Методички / Пожарная безопасность

61

испытаний удалось зафиксировать минимальную мощность рассеяния, при которой начинается дымление корпуса интегральной МС. Она равна 25 Вт, что соответствует температуре на поверхности корпуса около 250 °С, темпе- ратура кристалла около 300 °С, время горения К155ТМ2 – около 40 с.

Стеклотекстолит. Горение компонентов способно вызвать воспламе- нение печатной платы под элементом с прогоранием ее насквозь. При этом может развиться процесс самостоятельного беспламенного горения много- слойной печатной платы, исполненной из стеклотекстолита СТФ-4. Процесс напоминает тление. Он вызывается замыканием между слоями платы, на ко- торых размещены разнополюсные сетчатые шины питания блока, через науг- лероженные прогоревшие участки. При снятии напряжения питания и после- дующем его восстановлении процесс может возобновляться.

Монтажные провода. Если жгуты монтажного провода с горючей изоляцией попадают в зону пламени или только соприкасаются с сильно нагретой деталью, то изоляция плавится, провод оголяется и происходит ко- роткое замыкание в схеме, которое вызывает нагрев, плавление изоляции и загорание других проводов.

Разъемы, контактные соединения. Электрическое соединение (пая-

ное, сварное, изготовленное методом накрутки и т. д.) должно иметь мини- мальное сопротивление, не меняющееся по прошествии времени.

При монтаже разъемных плат при случайном перекосе подводящие проводники могут сблизиться, что может привести к короткому замыканию. Отдельные элементы устройств могут вибрировать, болтовые и винтовые со- единения деталей и проводников ослабляются, вызывая увеличение переход- ных контактных сопротивлений и их перегрев. Вибрация увеличивается при неудовлетворительном профилактическом уходе.

Изоляционные и пропиточные материалы. Для защиты от механических и других воздействий отдельные электронные компоненты помещают в специаль- ные корпуса или защищают изоляционными материалами, которые наносят про- питкой, заливкой, обволакиванием. В качестве пропиточных, заливочных и обво- лакивающих материалов широко применяют компаунды на основе эпоксидных смол, в состав которых входят пожароопасные органические соединения (стирол, бутилметакрилат, малииновый ангидрид, гексаметилендиамин, касторовое масло, фталевый ангидрид и др.). А в качестве конструкционных – применяют различные виды электроизоляционных материалов, изготовленных на основе естественных и синтетических смол, пластмасс, синтетического каучука, лаков, органических компаундов. Почти все они являются горючими материалами.

Показатели пожарной опасности электроизоляционных материалов приведены в табл. 25.

62

Для изоляции проводов и кабелей широко применяется полиэтилен и поливинилхлорид. Эти материалы имеют разный химический состав и обла- дают различной степенью пожарной опасности.

Полиэтилен является продуктом полимеризации горючего газа этиле- на. Продукты его деполимеризации легкогорючи. После удаления источни- ка огня пламя не гаснет, а распространяется по изоляции провода с большой скоростью. В настоящее время кабельная промышленность выпускает него- рючий полиэтилен, который следует применять для изготовления соедини- тельных проводов. В качестве высокочастотного диэлектрика целесообраз- но использовать фторопласт-4 (политетрафторэтилен), также являющийся негорючим материалом.

Поливинилхлорид (ПВХ) выпускается двух видов: с пластификатором и без него. Под действием высокой температуры (свыше 140 °С) ПВХ разла- гается с выделением хлористого водорода. Разложение сопровождается по- явлением желтовато-коричневой окраски. Продукты деполимеризации ПВХ ингибируют, замедляют и даже полностью прекращают горение. Путем тер- мического прессования получают модифицированную поливинилхлоридную смолу, называемую винипластом. Винипласт – трудногорючий материал, теплота его сгорания в два раза меньше, чем обычного ПВХ (см. табл. 25). В связи с трудной воспламеняемостью и способностью к самонабуханию вини- пласт широко используют в качестве изоляционного материала в электрон- ных и электрических устройствах ЭВМ.

Однако обычные синтетические материалы типа поливинилхлоридных пластмасс имеют существенный недостаток. Дым, выделяющийся при их го- рении, содержит хлористый водород, который вступает в реакцию с метал- лическими деталями и вызывает их коррозию (см. ранее). В других видах пластмасс содержится фтор, при повышении температуры из них выделяется фтористый водород.

