Zagrożenie stacji transformatorowych, agregatów prądotwórczych dla obiektów budowlanych pod względem pożarowym 2

Transkrypt

1 Michał Gąsiewski 1 Szkoła Główna Służby Pożarniczej w Warszawie Zagrożenie stacji transformatorowych, agregatów prądotwórczych dla obiektów budowlanych pod względem pożarowym 2 Wstęp Zagrożenia jakie niosą ze sobą wewnętrzne stacje transformatorowe oraz zespoły prądotwórcze mogą być wyjątkowo groźne i wymagają specjalnego przeszkolenia które zapewni bezpieczne działanie ratowników i osób obsługujące dany obiekt. Ochrona przeciw pożarowa jest jedną z dziedzin która podnosi w znacznym stopniu poziom bezpieczeństwa i pozwala na wczesną detekcję i eliminację potencjalnych zagrożeń związanych z produktami wczesnego rozkładu materiałów palnych jak i toksyn w środowisku monitorowanym przez dane urządzenie. Bezpieczeństwo pożarowe stacji transformatorowych jest uzależnione od wielu różnych czynników. Najlepszymi metodami ich dozoru są wszelkie działania prewencyjne, przeszkolenie pracowników, zapobieganie występowaniu zagrożeń poprzez stosowanie procesów technologicznych. Zabezpieczenia bierne Poza działaniami profilaktycznymi stosowane są działania mające na celu ograniczanie skutków pożarów czy innych zagrożeń w przypadku ich wystąpienia. W tym zakresie stosuje się bierne zabezpieczenia przeciwpożarowe w postaci np. konstrukcji budynków o odpowiedniej odporności ogniowej, czy zapewnienia właściwych oddzieleń przeciwpożarowych ograniczających rozwój pożaru do określonej przestrzeni. Budynki dzielimy na pięć klas odporności ogniowej budynków: A, B, C, D, E. [1] W rozporządzeniu określono, że stację transformatorową (kontenerową stację transformatorową) należy zaliczyć do kategorii użytkowania PM (budynki produkcyjne i magazynowe) dla których wymagania odporności ogniowej elementów konstrukcyjnych przedstawiono w tabeli nr 1 [2]: Tab. 1. Klasy odporności ogniowej elementów konstrukcyjnych budynku. Klasa odporności pożarowej budynku Klasa odporności ogniowej elementów budynku Głowna konstrukcja nośna Konstrukcja dachu R nośność ogniowa [min] E - szczelność ogniowa [min] I izolacyjność ogniowa [min] A REI 240 RE 30 B REI 120 RE 30 C REI 60 RE 30 D REI 30 RE 30 E (-) (-) 1 mgr inż. Michał Gąsiewski, Szkoła Główna Służby Pożarniczej, Zakład Elektroenergetyki 2 Artykuł recenzowany 879

2 Elementem określającym wielkość zagrożenia pożarowego budynków jest gęstość obciążenia pożarowego kryjąca się pod symbolem Q. Określa ona ilość ciepła wydzielanego przy spalaniu określonej substancji palnej w przeliczeniu na powierzchnię użytkową, w [GJ/m2], wymagania dotyczące odległości między sąsiednimi ścianami budynków niebędącymi ścianami oddzielenia przeciwpożarowego [3], oraz wymagane klasy odporności pożarowej budynków stacji jak i klasy odporności ogniowej elementów oddzielenia przeciwpożarowego [4] zostały unormowane. Odległości między zewnętrznymi ścianami budynków niebędącymi ścianami oddzielenia przeciwpożarowego, mającymi na powierzchni większej niż 65% klasę odporności ogniowej E (szczelność ogniowa) przedstawia tabela 2 [5]: Tab. 2. Odległości między zewnętrznymi ścianami budynków. Rodzaj budynku (maksymalna gęstość obciążenia ogniowego wyrażona w [GJ/m2]) Rodzaj budynku (maksymalna gęstość obciążenia ogniowego wyrażona w [GJ/m2]) ZL IN PM Q 1 1 Q<4 Q>4 ZL * IN PM Q PM 1 Q PM Q> ZL * - budynki mieszkalne PM - budynki produkcyjne i magazynowe IN - Budynki inwentarskie służące do hodowli inwentarza Rzeczywiste odległości mogą odbiegać od przedstawionych w tabeli 2 lecz dystans może być tylko zwiększany [6]. Sama lokalizacja zespołu prądotwórczego pod względemdem przeciw pożarowym, jest określana dla kontenerowych stacji transformatorowych. Czynnikiem