По какому характерному признаку определяется токовая перегрузка

Известные способы одностороннего определения мест повреждения ВЛ 110– 220 кВ по параметрам аварийного режима предназначены для определения вида короткого замыкания (КЗ) по соотношению симметричных (аварийных) составляющих тока КЗ и на этой основе для дистанционного определения мест повреждения воздушных линий электропередачи при КЗ на них. Разработанные алгоритмы для технической реализации этих способов не подходят для выявления обрыва линий электропередачи.
Опираясь на опыт работы «Магаданэнерго», Виктор Дмитриевич Ластовкин предлагает выявлять обрыв фазы (неполнофазный режим) с помощью приборного мониторинга токов ВЛ.

Виктор Ластовкин, начальник службы РЗА ОАО «Магаданэнерго», г. Магадан

Рассматриваемый способ диагностики предназначен для выявления мест повреждения ВЛ при обрывах и основан на использовании параметров режима ненагруженной линии, холостого хода (ХХ), а именно емкостных токов линии путем их измерения в переходном процессе либо в послеаварийном режиме.
Данный способ может быть легко реализован с помощью современных приборов определения места повреждения (ОМП) на микропроцессорной базе при достаточной точности измерения емкостных токов, диапазон которых для ВЛ 110–220 кВ может находиться в пределах от единиц до нескольких десятков ампер в значениях первичного тока. Режим ХХ воздушной линии может быть легко выявлен по фазовым соотношениям между емкостным током линии и напряжением на шинах питающей подстанции: угол между током и фазным напряжением с учетом потерь в линии при протекании емкостных токов близок к –90 эл. град.
В послеаварийном режиме на включенной под напряжение ненагруженной линии (ХХ) может выполняться замер токов и напряжений с переходом к оценочному алгоритму «обрыв фазы» при выполнении соотношений, в том числе и фазовых, характерных для холостой линии с обрывом фазы. Отдельно следует рассматривать обрыв фазы в коммутационных аппаратах на присоединениях линии к шинам подстанции.

КЛАССИФИКАЦИЯ ОБРЫВОВ ФАЗЫ

Способ выявления обрыва фазы ВЛ с помощью емкостных токов по своей физической природе может быть применим только к обрывам фазы трехфазных линий электропередачи 110–220 кВ без замыканий провода фазы на землю со стороны измерения емкостных токов. Далее в тексте выражение «обрыв провода фазы» может заменяться на «обрыв провода» или «обрыв фазы», тем более что для расширения области применения способа диагностики следует рассматривать обрывы фазы в коммутационных аппаратах ВЛ.
Для понимания области применения данного способа диагностики необходимо классифицировать обрывы фазы линий электропередачи, определить ограничения в применении способа для каждого случая обрыва.

Случай 1. Обрыв фазы в шлейфе (петле) на анкерной опоре. Способ применим без ограничений.

Случай 2. Обрыв провода у гирлянды изоляторов, как правило, на анкерной опоре в натяжном зажиме с односторонним замыканием на землю. В данном случае ограничения накладываются самой возможностью измерения емкостных токов, и в большинстве случаев замер можно выполнить только с одной стороны, на которой нет контакта провода с землей, точнее сказать, не фиксируется замыкание на землю. Исключение из этого правила – случай 3.

Случай 3. Обрыв провода в пролете с падением концов (частей) провода на землю и замыканием на землю с двух сторон. В условиях зимы в северо-восточном регионе России при большой толщине и плотности снежного покрова возможны обрывы провода в пролете без замыкания, т.к. чистый снег может быть хорошим диэлектриком. В этом случае, равно как и в других, для подтверждения факта обрыва без замыкания на землю замер должен содержать значение (модуль) и фазу (аргумент) тока.

обрыв со стороны, на которой выполняются измерения (в ближнем выключателе), характеризуется нулевым значением тока в поврежденной фазе;
обрыв с противоположного конца линии (в дальнем выключателе) характеризуется равенством значений емкостного тока во всех трех фазах линии.

ИДЕНТИФИКАЦИЯ ПОВРЕЖДЕНИЯ КАК ОБРЫВА

Прежде чем приступить к измерениям емкостных токов фаз А, В и С линии, необходимо идентифицировать повреждение как обрыв. Здесь возможны два подхода для выявления обрывов: инструментальный (приборный), о котором уже было сказано ранее, и аналитический – на основе поведения релейной защиты.
До появления микропроцессорных приборов ОМП типа ИМФ-3Р [2] или МИР-Р использовался аналитический подход, который позволял по известным признакам срабатывания защиты определить возникновение неполнофазного нагрузочного режима ВЛ в процессе ее повреждения в случаях 1, 4 и 2 с наложением КЗ или в послеаварийном режиме при опробовании ВЛ.

Диагностика по признакам срабатывания релейной защиты

Обрывы фазы – не такой частый вид повреждения в электрических сетях, как КЗ, поэтому идеология их обнаружения слабо разработана. Практика выявления неполнофазных режимов при помощи релейной защиты дает несколько признаков их появления и существования.

Признак 1 основывается на поведении релейной защиты ВЛ 110–220 кВ с двусторонним питанием. Известно, что неполнофазный нагрузочный режим линии электропередачи 110 кВ и выше характеризуется протеканием токов нулевой последовательности в земле, которая в режиме работы двумя фазами является обратным проводом линии электропередачи. В этом режиме на ток в земле (3I0), равный геометрической сумме токов нагрузки двух фаз линии, реагируют защиты от замыкания на землю (ТЗНП), в том числе и направленные. Фильтровые токовые направленные защиты реагируют на продольную несимметрию (обрывы) в ВЛ точно так же, как и на поперечную (замыкания на землю), если место несимметрии находится в зоне срабатывания защиты. При обрыве фазы граница зоны срабатывания ступенчатой токовой направленной защиты нулевой последовательности данной ВЛ определяется [3] местом установки трансформаторов напряжения, к которым подключаются защиты линии. При установке трансформаторов напряжения на шинах подстанции в зону срабатывания попадают обрывы фазы в коммутационной аппаратуре (выключателях и разъединителях) и, конечно, обрывы провода линии.
В общем случае защиты, установленные по концам линии, могут иметь различную чувствительность и различные выдержки времени, поэтому в неполнофазном нагрузочном режиме работы линии, как правило, срабатывает защита только с одной стороны ВЛ. После отключения ВЛ с обрывом фазы с одной стороны исчезают условия для протекания токов нагрузки (токов нулевой последовательности) и, следовательно, условия для срабатывания защиты с другой стороны.
При замыканиях на землю (КЗ), как правило, защиты работают с двух сторон линии. Только в редких случаях, например, при каскадном отключении подпитки места КЗ, вначале со стороны более мощной части системы возможны самопроизвольные гашения дуги за счет скачкообразного уменьшения тока в канале дуги, интенсивного охлаждения плазмы дуги, растягивающих электро- и термодинамических усилий и других влияющих факторов в месте КЗ.

Признак 2 помогает выявить неполнофазный нагрузочный режим после отключения поврежденной радиальной ВЛ. Если после включения под напряжение линия отключается релейной защитой не сразу, а после набора определенной нагрузки, это тоже может быть признаком обрыва фазы.
Неполнофазный нагрузочный режим при обрыве фазы в нормальной схеме радиальной линии возможен только при условии заземления нейтрали трансформатора (-ов) на приемной ПС, т.к. путь (обратный провод) для прохождения токов нулевой последовательности в случае обрыва фазы образуется только через заземленные нейтрали обмоток ВН трансформаторов. Для выявления обрыва на радиальной линии при ее опробовании в послеаварийном режиме необходимо либо включить заземлитель (ЗОН) в цепи нейтрали трансформаторов приемной ПС, либо изначально устанавливать на линии специальную защиту от обрыва фазы (ЗОФ), реагирующую на токи обратной последовательности.

