7.3. Характеристика типових причин пожеж та джерел 

запалювання електричного походження

Типові причини пожеж. Пожежа – позарегламентний процес знищування або пошкоджування вогнем майна, під час якого виникають чинники, небезпечні для живих істот і довкілля (визначення приведено у національному стандарті ДСТУ 2272).

Виділяють 14 типових причин пожеж: 

1. Підпал.
2. Несправність виробничого обладнання, порушення технологічного процесу виробництва:

• недоліки конструкції, виготовлення і монтажу виробничого обладнання; 
• порушення технологічного регламенту; 
• електростатичний розряд; 
• руйнування рухомих вузлів та деталей, потрапляння в рухомі механізми чужорідних деталей; 
• несправність системи охолодження апаратів, тертя поверхонь; 
• несправність, відсутність іскрогасильного обладнання; 
• інші несправності виробничого обладнання.

3. Порушення правил пожежної безпеки при влаштуванні та експлуатації електроустановок:

• недолік конструкції та виробництва електроустановок, коротке замикання електромережі; 
• порушення правил монтажу електроустановок та електромереж; 
• порушення правил технічної експлуатації електроустановок; 
• порушення правил пожежної безпеки при експлуатації електропобутових приладів.

4. Порушення правил пожежної безпеки при проведенні електрогазозварювальних робіт.
5. Вибух.
6. Самозаймання речей та матеріалів.
7. Порушення правил пожежної безпеки при влаштуванні та експлуатації печей:

• неправильне влаштування та несправність нагрівальних печей та димарів; 
• порушення правил пожежної безпеки при експлуатації печей.

8. Порушення правил пожежної безпеки при влаштуванні та експлуатації теплогенеруючих агрегатів та установок:

• недолік конструкції та виготовлення теплогенеруючих агрегатів та обладнання; 
• порушення правил монтажу теплогенеруючих агрегатів та обладнання; 
• порушення правил пожежної безпеки при експлуатації теплогенеруючих агрегатів та обладнання.

9. Порушення правил пожежної безпеки при експлуатації побутових газових, гасових та бензинових приладів.
10. Необережне поводження з вогнем: 

• необережність під час куріння; 
• необережність під час проведення вогневих робіт (відігрівання труб, двигунів та іншого обладнання відкритим вогнем);  
• інша причина необережного поводження з вогнем. 

11. Пустощі дітей з вогнем.
12. Розряд блискавки.
13. Невстановлена причина.
14. Інші причини.

У приведеній вище класифікації курсивом виділено причини, що мають так зване "електричне походження" та є предметом вивчення розділу "Пожежна профілактика в електроустановках".

Якщо всі пожежі в Україні прийняти за 100 %, то пожежі, що сталися за причиною "порушення правил пожежної безпеки при влаштуванні та експлуатації електроустановок" становлять щорічно у середньому близько 25 % від загальної кількості пожеж; пожежі з причин "електростатичний розряд" та "розряд блискавки" складають близько 1 % від загальної кількості пожеж. 

Відповідно до стандарту ГОСТ 12.1.004 запобігання пожежі досягається запобіганням створенню горючого середовища та (або) запобіганням створенню в горючому середовищі (або внесенням в нього) джерела запалювання.

Горюче середовище створюють горюча речовина та окислювач. На виробництві, в якому обертаються горючі речовини в атмосфері окислювача (повітря), горюче середовище наявне постійно, і саме джерело запалювання є єдиним чинником, що може бути усунутий з метою попередження виникнення пожежі. 

Джерела запалювання. Джерело запалювання – об’єкт, який виділяє теплову енергію, достатню для запалювання (ініціювання горіння – екзотермічний процес, який охоплює окисно-відновні перетворення речовин і матеріалів та характеризується наявністю летких продуктів і світлового випромінювання) (визначення приведено у національному стандарті ДСТУ 2272).

За природою походження джерела запалювання класифіковані наступним чином:

– відкритий вогонь, розпечені продукти горіння і нагріті ними поверхні;

– теплові прояви механічної енергії;

– теплові прояви електричної енергії;

– теплові прояви хімічних реакцій (із цієї групи в самостійну групу виділені відкритий вогонь і продукти горіння).