charakteryzującym zagrożenie pożarowe jest gęstość obciążenia ogniowego Q, którego wartość jest ściśle związana z materiałem palnym (dla zespołu prądotwórczego jest to olej napędowy znajdujący się w zbiorniku), oraz powierzchnia pomieszczenia w którym znajduje się dany zespół. Gęstość obciążenia ogniowego kontenerowej stacji transformatorowej powinna zostać podana przez producenta w DTR stacji. W przypadku braku tej informacji, można ją wyznaczyć na podstawie normy [7]. Obliczanie gęstości obciążenia ogniowego oraz wyznaczanie względnego czasu trwania pożaru. Zgodnie z wymaganiami wymienionej normy, gęstość obciążenia ogniowego należy obliczyć z wykorzystaniem następującego wzoru: gdzie: Q gęstość obciążenia ogniowego stacji transformatorowej, w [MJ/m2], n liczba materiałów palnych zgromadzonych w kontenerze stacji, w [-], F powierzchnia rzutu poziomego budynku stacji, w [m2], Gi masa poszczególnych materiałów palnych zgromadzonych w stacji, w [kg], Qci ciepło spalania poszczególnych materiałów palnych zgromadzonych w budynku stacji, w [MJ/kg] dla oleju transformatorowego można przyjmować wartość Qc=48 MJ/kg. 880

3 Kontenerowe zespoły prądotwórcze powszechnie wykonuje się w klasie odporności ogniowej E i mimo, że wraz z zespołem prądotwórczym traktowany jest jako urządzenie to w przypadku ochrony p.poż. należy go traktować jak budynek PM (produkcyjno-magazynowy). Zgodnie z interpretacją przepisów techniczno-budowlanych [8], kontenerowa stacja transformatorowa traktowana jest jak urządzenie. W zakresie ochrony ppoż. jest to błędna interpretacja. Kontenerową stację transformatorową w rozumieniu przepisów dotyczących ochrony ppoż. należy zaliczyć do kategorii budynków PM. Posadowienie stacji transformatorowej nie może być przypadkowe, należy posłużyć się metodą wyznaczenia środka obciążenia elektrycznego [9]. Zabezpieczenia czynne. Kolejnymi sposobami ochrony stacji transformatorowych są czynne zabezpieczenia przeciwpożarowe, są one o wiele bardziej skomplikowane i złożone od biernych zabezpieczeń. Cieszą się szeroką gamą zastosowań wynika to ze specjalistycznych rozwiązań i selektywnej detekcji pierwszych objawów zagrożenia. Szybkie wykrycie zagrożenia oraz realizowanie odpowiednich działań mających na celu zminimalizowanie jego skutków przynosi największe efekty w późniejszych działaniach straży co wiąże się z minimalizacją szkód a nawet wyeliminowania zagrożenia przed jego rozwojem. Podstawowym, wręcz niezbędnym elementem działania tych systemów są instalacje sygnalizacji pożarowej które nie ograniczają się już tylko do detekcji dymu, ciepła i ewentualnym alarmowaniu użytkowników obiektu. Dzięki rozwojowi techniki ewolucja systemów sygnalizacji pożarowej jest układem zarządzającym bezpieczeństwem pożarowym obiektów, do zadań systemów sygnalizacji pożarowej należą [10]: rozpoznanie zagrożenia, alarmowanie oraz przekazywanie informacji do systemów monitorowania zagrożeń, kompatybilność z pozostałymi urządzeniami i instalacją, prawidłowa praca systemu ppoż. Nawet dobrze zaprojektowana i zainstalowana instalacja nie będzie dobrze funkcjonowała w dłuższym okresie, jeśli nie będzie w odpowiedni sposób konserwowana. Nie ma uniwersalnych rozwiązań zarówno w kwestii stosowanych agregatów, taki i kwestia zabezpieczenia wymaga indywidualnej i rzetelnej analizy zagrożenia jakie niesie ze sobą obiekt i urządzenia. Faza wykonawcza instalacji musi być poprzedzona dokładnym projektem który uwzględnia wszelkie wymagania stawiane danemu zabezpieczeniu. Nieporozumieniem jest okrojony opis zastosowanych urządzeń które zostały zastosowane w sposób nie przemyślany, może to skutkować nieprawidłowym działaniem lub awarią instalacji czy zabezpieczanego podmiotu. Rozporządzenie