Диагностика с помощью приборов ОМП

Отечественные приборы для одностороннего ОМП и фиксации аварийных параметров успешно используются в магаданской энергосистеме для выявления обрыва фазы при их срабатывании на поврежденных ВЛ 110–220 кВ по известным фазовым соотношениям между током и напряжением в поврежденной фазе. При обрыве в поврежденной фазе будет измеряться (фиксироваться) емкостный ток с углом сдвига фазы относительно напряжения поврежденной фазы, близким к –90 эл. град. при отсчете углов от вектора тока к вектору напряжения. И в общем случае, если сравнивать модули токов, значение емкостного тока в поврежденной фазе I_с,п будет меньше значения емкостного тока в неповрежденной фазе I_с,нп на ненагруженной линии, включенной под напряжение в цикле успешного АПВ или РПВ:

I_с,п 3 · 0,25 · 60 = 45 А, чтобы прибор запустился. К примеру, это должна быть ВЛ 110 кВ длиной не менее 450 км и с обрывом фазы в начале линии (I_с,уд = 0,17 А/ км), что совсем нереально.
Следовательно, приборы данного типа можно использовать для определения обрыва фазы путем измерения емкостных токов после аварийного отключения только в режиме мониторинга или тестера. Кроме того, чтобы диагностировать места обрыва фазы путем сравнения, надо измерять емкостные токи неповрежденных фаз, а это можно сделать только при одностороннем включении ненагруженной ВЛ в послеаварийном режиме, или использовать расчетные значения емкостных токов. Емкостный ток линий можно рассчитывать по формуле:

I_c = ωC₁ · U_ф,раб · L_линии,

при выявлении обрыва с помощью прибора по известным признакам в аварийном режиме;
при включении ненагруженной ВЛ под напряжение со стороны обрыва без замыкания на землю для измерения емкостных токов (фиксации параметров ХХ) ВЛ в послеаварийном режиме;
при условии создания программного обеспечения по диагностике обрыва.

Таблица 1 Расчетные значения удельных емкостных токов ВЛ 110–220 кВ

Номинальное напряжение линии, кВ	110	154	220
Емкостный ток*, А/км	0,17	0,24	0,34

* Емкостные токи приводятся к рабочему напряжению линии путем умножения их табличных значений на поправочный коэффициент:

МОНИТОРИНГ ОБРЫВА ФАЗЫ (ПРОДОЛЬНОЙ НЕСИММЕТРИИ) ПО ТОКАМ НАГРУЗКИ

Оперативный персонал энергообъекта с помощью микропроцессорных приборов в нормальном режиме может осуществлять пофазный мониторинг токов нагрузки линий электропередачи 110–220 кВ по текущим значениям тока, индицируемым на экране (дисплее) прибора. Выявление обрыва в рабочем режиме на ВЛ 110–220 кВ возможно только в случае незначительных нагрузок линии. При возрастании нагрузки линии при работе двумя фазами в неполнофазном нагрузочном режиме срабатывает релейная защита – токовая защита нулевой последовательности от замыканий на землю, и обрыв фазы можно будет определить по признакам срабатывания РЗА, по данным срабатывания регистраторов или путем пофазного измерения емкостных токов при одностороннем включении ВЛ 110–220 кВ под рабочее напряжение, на ХХ в послеаварийном режиме (пример 1).

Прогноз: по признаку 1 срабатывания РЗ и результатам мониторинга со стороны АрГРЭС предполагается обрыв фазы в В110 ВЛ «Берелех-АрГРЭС» на ПС «Берелех».

Таблица 2 Результаты мониторинга

При осмотре оборудования на присоединении ВЛ к СШ 110 обнаружен шум в баке ВМ 110 (фаза С). Обследование показало, что бак горячий, масло в масломерном стекле темное. Выявлено разрушение контактной системы ВМ 110 (фаза С), шум обусловлен неустойчивым горением дуги между контактами выключателя и движением газомасляной смеси в дугогасительной камере (ДГК). Погасание дуги в ДГК приводило к обрыву тока.
Вследствие дефекта контактной системы (слабый вжим и т.д.) или недовключения ВМ 110 (фаза С) происходили пробои межконтактного промежутка с зажиганием дуги; процесс горения дуги был неустойчивым. Когда пауза погасания дуги (время обрыва тока) в ВМ 110 (фаза С) превышала выдержку времени 4 ступени ТЗНП (30 А; 1,5 с), защита срабатывала на отключение выключателя. Налицо все признаки обрыва фазы (неполнофазного режима): односторонняя работа защиты, пропадание тока в фазе С и нестабильность показаний мегаваттметра (измерение мощности 2-элементным мегаваттметром, включенным по схеме Арона, при обрыве тока одной фазы А или С приводит к уменьшению показаний прибора в 2 раза при перетоке реактивной мощности по линии Q = 0). Измерение емкостных токов со стороны АрГРЭС при установленных признаках неполнофазного режима позволило предположить, что место обрыва находится в дальнем выключателе ВЛ 110. Неисправность вторичных цепей (цепей тока) исключалась, так как, во-первых, защита направленная с разрешающим РМ; во-вторых, защита работала на одной стороне, а измерения выполнялись на другой стороне ВЛ.

Более эффективно ИМФ-3Р и др. можно использовать для диагностики состояния контактных систем коммутационной аппаратуры [4] при переключениях в распределительных устройствах 110–220 кВ. Подобная возможность появляется в схемах распредустройств (РУ) с обходным выключателем (ОВ) или с секционным выключателем (СВ) и ремонтной перемычкой. В распредустройствах с такой схемой при оперативных переключениях возможно создание параллельных цепочек, на одну из которых или на обе включены приборы ИМФ-3Р или технические средства мониторинга рабочего режима.
Если при параллельном включении цепочек с выключателями (разъединителями), в которых осуществляется пофазный мониторинг токов, происходит несимметричное по фазам распределение токов в пределах 30–50%, это может говорить о серьезных дефектах контактной системы (увеличение R_п) какого-либо коммутационного аппарата или о нарушении электрического контакта в различного рода соединителях ошиновки или аппаратных зажимах на присоединении ошиновки к оборудованию в результате их некачественной опрессовки или ослабления болтовых соединений. Очевидно, что дефектной фазе будет соответствовать наименьшее значение тока (пример 2). В пределе возможны обрывы тока в одной из фаз при взаимном шунтировании параллельных цепочек.

Пример 2. Исследуется состояние контактов в цепи секционного выключателя (СВ) 220 кВ и ремонтной перемычки на ПС 220 «Оротукан» (2009 г.) (в цепи СВ установлен ИМФ-3Р). Результаты мониторинга по токам нагрузки (табл. 2) позволяют предположить дефект контактной системы (контактного соединения) в фазе А цепочки СВ 220.
Обследование на месте показало, что нарушен контакт в зажиме ошиновки фазы А на секционном выключателе (СВ).

Таблица 2 Результаты мониторинга

Режим выключателя	Ток нагрузки, А
До шунтирования СВ 220	34	34	36
При шунтировании СВ 220 ремонтной перемычкой	6	9	11

Обо всех случаях выявленной несимметрии дежурный персонал докладывает оперативному руководителю вышестоящего уровня диспетчерского управления, который ставит в известность техническое руководство и соответствующие технические службы. Далее по решению технического руководства энергообъекта производится дополнительное диагностирование, например тепловизионное, и по его результатам принимается решение о выводе оборудования из работы или о продолжении его эксплуатации до вывода в плановый ремонт.

