У виробничій діяльності людини освітлення має велике значення. З одного боку, неправильно обране освітлення погіршує зір працюючих, викликає загальне стомлення, що є причиною травматизму. З іншого боку, помилки, допущені при виборі освітлювальних приладів пожежо- і вибухонебезпечних зон (неправильний вибір світильників, проводів) можуть призвести до вибуху, пожежі.
Серед всіх електротехнічних виробів світильники за сумарним числом пожеж займають біля 8% від загальної кількості пожеж від електроустановок. Більшість пожеж від світильників відбувається внаслідок недотримання правил пожежної безпеки при їх експлуатації. Найбільш часто пожежі виникають через розірвання колби ламп розжарювання.
За походженням джерела світла виділяють освітлення природне, штучне і комбіноване.
Штучне освітлення призначене для забезпечення можливості виконання людьми різноманітних дій у приміщеннях і на місцевості, де природне освітлення є недостатнім або відсутнє. Норми освітленості передбачаються санітарними нормами. Роботи в нормах для вибору освітленості розділені на 9 розрядів: від особливо точних до таких, що вимагають загального спостереження. Найвища освітленість при комбінованому освітленні люмінесцентними лампами, регламентована нормами в 1 розряді і становить 5000 лк, найнижча - при загальному освітленні в 9 розряді - 50 лк.
За призначенням освітлення можна розділити на робоче освітлення, аварійне освітлення, евакуаційне освітлення.
Аварійне освітлення служить для тимчасового продовження діяльності персоналу при аварійному зникненні робочого освітлення. Аварійне освітлення проектується, якщо при відключенні робочого освітлення може виникнути вибух, пожежа або отруєння людей. За існуючими нормами аварійне освітлення для продовження робіт повинно забезпечувати освітленість 5% від рівнів робочого освітлення, але не менше 2 лк усередині будинків і не менше 1 лк для території підприємств. При зникненні живлення робочого освітлення мережа аварійного освітлення автоматично переключається на живлення від незалежного джерела.
Передбачається аварійне освітлення у видовищних установах (клубах, театрах), спортивних спорудженнях (каси, адміністратор, гардероб, охорона, апаратна керування освітленням, звукоапаратна, кінопроекційна, ТП і РЩ телефонної станції), у дитячих приміщеннях при цілодобовому перебуванні в них дітей (незалежно від кількості).
Евакуаційне освітлення призначене для освітлення шляхів евакуації при аварійному відключенні робочого освітлення. Передбачається у місцях небезпечних для проходу людей, у проходах і на східцях для евакуації більше 50 чоловік, на сходових клітинах житлових будинків висотою більше 6 поверхів (включно), у приміщеннях громадських і допоміжних будинків промислових підприємств, якщо в них може одночасно знаходитися більше 100 чоловік, у видовищних установах і спортивних спорудженнях - у всіх приміщеннях, де можливо перебування не менше 50 чоловік, а також на всіх східцях, проходах і інших шляхах евакуації.
За принципом роботи лампи світильники підрозділяються на 2 групи: з лампами розжарювання і з газорозрядними лам-пами.
У свою чергу, газорозрядні лампи теж можна розділити на 2 групи:
1) лампи низького тиску (до 1 атм.) - люмінесцентні лампи;
2) лампи високого тиску - ДРЛ, натрієві лампи, ксенонові лампи й інш.
Усі світильники мають умовне позначення і ступінь захисту оболонки (марку за вибухозахистом).
Умовне позначення світильників складається з визначеної послідовності літер і цифр:
- літера, що позначає джерело світла (Н - лампа розжарювання загального призначення, Л - пряма трубчаста люмінесцентна лампа, Э - ерітемна люмінесцентна лампа, Р - ртутна лампа типу ДРЛ, Г - ртутна лампа типу ДРИ, ДРИШ, Ж - натрієва лампа типу ДНаТ, Б - бактерицидна лампа, К - ксенонова трубчаста лампа);
- літера, що позначає спосіб установки світильника (С - підвісний, П - стельовий, В - що вбудований, Д - що пристроюється, Б - настінний, Н - настільний опорний, Т - на підлозі, що вінчає, К – консольно- торцевий, Р - ручний, Г - головний);
- літера, що позначає основне призначення світильника (П - для промислових і виробничих будинків, О - для громадських будинків, Б - для житлових (побутових) приміщень, У - для зовнішнього освітлення, Р - для рудників і шахт, Т - для кінематографічних і телевізійних студій);
- двозначне число (01-99), що позначає номер серії;
- цифра (цифри), що позначають кількість ламп у світильнику;
- цифри, що позначають потужність ламп, Вт;
- тризначна цифра (001-999), що позначає номер модифікації;
- літера і цифра, що позначають кліматичне виконання і категорію розміщення.