Ministra Spraw Wewnętrznych i Administracji [11] nakłada obowiązek uzgadniania pod względem ochrony przeciwpożarowej projektów wszystkich urządzeń przeciwpożarowych wykonywanych w obiektach. Jednocześnie w rozporządzeniu [12] wyszczególniono, że podstawą uzgodnienia dokumentacji projektowej jest (...) dobór urządzeń przeciwpożarowych w obiekcie, dostosowany do wymagań wynikających z przyjętego scenariusza rozwoju zdarzeń w czasie pożaru. Wymóg ten nakłada obowiązek do wykonania dokumentacji projektowej uwzględniającej zastosowane urządzenia, co sprzyja doborowi najbardziej odpowiednich rozwiązań. Prócz opisu zastosowanych elementów i rozwiązań technologicznych wymagany jest opis kompatybilnych instalacji i urządzeń, Preferowanym rozwiązaniem jest umieszczenie tablicy sterowań umożliwia to usprawnienie prac nad instalacją. I wygenerowania najbardziej optymalnych efektów ochrony i bezpieczeństwa. Tak profesjonalne podejście powinno być standardem oferowanych usług szanujących się specjalistów. Mając do czynienia z dużymi obiektami a w szczególności obiektów energetycznych ważne jest określenie [10]; Sposobu detekcji który przyniesie najbardziej satysfakcjonujące rezultaty. Kierować należy się zagrożeniami i awaryjnością zastosowanych elementów w procesie technologicznym. 881

4 Sposobu działania w przypadku detekcji zagrożenia. Tworzoną instalację rozważamy ogólne i szczegółowo. Ogólne zabezpieczenia tyczą się lokalizacji instalacji, całościowej specyfiki obiektu. Inne zabezpieczenia będą stosowane w serwerowni a inne w hali magazynowej należy zwrócić szczególną uwagę na poszczególne urządzenia które mają dedykowane zadania.. Wszystkie stosowane urządzenia powinny posiadać aktualne certyfikaty, świadectwa dopuszczenia oraz inne dokumenty wymagane przepisami prawa. Wczesne wykrycie zagrożenia umożliwia minimalizacje strat i wyeliminowanie zagrożenia dla człowieka dla tego ważny jest odpowiedni dobór detektorów. Przykładowe metody detekcji czujki dymu jonizacyjne służą do wykrywania zjawiska pożarowego, jakim jest dym, poprzez pomiar prądu jonizacji w komorze jonizacyjnej czujki; cechują się szerokim spektrum działania, wymagają odpowiednich uprawnień w zakresie instalacji i konserwacji, czujki dymu optyczne na światło rozproszone służą do wykrywania dymu wykorzystując efekt odbijania światła od cząstek dymu w komorze pomiarowej czujki; czujki te znakomicie wykrywają pożary tlące, np. pożary kabli, obecnie rozwój technologii pozwala również na wykrywanie dymu w przypadku pożarów płomieniowych, pożar testowy TF1, do niedawna zarezerwowanych dla czujek jonizacyjnych, czujki dymu liniowe czujki wykrywające dym poprzez osłabienie wiązki światła przechodzącej pomiędzy nadajnikiem a odbiornikiem wskutek absorpcji przez warstwę dymu. Czujki szczególnie przydatne przy zabezpieczaniu dużych, długich przestrzeni, czujki ciepła nadmiarowe lub nadmiarowo-różnicowe czujki wykrywające ciepło będące produktem spalania, reagujące na wzrost temperatury powietrza lub, w przypadku czujek nadmiaroworóżnicowych, uwzględniające również szybkość przyrostu temperatury, czujki ciepła liniowe układy detekcyjne służące do wykrywania zmiany temperatury bezpośredniego otoczenia czujki na dużych długościach. Można spotkać rozwiązania czujek liniowych: pneumatyczne detekcja poprzez pomiar ciśnienia czynnika gazowego w przewodzie pneumatycznym wystawionym na działanie pożaru, rezystancyjne w postaci par żył elektrycznych oddzielonych od siebie materiałem izolacyjnym wrażliwym na zmianę temperatury, gdzie wskutek wzrostu temperatury zmienia się rezystancja przewodu pomiarowego, sensoryczne kable ze zintegrowanymi czujnikami temperatury, światłowodowe detekcja realizowana jest poprzez pomiar