ЛИТЕРАТУРА

1. Руководящие указания по релейной защите. Вып.11. Расчеты токов короткого замыкания для релейной защиты и системной автоматики в сетях 110–750 кВ. М.: Энергия, 1979.
2. Индикатор микропроцессорный фиксирующий ИМФ-3Р. Руководство по эксплуатации, паспорт. М.: ЗАО «Радиус- Автоматика, 2002.
3. Федосеев А.М. Релейная защита электроэнергетических систем. Релейная защита сетей. М.: Энергоатомиздат, 1984.
4. Ластовкин В.Д. Контактные системы выключателей 110– 220 кВ. Диагностика неисправностей с помощью РЗА // Новости ЭлектроТехники. 2008. № 1(49). С. 38–41.

Токовая перегрузка, пиролиз изоляциии

Токовая перегрузка это аварийный пожароопасный режим

Токовая перегрузка, это аварийный пожароопасный режим, при котором по элементу электросети проходит ток, превышающий номинальное значение, на которое рассчитан данный элемент (провод, кабель, устройство электрозащиты). В результате этого данный элемент электросети перегревается и в нем происходят различного рода изменения. Тепловые эффекты, сопровождающие этот режим и соответствующие повреждения элементов электроустановок, различаются в зависимости от кратности тока перегрузки, которая равна отношению величины рабочего тока к номинальному или длительно допустимому. Например, при перегрузках с кратностью не более двух в элементах электросети за короткое время не возникают заметные термические повреждения. Однако при длительной работе в этих же условиях происходит перегрев проводников или токопроводящих деталей, постепенное разрушение их изоляции со значительным снижением ее изоляционных свойств. Так, при температуре нагрева проводников выше 65 С° изоляция проводов высыхает и с течением некоторого времени теряет свою эластичность, в ней появляются трещины, приводящие к заметному снижению сопротивления изолирующего покрова жил и появлению токов утечки. При более высоких перегрузках за сравнительно короткое время могут произойти размягчение и деформация изоляционных покровов и даже металла жил проводов и токоведущих деталей. Как правило, после разрушения изоляции возникает короткое замыкание с характерными для него пожароопасными факторами.

Нагревание и возгорание при токовой перегрузке. Пиролиз изоляции

Наряду с этим следует иметь в виду, что при перегрузке изолированного электропровода реализуется специфический способ нагревания изоляции и особый источник зажигания. Нагрев изоляции происходит одновременно по всей поверхности, которая контактирует с токопроводящей жилой, и сопровождается интенсивным образованием горючей смеси продуктов пиролиза с воздухом. Этот процесс при условии неотключения источника электропитания может продолжаться до полного разрушения проводника, которое произойдет, например, при достижении токоведущей жилой температуры плавления металла. Разрушение электропроводника может произойти по другому механизму, когда, например, ослабнет при температуре, близкой к температуре плавления металл проводника, свободно висящего на элементах конструкций, и проводник разрушится под действием собственного веса. Характерно, что при достижении этого момента произойдет разрыв жилы, сопровождающийся искровым разрядом, независимо от того, питается ли цепь от источника постоянного или переменного тока. Этот разряд является эффективным источником зажигания образовавшейся горючей смеси. При еще больших кратностях токов перегрузки источниками зажигания могут явиться нагретые до высокой температуры токопроводящие жилы и другие детали.

Следует также учитывать, что процесс прогрева и пиролиза изоляции происходит на всем протяжении токоведущей жилы, и поэтому возгорание может произойти на одном или даже нескольких наиболее теплонапряженных участках линии. Подобным тонкостям обучают на специализированных курсах, а к работе сотрудники допускаются только после аттестации промышленной безопасности.

Электросопротивление в местах перехода электрического тока с одной контактной поверхности на другую через площадки действительного их соприкосновения также обусловливает локальный нагрев металла токопроводящих деталей и прилегающих материалов вплоть до появления источников зажигания. И чем большей будет токовая нагрузка, тем более интенсивным окажется разогрев контактного соединения, поскольку тепловая мощность прямо пропорциональна квадрату силы тока. Особенно опасно проявление эффекта нагрева контактных соединений в режиме затяжного короткого замыкания, при котором сила тока может превышать рабочий ток в сотни раз. Нередко это приводит к появлению вторичных очагов возгорания не только в месте короткого замыкания, но и на других участках, в местах, где оказываются при этом под токовой нагрузкой плохие контакты.

Чем короткое замыкание отличается от перегрузки?

Коротким замыканием называется соединение проводников отдельных фаз между собой или с землей через относительно малое сопротивление, принимаемое равным нулю при глухом металлическом коротком замыкании.
Никакая сеть не предназначена для длительной работы в таком режиме. Однако данный аварийный режим иногда возникает. Так, короткое замыкание может случиться из-за нарушения изоляции электропроводки или из-за случайного замыкания разноименных проводников проводящими частями электрооборудования. Нормальная работа электрической сети будет нарушена. Чтобы это нежелательное явление предотвратить, электрики используют клеммники либо просто изолируют соединения.

Проблема режима КЗ заключается в том, что в момент его возникновения в сети многократно увеличивается ток (до 20 раз превышает номинал), что приводит к выделению огромного количества джоулева тепла (до 400 раз превышает норму), поскольку количество выделяемой теплоты пропорционально квадрату тока и сопротивлению потребителя.

Теперь представьте: сопротивление потребителя здесь — доли ома проводки, а ток, как известно, тем выше, чем меньше сопротивление. В итоге, если мгновенно не сработает защитное устройство, произойдет чрезмерный перегрев проводки, провода расплавятся, изоляция воспламенится, и может случиться пожар в помещении. В соседних помещениях, питаемых этой же сетью, упадет напряжение, и некоторые электроприборы могут выйти из строя.

Типичный вид короткого замыкания для жилых квартир — однофазное короткое замыкание, когда фаза смыкается с нулем. Для сетей трехфазных, например в цеху или в гараже, возможно трехфазное или двухфазное короткое замыкание (две фазы между собой, три фазы между собой, или несколько фаз на ноль).

Для трехфазного оборудования, такого как асинхронный двигатель или трехфазный трансформатор, характерно межвитковое замыкание, когда витки замыкаются накоротко внутри обмотки статора или внутри обмотки трансформатора, шунтируя остальные рабочие витки и выводя таким образом прибор из строя.

Или замыкание может случиться через проводящий корпус прибора. Вообще проводящие корпуса следует заземлять, дабы защитить персонал от случайного поражения током, а провода в квартирах использовать те, что в негорючей изоляции.

Есть еще один вид аварийного режима нагрузки электрической сети, связанный с превышением нормального тока. Это так называемая перегрузка. Перегрузки иногда возникают в квартирах, в домах, на предприятиях. Это опасный режим, порой более опасный, чем короткое замыкание. Ведь короткое замыкание в квартире может быть на корню остановлено мгновенно сработавшим автоматическим выключателем в щитке. А вот токовая перегрузка — случай более хитрый.

Представьте себе, что в одну единственную розетку вы решили вставить множество электроприборов через тройник да через удлинители. Что нежелательного может в этом случае произойти? Если жила проводки, подведенной к розетке, не рассчитана на ток более 16 ампер, то при включении в такую розетку нагрузки более 3500 ватт начнется перегрев электропроводки чреватый пожаром.

Тепловое воздействие на изоляцию проводов резко снижает ее механические и диэлектрические свойства. Например, если проводимость электрокартона (как изоляционного материала) при 20°С принять за единицу, то при температурах 30, 40 и 50°С она увеличится в 4, 13 и 37 раз соответственно.

