Заказать обратный звонок
ЗАКАЗАТЬ ЗВОНОК
Или вы можете позвонить нам сами
+7 904 326 7696
Экспертиза причин возгорания
шкафа управления приточной вентиляцией
Установление причины аварийного режима в работе шкафа управления, приведшего к возгоранию.
Описание процесса исследования в рамках независимой электротехнической экспертизы.
Описание процесса исследования в рамках независимой электротехнической экспертизы.
Несудебная экспертиза
ПРОБЛЕМА
В процессе эксплуатации шкафа управления приточной вентиляцией произошел аварийный режим, приведший к воспламенению и полному выгоранию шкафа. Источником возгорания явился релейный модуль РМ-4-R3. С целью установления причин возгорания владелец объекта обратился в нашу организацию для проведения независимой экспертизы.
В процессе эксплуатации шкафа управления приточной вентиляцией произошел аварийный режим, приведший к воспламенению и полному выгоранию шкафа. Источником возгорания явился релейный модуль РМ-4-R3. С целью установления причин возгорания владелец объекта обратился в нашу организацию для проведения независимой экспертизы.
ПОСТАВЛЕННЫЕ НА ЭКСПЕРТИЗУ ВОПРОСЫ
- 1Какова причина выхода из строя релейного модуля РМ-4-R3 в шкафу П2?
- 2Могло ли повреждение адресного релейного модуля РМ-4-R3 в эл. шкафу П1 привести к повреждению эл. шкафа П1?
- 3Определить причину повреждения эл. шкафа П1: заводской брак (в том числе внутреннего электрооборудования и устройств эл. шкафа, слаботочных приборов, электрокабелей, проводки, соединений и т. п.) / некачественный монтаж / некачественная эксплуатация (обслуживание) / некачественная электроэнергия / действие непреодолимых сил или иное?
МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
Органолептический
Инструментальный
Фотографический
Документальный
Аналитический
Экспериментальный
ИССЛЕДОВАНИЕ
Анализ проектной и рабочей документации
Для проведения экспертизы Заказчиком была предоставлена проектная и рабочая документация на системы электроснабжения, отопления, вентиляции и автоматической пожарной сигнализации (АПС).
Анализ документации показал, что после объекта в эксплуатацию в систему электроснабжения, отопления, вентиляции и АПС неоднократно вносились изменения, связанные с модернизацией систем освещения, силового электрооборудования и приточной вентиляции. В частности, в системе приточной вентиляции выполнялась замена электрокалориферов на кондиционеры, в связи с чем были внесены изменения в проект электрических шкафов управления приточной вентиляцией П1 и П2.
Анализ инструкции по эксплуатации электрических шкафов П1 и П2 показал, что к данным шкафам в качестве потребителей подключаются тепловые завесы (электрокалориферы) и вентиляторы, а алгоритм управления потребителями реализуется в программируемом логическом контроллере с учетом сигналов от внешних датчиков, пультов управления и систем АПС.
Как следует из рабочей документации, при модернизации системы приточной вентиляции к шкафам П1 и П2 в качестве потребителей вместо электрокалориферов были подключены компрессорно-конденсаторные блоки (ККБ) кондиционеров. Так как ККБ имеют большую мощность, это потребовало замены групп автоматических выключателей и контакторов. Однако, указанные изменения не были внесены в функциональную схему шкафов П1 и П2 и в инструкцию по их эксплуатации.
Таким образом, предварительный анализ проектной и рабочей документации позволяет сделать вывод о том, рабочая документация на систему АПС является неполной, так как в ней не отражены изменения в составе электрооборудования шкафов П1 и П2, внесенные в 2023 г.
Функциональная схема и инструкция по эксплуатации шкафов П1 и П2 также являются неполными и не учитывают изменения электрооборудования, внесенные в 2023 г.
В проекте АПС предусматривается использование приборов пожарной сигнализации «Рубеж-R3».
