Υπερθερμάνσεις σε ηλεκτρικές εγκαταστάσεις – Έλεγχοι και τρόποι αντιμετώπισης τους

InfraSpec Engineering

www.infraspec.gr

Περίληψη

Οι ηλεκτρικες εγκαταστασεις σε κτίρια και σε βιομηχανίες έχουν βελτιωθεί σημαντικά τα τελευταία χρόνια. Αυστηροί κανονισμοί εγκαταστάσεων, υψηλής ποιότητας υλικά, σωστός σχεδιασμός και υλοποίηση εγκαταστάσεων αλλά και ο κατάλληλος προγραμματισμός συντήρησης του εξοπλισμού, έχουν μειώσει κατά πολύ τα επικίνδυνα περιστατικά πυρκαγιών από σφάλματα σε αυτές.  Παρόλα αυτά και έχοντας στην διάθεση μας όλα τα απαραίτητα εργαλεία αντιμετώπισης τους, δυστυχώς, οι πυρκαγιές, είτε σε περιορισμένη έκταση με μικρές υλικές ζημιές, είτε με ανεξέλεγκτες συνέπειες, αποτελούν  έναν από τους βασικούς κινδύνους σε μια ηλεκτρολογική εγκατασταση.

Σε αυτό το άρθρο θα γίνει μια συνοπτική παρουσίαση των κυριότερων αιτιών που προκαλούν επικίνδυνες υπερθερμάνσεις σε ηλεκτρολογικά και τους τρόπους έγκαιρου εντοπισμού τους.

Ανάφλεξη σε ηλεκτρολογική εγκατάσταση

Όπως είναι γνωστό, για να γίνει ανάφλεξη χρειάζεται θερμότητα και καύσιμη ύλη. Όλα τα υλικά που χρησιμοποιούνται σε ηλεκτρολογικό εξοπλισμό, είναι σχεδιασμένα ώστε να μην είναι εύφλεκτα, για να μην αποτελούν την απαραίτητη καύσιμη ύλη για την πρόκληση πυρκαγιάς. Στις περισσότερες περιπτώσεις, η καύσιμη ύλη προέρχεται από υλικά που βρίσκονται κοντά στις ηλεκτρολογικές εγκαταστάσεις, ενώ ο ηλεκτρισμός παρέχει μόνο την κατάλληλη θερμότητα για να υπάρξει η ανάφλεξη. Η θερμότητα αυτή προέρχεται από την ροή του ηλεκτρικού ρεύματος εντός των αγωγών. Για τον λόγο αυτό, οι διεθνής κανονισμοί ηλεκτρολογικών εγκαταστάσεων παρέχουν κανόνες για τον σωστό σχεδιασμό ηλεκτρολογικών εγκαταστάσεων.

Έχοντας λοιπόν δημιουργήσει κανόνες και πρότυπα, γιατί ακόμα γίνονται ατυχήματα και έχουμε πυρκαγιές;   

Αιτίες Υπερθερμάνσεων

Κακές συνδέσεις: Όλες οι ηλεκτρολογικές συνδέσεις σε μια εγκατάσταση καταπονούνται είτε από κραδασμούς, είτε από υψηλές θερμοκρασίες που αναπτύσσονται από την διέλευση του ρεύματος, είτε από περιβαλλοντικά στοιχεία που διαβρώνουν την ποιότητα των μετάλλων. Όλοι οι παραπάνω λόγοι αυξάνουν την αντίσταση της σύνδεσης, στο διερχόμενο ρεύμα, με αποτέλεσμα να ανεβάζουν σημαντικά την θερμοκρασία στα συγκεκριμένα σημεία.

Για παράδειγμα, αν σε μια ηλεκτρολογική σύνδεση έχουμε διερχόμενο ρεύμα 60Amp, με αρχική αντίσταση 0,1 Ohm, τότε τοπικά παράγονται 360 Watt ενέργειας. Όσο λοιπόν παραμένει η σύνδεση ασυντήρητη, αυξάνεται  η αντίσταση της, με αποτέλεσμα την αντίστοιχη αύξηση της παραγόμενη ισχύς.

Ένα ακόμα επικίνδυνο σύμπτωμα από κακές συνδέσεις, είναι και η δημιουργία μικρών ηλεκτρικών τόξων. Τα ηλεκτρικά τόξα, είναι μικρές εκφορτίσεις (ή εκκενώσεις), οι οποίες προκύπτουν σε περιπτώσεις όπου μια κακή σύνδεση ανοίγει και κλείνει πολλές φορές, με αποτέλεσμα στο άνοιγμα να δημιουργούνται μικρά κενά και να έχουμε την δημιουργία ηλεκτρικών τόξων. Σε αυτές τις περιπτώσεις η παραγόμενη θερμότητα, μπορεί να προκαλέσει προβλήματα σε μονώσεις ή και να προκαλέσει πυρκαγιά αν βρεθεί σε κοντινή απόσταση από καύσιμη ύλη.