ОСОБЕННОСТИ ТОКОВОЙ ПЕРЕГРУЗКИ В АВТОМОБИЛЬНОЙ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ СЕТИ Текст научной статьи по специальности «Электротехника, электронная техника, информационные технологии»

ПОЖАР / МЕДНЫЙ ПРОВОДНИК / БОЛЬШОЕ ПЕРЕХОДНОЕ СОПРОТИВЛЕНИЕ / КОРОТКОЕ ЗАМЫКАНИЕ / СВЕРХТОК / МЕДЬ / РАСТРОВАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ МИКРОСКОПИЯ / ДИАГНОСТИЧЕСКИЙ ПРИЗНАК / МИКРОСЛЕД / ПОЖАРНО-ТЕХНИЧЕСКАЯ ЭКСПЕРТИЗА / FIRE / COPPER CONDUCTOR / HIGH TRANSITION RESISTANCE / SHORT CIRCUIT / OVERCURRENT / COPPER / SCANNING ELECTRON MICROSCOPY / DIAGNOSTIC FEATURE / ULTRATRACE / FIRE INVESTIGATION / PLASTIC DISTORTION / ПЛАСТИЧЕСКАЯ ДИСТОРСИЯ

Аннотация научной статьи по электротехнике, электронной технике, информационным технологиям, автор научной работы — Недобитков А.И.

Введение. Приведенные в статье данные свидетельствуют о том, что проблема повышения пожарной безопасности автотранспортных средств очень актуальна. Целью статьи является разработка научно обоснованного метода исследования медного проводника , подвергнутого действию сверхтока , для установления причины его повреждения в ходе пожарно-технической экспертизы . Материалы и методика. Исследования проводились с использованием растрового электронного микроскопа JSM-6390LV с приставкой для энергодисперсионного микроанализа. Поверхности разрушения медного проводника подвергались анализу без предварительной пробоподготовки. Результаты и обсуждение. На основе анализа экспериментальных данных показано, что температура медного проводника , подвергнутого токовой перегрузке, существенно различается по его длине. Натурными наблюдениями и экспериментальными результатами установлено, что разрушение медного проводника под действием сверхтока происходит в местах, имеющих предварительное напряжение вследствие пластической деформации. Экспериментально также подтверждено, что образование шаровых оплавлений медного проводника , подвергнутого токовой перегрузке, может происходить при температуре значительно ниже температуры плавления меди . На основе анализа теоретических данных показано, что при токовой перегрузке в медном проводнике происходят не только тепловые и электромагнитные процессы, но и пластическая дисторсия. Заключение. Предложен метод дифференциации повреждения при пожаре (токовая перегрузка, короткое замыкание ) медного проводника . Токовая перегрузка характеризуется такими признаками, как вздутия или шаровые оплавления, расположенные в местах изгиба медного проводника , отсутствие признаков массопереноса. Установлено, что признаки, выявленные на поверхностях разрушения медного проводника , подвергшегося протеканию сверхтока , являются устойчивыми и не подвержены изменениям в естественных условиях хранения. Приведенные в статье данные могут быть использованы специалистами при экспертном исследовании медных проводников, изымаемых с мест пожаров , установлении механизма их повреждения и, в конечном счете, причины пожара автомобиля.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Peculiarities of current overload in the car electric network

Introduction. The data given in the article show that the problem of fire safety in motor vehicles is highly relevant. The purpose of the article is to develop a scientifically based method of research for the copper conductor exposed to overcurrent to find the reason of its damage when making a fire investigation . Materials and methods. The research was conducted using the JSM-6390LV scanning electron microscope for energy dispersive spectroscopy. The surfaces of the copper conductor rupture were analyzed without any preliminary sample preparation. Results and discussion. The analysis of the experimental evidence demonstrates that the temperature of the copper conductor exposed to current overload varies significantly along its length. It was found through the field studies and experimental results that the rupture of the copper conductor under the action of overcurrent happens in the sections that have prestress due to the plastic deformation. The experiment proved that the formation of ball fusing of the copper conductor exposed to current overload may take place at a substantially lower temperature than that of the copper smelting. The analysis of the theoretical data shows that during the current overload not only thermal and electromagnetic processes but also plastic distortion occur at the copper conductor. It also demonstrates that the strand connection of copper wires results in a fire hazard not in every instance. Conclusion. A method for differentiating fire damages at the copper conductor (current overload, short circuit ) was suggested. The current overload has such features as blistering or ball fusing in the bending points and the lack of any signs of mass transfer. It was found that the features of the damaged surfaces of the copper conductor exposed to overcurrent are stable and not subject to changes in the natural storage conditions. The data given in the article can be used by specialists when making an expert examination of copper conductors from the fire locations, identifying a mechanism for their damage and, finally, a cause of fire .

Текст научной работы на тему «ОСОБЕННОСТИ ТОКОВОЙ ПЕРЕГРУЗКИ В АВТОМОБИЛЬНОЙ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ СЕТИ»

https://doi.org/10.18322/PVB.2019.28.04.42-50 УДК 656.13;614.84

Особенности токовой перегрузки в автомобильной электрической сети

Казахский гуманитарно-юридический инновационный университет (Республика Казахстан, 070014, г. Усть-Каменогорск, ул. Астана, 48)

Материалы и методика. Исследования проводились с использованием растрового электронного микроскопа JSM-6390LV с приставкой для энергодисперсионного микроанализа. Поверхности разрушения медного проводника подвергались анализу без предварительной пробоподготовки.

Результаты и обсуждение. На основе анализа экспериментальных данных показано, что температура медного проводника, подвергнутого токовой перегрузке, существенно различается по его длине. Натурными наблюдениями и экспериментальными результатами установлено, что разрушение медного проводника под действием сверхтока происходит в местах, имеющих предварительное напряжение вследствие пластической деформации. Экспериментально также подтверждено, что образование шаровых оплавлений медного проводника, подвергнутого токовой перегрузке, может происходить при температуре значительно ниже температуры плавления меди. На основе анализа теоретических данных показано, что при токовой перегрузке в медном проводнике происходят не только тепловые и электромагнитные процессы, но и пластическая дисторсия. Заключение. Предложен метод дифференциации повреждения при пожаре (токовая перегрузка, короткое замыкание) медного проводника. Токовая перегрузка характеризуется такими признаками, как вздутия или шаровые оплавления, расположенные в местах изгиба медного проводника, отсутствие признаков массопе-реноса. Установлено, что признаки, выявленные на поверхностях разрушения медного проводника, подвергшегося протеканию сверхтока, являются устойчивыми и не подвержены изменениям в естественных условиях хранения. Приведенные в статье данные могут быть использованы специалистами при экспертном исследовании медных проводников, изымаемых с мест пожаров, установлении механизма их повреждения и, в конечном счете, причины пожара автомобиля.

Ключевые слова: пожар; медный проводник; большое переходное сопротивление; короткое замыкание; сверхток; медь; растровая электронная микроскопия; диагностический признак; микрослед; пожарно-техни-ческая экспертиза, пластическая дисторсия.

Для цитирования: Недобитков А. И. Особенности токовой перегрузки в автомобильной электрической сети // Пожаровзрывобезопасность/Fire and Explosion Safety. — 2019. — Т. 28, № 4. — С. 42-50. DOI: 10.18322/PVB.2019.28.04.42-50.

И Недобитков Александр Игнатьевич, e-mail: a.nedobitkov@mail.ru

Peculiarities of current overload in the car electric network

Kazakh Humanitarian Law Innovative University (Astana St., 48, Ust-Kamenogorsk, 070014, Kazakhstan)

Materials and methods. The research was conducted using the JSM-6390LV scanning electron microscope for energy dispersive spectroscopy. The surfaces of the copper conductor rupture were analyzed without any preliminary sample preparation.

