Ograniczenie liczby pożarów spowodowanych wyładowaniami elektrycznymi w domach

W celu zmniejszenia ryzyka wystąpienia pożaru spowodowanego wyładowaniami elektrycznymi, jak również obrażeń i śmierci spowodowanych bezpośrednio porażeniem elektrycznym, w wielu krajach powszechnie stosuje się wyłączniki nadprądowe (miniature circuit breaker, MCB) i wyłączniki różnicowoprądowe (residual current device, RCD).

Fot. 1. Dobrze zaprojektowana i wykonana instalacja elektryczna zmniejszenia ryzyko występowania pożaru spowodowanego wyładowaniami elektrycznymi Fot.: EATON

Wyłącznik nadprądowy rozpoznaje awarie, gdy przekroczony zostanie krytyczny poziom natężenia, zapobiegając tym samym uszkodzeniu termicznemu elementów wywołanemu przez krótkie zwarcia elektryczne lub przetężenia. Wyłącznik różnicowoprądowy rozpoznaje prądy różnicowe, które nie są zawracane do punktu zasilania, tylko płyną w przeciwnym kierunku, co jest nazywane również zwarciem doziemnym.
Trzeci element układanki, jaką jest bezpieczeństwo przeciwpożarowe pod kątem pożarów spowodowanych wyładowaniami elektrycznymi, stanowi wykrywanie zwarć łukowych, co wymaga zastosowania bardziej zaawansowanej technologii cyfrowej i na ogół nie jest stosowane zbyt często. Zgodnie z międzynarodową normą IEC 60364 (część 4-42) zalecane jest montowanie urządzeń wykrywających zwarcia łukowe (arc fault detection device, AFDD), chociaż norma ta nie ustanawia takiego obowiązku. W niektórych krajach, takich jak Niemcy, wprowadzono normy krajowe, które wymagają stosowania tego typu urządzeń w określonych okolicznościach, czyniąc je w pewnym zakresie obowiązkowymi. W Stanach Zjednoczonych, gdzie urządzenia AFDD znane są jako wyłączniki AFCI (arc fault circuit interrupter), korzystanie z zabezpieczeń wykrywających zwarcia łukowe stanowi wymóg wynikający z krajowych norm elektrycznych (National Electric Code).
Ze względu na różnice w zakresie kategoryzacji i zgłaszania pożarów w różnych krajach trudno jest określić wyraźną zależność pomiędzy stosowaniem urządzeń wykrywających zwarcia łukowe i zmniejszeniem liczby pożarów spowodowanych wyładowaniami elektrycznymi. Na przykład w Niemczech 31,7% pożarów wybucha z przyczyn związanych z czynnikami elektrycznymi . Zgodnie z danymi Państwowego Związku Ochrony Przeciwpożarowej (National Fire Protection Association, NFPA) w Stanach Zjednoczonych z powodu wyładowań elektrycznych wybucha 13% pożarów. W 2013 r. NFPA wskazał, że zwarcia łukowe odpowiadały za większość pożarów powstałych z przyczyn elektrycznych w domach, przewyższając przegrzanie jako przyczynę pożaru w stosunku przynajmniej dwa do jednego, a możliwe, że nawet siedem do jednego. Wprowadzenie środków zapobiegawczych ma zatem kluczowe znaczenie.
Jednakże urządzenia wykrywające zwarcia łukowe są w wielu krajach wykorzystywane w zbyt małym zakresie, by zapewnić maksymalną ochronę przed pożarami spowodowanymi wyładowaniami elektrycznymi. Jest to problem, któremu trzeba zaradzić. Być może chodzi tu o wiedzę i świadomość. Zwarcia łukowe występują często i stanowią główną przyczynę domowych pożarów, jednak od dawna stosowane rozwiązania, takie jak wyłączniki różnicowoprądowe i wyłączniki nadprądowe, nie potrafią ich wykrywać. Zwarcie łukowe, które można opisać jako „mikrobłyskawicę”, to wyładowanie elektryczne o wysokiej mocy, występujące pomiędzy dwoma przewodnikami i powodujące akumulację energii cieplnej, która może uszkodzić izolację i wywołać pożar. Istnieje wiele możliwych przyczyn, które rozwijają się niezauważalnie przez pewien czas. Powodują one powstanie niewidocznego układu warunków, który może rozwinąć się w zwarcie łukowe bez jakichkolwiek oczywistych oznak niebezpieczeństwa.
Wiele zwarć łukowych powstaje na skutek uszkodzenia przez przebicia bądź innego typu uszkodzenia izolacji przewodów przez nieświadomych domowników za pomocą gwoździ, śrub lub wierteł. W podobny sposób przyczyną zwarć łukowych mogą być pogięte wtyczki lub przewody, zgniecenie przewodów przez meble, uszkodzone kable, luźne gniazda lub przyłącza, wystawienie na działanie promieniowania ultrafioletowego lub przegryzienie przez gryzonie. Czasami jednym z czynników odpowiedzialnych za powstawanie zwarć łukowych jest zwykłe zużycie instalacji lub jej obciążenie wynikające ze zwiększonego użytkowania.