Υπερφόρτιση κυκλωμάτων: Όταν ένα φορτίο τραβάει πολύ ρεύμα για την λειτουργία του, τότε χρειάζεται να έχει γίνει και η κατάλληλη επιλογή του αντίστοιχου κυκλώματος, ώστε να μεταφέρει αυτό το ρεύμα χωρίς την δημιουργία υπερθέρμανσης. Η υπερφόρτιση ενός κυκλώματος μπορεί να είναι σταθερή, σε περιπτώσεις όπου έχουν γίνει επεκτάσεις χωρίς να έχει γίνει αντίστοιχη βελτίωση της ηλεκτρολογικής εγκατάστασης, ή στιγμιαία από την ξαφνική ζήτηση μεγαλύτερου ρεύματος. Σε κάθε περίπτωση η υπερφόρτιση ενός κυκλώματος προκαλεί υπερθέρμανση των αγωγών και των εξαρτημάτων.

Λάθη στις καλωδιώσεις: Πολλές φορές η ηλεκτρολογική εγκατάσταση είναι μια δυναμική οντότητα, η οποία αλλάζει σύμφωνα με τις ανάγκες και τις απαιτήσεις που έχουν οι χρήστες της. Για τον λόγο αυτό, μπορούν να γίνουν λάθη που θα προκαλέσουν μια σοβαρή ζημιά ή ακόμα και πυρκαγιά. Για παράδειγμα σοβαρός κίνδυνος βλάβης μπορεί να προκληθεί όταν αλλάζουμε μια ασφάλεια των 20 Amp με μια των 30 Amp, επιτρέποντας να περάσει πιο μεγάλο ρεύμα από έναν μικρότερο αγωγό. Αντίστοιχα σοβαρή υπερθέρμανση μπορεί να προκύψει όταν τοποθετούμε μικρότερο αγωγό σε γραμμή με υψηλό ρεύμα διέλευσης.

Σφάλμα σε μονώσεις: Τα μονωτικά υλικά τα τελευταία χρόνια έχουν βελτιωθεί σημαντικά σε σχέση με το παρελθόν. Παρόλα αυτά, οι μονώσεις συνεχίζουν να υφίστανται σημαντικές διαβρώσεις από καταπονήσεις όπως γήρανση, υψηλές θερμοκρασίες και περιβαλλοντικές μολύνσεις. Το πιο γνωστό σφάλμα σε μόνωση είναι το βραχυκύκλωμα. Το βραχυκύκλωμα, είναι το φαινόμενο κατά το οποίο 2 αγωγοί χωρίς μόνωση έρχονται σε επαφή και παραμένουν κολλημένοι. Σε αυτή την περίπτωση θα πρέπει να δουλέψουν οι προστασίες ώστε να απομονώσουν την περιοχή του σφάλματος. Αν για οποιοδήποτε λόγο δεν ενεργήσουν οι ασφάλειες, όλο το κύκλωμα από το σφάλμα και πάνω, θα δεχτεί μεγάλες ποσότητες παραγόμενης θερμότητας. Επιπλέον όταν 2 αγωγοί έρθουν κοντά, παράγουν επίσης εκφορτίσεις (τόξα), τα οποία αναφέραμε και παραπάνω.

Τέλος οι μονώσεις που δέχονται μεγάλες θερμοκρασίες από κοντινές πηγές, είναι πιθανό να διαβρωθούν και να γίνουν αγώγιμες, με αποτέλεσμα να έχουμε εκφορτίσεις, οι οποίες ονομάζονται arctracking και έχουν τα ίδια επικίνδυνα αποτελέσματα με τα ηλεκτρικά τόξα.

Κεραυνοί: Μια βασική λειτουργία της γείωσης, είναι να παρέχει ένα μονοπάτι πολύ χαμηλής αντίστασης προς το έδαφος. Έτσι ένας κεραυνός, ο οποίος θα χτυπήσει ένα κτίριο θα κατευθυνθεί προς το έδαφος χωρίς να προκαλέσει ζημιά σε άλλα τμήματα του κτιρίου, όπως π.χ την ηλεκτρολογική εγκατάσταση, όπου θα μπορούσε να προκαλέσει από σοβαρές υπερθερμάνσεις μέχρι και πυρκαγιές. Για τον λόγο αυτό χρειάζεται να γίνεται περιοδικός έλεγχος και μέτρηση της γείωσης για την διασφάλιση της σωστής λειτουργίας της όταν αυτή χρειαστεί.