Results and discussion. The analysis of the experimental evidence demonstrates that the temperature of the copper conductor exposed to current overload varies significantly along its length. It was found through the field studies and experimental results that the rupture of the copper conductor under the action of overcurrent happens in the sections that have prestress due to the plastic deformation. The experiment proved that the formation of ball fusing of the copper conductor exposed to current overload may take place at a substantially lower temperature than that of the copper smelting. The analysis of the theoretical data shows that during the current overload not

only thermal and electromagnetic processes but also plastic distortion occur at the copper conductor. It also demonstrates that the strand connection of copper wires results in a fire hazard not in every instance. Conclusion. A method for differentiatingfire damages at the copper conductor (current overload, short circuit) was suggested. The current overload has such features as blisteringor ball fusing in the bending points and the lack of any signs of mass transfer. It was found that the features of the damaged surfaces of the copper conductor exposed to overcurrent are stable and notsubject to changes in the natural storage conditions. The data given in the article can be used by specialists when making an expert examination of copper conductors from the fire locations, identifying a mechanism for their damage and, finally, a cause of fire.

Keywords: fire; copper conductor; high transition resistance; short circuit; overcurrent; copper; scanning electron microscopy; diagnostic feature; ultratrace; fire investigation; plastic distortion.

For citation: A. I. Nedobitkov. Peculiarities of current overload in the car electric network. Pozharovzryvobezopasnost/ Fire and Explosion Safety, 2019, vol. 28, no. 4, pp. 42-50 (in Russian). DOI: 10.18322/PVB.2019.28.04.42-50. K Alexandr Ignatyevich Nedobitkov, e-mail: a.nedobitkov@mail.ru

Пожары, представляя собой тяжелую чрезвычайную ситуацию (ЧС), приносят значительный ущерб экономике государств, в частности в промышленно развитых странах он превышает 1 % национального дохода и имеет тенденцию к постоянному росту [1-3]. Пожары на автотранспортных средствах относятся к особо тяжелым ЧС.

В работах [4-13] показано, что отдельные элементы электрической системы автомобиля могут служить источником возгорания в случае возникновения аварийного режима в какой-либо функциональной цепи.

Авторы работы [6] подчеркивают, что при исследовании сгоревшего автомобиля практически всегда рассматривается так называемая «электрическая» версия возникновения пожара. Данным обстоятельством обусловлена насущная потребность в разработке и совершенствовании специальных методик исследования электросетей и электрооборудования автотранспортных средств после пожара [6].

Как наглядно показано авторами [4-13], в рамках судебной пожарно-технической экспертизы рассматривается вероятность возникновения пожара в результате протекания трех аварийных режимов работы электросети — короткого замыкания (КЗ), большого переходного сопротивления (БПС) и токовой перегрузки (ТП).

В диссертации [10] отмечается трудность визуальной дифференциации оплавлений медных проводников. Это мнение в той или иной форме поддерживается в работах [6, 9, 11, 12] а также такими исследователями, как V. Babrauskas, Kuan-Heng Liu, Yung-Hui Shih, Guo-Ju Chen и др., которые предлагают альтернативные методы исследования [14-23].

Настоящая работа, являясь продолжением исследований, выполненных авторами [6, 9, 12, 23], также посвящена установлению признаков, позволяющих идентифицировать причину разрушения медного проводника под действием сверхтока.

Целью работы является разработка научно обоснованного метода исследования медного проводника, подвергнутого воздействию токовой перегрузки.

Исходя из этого были поставлены следующие задачи исследования:

• показать, что разрушение медного проводника автомобильной электрической сети под действием токовой перегрузки происходит в первую очередь в местах, имеющих предварительное напряжение вследствие пластической деформации;

• экспериментально доказать, что образование шаровых оплавлений медного проводника под действием сверхтока возможно при температуре, которая существенно ниже температуры плавления меди;

• экспериментально подтвердить, что температура медного проводника, подвергнутого токовой перегрузке, различна по его длине;

• подтвердить предположение, что признаки, выявленные на поверхности разрушения медного проводника, подвергнутого протеканию сверхтока, являются устойчивыми и не подвержены изменениям в естественных условиях хранения автомобиля (без умышленного уничтожения признаков).

Материалы и методы исследования

Исследования проводились в Центре опережающего развития «Veritas» Восточно-Казахстанского государственного технического университета им. Д. Серикбаева на растровом электронном микроскопе JSM-6390LV с приставкой для энергодисперсионного микроанализа. Поверхности разрушения медного проводника подвергались анализу без предварительной пробоподготовки.

В настоящей работе рассматривается исследование медного многопроволочного проводника в составе жгута проводов тахографа, подвергнутого токовой перегрузке и изъятого с места пожара, а также результаты экспериментальных исследований.

У автомобиля КамАЗ-65117 в результате электродугового процесса в панели приборов протеканию сверхтока подвергся жгут проводов тахографа. Жгут длиной около 6 м состоял из семи многопроволочных проводников сечением 0,785 мм2 каждый (рис. 1,а). У двух многопроволочных проводников

Рис. 1. Вид жгута проводов тахографа, изъятого с места пожара: а — сохранение изоляции возле соединительного разъема у всех многопроволочных проводников; б — полное отсутствие изоляции у многопроволочного проводника; в — разрушение двух медных многопроволочных проводников

Fig. 1. View of the tachograph wiring harness withdrawn from the site of the fire: a — maintaining insulation near the connector of all multi-wire conductors; b — complete absence of insulation in a multiwire conductor; v — destruction of two copper stranded conductors

практически по всей длине изоляция отсутствовала, что подтверждает наличие токовой перегрузки, поскольку короткое замыкание не вызывает выгорания изоляции на длине 6 м. Что особенно характерно, разрушение двух многопроволочных проводников произошло в области технологического изгиба, обусловленного соединительным разъемом. Разрушение двух многопроволочных проводников сопровождалось оплавлением медных проволок в виде шара и косого среза (рис. 1,в). Изоляция у всех многопроволочных проводников сохранилась в непосредственной близости от разъема (см. рис. 1,а).

Вторым объектом исследования являлся одножильный медный проводник без изоляционного покрытия длиной 44 см, сечением 0,64 мм2. Проводник закрепляли на установке У-1134М и пропускали через него ток. Согласно справочным данным максимально допустимая величина силы тока для медного проводника такого сечения составляет 12-15 А.

Результаты и их обсуждение

В настоящей работе проведено экспериментальное исследование состояния одножильного медно-

го проводника без изоляции, подвергнутого протеканию сверхтока. Одножильный медный проводник был выбран в целях максимальной простоты и наглядности эксперимента, поскольку реальный пример токовой перегрузки демонстрирует многожильный проводник жгута проводов тахографа (см. рис. 1).

На рис. 2 показаны характерные признаки шарового оплавления многожильного проводника жгута проводов тахографа (см. рис. 1,в), которые позволяют идентифицировать причину повреждения как токовую перегрузку.

В работах [9, 10] отмечается, что утончения и утолщения проводника в области шарового оплавления, а также обрыв проволочек являются характерными признаками токовой перегрузки.

