие-NEC®-по-годам-1024x750

Рисунок-3.-Развитие-NEC®-по-годам-1024×750

Рисунок-4.-Годы-принятия-NEC®-по-штатам-по-состоянию-на-28-сентября-2012-г.-1024x756

Рисунок-4.-Годы-принятия-NEC®-по-штатам-по-состоянию-на-28-сентября-2012-г.-1024×756

Анализ  данных и выводы

Как было показано ранее, с 2002 года в технологии AFCI наблюдается медленный переход от защиты спален к остальным зонам дома.

Кроме того, темпы его принятия государством варьируются, замедляя объём защиты здания, которые могут обеспечить эти устройства.

Кроме того, уровни принятия NEC штатами разные, что замедляет покрытие защиты для структуры, которую обеспечивают эти устройства.

Имеются ограниченные данные, чтобы показать влияние AFCI на пожары в жилых помещениях.  То, что статистика не может показать, это те электрические пожары, которые были предотвращены. Трудно доказать, что обнаруженная электрическая проблема могла бы вызвать пожар. Сказав это, полезно посмотреть на имеющиеся данные, чтобы получить представление о тенденциях электрического пожара в жилых домах, зная, что эта технология играет роль в воздействии на эти цифры.  Следующие источники данных — это те, которые в настоящее время доступны и имеют отношение к обсуждению электропожаров и  необходимости в защите от дуговых замыканий.

NFPA: Отчёт NFPA по домашним электрическим пожарам был опубликован NFPA [1]. На рисунках 5 и 6 ниже показано количество пожаров, которые случались каждый год, и материальный ущерб.

Рисунок-5.-NFPA-Пожары-связанные-с-электрическим-током-в-год-1024x693

Рисунок-5.-NFPA-Пожары-связанные-с-электрическим-током-в-год-1024×693

Как показывает график на рисунке 5, количество пожаров, вызванных электрическими неисправностями, снижается в течение последнего десятилетия.

NFPA также имеет статистику, включающую домашние пожары от электрораспределительного и осветительного оборудования. На рисунке 6 показан один вывод о числе пожаров.

Рисунок-6.-Пожары-из-за-распределения-электроэнергии-и-освещения-по-годам-1024x608

Рисунок-6.-Пожары-из-за-распределения-электроэнергии-и-освещения-по-годам-1024×608

В том же докладе говорится, что домашние электрические пожары составили 13% от общего количества пожаров домов и сооружений с 2005 по 2009 год, 17% связанных гибелью гражданских лиц, 11% связанных с ними гражданских травм, а 21% попутного прямого имущества. Пожары, вызванные электрическими неисправностями, являются дорогостоящими. С 2008-2010 гг. Средняя стоимость за 3 года составила 18 900 долл. США за каждый локализованный пожар и 31 170 долл. США за каждый нелокализованный пожар в одно- и двухквартирных жилых домах.

Единственный способ обеспечить сокращение ущерба от огня — уменьшить количество возникающих пожаров, и AFCI помогает внести вклад в уменьшение электрических пожаров.

С 2008 года, когда применение AFCI в обязательном порядке было расширено до большего количества жилых помещений в доме, количество пожаров из-за электрораспределительных и осветительных приборов постоянно снижалось. Основные выводы этого исследования показали, что электропроводка или связанное с ней оборудование являются самой вероятной причиной пожаров в доме, за которыми следуют лампы, осветительные приборы, шнуры и вилки.[9] NFPA рекомендует поддерживать дом в актуальном состоянии в соответствии с  действующими нормами и правилами. Строительные нормы и правила, помогают снижению количества пожаров. AFCI являются одним из многих системных требований, которые помогают способствовать постоянному снижению электрических пожаров.

USFA: Управление пожарной охраны США установило, что за пятилетний период с 2006 по 2010 год произошло 18%-ное снижение пожаров, 4%-ное снижение смертности и 3%-ное снижение потерь в долларах (все конвертировано в эквивалент стоимости 2010 года), связанное с электрическими неисправностями жилых зданий. 10

CPSC: 19 июня 2012 года были возвращены производителю потолочные светильники. Озабоченность вызвана опасностью пожара и удара током, поскольку изоляция соединительных проводов приборов могла легко деградировать, что, в свою очередь, могло вызывать электрический ток через открытые провода, находящиеся под напряжением.