Αρμονικές: Οι αρμονικές παραμορφώσεις, είναι παράγωγα του ρεύματος, τα οποία έχουν διαφορετική συχνότητα από τα 50Ηz. Αρμονικές παράγουν μη γραμμικά φορτία όπως κινητήρες, υπολογιστές κλπ. Μεγάλες παραμορφώσεις από αρμονικές, προκαλούν υπερθερμάνσεις σε τυλίγματα μετασχηματιστών και αγωγούς. Ειδικά η 3^η αρμονική η οποία παράγεται από μονοφασικά φορτία σε 3 φασικά  συστήματα μπορεί να υπερθερμάνει επικίνδυνα τον ουδέτερο αγωγό.

Τρόποι ελέγχου και αντιμετώπισης υπερθερμάνσεων και βλαβών

Το μυστικό για την έγκαιρη διάγνωση των βλαβών σε μια ηλεκτρολογική εγκατάσταση, είναι η δημιουργία αρχείου ελέγχων, με καταγραφές σημαντικών σημείων και τιμές αναφορών. Με αυτό τον τρόπο, δημιουργώντας τις τιμές αναφορών και κάνοντας ετήσιους ελέγχους, μπορούμε εύκολα να εντοπίσουμε αλλαγές στην καλή κατάσταση λειτουργίας του εξοπλισμού και να προλάβουμε βλάβες, των οποίων η αποκατάσταση θα είναι αρκετά δαπανηρή ή που θα μπορούσαν να προκαλέσουν πυρκαγιά στην ηλεκτρολογική μας εγκατάσταση.

Για την προγνωστική συντήρηση και την έγκαιρη διάγνωση των βλαβών σε μια ηλεκτρολογική εγκατάσταση έχουμε τα ακόλουθα εργαλεία :

Οπτικός έλεγχος: Είναι πολύ σημαντικό να γίνεται περιοδικά ένας οπτικός έλεγχος του εξοπλισμού. Ο λόγος είναι ότι ενώ το ρεύμα είναι αόρατο, τα σημάδια από καταπονήσεις είναι ορατά πχ διαβρώσεις, αποχρωματισμοί κλπ., ενώ ακόμα μπορούμε να έχουμε και άλλες ενδείξεις, όπως παράξενες οσμές από υλικά που υπερθερμαίνονται.

Θερμογραφικός έλεγχος: Με την θερμογραφία από έναν έμπειρο επιθεωρητή, μπορούμε να αποκαλύψουμε έγκαιρα και με μεγάλη ακρίβεια όλες τις υπερθερμάνσεις σε μια ηλεκτρολογική εγκατάσταση. Εφαρμόζοντας ένα πρόγραμμα περιοδικού θερμογραφικού ελέγχου, μπορούμε με μεγάλη επιτυχία να προλάβουμε βλάβες που οφείλονται σε υπερθερμάνσεις. Μεγάλη προσοχή πρέπει να δίνεται ώστε να τηρούνται όλοι οι κανόνες ασφαλείας και ο επιθεωρητής να είναι σωστά εκπαιδευμένος για να αποφεύγονται άσκοπες ενέργειες αποκατάστασης από λάθος διαγνώσεις.

Έλεγχος με Υπέρηχους: Σε συνδυασμό με την Θερμογραφία άλλος ένας βασικός Μη Καταστρεπτικός Έλεγχος είναι και η επιθεώρηση με υπερήχους. Με τους υπερήχους μπορούμε να ανακαλύψουμε έγκαιρα εκφορτίσεις και φαινόμενα arcing, tracking και Corona, σε αρχικά στάδια πριν ακόμα αυτά προκαλέσουν σοβαρές υπερθερμάνσεις με απρόβλεπτες συνέπειες.

Ανάλυση Ποιότητας Ενέργειας: Για τις περιπτώσεις βλαβών που οφείλονται σε φαινόμενα μεταβατικά (transients), αρμονικές, υπερτάσεις υποτάσεις και άλλες αιτίες που προέρχονται από την ποιότητα της παρεχόμενης ενέργειας, μπορεί να γίνει μια καταγραφή για ένα χρονικό διάστημα στην ποιότητας της ενέργειας με κατάλληλο αναλυτή, από την οποία θα προκύψουν στοιχεία για βελτιωτικές ενέργειες.

Η διατήρηση μιας ηλεκτρολογικής εγκατάστασης σε άψογη λειτουργική κατάσταση, χωρίς απρόσμενες βλάβες και κινδύνους, είναι μια δυναμική εργασία, η οποία χρειάζεται καλή οργάνωση και τα κατάλληλα εργαλεία. Η σωστή τεχνική κατάρτιση και ο κατάλληλος εξοπλισμός σε συνδυασμό με την εμπειρία μπορούν να εξασφαλίσουν την απρόσκοπτη λειτουργία μιας ηλεκτρολογικής εγκατάστασης