Приклад: НПП01В-60-011-УХЛ4.
Більшість світильників складається з таких основних частин: патрону, відбивача, захисного світлопрозорого ковпака (розсіювача), захисної сітки, установчої арматури (підвіски), електричного джерела світла, пуско-регулюючої апаратури (ПРА).
Електричні джерела світла - лампи розжарювання, люмінесцентні та ртутні лампи високого тиску характеризуються високими температурами нагрівання їх елементів.
Достоїнства освітлення газорозрядними лампами:
1) економічність - світлова віддача люмінесцентних ламп досягає 40-60 лм/вт, що в 3-5 разів перевищує світлову віддачу ламп розжарювання тієї ж потужності;
2) розмаїтість одержання спектра світла - можливе одержання практично будь-якого спектру світла;
3) довговічність - термін служби 5000 годин, що в 5 разів перевищує термін служби ламп розжарювання (1000 годин).
Поряд із перевагами ці лампи мають особливості, недоурахування яких може призвести до їх неправильного застосування. Так, за необхідності правильного розпізнавання відтінків кольорів, у залежності від конкретних вимог до передачі кольору, повинні застосовуватися лампи холодно білого і денного світла ЛХБ і ЛД, а за необхідності найбільшого наближення до спектра природного освітлення - лампи денного світла, для правильної передачі кольору - ЛДП.
Світильники з лампами розжарювання. ЛР являють собою джерело світла, що працює за принципом температурного випромінювання. Винайдена у 1873 р. російським електротехніком О.М. Лодигіним. ЛР складається з цоколя (найбільш розповсюджений цоколь Æ27 мм), колби (вакуумної чи наповненої нейтральним газом - азотом, аргоном, криптоном), нитки розжарювання (моноспіральної, біспіральної, тричі спіральної), скляної ніжки, електродів. Температура розжарювання нитки досягає 2600-30000С. Спектр ЛР відрізняється від спектра денного світла перевагою жовтих і червоних променів. Світловий ККД не перевищує 3-5%, термін служби - 1000 годин.
Для електричних ЛР потужністю 150, 200 і 750 Вт температура на колбі дорівнює відповідно 350, 300 і 3750С. Забруднення колб органічним пилом погіршує відвід тепла і сприяє підвищенню температури. Доторкання колб до текстильних матеріалів ще більш небезпечне, оскільки, у залежності від їх щільності, температура зростає до 250-3400С, після чого починається тління. На відстані 10 мм від колб ЛР потужністю 100, 200 Вт тління виникає через 25 хвилин. З різних причин (виникнення перенапруги, технічний брак) відбувається перегоряння ниток розжарювання, у результаті чого скляна колба руйнується. Залишки нитки розжарювання та скло можуть спричинити тління і наступне горіння горючих матеріалів .
Пожежна небезпека світильників з ЛР визначається в основному властивостями самих ЛР. Пожежну небезпеку ЛР прийнято розглядати в 2-х напрямках:
1) можливість виникнення пожежі від нагрівання горючого матеріалу тепловим потоком справної ЛР;
2) можливість виникнення пожежі від улучення на горючі матеріали розпечених елементів лампи, що утворюються при її руйнації.
Температура поверхні колби ЛР потужністю 100¸500 Вт знаходиться у межах 100¸4000С і така температура встановлюється в термін приблизно 10 хвилин. Целюлозоутримуючі матеріали (папір, текстиль, деревина та інш.) розпадаються на горючі газоподібні речовини вже при t=2000С, а при t=260¸2800С цей процес йде найбільш інтенсивно. До того ж реакція піролизу клітковини є екзотермічною і в умовах акумуляції тепла можливість самозапалювання пухких або волокнистих матеріалів, що знаходяться безпосередньо в колбі лампи, є високою.
Відомо, що термін служби ЛР різко зменшується при підвищенні напруги в мережі. За перенапруги на 1% (для U=220В - 2,2В) термін служби лампи знижується на 15% (тобто якщо нормативний термін служби лампи складає біля 1000 годин, то за такого перевантаження термін служби ЛР буде 850 годин).