Пожежна профілактика в електроустановках вивчає заходи запобігання виникненню джерел запалювання електричного походження (теплових проявів електричної енергії).

У стандарті ГОСТ 12.1.004 виділено наступні теплові прояви електричної енергії:

1. Електрична іскра (дуга). Виділяють іскри та дуги, що виникають внаслідок термічної дії струмів короткого замикання, електричні іскри (краплі металу), що створюються при електрозварюванні, виникають при руйнації колб електричних ламп розжарювання загального призначення або внаслідок накопичування зарядів статичної електрики.

2. Нагрівання речовин, окремих вузлів та поверхонь технологічного устаткування. Відрізняють нагрівання електропроводу при виникненні перевантаження, нагрівання електричних контактів при виникненні великих перехідних опорів.

3. Розряди атмосферної електрики. Відрізняють прямий удар блискавки та вторинні дії блискавки.

Також до теплових проявів електричної енергії слід віднести нагрівання електропроводів при виникненні перенапруги та струмів витоку.

Розглянемо більш докладно кожне джерело запалювання електричного походження.

Термічна дія струмів короткого замикання. Коротке замикання (КЗ) – аварійний режим роботи електроустановки, при якому відбувається з’єднання (замикання) провідників, що мають різний потенціал, через малий опір, не передбачений нормальним режимом роботи даної електроустановки. При КЗ в електричному колі протікає струм КЗ, який є надструмом. Надструм – загальне поняття, яке включає в себе будь-який струм, величина якого перевищує робоче (розрахункове) значення.

Небезпека КЗ пояснюється тепловою дією електричного струму, яка кількісно виражається законом Джоуля-Ленца. Відповідно до закону Ома (формула (1.10)) за зменшення опору  сила струму  збільшується. У законі Джоуля-Ленца (формула (1.12)) сила струму  знаходиться у квадраті, а опір  має першу степінь, тому кількість теплоти , що виділяється у провіднику при виникненні струму КЗ, різко збільшується. За збільшення температури відбувається руйнування ізоляції та загоряння горючих елементів конструкцій та обладнання, що знаходяться біля розігрітої струмом КЗ струмоведучої частини електроустановки.

Розрізняють наступні види КЗ: 

• різнополюсне – з’єднуються різнополюсні провідники (позитивний та негативний провідники, або позитивний провідник та провідник середньої точки, або негативний провідник та провідник середньої точки) в електричних мережах постійного струму;
• однофазне – один лінійний (фазний) провідник з’єднується з нейтральним провідником в електричних мережах змінного струму;
• двофазне – один лінійний (фазний) провідник з’єднується з іншим лінійним (фазним) провідником в електричних мережах змінного струму;
• трифазне – три лінійних (фазних) провідники з’єднуються між собою в електричних мережах змінного струму;
• складне – замикання відбуваються в різних точках мережі.

З’єднання лінійного (фазного) провідника із землею в системах з нейтральним провідником, ізольованим від землі, не є КЗ, а називається "замикання на землю".

Основна причина виникнення КЗ – порушення ізоляції провідників. 

Температура провідника, що нагрівається струмом КЗ, розраховується за формулою:

,                                  (7.4)

де tпр – температура провідника, [ºС]; tп – початкова температура провідника, [ºС]; IКЗ – сила струму КЗ, [А]; R – опір провідника, [Ом]; τКЗ – час дії струму КЗ, [с]; Спр – теплоємність провідника, []; mпр – маса провідника, [кг].

Можливість займання кабелю або проводу з ізоляцією залежить від значення кратності струму КЗ IКЗ, тобто від значення відношення IКЗ до довгостроково припустимого струму кабелю або проводу. Якщо ця кратність більше 2,5, але менше 18 для кабелю та 21 для проводу, то, як правило, відбувається займання ізоляції.

КЗ, дія якого не обмежена в часі, призводить до розплавлення провідників та виникнення іскор та дуг.

Профілактика виникнення КЗ здійснюється у двох напрямах: недопущення виникнення КЗ та обмеження часу дії небезпечних струмів КЗ.