odbicia wiązki światła w światłowodzie zniekształconym wskutek oddziaływania ciepła, czujki płomienia czujki wykrywające zjawisko pożarowe, jakim jest płomień, poprzez wykrywanie promieniowania elektromagnetycznego w zakresie podczerwieni lub ultrafioletu, w zależności od materiałów, których pożary mają wykrywać, czujki mogą obsługiwać pojedynczy zakres lub obydwa, systemy zasysające układy wykrywające pojawienie się dymu, jako detektor stosowane są dedykowane wysokoczułe układy laserowe lub zwykłe czujki punktowe dymu zamknięte w komorze, do której powietrze dostarczane jest poprzez układ rurociągów zasysających z zabezpieczanych przestrzeni; korzystną cechą systemów zasysających jest fakt, iż układ detekcyjny może pozostawać poza zabezpieczaną przestrzenią, jednocześnie poprzez odpowiednie akcesoria możliwe jest zabezpieczanie przestrzeni o niskich temperaturach, dużym zapyleniu itd., gdzie standardowe czujki punktowe nie zdałyby egzaminu. 882

5 Transformator Jest urządzeniem wykorzystującym indukcje magnetyczną, pole magnetyczne jest przyczyną występowania wysokich zakłóceń elektromagnetycznych. Stosowanie w takich przypadkach czujek tradycyjnych jest znacznie ograniczone ze względów na panujące tam bardzo duże zakłócenia, mogące generować fałszywe alarmy lub nawet doprowadzić do uszkodzenia elementów detekcyjnych. Kolejną przeszkodą jest ograniczony dostęp, jedynie wykfalifikowani pracownicy z uprawnieniami do prac pod napięciem (PPN) mają dostęp do stacji wysokich napięć. Rozwiązaniem może być zastosowanie zasysających układów detekcji. Wszystkie elementy wrażliwe na niekorzystne warunki są umieszczone w bezpiecznej odległości a powietrze z pomieszczenia jest doprowadzane po przez układy zasysające lub tłoczne. Jest to klucz nie tylko dla detektorów wrażliwych na zakłócenia ale sposób ulokowania czujek umożliwia konserwację i dozór aparatury która jest poza zabezpieczaną strefą i nie musi narażać życia [10]. Warunki pracy urządzeń, występowanie fałszywych alarmów Wyborowi urządzeń detekcyjnych szczególną wagę powinno przykładać się warunkom w jakich będzie pracować dany czujnik. Warunki klimatyczne w których praca czujki jest prawidłowa są określone przez producenta. Szeroko rozwinięty przemysł, różnorodność obrabianych materiałów powoduje że warunki pracy czujki przysparzają nie lada kłopotu. Selektywność czujki na pojedyncze impulsy często powoduje powstawanie fałszywych alarmów. Podczas montowania czujek szczególną uwagę należy zwrócić na: ruch powietrza zwłaszcza w przypadku czujek jonizacyjnych dymu, podmuchy powietrza mogą powodować występowanie fałszywych alarmów, wilgotność powietrza, zanieczyszczenie powietrza, dym może powodować alarmy fałszywe w przypadku czujek dymu, natomiast w przypadku czujek płomienia może wpływać na obniżenie czułości wskutek absorpcji promieniowania przez zanieczyszczone powietrze; w przypadku występowania zanieczyszczeń powietrza oraz wilgoci (wilgotny pył) może również występować obniżenie sprawności działania czujek ciepła wskutek oblepienia elementów detekcyjnych, promieniowanie świetlne czujki płomienia działające w zakresie podczerwieni mogą wywoływać fałszywe alarmy, np. wskutek oddziaływania promieniowania świetlnego odbitego od wirujących przedmiotów, czujki płomienia działające w zakresie ultrafioletu mogą reagować fałszywymi alarmami na promieniowanie towarzyszące spawaniu lub wyładowaniom elektrycznym, wysokość nad poziomem morza może wpływać na działania czujek jonizacyjnych dymu, pola elektromagnetyczne, stabilność konstrukcji w przypadku stosowania liniowych czujek dymu bardzo ważne jest utrzymanie toru przebiegu wiązki światła pomiędzy nadajnikiem a odbiornikiem, lub pomiędzy czujką a zwierciadłem; w