Анализ документации показал, что после объекта в эксплуатацию в систему электроснабжения, отопления, вентиляции и АПС неоднократно вносились изменения, связанные с модернизацией систем освещения, силового электрооборудования и приточной вентиляции. В частности, в системе приточной вентиляции выполнялась замена электрокалориферов на кондиционеры, в связи с чем были внесены изменения в проект электрических шкафов управления приточной вентиляцией П1 и П2.
Анализ инструкции по эксплуатации электрических шкафов П1 и П2 показал, что к данным шкафам в качестве потребителей подключаются тепловые завесы (электрокалориферы) и вентиляторы, а алгоритм управления потребителями реализуется в программируемом логическом контроллере с учетом сигналов от внешних датчиков, пультов управления и систем АПС.
Как следует из рабочей документации, при модернизации системы приточной вентиляции к шкафам П1 и П2 в качестве потребителей вместо электрокалориферов были подключены компрессорно-конденсаторные блоки (ККБ) кондиционеров. Так как ККБ имеют большую мощность, это потребовало замены групп автоматических выключателей и контакторов. Однако, указанные изменения не были внесены в функциональную схему шкафов П1 и П2 и в инструкцию по их эксплуатации.
Таким образом, предварительный анализ проектной и рабочей документации позволяет сделать вывод о том, рабочая документация на систему АПС является неполной, так как в ней не отражены изменения в составе электрооборудования шкафов П1 и П2, внесенные в 2023 г.
Функциональная схема и инструкция по эксплуатации шкафов П1 и П2 также являются неполными и не учитывают изменения электрооборудования, внесенные в 2023 г.
В проекте АПС предусматривается использование приборов пожарной сигнализации «Рубеж-R3».
В системе «Рубеж» для соединения приборов используется два типа интерфейсов. Для объединения приемно-контрольных приборов управления (ППКП), блоков индикации и управления (БИУ), пультов дистанционного управления (ПДУ) может использоваться кольцевой интерфейс R3-link.
Для передачи команд от приборов ППКП к исполнительным устройствам или их группам используются двухпроводные адресные линии связи АЛС1 и АЛС2, которые могут быть организованы по кольцевой или шинной топологии. Питание исполнительных приборов осуществляется от прибора ППКП по линиям АЛС, причем полярность подключения не имеет значения.
Система «Рубеж» является модульной и настраивается под требования реального объекта, поэтому в ней могут быть представлены не все элементы, показанные на рисунке. Типы приборов «Рубеж» и их количество определяется исходя из технических средств противопожарной защиты, применяемых на конкретном объекте.
Согласно рабочей документации на систему АПС исследуемого объекта технические системы противопожарной защиты должны формировать сигналы контроля и управления:
Для передачи команд от приборов ППКП к исполнительным устройствам или их группам используются двухпроводные адресные линии связи АЛС1 и АЛС2, которые могут быть организованы по кольцевой или шинной топологии. Питание исполнительных приборов осуществляется от прибора ППКП по линиям АЛС, причем полярность подключения не имеет значения.
Система «Рубеж» является модульной и настраивается под требования реального объекта, поэтому в ней могут быть представлены не все элементы, показанные на рисунке. Типы приборов «Рубеж» и их количество определяется исходя из технических средств противопожарной защиты, применяемых на конкретном объекте.
Согласно рабочей документации на систему АПС исследуемого объекта технические системы противопожарной защиты должны формировать сигналы контроля и управления:
- контроль линии связи и прием сигналов от пожарных извещателей;
- отключение системы вентиляции и кондиционирования при пожаре;
- включение систем противодымной защиты;
- закрытие противопожарных клапанов;
- включение системы оповещения людей о пожаре;
- включение эвакуационного освещения;
- включение водяных завес и пожарных насосов;
- закрытие дверей в противопожарных преградах;
- разблокирование эвакуационных дверей;
- включение другого оборудования, работа которого направлена на тушение пожара, ограничение его развития и безопасную эвакуацию людей.