Заходи щодо попередження виникнення КЗ: правильний вибір, монтаж і експлуатація електроустановок; проведення планово-попереджу-вальних оглядів і випробувань (зокрема – вимір опору ізоляції).

Для обмеження часу дії небезпечних струмів КЗ в електричних мережах установлюють апарати захисту, що вимикають електроустановку раніше, ніж станеться займання ізоляції або розплавлення струмовідних жил. З цією метою застосовуються плавкі запобіжники й автоматичні вимикачі з максимальними розчіплювачами струму КЗ. У разі несвоєчасного спрацювання апаратів захисту при КЗ відбувається надмірне нагрівання жил кабельних виробів по всій їх довжині, внаслідок чого може утворитись осередок пожежі зі значною протяжністю або декілька осередків пожежі.

Електричні іскри (краплі металу). Електричні іскра та дуга виникають при проходженні електричного струму крізь повітря. Під дією електричного поля повітря між контактами іонізується, і за деякої величини напруги починається тліючий розряд. За збільшення напруги тліючий розряд переходить в іскровий. Дуги виникають за великої потужності іскрового розряду. Іскріння і дуги спостерігаються завжди за наявності малого повітряного проміжку між провідниками зі струмом (вимикачі, щітки, поганий контакт тощо).

Електричні іскри (краплі металу) утворюються, зокрема, при КЗ електричних провідників. Розмір розпечених часток металу при КЗ електропроводки може досягати 3 мм.

При КЗ іскри вилітають у всіх напрямках, і їхня швидкість не перевищує 10 м/с. Зона розльоту часток при КЗ залежить від висоти розташування проводу, початкової швидкості польоту часток, кута вильоту й носить імовірнісний характер. За висоти розташування проводу 10 м імовірність влучення часток на відстань 9 м становить 0,06; 7 м – 0,45; 5 м – 0,92; за висоти розташування 3 м імовірність влучення часток на відстань 8 м становить 0,01; 6 м – 0,29; 4 м – 0,96; а за висоти 1 м імовірність розльоту часток на 6 м – 0,06; 5 м – 0,24; 4 м – 0,66 і 3 м – 0,99.

Температура розпечених часток залежить від виду металу й не може бути меншою за температуру його плавлення. Температура часток алюмінію при КЗ досягає  +2500 ºС.

Кількість теплоти, яку частка (крапля) металу здатна віддати горючому середовищу до досягнення температури його самоспалахування, розраховують у такій послідовності.

Середню швидкість польоту краплі металу при вільному падінні  обчислюють за формулою:

[м/с],                                  (7.5)

де g = 9,8 м/с2 – прискорення вільного падіння; Н – висота падіння, [м]. 

Об’єм краплі металу обчислюють за формулою:

 [м3],                                  (7.6)

де dк – діаметр краплі, [м]. 

Масу краплі обчислюють за формулою:

 [кг],                                          (7.7)

де ρк – щільність металу, [кг/м3].

Залежно від тривалості польоту краплі можливі три її агрегатних стани: рідкий, стан кристалізації, твердий.

Час польоту краплі у рідкому стані розраховують за формулою:

, [с],                                  (7.8)

де Ср – питома теплоємність розплаву металу, [];  – площа поверхні краплі, [м2]; Тпоч – температура краплі в началі польоту, [К];  Тпл – температура плавлення металу, [К]; Т0 – температура навколишнього середовища, [К]; α – коефіцієнт тепловіддачі, [].

Коефіцієнт тепловіддачі краплі обчислюють у наступній послідовності:

а) розраховують число Рейнольдса (число Рейнольдса – безрозмірна величина, є однією з характеристик руху в’язкої рідини і визначає відношення інерційних сил до сил в‘язкості) за формулою:

                                        (7.9)

де r = 15,110-6 м-2·с-1 – коефіцієнт кінематичної в’язкості повітря за температури +20 ºС;

б) розраховують критерій Нуссельта (критерій Нуссельта характеризує середню інтенсивність конвективного теплообміну між поверхнею тіла і вільним або змушеним потоком рідини або газу) за формулою:

;                                         (7.10)

в) розраховують коефіцієнт тепловіддачі за формулою:

 [],                                  (7.11)

де λп=0,022 – коефіцієнт теплопровідності повітря.