przypadku instalowania czujek na mało stabilnej konstrukcji bądź konstrukcji zmiennej w pewnym stopniu geometrycznie może występować zakłócenie pracy czujki. Niejednokrotnie konieczne może być przeprowadzenie odpowiednich prób mających na celu wykazanie przydatności poszczególnych urządzeń do wykrywania spodziewanych zagrożeń, jak również ich odporność na występujące niejednokrotnie trudne warunki środowiskowe. Jeśli zachodzi taka konieczność, należy wykorzystywać różne metody eliminacji fałszywych alarmów. Podsumowanie Trudno sprawą jest całkowite wyeliminowanie niepożądanych sytuacji pożarowo niebezpiecznych oraz awarii. Jednak dzięki zastosowaniu odpowiednich rozwiązań technologicznych możliwe jest ograniczenie skutków takich zdarzeń. 883

6 Oczywistą metodą zabezpieczenia jest fachowy serwis. Rola jaką pełnią osoby odpowiedzialne za dozór urządzeń jest niemierzalna ponieważ przez zlekceważenie kontroli urządzeń może spowodować wcześniejsze zużycie i w konsekwencji awarię którą serwis by wyeliminował. Odnośnie samych zabezpieczeń warto pamiętać że już we wczesnym etapie projektowania trzeba uwzględnić wszelkie normy odnośnie lokalizacji danych elementów i odległości między nimi. Ważnym elementem instalacji są odpowiednio dobrane rozwiązania technologiczne, które będą przynosiły zamierzony efekt, tu pomocne okaże się zapoznanie ze specyficznymi warunkami w jakich detektory mają pracować. Rozwój techniki i przemysłu nie tylko stawia szerokie spektrum środowisk działania urządzeń których warunki pracy muszą być monitorowane przy pomocy specjalistycznych detektorów, ale również daje innowacyjne rozwiązania które są w stanie sprostać większości specyficznych problemów, ograniczać koszty danej instalacji, dlatego trzeba wyznaczyć priorytety: bezpieczeństwo człowieka, optymalna praca, niezawodność instalacji, kompatybilność z innymi instalacjami, oraz wykonanie instalacji zgodnej z projektem oraz aktami prawnymi) które usprawni serwis, naprawy oraz modernizacje w przyszłości. LITERATURA / BIBLIOGRAPHY [1]. Rozporządzeniu Ministra Infrastruktury z dnia 12 kwietnia 2002 r. w sprawie warunków technicznych, zmianami). [2]. Rozporządzeniu Ministra Infrastruktury z dnia 12 kwietnia 2002 r. w sprawie warunków technicznych, zmianami). ust [3]. Rozporządzeniu Ministra Infrastruktury z dnia 12 kwietnia 2002 r. w sprawie warunków technicznych, zmianami). 271 [4]. Rozporządzeniu Ministra Infrastruktury z dnia 12 kwietnia 2002 r. w sprawie warunków technicznych, zmianami). ust [5]. Rozporządzeniu Ministra Infrastruktury z dnia 12 kwietnia 2002 r. w sprawie warunków technicznych, zmianami). ust [6]. Rozporządzeniu Ministra Infrastruktury z dnia 12 kwietnia 2002 r. w sprawie warunków technicznych, zmianami). ust [7]. PN-B-02852:2001 Ochrona pożarowa budynków [8]. Ustawa z dnia 20 lutego 2015 r. o zmianie ustawy Prawo budowlane Dziennik ustaw 2015 poz. 443 tom 1. [9]. J. Strojny, J. Strzałka, Projektowanie urządzeń elektroenergetycznych, Uczelniane Wydawnictwa Naukowo-Dydaktyczne, Kraków [10]. M. Sobecki, Instalacje sygnalizacji pożarowej w obiektach energetyki, elektro.info, nr. 12, 2009 rok. [11]. Rozporządzenie Ministra Spraw Wewnętrznych i Administracji z dnia 9 czerwca 2009 r. w sprawie ochrony przeciwpożarowej budynków, innych obiektów budowlanych i terenów (DzU nr 109, poz. 719 z późn. zm.). [12]. Rozporządzenie Ministra Spraw Wewnętrznych i Administracji z dnia 16 czerwca 2003 r. w sprawie uzgadniania projektu budowlanego pod względem ochrony przeciwpożarowej (DzU nr 121, poz. 1137, DzU z 2009r. nr 119, poz. 998 z późn. zm.). [13]. PKN-CEN/TS Systemy sygnalizacji pożarowej. Część 14: Wytyczne planowania, projektowania, instalowania, odbioru, eksploatacji i konserwacji. 884