Формирование, передачу и обработку сигналов управления АПС объекта обеспечивает следующее оборудование:
- прибор приемно-контрольный управления охранно-пожарной сигнализацией «Рубеж-2ОП прот. R3» – 5 шт. (обозначение на схеме: ARK);
- блок индикации и управления «Рубеж-БИУ» – 2 шт. (BUI);
- извещатель пожарный дымовой оптико-электронный адресно-аналоговый «ИП 212–64» – 1406 шт. (BTH);
- извещатель пожарный ручной электроконтактный адресный «ИПР513-11» – 35 шт. (BTM);
- устройство дистанционного пуска пожаротушения и дымоудаления «УДП513-11» – 180 шт. (ВТМ);
- адресная метка на одну линию «АМ-1» – 2 шт. (АМ-1);
- адресная метка на четыре линии «АМ-4» – 6 шт. (АМ-4);
- адресная метка пожарная на четыре линии «АМП-4» – 4 шт. (АМП-4);
- изолятор адресной линии «ИЗ-1» – 40 шт. (ИЗ-1);
- адресный релейный модуль одноканальный «РМ-1С» – 6 шт. (РМ-1С);
- адресный релейный модуль четырёхканальный «РМ-4» – 3 шт. (РМ-4);
- адресный модуль управления клапаном дымоудаления и огнезащиты «МДУ-1» – 26 шт. (МДУ-1);
- адресный шкаф управления вентилятором – 10 шт. (ШУН/В);
- модуль сопряжения «МС-1» – 1 шт. (МС-1) и другое оборудование.
Схема соединения приборов «Рубеж-2ОП» на посту охраны
Внешний вид приемно-контрольного прибора «Рубеж-2ОП»
Блок индикации и управления «Рубеж-БИУ» предназначен для сбора информации с прибора «Рубеж-2ОП» и выполняет следующие функции:
- отображение на встроенном светодиодной табло состояния зон, исполнительных устройств, меток адресных технологических, насосных станций, пожарных насосов и задвижек;
- управление охранно-пожарной сигнализацией;
- дистанционное управление одним или группой исполнительных устройств, подключенных в АЛС ППКП «Рубеж-2ОП», в том числе адресными релейными модулями РМ-1С и РМ-4.
Внешний вид блока индикации и управления «Рубеж-БИУ»
Проектом предусмотрена установка двух блоков индикации и управления «Рубеж-БИУ», которые располагаются на посту охраны объекта рядом с приборами «Рубеж-2ОП».
Адресный релейный модуль одноканальный «Рубеж РМ-1С» имеет один релейный выход (замыкающий контакт) и предназначен для работы с исполнительными устройствами, входящими в состав АПС. В системе адресации модуль РМ-1С занимает один адрес. Модуль коммутирует токи до 5 А при постоянном напряжении 24 В и при переменном напряжении 230 В частотой 50 Гц. Напряжение питания, получаемое от АЛС: от 24 до 36 В.
Адресный релейный модуль одноканальный «Рубеж РМ-1С» имеет один релейный выход (замыкающий контакт) и предназначен для работы с исполнительными устройствами, входящими в состав АПС. В системе адресации модуль РМ-1С занимает один адрес. Модуль коммутирует токи до 5 А при постоянном напряжении 24 В и при переменном напряжении 230 В частотой 50 Гц. Напряжение питания, получаемое от АЛС: от 24 до 36 В.
Внешний вид адресного релейного модуля РМ-1С
Схема подключения адресного релейного модуля РМ-1С
В проекте АПС объекта модули РМ-1С выполняют автоматическое отключение приточной и вытяжной вентиляции. Два модуля установлены на 1 этаже, четыре модуля установлены в подвале.
Адресный релейный модуль четырехканальный «Рубеж РМ-4-R3» имеет четыре релейных выхода (переключающий контакт) и предназначен для работы с группой до четырех исполнительных устройств, входящих в состав АПС. В системе адресации модуль РМ-4 занимает четыре адреса. Модуль коммутирует токи до 2 А при постоянном напряжении 24 В и токи до 0,25 А при переменном напряжении 230 В частотой 50 Гц. Напряжение питания, получаемое от АЛС: от 24 до 36 В.
Исполнительные устройства подключаются к нормально разомкнутым контактам реле K1 – K4. Выводы нормально замкнутых контактов реле не используются. Таким образом, в начальном состоянии при отсутствии управляющего сигнала исполнительные устройства отключены.