В то же время образование хлористого водорода при разложении ПВХ под действием повышенной температуры использовано, например, для раз- работки установки пожарной сигнализации, обеспечивающей раннее обна-

63

ружение возникшего или приближающегося горения ПВХ по нарастанию концентрации хлористого водорода в воздухе защищаемого помещения.

Для ответственных электронных устройств требуются специальные электроизоляционные материалы в виде огнеупорных покрытий.

Многие электроизоляционные материалы нетеплостойки. Нарушение температурного режима приводит к их разложению, сопровождающемуся выделением пожароопасных побочных продуктов и потерей диэлектрических свойств. Рабочие температуры t нe должны превышать пределов тепло- стойкости электроизоляционных материалов, приведенных в табл. 26.

Изоляционные пластины из гетинакса, текстолита и полиамидных ма- териалов составляют основную массу горючего материала в электронных устройствах. Пожарная опасность этих изоляционных материалов невелика, они относятся к группе трудногорючих. Чтобы их воспламенить, необходимо длительное воздействие огня и высокой температуры. Такие условия могут создаться при горении стен, перегородок, перекрытий здания или мебели, расположенной рядом. Стеклопластики на основе полиэфирных и эпоксид- ных смол – горючие, а на основе фенольных и фенолформальдегидных смол – трудновоспламеняемые.

Основные требования к электронным изделиям

Далее приведен перечень требований пожарной безопасности к элек- тронным изделиям в соотвествии с НПБ 247 – 97:

1.Электронное изделие должно быть сконструировано и изготовлено таким образом, чтобы оно не представляло пожарной опасности в нормаль- ных условиях эксплуатации и при аварийных режимах.

2.Применяемые в конструкции электронных изделий материалы, эле- менты, блоки, узлы должны обеспечивать вероятность возникновения пожара

вкаждом изделии не более 10−6 в год. Вероятность возникновения пожара в электронном изделии определяется расчетно-экспериментальным методом на основании данных о наработке на отказ, указанных в технических условиях, характеризующих пожарную опасность комплектую-щих изделий и резуль- татов испытаний в пожароопасных режимах.

64

3.При нормальной и аварийной работе электронных изделий ни один из элементов конструкции не должен иметь температуру выше допустимых значений, установленных ГОСТ 12.2.006 – 87, а для изделий вычислительной техники – ГОСТ Р 50377 – 92.

4.Элементы электронных изделий, нагревающиеся в аварийных режи- мах до температур, выше указанных в п. 3, должны быть защищены от пере- грева термовыключателями, термореле и т. п. При невозможности выполне- ния этого требования должно применяться экранирование элементов кон- струкции в зоне перегрева. Температура срабатывания защитных устройств не должна превышать значений, указанных в п. 3.

5.Цепи питания электронных изделий должны иметь защиту от токов перегрузки и короткого замыкания.

6.Для ограничения распространения горения по конструкции и за пре- делы электронного изделия должны применяться противопожарные кожухи. Допускается применять другие конструктивные решения, исключающие рас- пространение горения.

7.Воздушные зазоры и расстояния по изоляции, характеризующие утечку тока между проводниками, находящимися под напряжением, должны соответствовать ГОСТ 27570.0 – 87.

8.Комплектующие элементы (компоненты), входящие в состав элек- тронного изделия, должны отвечать ГОСТ 20.57.406 – 87.

9.Детали электронных изделий из неметаллических материалов, ис- пользуемые для наружных частей, частей, удерживающих токопровод-ники,

иподдерживающие соединения в определенном положении, должны быть теплостойкими.

10.Элементы конструкции электронного изделия, нагревающиеся при возникновении неисправности, должны устанавливаться на печатные платы из материалов не хуже класса V-1. Печатные платы, основания, комплектующие элементы, расположенные внутри цельнометаллического кожуха без вентиля- ционных отверстий, могут быть выполнены из материалов любого класса.

11.Соединительные детали между токоведущими частями электрон- ных изделий, выполненные из изоляционных материалов, должны быть стойкими к образованию токопроводящих мостиков. Если изделие эксплуа- тируется в сверхжестких условиях, то указанные материалы должны соответ- ствовать КИТ 250.

12.Конструкция крепления комплектующих элементов должна исклю- чать возможность их выпадания из паяных соединений в блоке или узле при аварийных пожароопасных режимах работы.

13.Резисторы мощностью 2 Вт и более должны располагаться над пла- той на расстоянии не менее радиуса резистора.

65

14.Резисторы мощностью 2 Вт при установке под платой класса возго- раемости хуже V-1 должны располагаться от нее на расстоянии двух радиу- сов резистора или более. Допускается уменьшение этого расстояния, если применена плата или подложка из материала не хуже класса V-1.