На рис. 3 показано состояние медного однопро-волочного проводника под действием токовой перегрузки. При токе 25 А лак начинает дымиться, при токе 33 А середина проводника приобретает черный цвет, при токе 35 А наблюдаются искры и брызги лака и оксидной пленки (дым), при токе 40 А середина проводника становится красной, затем ток самопроизвольно падает до 38 А. Температура про-

Рис. 2. Оплавление многопроволочного проводника: а — общий вид, увеличение 30х; б — утончения и утолщения, увеличение 43 х; в — сплавление проволочек многопроволочного проводника, увеличение 70х

Fig. 2. Burn-off of multiwire explorer: а — general view, increase of 30хХ; b — thinning and bulges, increase of 43 х; v — meltback of ambages of multiwire explorer, increase of 70х

Рис. 3. Однопроволочный проводник под действием токовой перегрузки: а — середина проводника красная от нагрева, концы темные; б — температура середины проводника; в — температура на концах проводника

Fig. 3. Onewire explorer under the action of current overload: а — the middle of explorer is red from heating, ends dark; b—temperature of middle of explorer; v — temperature of ends of explorer

Рис. 4. Шаровые оплавления медного однопроволочного проводника: а — общий вид; б — шаровое оплавление на торце проводника, увеличение 30х; в — шаровое оплавление по касательной к поверхности проводника, увеличение 45х; г — шаровое оплавление по касательной к поверхности проводника, увеличение 60х

Fig. 4. Ball bum-offs of copper onewire explorer: а—general view; b—ball burn-off on the butt end of explorer, increase of 30х ; v—ball bum-off on a tangent to the surface of explorer, increase of45x; g—ball burn-off on a tangent to the surface of explorer, increase of 60 х

водника измерялась дистанционно тепловизором (см. рис. 3). При этом было зафиксировано, что температура на концах проводника не превышала 73 °С, в то время как цвет середины проводника менялся от светло-красного до оранжевого, что соответствует температуре примерно 830-900 °С. Таким образом, экспериментально установлено, что при токовой перегрузке температура по длине проводника распределяется неравномерно.

По аналогии с работами [9,10] при дальнейшем увеличении силы тока произошло разрушение проводника. Однако проводник разрушился не в точке с максимальной температурой в середине проводника, а возле места соединения с источником питания, где температура существенно ниже, а проводник имеет остаточную пластическую деформацию изгиба (см. рис. 3).

На рис. 4 приведен фрагмент разрушившегося однопроволочного проводника.

Необходимо отметить, что шаровые оплавления образовались не только по касательной к поверхности проводника, но и на его торце (см. рис. 4). На рис. 5 показаны точки микроанализа шаровых оплавлений, приведенных на рис. 4,а и 4,в, а в табл. 1 и 2 приведены результаты микроанализа.

Необходимо отметить, что ГОСТ 859-2001 допускает содержание в меди марки М1 до 0,005 % железа. Из сравнения данных табл. 1 и 2 следует вывод, что процесс, вызвавший образование шаровых оплавлений, один и тот же, и он не связан с большим переходным сопротивлением или коротким замыканием. Как показано в работе [12], короткое замыкание характеризуется массопереносом, чего в данном случае не наблюдается. Кроме того, следует подчеркнуть, что образование шаровых оплавлений произошло в зоне наиболее низкой температуры проводника, обусловленной действием токовой перегрузки. Это свидетельствует о том, что образование шарового оплавления на торце медного проводника не связано с его нагревом до температуры плавления. Общеизвестно, что текучесть — способность пластичных металлов и тел при постепенном повышении давления уступать действию сдвигающих сил и течь подобно вязким жидкостям. В работе [24] отмечается, что при зарождении очага разрушения твердого тела происходит рост зародыша в жидкой фазе, затем образование пузырьков пара в жидкости при ее кавитации и последующее преобразование в цепочку полостей в твердой фазе. В работе [25] показана

Рис. 5. Точки микроанализа на поверхности повреждения: а — шаровое оплавление на торце проводника (см. рис. 4,а); б — шаровое оплавление по касательной к поверхности проводника (см. рис. 4,в)

Fig. 5. Points of microanalysis on the surface of damage: а—ball bum-off on the butt end of explorer (see Fig. 4,a); b—ball burn-off on a tangent to the surface of explorer (see Fig. 4,v)

Таблица 1. Результаты микроанализа участка на рис. 5,а Table 1. The results of the microanalysis of the section shown in Fig. 5,а

Номер точки Содержание химического элемента, % масс.

Measurement point number Content of c O hemical element

Спектр 1 Range 1 13,13 — 86,87

Спектр 2 Range 2 22,17 1,79 76,04

Спектр 3 Range 3 14,53 — 85,47

роль пластической дисторсии в механизме пластической деформации и разрушении твердых тел.

Таким образом, под действием сверхтока в медном проводнике происходят сложные физические процессы на уровне кристаллической решетки, но данный вопрос будет рассмотрен в отдельной работе.

Полученные данные дополняют результаты, полученные в работах [9, 10]. В них использовалась кратность токовой перегрузки 4-12 и выше, что трудно достижимо в электрической цепи автомобиля.

Следует отметить сопоставимость результатов исследования многопроволочного проводника в составе жгута тахографа и одиночного медного проводника. В этих двух случаях разрушение происходило в области изгиба проводников, и температура в местах подсоединения образцов была ниже, чем в середине, о чем свидетельствует и сохранившаяся изоляция, и результаты измерений тепловизором. Это говорит о том, что при токовой перегрузке проводники разрушаются в первую очередь в местах,

Таблица 2. Результаты микроанализа участка на рис. 5,6 Table 2. The results of the microanalysis of the section shown in Fig. 5,b

Номер точки Содержание химического элемента, % масс.

Measurement point number Content of c O hemical element , % by mass

Спектр 1 Range 1 1,69 0,95 97,36

Спектр 2 Range 2 14,74 — 84,56

Спектр 3 Range 3 3,29 — 96,71

Спектр 4 Range 4 3,90 — 95,25

подверженных предварительному напряжению (изгиб, надлом и т. п.). Однако это не исключает разрушения проводника в любом другом месте при значительной токовой перегрузке, что является косвенным диагностическим признаком [9, 10].

В работе [10] высказывается также мнение, что под слоем изоляции создается давление, вызывающее движение металла проводника, что приводит к возникновению на поверхности медного проводника образований сферической формы. Кроме того, автором [10] формулируется промежуточный вывод о том, что вздутия на поверхности медного проводника образуются только при наличии на нем целой изоляции. Экспериментальные данные с медным проводником без изоляции показывают, что наличие или отсутствие изоляции не оказывает существенного влияния на механизм образования шаровых оплавлений.

Исследованные образцы медных проводников хранились 3 мес. (что больше среднего срокарассле-дования дел о пожарах), в разных условиях (в помещении без упаковки; в помещении в герметичной упаковке; на открытом воздухе, без доступа воды, в жидком агрегатном состоянии, т. е. без погружения в воду). При сравнении образцов установлено, что выявленные признаки являются устойчивыми и не подвержены изменениям в естественных условиях хранения (без умышленного уничтожения их).

Таким образом, в результате исследования методом растровой микроскопии фрагментов медных проводников, подвергшихся протеканию сверхтока, установлены характерные признаки, позволяющие идентифицировать процесс, который привел к их разрушению (токовая перегрузка, короткое замыкание). Токовая перегрузка характеризуется такими признаками, как вздутия или шаровые оплавления, расположенные в местах изгиба медного проводника, отсутствие признаков массопереноса.

Следует отметить, что если на месте пожара обнаружено соединение проводников, выполненное методом «скрутки», то, как правило, именно на это обстоятельство указывают, как на причину пожара. Однако настоящим исследованием экспериментально показано, что при протекании сверхтока в деформированном проводнике образуются шаровые оплавления, но это является следствием, а не причиной. Таким образом, соединение медных проводников методом «скрутки» далеко не всегда приводит к возникновению пожароопасного режима. Для установления причинной связи между «скруткой» и пожа-

ром должны иметь место признаки большого переходного сопротивления [26].