Адресный релейный модуль четырехканальный «Рубеж РМ-4-R3» имеет четыре релейных выхода (переключающий контакт) и предназначен для работы с группой до четырех исполнительных устройств, входящих в состав АПС. В системе адресации модуль РМ-4 занимает четыре адреса. Модуль коммутирует токи до 2 А при постоянном напряжении 24 В и токи до 0,25 А при переменном напряжении 230 В частотой 50 Гц. Напряжение питания, получаемое от АЛС: от 24 до 36 В.
Исполнительные устройства подключаются к нормально разомкнутым контактам реле K1 – K4. Выводы нормально замкнутых контактов реле не используются. Таким образом, в начальном состоянии при отсутствии управляющего сигнала исполнительные устройства отключены.
Внешний вид адресного релейного модуля РМ-4
Схема подключения адресного релейного модуля РМ-4
В проекте АПС на 4 этаже объекта установлены три модуля РМ-4, которые выполняют следующие функции:
- передача извещений «Пожар» и «Неисправность» на удалённый пост пожарного мониторинга при помощи станции «Стрелец-Мониторинг»;
- опускание лифта №1 для перевозки пожарных подразделений;
- опускание лифта №2 для перевозки пожарных подразделений.
Кроме этого, предусматривается установка модуля РМ-4 для управления голосовыми оповещателями «Тромбон-ПУ-4» (по отдельному проекту).
Места расположения модулей РМ-4 для опускания лифта №1
и передачи сигнала в РСПИ «Стрелец-Мониторинг»
Место расположения модуля РМ-4 для опускания лифта №2
Следует обратить внимание на то, что в рабочей документации на систему АПС допущены явные ошибки, а именно: четырехканальные модули РМ-4 обозначены как одноканальные модули РМ-1С, хотя рядом с ними указаны не один, а четыре адреса PM-1C. Указанное несоответствие может привести к последующим ошибкам при монтаже релейных модулей: замене модулей РМ-1С на РМ-4 и наоборот, что недопустимо, поскольку контакты реле у этих модулей имеют разный номинальный ток. Для переменного напряжения 230 В реле РМ-1С коммутирует ток до 5 А, а реле РМ-4 коммутирует ток до 0,25 А, т. е. в 20 раз меньше!
Использование адресных релейных модулей РМ-4 для коммутации иных исполнительных устройств, в том числе для отключения приточной и вытяжной вентиляции при пожаре, проектом не предусмотрено.
Анализ системы электроснабжения шкафов
Электротехнические шкафы П1 и П2 предназначены для управления системами отопления, вентиляции и кондиционирования.
В проектной документации на системы электроснабжения, отопления и вентиляции на момент ввода в эксплуатацию объекта указано, что шкафы П1 и П2 используются для управления тепловыми завесами (калориферами) и приточными вентиляторами.
В качестве шкафов П1 и П2 используется система управления приточной вентиляцией с электрическим калорифером «Vent Pro-E-195-2G (Fc)».
Согласно инструкции по эксплуатации, управление системой приточной вентиляции осуществляется с помощью управляющего модуля, собранного на базе программируемого логического контроллера (ПЛК) «SegneticsSMH 2G».
В проектной документации на системы электроснабжения, отопления и вентиляции на момент ввода в эксплуатацию объекта указано, что шкафы П1 и П2 используются для управления тепловыми завесами (калориферами) и приточными вентиляторами.
В качестве шкафов П1 и П2 используется система управления приточной вентиляцией с электрическим калорифером «Vent Pro-E-195-2G (Fc)».
Согласно инструкции по эксплуатации, управление системой приточной вентиляции осуществляется с помощью управляющего модуля, собранного на базе программируемого логического контроллера (ПЛК) «SegneticsSMH 2G».