При виході лампи з ладу можливі такі аварійні явища:
1) розплавлення нитки розжарювання без руйнації колби;
2) розплавлення нитки розжарювання з виникненням електричної дуги в місці розплавлення, руйнація колби лампи з розбризкуванням розплавленого металу.
Як свідчать експериментальні дані, із 200 ламп марки Б-220-100 86 перегоряють з виникненням електричної дуги.
Небезпека другого режиму полягає в тому, що розплавленні частки, що вилітають із швидкістю 1-8 метрів у секунду, мають температуру біля 1750ОС. Якщо колба лампи не руйнується, при розплавлені скла температура часток знижується приблизно на 200ОС, тоді як температура самозапалювання більшості горючих матеріалів становить менше 200ОС. Крім того, за кожної вибухової руйнації колби утворюються частки діаметром більш 1мм, що мають енергію запалювання, яка перевищує мінімальну енергію запалювання більшості горючих речовин. Ця енергія зберігається в частках навіть при падінні їх із висоти 8 м.
Таким чином, світильники з ЛР мають високу пожежну небезпеку.
Світильники з люмінесцентними лампами. Найбільш широко з метою освітлення застосовуються трубчасті ртутні лампи низького тиску з нанесеним на внутрішні стінки трубок люмінофором - люмінесцентні лампи (ЛЛ). Електричний струм, протікаючи між електродами ЛЛ, викликає електричний розряд у парах ртуті і аргону, що наповнюють трубку. Невидиме ультрафіолетове випромінювання, що виникає при цьому, випромінює прошарок люмінофору і викликає видиме світіння його (люмінесценцію).
Лампа має ПРА. У вітчизняній практиці найбільш поширенними є стартерні схеми включення ЛЛ. До достоїнств стартерних схем включення слід віднести їх простоту, відносно невеликі розміри, вагу, малі втрати потужності і, відповідно, вартість. До основних недоліків - зниження терміну служби ЛЛ при роботі в цих схемах і їх низьку надійність.
Термін служби ЛЛ залежить від числа включень і тривалості циклу горіння. При кожному включенні ЛЛ відбувається додаткова витрата оксиду, тому що процес запалювання ЛЛ і передпускові процеси викликають посилене розпилення оксиду. При стартерному запалюванні ЛЛ кожен процес її пуску складається з ряду послідовних спроб запалити ЛЛ, що приводить до зниження її терміну служби. На термін служби ЛЛ також впливає надійність стартера.
На умови запалювання ЛЛ у стартерних схемах впливає напруга мережі живлення, температура навколишнього середовища, величина ємності конденсатора для зниження радіоперешкод, встановленого в стартері, величина пускового струму та інш.
Рис. 9.1 - Схема світильника з ЛЛ.
На рис. 9.1 приведена схема світильника з ЛЛ, де Др (дросель) - котушка з осердям у металевому корпусі, заповненому компаундом, призначена для одержання високої ЕРС самоіндукції при розмиканні контактів стартера і запалювання розряду; Ст (стартер) - теплове газорозрядне реле з контактами з біметалу, контакти нормально знаходяться в розімкнутому стані; С1- конденсатор, що знижує рівень радіоперешкоди; С2 - конденсатор, що підвищує cosj у колі, компенсуючи індуктивність дроселя.
Схема працює наступним чином. При вмиканні ЛЛ в мережу розряд у ній не може початися, тому що її електроди не нагріті. Вся напруга мережі підводиться до неонової лампи стартера (НЛС) і у ній виникає розряд. Під дією струму розряду, що протікає по біметалічній пластині, вона нагрівається і вигинається. При цьому рухливий електрод стикається з нерухомим. По електродах ЛЛ буде протікати значний струм, що нагріває ці електроди. НЛС остигає (припиняється тліючий розряд), біметалічна пластина охолоджується і розмикає пускове коло. У цей момент до напруги мережі добавляється ЕРС самоіндукції дроселя, і на електродах ЛЛ з'являється імпульс підвищеної напруги, що запалює її.
Тривалість стадії тліючого розряду в НЛС стартера ставить в середньому (0,3-1) сек, а тривалість замикання електродів – (0,2-0,6) сек. Запалювання лампи звичайно відбувається за дві - п'ять спроб. Стартер повинен забезпечити запалювання лампи за час не більше 15 сек. Напруга запалювання в стартері вибирається таким чином, щоб вона була нижче номінальної напруги мережі, але більше робочої напруги, що встановилась на люмінесцентній лампі при її горінні. Контакти стартера повинні залишатися розімкнутими не менше 1 хв. за напруги 70 В для стартерів, розрахованих для роботи в мережі 127 В, і напруги 128 В - для стартерів на 220 В. Надійна робота стартера залежить від рівня напруги в мережі живлення. При зменшенні напруги мережі живлення час запалювання лампи збільшується.