Экспериментально показано, что разрушение медного проводника автомобильной электрической сети под действием токовой перегрузки происходит в первую очередь в местах, имеющих предварительное напряжение вследствие пластической деформации.

Доказано, что образование шаровых оплавлений медного проводника под действием сверхтока возможно при температуре, которая существенно ниже температуры плавления меди.

Кроме того, наглядно проиллюстрировано, что температура медного проводника, подвергнутого токовой перегрузке, различна по его длине.

Показано также, что растровую микроскопию можно использовать при исследовании фрагментов медных проводников в качестве не только вспомогательного, но и основного метода исследования.

Настоящим исследованием установлено, что признаки, выявленные на поверхностях разрушения медных проводников, являются устойчивыми и не подвержены изменениям в естественных условиях хранения (без умышленного уничтожения их).

Полученные результаты могут быть использованы при экспертном исследовании фрагментов медных проводников, изымаемых с мест пожаров, установлении механизма их повреждения и, в конечном счете, причины пожара автомобиля. Знание технической причины пожара даст возможность разработать профилактические мероприятия и технические решения, направленные на ее устранение.

1. БрушлинскийН.Н., Соколов С. В., Вагнер П. Человечество и пожары. — М. : ООО «ИПЦ Маска», 2007. — 142 с.

2. Quintiere J. G. Fundamentals of fire phenomena. — England, Chichester : John Wiley and Sons Ltd, 2006. DOI: 10.1002/0470091150.fmatter.

3. Beyler C., Carpenter D., Dinenno P. Introduction to fire modeling. Fire Protection Handbook. — 20th ed. — Quincy : National Fire Protection Association, 2008.

4. Severy D, Blaisdell D, KerkhoffJ. Automotive collision fires // SAE Technical Paper 741180,1974. DOI: 10.4271/741180.

5. Katsuhiro Okamoto, Norimichi Watanabe, Yasuaki Hagimoto, Tadaomi Chigira, Ryoji Masano, Hitoshi Miura, Satoshi Ochiai, Hideki Satoh, Yohsuke Tamura, Kimio Hayano, Yasumasa Maeda, Jinji Suzuki. Burning behavior of sedan passenger cars // Fire Safety Journal. — 2009. — Vol. 44, No. 3. — P. 301-310. DOI: 10.1016/j.firesaf.2008.07.001.

6. Чешко И. Д., Скодтаев С. В., Теплякова Т. Д. Классификация аварийных пожароопасных режимов работы электросетей автомобилей и схема выявления их следов после пожара // Проблемы управления рисками в техносфере. — 2019. — № 1(49). — С. 107-115.

i Не можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

7. Богатищев А. И. Комплексные исследования пожароопасных режимов в сетях электрооборудования автотранспортных средств : дис. . канд. техн. наук. — М. : Академия ГПС МЧС России, 2002.—269 с.

8. Чешко И. Д. Экспертиза пожаров (объекты, методы, методики исследования). — 2-е изд., стереотип. — СПб. : СПб ИПБ МВД РФ, 1997. — 562 с.

9. Чешко И. Д., МокрякА. Ю., Скодтаев С. В. Механизм формирования следов протекания сверхтоков по медному проводнику // Вестник Санкт-Петербургского университета Государственной противопожарной службы МЧС России. — 2015. — № 1. — С. 41-46.

10. МокрякА. Ю. Установление природы оплавлений медных проводников и латунных токоведу-щих изделий при экспертизе пожаров на объектах энергетики : дис. . канд. техн. наук. — М. : Академия ГПС МЧС России, 2018. — 140 с.

11. Смелков Г. И., Чешко И. Д., Плотников В. /.Экспериментальное моделирование пожароопасных аварийных режимов в электрических проводах // Вестник Санкт-Петербургского университета Государственной противопожарной службы МЧС России. — 2017. — №3. — C.121-128.

12. Недобитков А. И. Особенности короткого замыкания в автомобильной электрической сети // Пожаровзрывобезопасность/Fire and Explosion Safety. — 2018. — Т. 27, № 5. — с. 34-49. DOI: 10.18322/PVB.2018.27.05.34-49.

13. СмелковГ.И. Пожарная безопасность электропроводок.—М.: ООО «Кабель», 2009. — 328 с.

14. Babrauskas V.Arc beads from fires: Can ’cause’ beads be distinguished from ‘victim’ beads by physical or chemical testing? // Journal of Fire Protection Engineering. — 2004. —Vol. 14, No. 2. — Р. 125-147. DOI: 10.1177/1042391504036450.

15. Delplace M., Vos E. Electric short circuits help the investigator determine where the fire started // Fire Technology. — 1983.—Vol. 19,No. 3. — Р. 185-191. DOI: 10.1007/bf02378698.

16. Wright S. A., Loud J. D., Blanchard R. A. Globules and beads: what do they indicate about small-diameter copper conductors that have been through a fire? // Fire Technology. —2015. —Vol. 51, No. 5.

— Р. 1051-1070. DOI: 10.1007/s10694-014-0455-9.

17. Babrauskas V.Arc mapping: a critical review // Fire Technology. — 2018. — Vol. 54, Issue 3. — P. 749-780. DOI: 10.1007/s10694-018-0711-5.

18. Hoffmann D. J., SwonderE. M., Burr M. T. Arc faulting in household appliances subjected to afire test // Fire Technology. —2016. — Vol. 52, Issue 6. — P. 1659-1666. DOI: 10.1007/s10694-015-0556-0.

19. Kuan-Heng Liu, Yung-Hui Shih, Guo-Ju Chen, Jaw-Min Chou. Microstructural study on oxygen permeated arc beads // Journal of Nanomaterials. — 2015. — Article ID 373861. — 8 p. DOI: 10.1155/2015/373861.

20. Lewis K. H., Templeton B. Morphological variation in copper arcs during post-arc fire heating // Proceedings of 3rd International Symposium on Fire Investigation Science & Technology. — Sarasota: National Association of Fire Investigators, 2008. — P. 183-195.

21. Murray I., Ajersch F. New metallurgical techniques applied to fire investigation // Fire & Materials ‘2009. — London : Interscience Communications Ltd., 2009. — P. 857-869.

22. Carey N. J. Developing a reliable systematic analysis for arc fault mapping : Ph. D. diss. — Strathclyde, United Kingdom : University of Strathclyde, 2009.

23. RobyR. J., McAllister J. Forensic investigation techniques for inspecting electrical conductors involved in fire // Final Technical Report for Award No. 239052. — Columbia : Combustion Science & Engineering, Inc., 2012.

24. Васильев Л. С. Структурно-фазовые превращения и критические явления при интенсивном пластическом деформировании и разрушении металлов и сплавов : дис. . д-ра физ.-мат. наук.

— Ижевск, 2010. — 405 с.

25. Панин В. Е., Егорушкин В. Е., Панин А. В., Чернявский А. Г. Пластическая дисторсия — фундаментальный механизм в нелинейной мезомеханике пластической деформации и разрушения твердых тел // Физическая мезомеханика. — 2016. — Т. 19, № 1. — C. 31-46.

26. Экспертное исследование после пожара контактных узлов электрооборудования в целях выявления признаков больших переходных сопротивлений: метод. реком. / К. Б. Лебедев, А. Ю. Мокряк, И. Д. Чешко. — М. : ВНИИПО, 2008. — 29 с.

1. N.N. Brushlinskiy, S. V. Sokolov, P. Wagner. Chelovechestvo ipozhary [Humaniti and fires]. Moscow, IPTs Maska Publ., 2007. 142 p. (in Russian).

2. J. G. Quintiere. Fundamentals of fire phenomena. England, Chichester, John Wiley and Sons Ltd, 2006. DOI: 10.1002/0470091150.fmatter.

