Courts-circuits, surcharges, résistances transitoires. Mesures de sécurité incendie

Qu'est-ce qu'un court-circuit et qu'est-ce qui cause un court-circuit

Les courts-circuits dans le câblage se produisent le plus souvent en raison d'une violation de l'isolation des pièces conductrices à la suite de dommages mécaniques, du vieillissement, de l'exposition à l'humidité et à des environnements corrosifs, ainsi que d'actions humaines inappropriées. Lorsqu'il y a un court-circuit, il augmente intensité de courant, et la quantité de chaleur dégagée est connue pour être proportionnelle au carré du courant. Ainsi, si dans un court-circuit le courant augmente 20 fois, la quantité de chaleur dégagée augmentera environ 400 fois.

Un effet thermique sur l'isolation des fils réduit fortement ses propriétés mécaniques et diélectriques. Par exemple, si la conductivité du carton électrique (en tant que matériau isolant) à 20 ° C est prise comme unité, alors à des températures de 30, 40 et 50 ° C, elle augmentera respectivement de 4, 13 et 37 fois. Le vieillissement thermique de l'isolation se produit le plus souvent en raison d'une surcharge des réseaux électriques avec des courants dépassant le long terme admissible pour un type et une section de fils donnés.Par exemple, pour les câbles à isolation en papier, leur durée de vie peut être déterminée selon la "règle des huit degrés" bien connue : une augmentation de la température tous les 8 ° C réduit de 2 fois la durée de vie de l'isolation. Les matériaux isolants polymères sont également sujets à une dégradation thermique.

L'impact de l'humidité et d'un environnement corrosif sur l'isolation des fils aggrave considérablement son état en raison de l'apparition de fuites de surface. La chaleur qui en résulte évapore le liquide, laissant des traces de sel sur l'isolant. Lorsque l'évaporation s'arrête, le courant de fuite disparaît. Avec une exposition répétée à l'humidité, le processus se répète, mais en raison d'une augmentation de la concentration en sel, la conductivité augmente tellement que le courant de fuite ne s'arrête pas même après la fin de l'évaporation. De plus, de petites étincelles apparaissent. Par la suite, sous l'effet du courant de fuite, l'isolant se carbonise, perd de sa résistance, ce qui peut entraîner l'apparition d'une décharge locale d'arc en surface pouvant enflammer l'isolant.

Le danger d'un court-circuit dans les fils électriques est caractérisé par les manifestations possibles suivantes du courant électrique : inflammation de l'isolation des fils et des objets et substances combustibles environnants ; la capacité de l'isolation des fils à propager la combustion lorsqu'elle est allumée par des sources d'inflammation externes ; la formation de particules de métal en fusion lors d'un court-circuit, enflammant les matériaux combustibles environnants (la vitesse d'expansion des particules de métal en fusion peut atteindre 11 m / s et leur température est de 2050-2700 ° C).

Un mode d'urgence se produit également lorsque les fils électriques sont surchargés.En raison d'une sélection incorrecte, d'une mise sous tension ou d'une défaillance des consommateurs, le courant total circulant dans les fils dépasse la valeur nominale, c'est-à-dire qu'une augmentation de la densité de courant (surcharge) se produit. Par exemple, lorsqu'un courant de 40 A traverse trois morceaux de fil connectés en série de même longueur mais de section différente-10 ; 4 et 1 mm2, sa densité sera différente : 4, 10 et 40 A/mm2. La dernière pièce a la densité de courant la plus élevée et, par conséquent, les plus grandes pertes de puissance.Un fil d'une section de 10 mm2 chauffera légèrement, la température d'un fil d'une section de 4 mm2 atteindra le niveau autorisé et l'isolation d'un fil d'une section de 1 mm2 va juste brûler.

Comment le courant de court-circuit diffère du courant de surcharge

La principale différence entre le court-circuit et la surcharge réside dans le fait que pour le court-circuit, la violation de l'isolement est la cause du mode d'urgence et, en cas de surcharge, sa conséquence. Dans certaines circonstances, la surcharge des fils et des câbles due à la durée plus longue du mode d'urgence est plus dangereuse pour le feu qu'un court-circuit.

Le matériau de base des fils a une influence significative sur les caractéristiques d'allumage en cas de surcharge. Une comparaison des indicateurs de risque d'incendie des fils des marques APV et PV, obtenus lors d'essais en mode surcharge, montre que la probabilité d'inflammation de l'isolant des fils avec des fils conducteurs en cuivre est supérieure à celle des fils en aluminium.

La mise en court-circuit du même schéma est observée. La capacité de combustion des décharges d'arc dans les circuits avec des fils de cuivre est plus élevée qu'avec des fils d'aluminium.Par exemple, un tuyau en acier d'une épaisseur de paroi de 2,8 mm est brûlé (ou un matériau combustible à sa surface est enflammé) avec une section d'un fil d'aluminium de 16 mm2 et avec un fil de cuivre d'une section de 6 mm2 .

La multiplicité du courant est déterminée par le rapport du courant de court-circuit ou de surcharge au courant continu admissible pour une section donnée du conducteur.

Les fils et câbles avec une gaine en polyéthylène, ainsi que les tuyaux en polyéthylène lors de la pose de fils et de câbles, présentent le plus grand risque d'incendie. Le câblage dans des tuyaux en polyéthylène du point de vue du feu est un plus grand danger que le câblage dans des tuyaux en plastique vinyle, par conséquent, le champ d'application des tuyaux en polyéthylène est beaucoup plus étroit. La surcharge est particulièrement dangereuse dans les immeubles résidentiels privés, où, en règle générale, tous les consommateurs sont alimentés par un seul réseau et les dispositifs de protection sont souvent absents ou conçus uniquement pour le courant de court-circuit. Dans les immeubles résidentiels de grande hauteur, rien n'empêche également les habitants d'utiliser des lampes plus puissantes ou d'allumer des appareils électroménagers d'une puissance totale supérieure à celle pour laquelle le réseau est conçu.