Fot. 2. Urządzenie AFDD+ oferuje instalatorom funkcję wykrywania zwarć łukowych, zintegrowaną z funkcjami wyłącznika nadprądowego i wyłącznika różnicowoprądowego Fot.: EATON

Ze względu na różnice w zakresie kategoryzacji i zgłaszania pożarów w różnych krajach trudno jest z całkowitą pewnością określić, jak wiele z pożarów domowych wywoływanych jest przez zwarcia łukowe. Nie ma jednak żadnych wątpliwości co do tego, że zwarcia łukowe są jedną z głównych przyczyn pożarów spowodowanych wyładowaniami elektrycznymi, w związku z czym wprowadzenie środków zapobiegawczych ma kluczowe znaczenie.
Wykrywanie zwarć łukowych nie należy do kwestii prostych, ponieważ powstały w ich wyniku prąd często posiada taką samą wartość natężenia jak prąd znamionowy lub wręcz nieco niższą. Najwyraźniejszą cechą umożliwiającą rozróżnienie takich prądów są wyższe częstotliwości, które nakładają się na prąd znamionowy w ramach zwarć szeregowych lub równoległych. Urządzenia wykrywające zwarcia łukowe jako jedyne potrafią zidentyfikować tak podwyższone częstotliwości i zareagować na nie niezwykle szybko przez odłączenie dopływu prądu. Wrażliwość urządzeń wykrywających zwarcia łukowe ma kluczowe znaczenie, ponieważ nawet zwarcie o natężeniu jedynie kilku amperów może podpalić materiały znajdujące się wokół miejsca awarii.
Pomijając kwestię świadomości, kolejnym powodem rzadszego stosowania urządzeń wykrywających zwarcia łukowe w instalacjach elektrycznych mogą być tradycyjne preferencje dotyczące stosowania oddzielnych miniaturowych wyłączników nadprądowych i wyłączników różnicowoprądowych. Pomimo wprowadzenia na rynek urządzeń łączących funkcje obydwu zabezpieczeń, takich jak wyłączniki różnicowoprądowe z wbudowanym zabezpieczeniem nadprądowym (residual current circuit breaker with overcurrent protection, RCBO), preferowane jest raczej stosowanie oddzielnych urządzeń, zapewne ze względu na koszt.
Nadciąga jednak czas zapewnienia kompleksowej ochrony przy użyciu jednego urządzenia. Nowe urządzenie AFDD+ firmy Eaton oferuje instalatorom funkcję wykrywania zwarć łukowych, zintegrowaną z funkcjami wyłącznika nadprądowego i wyłącznika różnicowoprądowego w jednym urządzeniu. Urządzenie AFDD+ to rozwiązanie opłacalne, łatwe w montażu, wygodne i zapewniające kompletną ochronę. Zastosowanie technologii cyfrowej zapewnia precyzję wyższą niż ta podyktowana wymogami związanymi ze standardami dotyczącymi produktów, wysoką odporność na niepotrzebne wyzwolenie i łatwe lokalizowanie usterek.

Źródło: Eaton