Якщо , то кінцеву температуру краплі розраховують за формулою:

, [К].                          (7.12)

Час польоту краплі, за який відбувається її кристалізація, визначають за формулою:

 [с],                                  (7.13)

де Скр – питома теплота кристалізації металу, [Джкг-1].

Якщо <, то кінцеву температуру краплі розраховують за формулою:

, [К].                                          (7.14)

Якщо >, то кінцеву температуру краплі у твердому стані розраховують за формулою:

, [К],         (7.15)

де Ск – питома теплоємність металу, [Дж ·кг -1K-1].

Кількість тепла, яке крапля металу віддає твердому матеріалу, на який вона впала, розраховують за формулою:

, [Дж],                        (7.16)

де Тсс – температура самоспалахування горючого матеріалу, [K]; К – коефіцієнт, рівний відношенню тепла, відданого горючому матеріалу, до енергії, запасеної у краплі. Допускається приймати К=1.

Слід зауважити, що під час КЗ електричні іскри, як правило, встигають  утворитись до моменту спрацьовування апаратів захисту, і тому ймовірність займання легкозаймистих речовин і матеріалів при КЗ є достатньою. 

Електричні лампи розжарювання загального призначення. Пожежна небезпека електричних світильників зумовлена можливістю контакту горючого середовища із колбою електричної лампи розжарювання, нагрітої вище температури самозапалювання горючого середовища. Температура нагрівання колби електричної лампи залежить від її потужності, розмірів і розташування у просторі і може досягати +500 ºС. На рис. 7.5 приведено залежності температур на колбах ламп різної потужності від часу їх роботи .

При руйнації колб ламп розжарювання виникають розпечені частини, що розлітаються на значні відстані. 

Іскри статичної електрики. Заряди статичної електрики можуть накопичуватися при транспортуванні рідин, газів і пилу, при ударах, подрібнюванні, розпиленні і подібних процесах механічного впливу на діелектричні матеріали і речовини.

Енергію іскри, що може виникнути під дією напруги між пластиною і яким-небудь заземленим предметом (іскри статичної електрики), розраховують за накопиченою еквівалентним конденсатором енергією за формулою:

,                                 (7.17)

де  – енергія іскри, [Дж];  – ємність еквівалентного конденсатора, [Ф];  – напруга, [В].

Рис. 7.5 – Температура нагрівання колб електричних ламп різної потужності в залежності від часу їх роботи

Якщо  ( – мінімальна енергія запалювання), то іскру розряду статичної електрики розглядають як джерело запалювання.

Різницю потенціалів між зарядженим тілом і землею вимірюють електрометрами в реальних умовах виробництва.

Реальну небезпеку має "контактна" електризація людей, які працюють з діелектричними матеріалами, що рухаються. При зіткненні людини з заземленим предметом виникає іскра з енергією від 2,5 до 7,5 мДж. 

Для захисту від статичної електрики застосовують ряд заходів, основним з яких є заземлення.

Нагрівання електропроводу при виникненні перевантаження. Перевантаження – аварійний режим роботи електроустановки, при якому у провідниках електричної мережі існують електричні струми, значення яких протягом тривалого часу перевищують величини, що допускаються нормами (у главі 1.3 ПУЕ приведено таблиці зі струмами, тривало допустимими для кабельних виробів різних марок та різних умов їх прокладання). При перевантаженні в електричному колі протікає струм перевантаження, який є надструмом, що при тривалому впливі може призвести до ушкодження кола.

Небезпека перевантаження, як і небезпека КЗ, пояснюється тепловою дією електричного струму, яка кількісно виражається законом Джоуля-Ленца. За законом Джоуля-Ленца (формула (1.12)) за збільшення сили струму  збільшується кількість теплоти , що виділяється у провіднику при виникненні перевантаження. За збільшення температури відбувається руйнація ізоляції та загоряння горючих елементів конструкцій та обладнання, що знаходяться біля розігрітої надструмом струмовідної частини електроустановки.