ЛЛ не нагріваються вище 600С, але через несправність ПРА (заліпання контактів НЛС) у колі може виникнути великий струм, який призведе до нагріву електродів ЛЛ до температури плавлення. У результаті плавлення електродів відбувається їх відхилення і дотикання до стінок ЛЛ, які нагріваються при цьому до 190-2000С, відбувається розплавлення заливочної маси, руйнування монтажного проводу з поліхлорвініловою або гумовою ізоляцією і міжвиткові замикання у дроселі. Різке підвищення температури призводить до спалахування фарби, ізоляції розсіювача, виникнення КЗ.
Конструкція світильників з лампами ДРЛ. Лампи типу ДРЛ - дугові ртутні високого тиску - з люмінофором (з виправленою кольоровістю) випускаються потужністю 250, 500, 750 і 1000 Вт і поєднують достоїнство трубчастих ЛЛ низького тиску - високу світлову віддачу - з можливістю зосередити у відносно невеликому об'ємі значну світлову потужність.
Конструкція і принцип дії ламп ДРЛ відрізняється від трубчастих ЛЛ низького тиску. Випускаються дво- (рис.9.2) і чотириелектродні (рис.9.3) лампи ДРЛ.
|
|
Рис.9.2 - Двохелектродна ДРЛ.
Лампа ДРЛ (рис.9.2) являє собою товстостінну кварцеву трубку 1, заповнену парами ртуті під високим тиском (5-10 атм). Трубка вкладена в зовнішню скляну колбу 2 з термостійкого скла (температура колби досягає 300-4000С), покриту зсередини шаром люмінофору 3. Лампа забезпечується різьбовим цоколем 4.
Для включення двохелектродних ламп ДРЛ потрібно ПРА з додатковим пристроєм, підпалюючим, що є дуже істотним їх недоліком. Прагнення до спрощення ПРА, а також збільшення терміну служби ламп привело до створення чотирьохелектродних ламп ДРЛ, включення яких у мережу здійснюється без застосування підпалюючого пристрою.
|
|
Рис.9.3 - Чотирьохелектродна ДРЛ.
Чотирьохелектродні лампи ДРЛ (рис.9.3) відрізняються від двохелектродних ламп наявністю двох додаткових електродів (1), розташованих поруч з головними (2) і з'єднаних з протилежними катодами через значний опір. Додаткові електроди призначені для полегшення запалювання лампи. При включенні лампи виникає тліючий розряд між додатковими електродами і найближчими катодами, що забезпечує необхідну іонізацію газу. У результаті іонізації газу розряд встановлюється між основними катодами, тому що опір газового проміжку менше опору включеного в коло додаткового електрода.
Чотирьохелектродні лампи ДРЛ, як і двохелектродні, забезпечуються звичайним різьбовим цоколем, і від ПРА до них прокладають тільки два проводи.
|
|
Рис.9.4 - ПРА двохелектродної ДРЛ.
ПРА двохелектродної лампи ДРЛ (рис.9.4) складається з дроселя Др і пристрою, що "підпалює", який називається ПУРЛ-220 (підпалюючий пристрій ртутної лампи на напругу 220 В). Дросель вибирається в залежності від потужності лампи ДРЛ, а ПУРЛ - 220 однаковий для всіх двохелектродних ламп, що випускаються. ПУРЛ - 220 складається з випрямляча В, розрядника Р, конденсатора С і опору R. Випрямляч включений у схему ПУРЛ тому, що застосовуваний розрядник типу РБ-3 має визначену полярність і не може працювати в схемах змінного струму. При подачі напруги на лампу конденсатор С заряджається через випрямляч В і обмежуючий опір R. Коли заряд досягає напруги запалювання розрядника, конденсатор С розряджається через розрядник Р на додаткову обмотку дроселя Др (обмотка запалювання), у результаті чого на кінцях основної обмотки дроселя індукується імпульс високої напруги, що запалює лампу. Якщо в результаті першого розряду лампа не запалилася, конденсатор зарядиться знову і процес буде повторюватися доти, поки лампа не запалиться. Після запалювання лампи повторних розрядів конденсатора не відбувається, тому що напруга на лампі під час її горіння, а, отже, і на конденсаторі нижче пробивної напруги розрядника. ПРА забезпечує практично миттєве запалювання лампи за температури навколишнього середовища від -30 до +600С. Усталена робота лампи, тобто припинення помітної пульсації і досягнення номінального світлового потоку, настає через 5-7 хв. після включення.