Sur les appareils câblés (contacts, interrupteurs, prises, etc.), les valeurs limites des courants, tensions, puissances sont indiquées, et sur les bornes, connecteurs et autres produits, en plus, les plus grandes sections des fils connectés. Pour utiliser ces appareils en toute sécurité, vous devez être capable de déchiffrer ces étiquettes.

Par exemple, l'interrupteur est marqué « 6,3 A ; 250 V ", sur la cartouche -" 4 A; 250V; 300 W ", et sur l'extension -séparateur -» 250 V; 6,3 A "," 220 V. 1300 W "," 127 V, 700 W ".«6,3 A» avertit que le courant traversant l'interrupteur ne doit pas dépasser 6,3 A, sinon l'interrupteur surchauffera. Pour tout courant inférieur, l'interrupteur convient, car plus le courant est faible, moins le contact chauffe. L'inscription « 250 V » indique que l'interrupteur peut être utilisé dans des réseaux dont la tension ne dépasse pas 250 V.

Si vous multipliez 4 A par 250 V, vous obtenez 1000 et non 300 watts. Comment associer une valeur calculée à un libellé ? Nous devons commencer par le pouvoir. À une tension de 220 V, le courant admissible est de 1,3 A (300 : 220) ; à une tension de 127 V - 2,3 A (300-127). Un courant de 4 A correspond à une tension de 75 V (300 : 4). Inscription « 250 V ; 6,3 A «indique que l'appareil est conçu pour des réseaux avec une tension ne dépassant pas 250 V et un courant ne dépassant pas 6,3 A. En multipliant 6,3 A par 220 V, nous obtenons 1386 W (1300 W, arrondi). En multipliant 6,3A par 127V, on obtient 799W (700W arrondi). La question se pose : n'est-il pas dangereux d'arrondir ainsi ? Ce n'est pas dangereux car après arrondi, vous obtenez des valeurs de puissance inférieures. Si la puissance est moindre, les contacts chauffent moins.

Lorsqu'un courant électrique traverse la connexion de contact en raison de la résistance transitoire de la connexion de contact, la tension chute, de la puissance et de l'énergie sont libérées, provoquant l'échauffement des contacts. Une augmentation excessive du courant dans le circuit ou une augmentation de la résistance entraîne une augmentation supplémentaire de la température des fils de contact et des fils conducteurs, ce qui peut provoquer un incendie.

Dans les installations électriques, des connexions à contact permanent (soudure, soudage) et détachables (avec vis, fiche, ressort, etc.) et des contacts d'appareils de commutation sont utilisés - démarreurs magnétiques, relais, interrupteurs et autres dispositifs spécialement conçus pour la fermeture et l'ouverture des circuits, c'est-à-dire pour leur commutation. Dans les réseaux électriques internes de l'entrée au récepteur d'électricité électricité la charge circule à travers un grand nombre de connexions de contact.

En aucun cas les liens de contact ne doivent être rompus…. Les études réalisées il y a quelque temps sur l'équipement des réseaux internes montrent que sur l'ensemble des contacts examinés, seuls 50% répondent aux exigences de GOST. Lorsque le courant de charge circule dans une connexion de contact de mauvaise qualité, une quantité importante de chaleur est libérée par unité de temps, proportionnelle au carré du courant (densité de courant) et de la résistance des points de contact réels du contact.

Si les contacts chauds entrent en contact avec des matériaux combustibles, ils peuvent s'enflammer ou se carboniser, et l'isolation des fils peut s'enflammer.

La valeur de la résistance de contact dépend de la densité de courant, de la force de compression des contacts (la taille de la zone de résistance), du matériau à partir duquel ils sont fabriqués, du degré d'oxydation des surfaces de contact, etc.

Pour réduire la densité de courant dans le contact (et donc la température), il est nécessaire d'augmenter la surface de contact réelle des contacts. Si les plans de contact sont pressés l'un contre l'autre avec une certaine force, les petits tubercules aux points de contact seront légèrement écrasés.De ce fait, les tailles des zones élémentaires de contact augmenteront et des zones de contact supplémentaires apparaîtront, et la densité de courant, la résistance de contact et le chauffage de contact diminueront. Des études expérimentales ont montré qu'il existe une relation inverse entre la résistance de contact et la quantité de couple (force de compression). Avec une double diminution du couple, la résistance de la connexion de contact du fil APV avec une section de 4 mm2 ou de deux fils avec une section de 2,5 mm2 augmente de 4 à 5 fois.

Pour évacuer la chaleur des contacts et la dissiper dans l'environnement, des contacts avec une certaine masse et des surfaces de refroidissement sont établis. Une attention particulière est portée aux lieux de connexion des fils et à leur connexion aux contacts des dispositifs d'entrée des récepteurs électriques. Aux extrémités mobiles des fils, des oreilles de différentes formes et des pinces spéciales sont utilisées. La fiabilité du contact est assurée par des rondelles conventionnelles, à ressort et à brides. Après 3 à 3,5 ans, la résistance de contact augmente d'environ 2 fois. La résistance des contacts augmente également de manière significative lors d'un court-circuit en raison d'un court effet périodique du courant sur le contact. Les tests montrent que les joints de contact avec des rondelles élastiques ont la plus grande stabilité lorsqu'ils sont exposés à des facteurs défavorables.

Malheureusement, le « sauvetage de la rondelle » est assez courant. La rondelle doit être en métaux non ferreux comme le laiton. La rondelle en acier est protégée par un revêtement anti-corrosion.