За ПУЕ температура голих (неізольованих) провідників не повинна перевищувати +70 ºС, температура провідників із гумовою, наірітовою, полівінілхлоридною ізоляцією – +65 ºС, з паперовою ізоляцією – +80 ºС при температурі навколишнього середовища +25 ºС. При двократному і більшому перевантаженні кабельних виробів можливе займання їхніх ізоляційних матеріалів. За невеликих перевантажень займання ізоляції не спостерігається, але відбувається швидке її теплове старіння. 

Під старінням ізоляції розуміють незворотні зміни корисних властивостей ізоляційних матеріалів, які виникають протягом часу внаслідок сукупності хімічних і фізичних перетворень під час їх переробки, зберігання та експлуатації. Термічне старіння пластмасової ізоляції описується законом Ареніуса:

,                                     (7.18)

де τсл – ресурс ізоляції, [рік]; А, В – постійні коефіцієнти; Т – температура, [К].

Ця закономірність є справедливою в певному температурному діапазоні, який обмежується температурою розм’якшення для термопластичних матеріалів, температурою кипіння для рідких діелектриків або температурою, за якої один домінуючий процес руйнування замінюється іншим.

Залежність (7.18) показує, що збільшення температури призводить до зменшення ресурсу ізоляції кабелів і проводів. Ресурс ізоляції в певному діапазоні температури для кабелів і проводів зменшується удвічі з підвищенням температури на кожні 8-10 ºС. За певних значень температури ізоляція може потекти, наслідком чого може стати КЗ, особливо в кабельних виробах, які під час експлуатації зазнають механічних навантажень, та в місцях їх кріплення.

Температуру нагрівання електричного проводу при виникненні перевантаження в ºС  розраховують за формулою:

                       (7.19)

де tср.н. – нормативна температура середовища для прокладання проводу, [ºС]; tж.н. – нормативна температура жили електропроводу (визначається за ПУЕ), [ºС]; Iприп – припустима сила струму для провідника (визначається за ПУЕ), [A]; Iф – фактична сила струму у провіднику, [А].

Причинами струмових перевантажень у кабельних виробах є:

• помилки при проектуванні електричних мереж;
• вмикання в мережу споживачів, не передбачених проектом;
• підвищення температури навколишнього середовища;
• КЗ у вторинних колах трансформаторів;
• механічні перевантаження електродвигунів тощо.

Виявити струмове перевантаження можливо двома способами:

• розрахунковим – за загальною потужністю усіх включених електроприймачів;
• експериментальним – за допомогою вимірювальних приладів (амперметра,  струмовимірювальних кліщів тощо).

Для профілактики виникнення струмових перевантажень необхідно дотримуватися наступних правил:

• правильно визначати переріз провідників;
• обмежувати вмикання у мережу струмоприймачів, потужність яких перевищує допустиму для даної мережі;
• створювати необхідні умови для охолодження кабельних виробів, електричних машин і апаратів, не допускаючи їх нагрівання вище допустимої температури;
• правильно вибирати двигуни за потужністю, не допускати їх механічного перевантаження, роботи на двох фазах, своєчасно очищати двигуни від пилу і бруду.

Для обмеження часу дії небезпечних струмів перевантаження в електричних мережах встановлюють апарати захисту: плавкі запобіжники, автоматичні вимикачі з максимальним розчіплювачем струму перевантаження, теплові реле.

Нагрівання електричних контактів при виникненні великих перехідних опорів. Перехідним опором називається опір, що виникає в місцях переходу струму з одного провідника на інший. При погіршеному контакті перехідний опір може бути великим. 

Опір провідника визначається за формулою (1.2). При :  (перехідний опір великий). Тоді із закону Джоуля-Ленца (формула (1.12)) випливає .

Температура нагрівання контактів електропроводів за час  при виникненні підвищених перехідних опорів у [ºС] розраховується за формулою:

, [ºС],                        (7.20)

де  – температура навколишнього середовища, [ºС]; τ – час, [c]; τк – постійна часу нагрівання контактів, [c]; Р – електрична потужність, що виділяється у контактних переходах, [Вт]; S – площа поверхні теплообміну, [м2];  – загальний коефіцієнт тепловіддачі, [Втм-2К-1].