3. C. Beyler, D. Carpenter, P. Dinenno. Introduction to fire modeling. Fire Protection Handbook. 20th ed. Quincy, National Fire Protection Association, 2008.

4. D. Severy, D. Blaisdell, J. Kerkhoff. Automotive collision fires. SAE Technical Paper 741180, 1974. DOI: 10.4271/741180.

5. Katsuhiro Okamoto, Norimichi Watanabe, Yasuaki Hagimoto, Tadaomi Chigira, Ryoji Masano, Hitoshi Miura, Satoshi Ochiai, Hideki Satoh, Yohsuke Tamura, Kimio Hayano, Yasumasa Maeda, Jinji Suzuki. Burning behavior of sedan passenger cars. Fire Safety Journal, 2009, vol. 44, no. 3, pp. 301-310. DOI: 10.1016/j.firesaf.2008.07.001.

6. I. D. Cheshko, S. V. Skodtayev, T. D. Teplyakova. Classification of emergency fire-hazardous operations of electric networks of cars and the scheme of identifying their trails after the fire. Problemy uprav-leniya riskami v tekhnosfere / Problems of Technosphere Risk Management, 2019, no. 1(49), pp. 107-115 (in Russian).

7. A. I. Bogatishchev. Comprehensive research of fire hazardous modes in mains of electrical equipment of vehicles. Cand. Sci. (Eng.) Diss. Moscow, State Fire Academy of Emercom of Russia Publ., 2002. 269 p. (in Russian).

8. I. D. Cheshko. Ekspertizapozharov (obyekty, metody, metodiki issledovaniya) [Examination of fire (objects, methods, methods of research)]. Saint Petersburg, Saint Petersburg Institute of Fire Safety of Ministry of the Interior of Russian Federation Publ., 1997. 562 p. (in Russian).

9. I. D. Cheshko, A. Yu. Mokryak, S. V. Skodtaev. Formation mechanism of excess currents passage traces in copper conductors. Vestnik Sankt-Peterburgskogo universiteta Gosudarstvennoy protivopo-zharnoy sluzhby MChS Rossii / Herald ofSt. Petersburg University ofState Fire Service of Emercom of Russia, 2015, no. 1, pp. 41-46 (in Russian).

10. A. Yu. Mokryak. Determination of the nature ofmelting ofcopper conductors and brass current-carrying products in the examination offires at power facilities. Cand. Sci. (Eng.) Diss. Moscow, State Fire Academy of Emercom of Russia Publ., 2018. 140 p. (in Russian).

11. G. I. Smelkov, I. D. Czeshko, V. G. Plotnikov. Experimental modeling of fire-alarm emergency modes in electrical wires. Vestnik Sankt-Peterburgskogo universiteta Gosudarstvennoy protivopozharnoy sluzhby MChS Rossii / Herald of St. Petersburg University of State Fire Service of Emercom of Russia, 2017, no. 3, pp. 121-128 (in Russian).

12. A. I. Nedobitkov. Specific features of short circuit in automobile electrical system. Pozharovzryvo-bezopasnost/Fire and Explosion Safety, 2018, vol. 27, no. 5, pp. 34-49 (in Russian). DOI: 10.18322/PVB.2018.27.05.34-49.

13. G. I. Smelkov. Pozharnaya bezopasnost elektroprovodok [Fire safety of wirings]. Moscow, Cable LLC. Publ., 2009. 328 p. (in Russian).

14. V. Babrauskas. Arc beads from fires: Can ’cause’ beads be distinguished from ‘victim’ beads by physical or chemical testing? Journal of Fire Protection Engineering, 2004, vol. 14, no. 2, pp. 125-147. DOI: 10.1177/1042391504036450.

15. M. Delplace, E. Vos. Electric short circuits help the investigator determine where the fire started. Fire Technology, 1983, vol. 19, no. 3, pp. 185-191. DOI: 10.1007/bf02378698.

16. S. A. Wright, J. D. Loud, R. A. Blanchard. Globules and beads: what do they indicate about small-diameter copper conductors that have been through a fire? Fire Technology, 2015, vol. 51, no. 5, pp. 1051-1070. DOI: 10.1007/s10694-014-0455-9.

17. V. Babrauskas. Arc mapping: a critical review. Fire Technology, 2018, vol. 54, issue 3, pp. 749-780. DOI: 10.1007/s10694-018-0711-5.

18. D. J. Hoffmann, E. M. Swonder, M. T. Burr. Arc faulting inhousehold appliances subjected to a fire test. Fire Technology, 2016, vol. 52, issue 6, pp. 1659-1666. DOI: 10.1007/s10694-015-0556-0.

19. Kuan-Heng Liu, Yung-Hui Shih, Guo-Ju Chen, Jaw-Min Chou. Microstructural study on oxygen permeated arc beads. Journal of Nanomaterials, 2015, article ID 373861.8 p. DOI: 10.1155/2015/373861.

20. K. H. Lewis, B. Templeton. Morphological variation in copper arcs during post-arc fire heating. In: Proceedings of 3rd International Symposium on Fire Investigation Science & Technology. Sarasota, National Association of Fire Investigators, 2008, pp. 183-195.

21. I. Murray, F. Ajersch. New metallurgical techniques applied to fire investigation. In: Fire & Materials ‘2009. London, Interscience Communications Ltd., 2009, pp. 857-869.

22. N. J. Carey. Developing a reliable systematic analysis for arc fault mapping. Ph. D. Diss. Strathclyde, United Kingdom, University of Strathclyde, 2009.

23. R. J. Roby, J. McAllister. Forensic investigation techniques for inspecting electrical conductors involved in fire. In: Final Technical Report for Award No. 239052. Columbia, Combustion Science & Engineering, Inc., 2012.

24. L. S. Vasilyev. Structural-phase transformations and critical phenomena during intensive plastic deformation and destruction of metals and alloys. Dr. Sci. (Phys.-Math.) Diss. Izhevsk, 2010. 405 p. (in Russian).

25. V. E. Panin, R. W. Armstrong. Hall-petch analysis for temperature and strain rate dependent deformation

of polycrystalline lead. Physical Mesomechanics, 2016, vol. 19, no. 1, pp. 35-40.

26. K. B. Lebedev, A. Yu. Mokryak, I. D. Cheshko. Ekspertnoye issledovaniyeposlepozhara kontaktnykh uzlov elektrooborudovaniya v tselyakh vyyavleniya priznakov bolshikh perekhodnykh soprotivleniy. Metodicheskiye rekomendatsii [Expert research after the fire of the contact points of electrical equipment in order to identify signs of large transient resistance: Methodological recommendations]. Moscow, VNIIPO Publ., 2008. 29 p. (in Russian).

nocmynuna 22.04.2019; nocne dopaSomKU 06.06.2019; npunnma k ny6nuKa^u 12.06.2019 Received 22 April 2019; received in revised form 6 June 2019; accepted 12 June 2019

Информация об авторе

НЕДОБИТКОВ Александр Игнатьевич, канд. техн. наук, доцент, кафедра информатики и математики, Казахский гуманитарно-юридический инновационный университет, г. Усть-Каменогорск, Республика Казахстан; ORCID: 0000-0003-4605-9668; e-mail: a.nedobitkov@mail.ru

Information about the author

Alexsandr I. NEDOBITKOV, Cand. Sci. (Eng.), Associate Professor, Department of Informatics and Mathematics, Kazakh Humanitarian Law Innovative University, Ust-Kamenogorsk, Kazakhstan; ORCID: 0000-0003-4605-9668; e-mail: a.nedobitkov@mail.ru

По какому характерному признаку определяется токовая перегрузка