15.Резисторы, конденсаторы и полупроводниковые приборы с кор- пусом из горючих материалов, которые загораются при аварийном режиме работы электронных изделий, должны быть снабжены защитными экрана- ми, кожухами из негорючего или трудногорючего материала или должны быть применены другие методы защиты, предотвращающие выброс раска- ленных, горящих или тлеющих частиц и распространение пламени на со- седние элементы.

16.Предельно допустимые значения мощности рассеяния комплекту- ющих элементов, входящих в цепь аварийного режима при условии несраба- тывания защиты, не должны превышать значений, указанных в табл. 27.

17.Разъемы блоков и узлов должны исключать возможность подклю- чения их к местам, не предусмотренным электрической схемой, или ошибоч- ное подключение.

18.Для элементов узлов и блоков, выполняющих функции электриче- ской защиты, должны быть указаны вероятностные данные их отказа при выполнении защитных функций. Числовые значения вероятностных показа- телей отказа защиты должны быть приведены в технических условиях на электронное изделие или аппарат защиты.

19.В случае если надежность элементов защиты не позволяет обеспечить требуемый уровень вероятности возникновения пожара в электронных издели- ях, установленный в п. 2, то блок или узел должен предусматривать дополни- тельную защиту. В качестве дополнительных элементов защиты цепей от ко- ротких замыканий могут быть использованы дорожки печатных плат.

20.Конденсаторы типа К73-17, К53-19, К78-2 должны быть исключены из цепи пожароопасного режима. При невозможности выполнения данного требования они должны отвечать требованиям п. 15.

21.Жгуты монтажных проводов должны быть стойкими к воспламенению

ираспространению горения при воздействии стандартного игольчатого пламени. Допускается использовать жгуты проводов с изоляцией из поливинилхлорида.

66

22.Прокладка жгутов, монтажных проводов должна исключать сопри- косновение их изоляции с комплектующими элементами.

23.Не допускается объединять монтажные и сетевые провода в один жгут. Расстояние между сетевыми и монтажными проводами должно быть не менее 10 мм.

24.Шнуры питания электронных изделий должны иметь двойную изо-

ляцию.

25.В качестве элементов защиты от аварийных режимов должны при- меняться стандартные плавкие предохранители, электронные устройства, тепловые реле и т. п.

26.Если электронное изделие при наличии рабочего напряжения имеет заземление, то плавкими предохранителями должны защищаться оба провода сетевого питания.

27.Номинальное значение тока плавкого предохранителя или защитно- го электронного устройства, взятое из стандартного ряда, должно быть наиболее близким к току аварийного режима в защищаемой цепи.

28.Держатели плавких предохранителей должны крепиться жестко с помощью пружинных элементов в конструкции электронных изделий.

29.Детали оболочек электронных изделий из неметаллических матери- алов должны обладать стойкостью к воспламенению и распространению го- рения при воздействии пламени.

30.Детали контактных соединений и проводники, выполненные из ста- ли, должны быть защищены от коррозии.

31.Части электронных изделий из неметаллических материалов долж- ны обладать стойкостью к воздействию накаленных элементов.

Наружные части из неметаллических материалов и частей из изоляци- онных материалов, удерживающих токопроводники в определенном положе- нии (кроме контактных соединений), должны выдерживать воздействие накаленных элементов, имеющих температуру 550 °С.

32.Части из неметаллических материалов, на которых располагаются то- коведущие элементы, должны обладать стойкостью к воспламенению и распро- странению горения при воздействии пламени. Классификация матери-алов по возгораемости должна соответствовать ГОСТ Р 50377 – 92 (V-1, V-2, НF-1). Класс материала должен соответствовать назначению детали в изделии.

33.Части из неметаллических материалов, удерживающие в определен-ном положении электрические соединения, по которым проходит ток 0.5 А или более, должны обладать стойкостью к воздействию накаленных элементов, имеющих температуру 750 °С, если электронные изделия работают под надзором.

34.Части электронных изделий из неметаллических материалов, удер- живающие электрические соединения, должны обладать стойкостью к воз-

67

действию накаленных элементов, имеющих температуру 850 °С, если элек- тронные изделия находятся постоянно под напряжением и без надзора.

35.Неметаллические материалы частей электронных изделий из неме- таллических материалов, работающих под напряжением 1 кВ и выше, долж- ны быть дугостойкими и иметь класс возгораемости не ниже V-1, а по рас- пространению горения – класс не ниже НF-1.