До максимальної температури контакти нагріваються за час:

, [c].                                         (7.21)        

Електричну потужність, що виділяється у контактних переходах, розраховують за формулою:

 [Вт],                                 (7.22)        

де I – сила струму в мережі, [A]; Ui – падіння напруги в i-й контактній парі в електричному контакті, [В]; n — кількість контактних пар у контакті.

Значення падіння напруг на контактних парах Ui для деталей з визначених  матеріалів наведено в таблиці 7.1.

Таблиця 7.1 – Падіння напруги на контактних парах для деталей з різних   матеріалів

Загальний коефіцієнт тепловіддачі розраховують залежно від температури контактів за формулою:

, якщо  ºС,                        (7.23)        

, якщо > ºС.                (7.24)        

Постійну часу нагрівання контактів розраховують за формулою:

                                       (7.25)        

де С – питома масова теплоємність металу контактів, [Дж·кг-1·K-1]; m – маса контактів, [кг].

Розрахунок  проводять у наступній послідовності: допускають температуру  та визначають  та С, а після цього за формулою (7.20)  розраховують . Якщо допущене та розраховане значення  відрізняються більше, ніж на 5 %, розрахунок повторюють.

Причинами виникнення великих перехідних опорів у контактних з’єднаннях є:

• електрохімічна корозія металевих частин через їх несумісність;
• окислення та руйнування металевих поверхонь контактних з’єднань внаслідок корозії під впливом тепла, вологи, агресивних речовин та іскріння;
• текучість та втома металів у з’єднаннях;
• послаблення поверхні контакту через внутрішню та зовнішню вібрацію;
• виконання з’єднань методом "скрутки" та за допомогою нестандартних з’єднувальних пристроїв;
• застосування пристроїв з’єднання, параметри яких не відповідають допустимому струмовому навантаженню та умовам експлуатації, вказаним в інструкціях виробників;   
• недостатнє притиснення провідників під час виконання монтажу з’єднання.

Відповідно до “Правил пожежної безпеки в України” з’єднання провідників повинне виконуватися паянням, зварюванням, опресуванням або болтовим з’єднанням. Правила виконання з’єднань провідників регламентуються нормативним документом ВСН 139 та стандартом ГОСТ 10434.

Прямий удар блискавки. Блискавка являє собою гігантський іскровий розряд в електричному полі атмосфери. 

Прямий удар блискавки (ПУБ) – безпосередній контакт каналу блискавки з об’єктом (будівлею або спорудою), що супроводжується протіканням через нього струму блискавки.

Небезпека прямого удару блискавки полягає в контакті горючого середовища з каналом блискавки, температура в якому досягає +30000 ºС за сили струму близько 200000 А й часу дії близько 100 мкс. Величина пробивної напруги становить не менше 20 кВ/см. Від прямого удару блискавки запалюються всі горючі середовища.

Захист будівель та споруд від ПУБ здійснюється улаштуванням блискавковідводів.

Вторинні дії блискавки. Вторинні дії блискавки – дії електромагнітного поля блискавки на металеві елементи будівельних конструкцій, електричні й електронні системи.

Небезпека вторинних дій блискавки полягає в іскрових розрядах, що виникають у результаті індукційного й електромагнітного впливу атмосферної електрики на виробниче устаткування, трубопроводи й будівельні конструкції. Енергія іскрового розряду перевищує 250 мДж і є достатньою для запалення горючих речовин з мінімальною енергією запалювання до 0,25 Дж.

Крім того, небезпеку являє собою занесення високого потенціалу в будинок по металевих комунікаціях не тільки при прямому влученні блискавки, але й при розташуванні комунікацій у безпосередній близькості від блискавковідводу. При недотриманні безпечних відстаней між блискавковідводами й комунікаціями енергія можливих іскрових розрядів досягає значень 100 Дж і більше, тобто є достатньою для запалення всіх горючих речовин.

Захист будівель та споруд від вторинних дій блискавки здійснюється екрануванням, улаштуванням системи вирівнювання потенціалів та встановленням в електричних мережах спеціальних пристроїв – пристроїв захисту від імпульсної перенапруги (ПЗІП).