производитель получил 11 сообщений об отключении AFCI из-за дефектных светильников.

Исследование CPSC проводилось с целью изучения экономических соображений о переключении стандартных термомагнитных выключателей на AFCI. Первое обнаружение состояло в том, что 85% расследованных электрических расхождений расследовали в домах старше 20 лет. Эти дома, скорее всего, не будут защищены AFCI, потому что NEC® требует чтобы только новые и отремонтированные дома, чтобы имели технологию AFCI. Он также заявил, что включение защиты AFCI в выключатели, возможно, предотвратило 50% или более из этих пожаров.

UL: Underwriters Laboratories провели исследование электрических компонентов в 30 домах по всей стране, возраст которых составлял от 30 до 110 лет. Цель расследования состояла в том, чтобы ещё глубже понять аргументы в пользу электрических пожаров, чтобы предоставить больше информации авторам правил, производителям, домовладельцам, электрикам и страховщикам. Было обнаружено, что тремя основными факторами, способствующими электрическим пожарам, являются последствия естественного старения электропроводки и оборудования, неправильное использование или неправильное использование электрической системы домовладельцами, а требования NEC® не соблюдаются при установке, модернизации или ремонте.

Хотя в некоторых домах имеются обновлённые электрические системы, в большем числе домов есть оригинальная электрическая проводка, которая со временем может быть или не обновляться. Электрическая система распределения в доме подвержена естественному старению, самодельным неквалифицированным домовладельцам, голодным грызунам, неправильному использованию удлинителей и многое другое. Поскольку повреждение и деградация могут быть скрыты от глаз, его может быть трудно обнаружить. Устройство AFCI может помочь смягчить последствия старения электрической распределительной системы.

Одобрения AFCI

Многие государственные и частные организации одобрили проверенную технологию AFCI. Ниже приведён список нескольких примеров комментариев.

  • Комиссия по безопасности потребителей США: «Возможно, вы захотите рассмотреть вопрос о добавлении защиты AFCI для новых и существующих домов. В более старых домах с обычными автоматическими выключателями особенно может быть добавлена ​​защита от дуговых замыканий, которые могут возникать в из-за старения электропроводки».
  • Джон Бин, президент Национальной ассоциации государственных пожарных маршалов, сказал: «Национальная ассоциация государственных пожарных маршалов (The National Association of State Fire Marshals NASFM) решительно поддерживает широкое внедрение технологии AFCI через национальные, государственные и местные строительные нормы и правила. AFCI являются наиболее долгожданным дополнением для предотвращения пожаров за последнее десятилетие. Применение AFCI обещает спасти сотни жизней каждый год».
  • Мэллори Андерсон, исполнительный директор Национальной ассоциации домашних инспекторов, заявила: «Национальная ассоциация домашних инспекторов (NAHI) настоятельно призывает своих членов просвещать всех своих клиентов о преимуществах технологии AFCI для сохранения жизни и имущества, особенно тех клиентов, которые собираются купить дом, возрастом старше 20 лет «.
  • Пожарная администрация США заявила: «CPSC определила технологию прерывания цепи дугового замыкания (AFCI) как эффективное средство предотвращения пожаров, вызванных неисправностями электропроводки в домах».
  • Бретт Бреннер (Brett Brenner), президент Международного фонда электробезопасности (International Safety Foundation International (ESFI) сказал: настоятельно рекомендую установить AFCI во всех новых и существующих помещениях для защиты домов и семей от пожаров из-за дуги». Он также сказал: «Предотвращение пожара до его начала — лучший способ защитить свою семью. AFCI — одно из важнейших достижений в области электрозащиты для дома».
  • Джон Маркарио (John Marcario) из Национальной ассоциации производителей электрооборудования сказал: «Прерыватели цепи дугового замыкания (AFCI) — следующее поколение в технологии выключателя — являются одним из таких спасательных средств, которые должны учитываться как домашними владельцами, так и строителями дома».
  • AFCI были включены в качестве важной техники безопасности дома в Национальный отчёт по безопасности электробезопасности ESFi в мае 2012 года.