36.Высоковольтные элементы (компоненты) и блоки электронных из- делий должны быть стойкими к воздействию игольчатого пламени.

37.Неметаллические материалы элементов конструкции, в которых об- разуется электрическая дуга (контактные переключатели и т. п.), должны быть дугостойкими.

38.Части электронных изделий из неметаллических материалов, под- держивающих электрические контактные соединения, должны быть стойки- ми к нагреву, вызванному переходным сопротивлением в дефектном кон- тактном соединении.

39.Оценка пожарной опасности электронных изделий должна вклю- чать следующие виды испытаний:

- на теплостойкость; - на возгораемость конструкционных материалов и составных частей;

- для определения принадлежности к классам V-0, V-1, V-2 (классифи- кация материалов по возгораемости соответствует ГОСТ Р 50377 – 92);

- на распространение пламени по кожухам и декоративной отделке корпусов изделий для определения принадлежности к классам НВ, НВF, НF1, НF2 (классификация материалов по распространению горения соответствует ГОСТ Р 50377 – 92);

- на стойкость к воздействию накаленных элементов; - на дугостойкость; - на трекингостойкость;

- на стойкость к загоранию в аварийных режимах.

Аварийными пожароопасными режимами работы, имитируемыми в процессе испытаний, должны быть:

- превышение номинального значения питающего напряжения; - пробой и короткое замыкание полупроводникового прибора; - пробой и короткое замыкание конденсатора;

- перегрузка электродвигателя (например, работа с заторможенным ро- тором);

- короткое замыкание или перегрузка трансформатора; - отказ отдельных элементов (интегральная микросхема, транзистор,

конденсатор, резистор, диод и т. п.); - повышение переходного сопротивления в контактных соединениях.

68

Перечень аварийных режимов может быть дополнен в зависимости от схемно-конструктивного исполнения электронного изделия.

Показатели пожарной опасности конструкций

Конструкция любого электротехнического изделия должна обеспечи- вать его пожарную безопасность в нормальном режиме работы и при возник- новении возможных неисправностей или нарушении правил эксплуатации.

Основными показателями пожарной безопасности электроизоляцион- ных и конструкционных материалов, используемых в изделии, следует счи- тать: теплостойкость к воздействию давлением шарика; стойкость к воспла- менению нагретой проволокой, пламенем горелки и к воздействию тепловой энергии, выделяемой в переходном сопротивлении контактных соединений; трекингостойкость.

Показатели пожарной опасности следует определять путем испытания стандартных образцов электроизоляционных материалов или образцов из со- става деталей, комплектующих электроприемник.

Основными методами испытаний являются:

•Метод испытания давлением шарика (теплостойкость) по ГОСТ Р

50377 – 92.

•Метод испытания на стойкость к зажиганию нагретой проволокой по ГОСТ 27483 – 87 (МЭК 695-2-1 – 80).

•Испытания на стойкость к плохому контакту по ГОСТ 27924 – 88 (МЭК 695-2-3 – 84). В ходе проведения испытаний оценивают пожарную опасность соединения с учетом конструкции и значения тока, проходящего через него в нормальных условиях эксплуатации. Образец считают выдер- жавшим испытание, если отсутствуют открытое пламя и свечение образца или если пламя затухает в течение 30 с после воспламенения.

•Метод определения трекингостойкости твердых электроизоляционных материалов по ГОСТ 27473 – 97 (МЭК 112 – 79). Предложенный метод испыта- ния позволяет определить относительное сопротивление твердых электроизо- ляционных материалов образованию токопроводящих мостиков при номиналь- ном напряжении питания и при увлажнении образца каплями воды.

•Метод определения стойкости к воспламенению пламенем горелки

(метод FV) по ГОСТ 28779 – 90 (МЭК 707 – 81).

В условиях, когда конструкционные материалы изделий не соответ- ствуют международным требованиям, а выпуск продукции вследствие недо- статочного насыщения нашего рынка отечественными приборами не может быть остановлен, предлагается альтернативный путь обеспечения пожарной безопасности электротехнических изделий, сформулированный в ГОСТ 12.1.004 – 91. Стандартом определяются принципы оценки вероятности воз-

69

никновения загорания в (от) изделии (я) в характерных пожароопасных ре- жимах (хотя бы на стадии подготовки выпуска изделия). Следующим этапом должна быть разработка рекомендаций по доведению уровня пожарной без- опасности изделий до допустимого значения путем повышения надежности схемных решений, более рационального выбора материалов и комплектую- щих и использования защитных устройств.