Перенапруга. Перенапруга – аварійне підвищення напруги вище за номінальну (номінальні значення приведені у міждержавному стандарті ГОСТ 13109).  Перенапруги бувають імпульсними (короткочасними) та тривалими. 

Імпульсні перенапруги виникають внаслідок вторинних дій блискавки та перехідних процесів під час вмикання або вимикання потужних споживачів електричної енергії. Вплив таких перенапруг може призвести до електричного пробою ізоляції, наслідком якого може стати утворення електричних дуг та іскор в місцях пробою або пошкодження ізоляції з подальшим протіканням струму витоку та виникненням КЗ в кабельних виробах.

Для захисту електричних кіл від імпульсних перенапруг в електричних мережах встановлюють ПЗІП.

Тривалі перенапруги виникають внаслідок аварійних режимів роботи електромережі (нерівномірного навантаження фаз, КЗ фазного і нейтрального провідників в електромережах з нейтральним провідником, ізольованим від землі) та порушень правил виконання ремонтних робіт, коли виконується приєднання до нейтрального провідника споживача лінійного (фазного) провідника електропроводки чи здійснюється механічне пошкодження кабельних ліній.

За тривалих перенапруг, згідно із законом Ома (формула (1.10)), пропорційно збільшується струм. Отже, такі перенапруги призводять до струмового перевантаження кабельних виробів, прояв якого було розглянуто вище.

Струм витоку. Струм витоку в мережі, в якій нейтральний провідник ізольований від землі, та у мережі постійного струму – струм, що протікає між фазним провідником, що знаходиться під напругою (полюсом), і землею в результаті зниження опору ізоляції. Струм витоку в мережі, в якій нейтральний провідник заземлений, – струм, що протікає по ділянці мережі паралельно струму в нейтральному провіднику (визначення взято зі стандарту ГОСТ 12.4.155). 

Струм витоку виникає в місцях локальних дефектів і пошкодження ізоляції та там, де відстань уздовж шляхів витоку й між повітряними зазорами струмовідних частин є меншою за допустиме значення.

Струм витоку в кабельних виробах може протікати між лінійними (фазними) провідниками та лінійним (фазним) провідником і нейтральним провідником або захисним провідником. На початковій стадії струм витоку є незначним за величиною та протікає в місцях, де опір ізоляції є найменшим. Проте протягом часу величина цього струму збільшується внаслідок утворення струмопровідних містків на поверхні ізоляції. Струмопровідні містки утворюються внаслідок комбінованої дії напруги, змінної температури та вологи. Під впливом напруги через містки протікає струм, який породжує теплоту, що спричиняє випаровування вологи та залишення на поверхні ізоляції солей. Коли волога повністю випаровується, протікання струму припиняється. При повторних зволоженнях процес утворення струмопровідних містків починається знову. Нове відкладення солей призводить до зростання електропровідності містків, отже, до зростання струму витоку, протікання якого може супроводжуватись іскрінням. Це призводить до обвуглювання ізоляції і, врешті-решт, до КЗ.

Струм витоку також може протікати між будь-яким фазним провідником кабельного виробу та іншими елементами системи проводки, електричних приладів та конструкціями будівель і споруд. Шлях протікання такого струму витоку на землю обмежується електричним колом з найменшим опором. Тому струм витоку протікає переважно по металевих конструкціях. Причому в місцях контакту провідника з такою конструкцією можуть виникати електричні дуга й іскри, що призводить до розплавлення металу та може спричинити пожежу. Пожежонебезпечним вважається струм витоку, значення якого перевищує 0,2 А.

Причинами виникнення струму витоку в кабельних виробах є:

• мікродефекти ізоляції, отримані при порушенні технології виготовлення;
• механічні пошкодження ізоляції під час транспортування, монтажу та експлуатації;
• теплове й електричне старіння ізоляції, вплив вологи та агресивного середовища;
• обрив або від’єднання проводів і доторкання їх до елементів будівель і споруд тощо.

Для захисту електричних мереж від струмів витоку встановлюють спеціальні пристрої – пристрої автоматичного захисного вимикання живлення (ПЗВ).