Схема включення для чотирьохелектродних ламп ДРЛ значно простіше, ніж для двохелектродних, тому що не потрібен пристрій, що "підпалює". ПРА в цьому випадку складається з дроселя Др (рис.9.5) або трансформатора Тр (рис.9.6) з великим магнітним розсіюванням. Для запалювання лампи при кімнатній температурі досить подати на її електроди напругу 220 В. У цьому випадку застосовується дросель. Коли лампа повинна включатися за низької температури (до -300С), імпульс напруги повинен становити 300В, для чого застосовують трансформатор з розсіюванням.
Рис.9.5 - ПРА чотирьохелектродної ДРЛ за позитивних температур.
|
|
Повторне включення лампи, що горіла, можливо тільки після її остигання, для чого потрібно до 10-15 хв. З цієї причини світильники з лампами лампи ДРЛ не дозволяється використовувати для аварійного освітлення.
За статистичними даними, пожежі від світильників із ЛЛ відбуваються в 10¸11 разів рідше, ніж від світильників з ЛР.
Пожежна небезпека світильника з ЛЛ характеризується такими чинниками:
1) температура поверхні ЛЛ може досягати 300ОС (ДРЛ), що може призвести до самозапалювання горючих матеріалів;
2) температура оболонки дроселя може досягати 130ОС;
3) небезпечними є такі аварійні режими, як замикання електродів стартера, що може призвести до нагрівання контактних з'єднань лінії і корпусу самого дроселя до небезпечної температури порядку 400 ОС і вище;
4) наявність великої реактивної потужності в колі (дросель) обумовлює низький коефіцієнт потужності (cosφ=0,6¸0,95) й існування в нульовому проводі трифазної системи великого струму, співрозмірного з фазним струмом навіть за симетричного навантаження фаз. Тому при проектуванні освітлювальних трифазних мереж із ЛЛ переріз нульового проводу повинен бути не менше перерізу фазних проводів;
5) існують великі втрати потужності в пускорегулюючих апаратах, що відбивається на особливостях теплового розрахунку освітлювальних мереж з ЛЛ.
Вимоги пожежної безпеки до світильників. Вид світильників за виконанням повинен відповідати умовам навколишнього середовища. Введення проводів у світильник усередині будинку повинно виконуватися мідними проводами перерізом не менше 0,5 мм2, і проводи повинні бути захищені від можливих механічних ушкоджень. Забороняється з'єднання проводів усередині кронштейнів або труб (виникає небезпека КЗ на трубу). Пристосування для підвіски світильників повинні витримувати навантаження, рівне 5-тикратній вазі світильника протягом однієї години. Металева арматура повинна бути заземлена (занулена).
При експлуатації світильників повинна дотримуватися періодичність очищення світильників від пилу, відповідно до ППБУ.
Крім того, необхідно додержуватися відстані від світильника до горючих матеріалів (не менше 0,5м). Встановлювати у світильниках лампи з потужністю, що перевищує номінальну потужність світильника, заборонено.
Для освітлення у пожежонебезпечних зонах є додаткові вимоги: світильники з лампами розжарювання повинні мати суцільне силікатне скло, що захищає лампу; люмінесцентні світильники в складських приміщеннях не повинні мати відбивачів і розсіювачів з горючих матеріалів; переносні світильники повинні мати ступінь захисту не нижче IP54 і повинні бути захищені від механічних ушкоджень металевою сіткою.
Для освітлення вибухонебезпечних зон припускається використовувати світильники загально-промислового виконання в таких випадках:
- через вікна, що не відчиняються, без фрамуг;
- світильник розміщується в ниші стіни за подвійним склом (ниша має природну вентиляцію);
- світильники розміщають у спеціальному ліхтарі, відділеному від основного об’єму приміщення подвійним склом;
- світильники розміщають у коробах, що продуваються чистим повітрям під надлишковим тиском; короб не сполучається з об’ємом приміщення і є повітроводом системи проточної вентиляції.
| « 9.1 Пожежна профілактика силових електроустановок. | 9.3 Пожежна профілактика термічних електроустановок » |