СПОСОБЫ И СРЕДСТВА ПОЖАРОТУШЕНИЯ

В случае возникновения пожара для борьбы с ним необходимо исполь- зовать средства пожаротушения.

Для ликвидации горения необходимо выполнение одного из следую- щих условий:

-изоляция очага горения от воздуха или снижение концентрации кис- лорода разбавлением негорючими газами до значений, при которых не может происходить горение;

-охлаждение очага горения ниже определенных температур;

-интенсивное торможение (ингибирование) скорости химических ре- акций в пламени;

-механический срыв пламени сильной струей газа или воды;

-создание условий огнепреграждения, т. е. таких условий, при которых пламя не распространяется через узкие каналы.

При разработке защиты от пожара особое значение имеет выбор средств тушения.

Процесс горения прекращается:

-если очаг горения изолируется от воздуха;

-концентрация кислорода снижается до предельного значения (для большинства веществ до 12…15 %);

-горящие вещества охлаждаются ниже температур самовоспламенения или воспламенения;

-осуществляется интенсивное ингибирование (торможение скорости химической реакции в пламени).

Вещества, которые способствуют созданию перечисленных условий, называются огнетушащими или огнегасительными. Они должны обладать высоким эффектом тушения при относительно малом расходе, быть дешевыми

ибезопасными в обращении, не причинять вреда материалам и предметам. Основными огнегасительными веществами являются вода, водные рас-

творы, водяной пар, пена, углекислота, инертные газы, галоидированные уг- леводороды, сжатый воздух, порошки, песок, земля.

Все существующие огнетушащие средства оказывают, как правило, ком- бинированное воздействие на процесс горения веществ. Например, вода может охлаждать и изолировать (или разбавлять) источник горения; пенные средства

70

действуют изолирующе и охлаждающе; наиболее эффективные газовые сред- ства воздействуют на процесс горения одновременно как ингибиторы и как раз- бавители; порошки могут ингибировать горение и создавать условия огнепре- граждения при образовании устойчивого порошкового облака.

Однако для любого огнетушащего средства характерно какое-либо од- но доминирующее свойство. Например, вода оказывает преимущественно охлаждающее воздействие на пламя, пены – изолирующее, огнетушащие средства на основе галоидоуглеводородов и порошковые составы – специфи- ческое ингибирующее действие. Следовательно, во-первых, огнетушащие средства не являются универсальными, т. е. при пользовании ими не достига- ется одинаковый огнетушащий эффект, и, во-вторых, для подавления горения одного и того же вещества в ряде случаев могут быть применены различные огнетушащие средства. Поэтому при выборе средств тушения следует исхо- дить из возможности получения наилучшего огнетушащего эффекта при ми- нимальных затратах.

Помимо выбора эффективного средства тушения большое значение имеют также способ и тактические особенности подачи огнетушащего соста- ва. При этом следует учитывать интенсивность, скорость и направление по- дачи состава и применяемую для этого аппаратуру.

Например, газовые огнетушащие составы обычно используют как сред- ства объемного способа тушения, основанного на равномерном распределе- нии состава и создании огнетушащей концентрации состава во всем объеме помещения, в котором произошел пожар. Вместе с тем эти же составы могут применяться и как средство локального способа пожаротушения, поскольку оказывают поверхностное воздействие на очаг горения. Обычные твердые горючие материалы (дерево, уголь, бумага, резина) тушат всеми видами ог- нетушащих средств и прежде всего водой. Горючие жидкости и плавящиеся при нагревании материалы (мазут, бензин, лаки, масла, спирты, стеарин и т. п.) тушат распыленной водой, всеми видами пен, составами на основе полиалкилгалогенидов, порошками. Горючие газы (водород, ацетилен, угле- водороды и др.) тушат инертными газами (N2, СО2), порошками.

Вода обладает высокой теплоемкостью и теплотой парообразования: 1 л воды при испарении поглощает из зоны горения более 2.5 кДж тепла, образуя при этом около 1700 л пара. Огнегасительный эффект воды достигается охла- ждающим действием и снижением концентрации кислорода за счет парообра- зования. Вода используется в виде компактных струй (размер капель более 100 мкм), а также в тонкораспыленном состоянии (размер капель менее 100 мкм).

Водные эмульсии галоидированных углеводородов обладают дополни- тельным огнегасительным эффектом за счет ингибирующего действия галои- доуглеводородов.