Истории успеха

NEMA Производители AFCI уже накопили и продолжают собирать истории успеха, в которых AFCI обнаружили повреждённую проводку, повреждённые приборы и другие подобные проблемы. Следующие истории успеха и многое другое также доступны на www.afcisafety.org:

  • В Южной Каролине домовладелец хотел продать дом, который был построен в 2005 году. Согласно действующим нормам и правилам в то время было обязательным наличие AFCI в спальнях. Поскольку AFCI часто срабатывал, домовладелец звонил электрику, который рекомендовал вернуться к обычным автоматическим выключателям. После отказа, домовладелец нашёл другого электрика, который обнаружил искрение в домашней электрической цепи из-за повреждённой проводки. Во время устранения неполадок обнаружена утечка газа вблизи повреждённых проводников. Выключатель AFCI помог предотвратить катастрофу.
  • Домовладелец в Пенсильвании хотел выполнить существенную реконструкцию дома, который был построен в 1979 году. После модернизации, включая установку AFCI, выключатель AFCI кухни отключится. Устранение неисправностей показало повреждённый проводник на стене кухни.
  • AFCI, питающий розетки в мастерской, начал отключаться через три года после ремонта в доме в Нью-Мексико. Кабель имел скрутку на полу, и после снятия изоляции кабеля было обнаружено, что фазный и нейтральный провода были закорочены и обуглены внутри наружной оболочки. AFCI мгновенно срабатывал каждый раз, защищая дом и людей внутри.
  • 73-летний дом был модернизирован — в каждую цепь были включены AFCI. Как только установка была завершена, один из AFCI начал отключаться. Подрядчик вернулся, и вместо того, чтобы диагностировать проблему, подрядчик поменял AFCI обратно на обычный автоматический выключатель. Домовладелец обнаружил, что свет на потолке в спальне погас, и когда была вкручена новая лампа, она опять сразу же погасла. Домовладелец обнаружил, что резьбовое гнездо из фарфора ослабло с течением времени. Это позволило патрону вращаться, а фазный и нейтральный провода скручиваться, вызывая замыкание. AFCI выполнял свою работу, информируя домовладельца о потенциальной опасности.

Выводы

В лабораториях и реальных жизненных ситуациях было доказано, что технология AFCI, является эффективным средством в деле смягчения последствий электрической дуги и искрения, которые могут вызывать пожары в жилых домах. NEC® требует, чтобы AFCI устанавливались в более новые и отремонтированные дома, но количество домов, на которые распространяется это требование, очень мало по сравнению с общим количеством жилых домов в Америке. AFCI могут приносить пользу домовладельцам и их домам по всем причинам, указанным выше.

Ссылки и литература:

  1. J. Hall. “Home Electrical Fires.” National Fire Protection Association Fire Analysis and Research Division, Jan. 2012.
  2. “One- and Two-Family Residential Building Fires (2008-2010).” Topical Fire Report Series, vol. 13, issue 4, May 2012. — http://osfm.fire.ca.gov/
  3. “USFA Structure Fire Cause Methodology.” Internet: http://www.usfa.fema.gov/ (ссылка не работает-прим.пер.), Feb. 15, 2012.
  4. A. Manche. “GFCI and AFCI Basics.” International Association of Electrical Inspectors Magazine May-June 2012. — http://iaeimagazine.org/
  5. “Fire Protection and Safety: The Next 25 Years.” Fire Protection Research Foundation, Dec. 2008. — https://www.google.ru/
  6. “American Housing Survey for the United States: 2009.” U.S. Department of Housing and Urban Development, March 2011.
  7. “Know the Dangers in Your Older Home.” The Electrical Safety Foundation International — https://www.google.ru/
  8. “What Causes Wiring Fires in Residents?” U.S. Consumer Product Safety Commission Fire Journal, Jan.-Feb.1990.
  9. “Home Fires Involving Electrical Distribution and Lighting Equipment – 2010.” National Fire Protection Association, Jan. 2012.
  10. “2010 Residential Building Electrical Malfunction Fire Trends” USFA Fire Estimate Summary, Dec. 2011.