Внешний вид ПЛК «Segnetics SMH 2G»
Управляющий модуль выполняет следующие функции:
- ручное или дистанционное включение/выключение системы приточной вентиляции;
- управление работой и защита двигателя приточного вентилятора;
- управление приводом воздушной заслонки приточного воздуха;
- поддержание заданной температуры воздуха в приточном воздуховоде;
- отключение вентиляции при срабатывании пожарной сигнализации;
- контроль загрязненности воздушного фильтра приточного воздуха;
- ручное или автоматическое переключение режимов «Лето/Зима»;
- индикация рабочих и аварийных режимов с выводом текстовых сообщений об аварии;
- возможность подключения к системе диспетчеризации.
Кроме ПЛК, внутри управляющего модуля «VentPro-E-195-2G (Fc)» производителем было установлено следующее электрооборудование:
- вводной автомат защиты QF1: «Chint NM1-400S/3300», номинальный ток срабатывания 400 А – 1 шт.;
- автомат защиты калорифера SF1: «Chint DZ158-125», номинальный ток срабатывания 80 А – 1 шт.;
- контактор отключения калорифера KM1: «Chint NC1-9511», номинальный ток 95 А – 1 шт.;
- автоматы защиты калориферов SF2–SF6: «Chint DZ47-60 C50», номинальный ток срабатывания 50 А – 6 шт.;
- контакторы отключения калориферов KM2–KM6: «Chint NC1-5011», номинальный ток 50 А – 6 шт.;
- автомат защиты резервного электродвигателя притока SF7: «ChintDZ47-60 C25», номинальный ток срабатывания 25 А – 1 шт.;
- автомат защиты цепей управления SF8: «Chint DZ47-60 B6», номинальный ток срабатывания 6 А – 1 шт.;
- блок клеммных зажимов – 1 шт.;
- пусковая, коммутирующая аппаратура и цепи управления вентилятором, циркуляционным насосом, приводом воздушной заслонки.
Схема подключения автоматов защиты в шкафах П1 и П2
Схема подключения обмоток контакторов в шкафах П1 и П2
Схема подключения релейного модуля РМ-1С в шкафах П1 и П2
Отключение отопления и приточной вентиляции при срабатывании пожарной сигнализации происходит при подаче управляющего сигнала на адресный релейный модуль PM-1C, подключенный к логическому входу Di6 ПЛК «Segnetics SMH 2G». В результате замыкания контактов реле модуля PM-1C на входе Di6 формируется сигнал низкого логического уровня, который является признаком обнаружения пожара. После этого ПЛК через замыкающие реле на логических выходах Do0-Do4 подает напряжение на обмотки контакторов KM1–KM5, что приводит к их срабатыванию и отключению электрокалориферов.
Электрические параметры автоматов защиты и электроприемников шкафов «Vent Pro-E-195-2G (Fc)» сведены в таблицу.
После ввода объекта в эксплуатацию по экономическим соображениям было приято решение о модернизации систем отопления и вентиляции, заключающейся в исключении из нее электрокалориферов и заменой последних на кондиционеры.
Изменения в проект вносились дважды.
Изменения в проект вносились дважды.
В частности, замена электрокалориферов на кондиционеры потребовала замены автоматов защиты в шкафах приточной вентиляции П1 и П2. Так как расчетная мощность компрессорно-конденсаторных блоков (ККБ) кондиционеров оказалась выше, чем у электрокалориферов, в группах трехфазных линий 2-6 автоматы защиты Chint DZ47-60 C50, рассчитанные на ток 50 А, были заменены автоматами IEK BA47 C80A, рассчитанными на ток 80 А. Параметры автоматов защиты для первой версии рабочей документации на модернизацию электрооборудования приведены в таблице.
Во второй версии рабочей документации на модернизацию электрооборудования была выполнена доработка шкафов П1 и П2, обеспечивающая полное резервирование электропитания компрессорно-конденсаторных блоков всех кондиционеров и шкафов управления ПВ4 и ПВ5. Параметры автоматов защиты для второй версии рабочей документации на модернизацию электрооборудования указаны в таблице.
Необходимо отметить следующие недостатки рабочей документации на модернизацию системы электрооборудования.
1. Не отражены изменения в алгоритме управления питанием электроприемников при замене электрокалориферов кондиционерами, так как контроллеры ПЛК шкафов П1 и П2 были настроены на заводе-изготовителе для работы с электрокалориферами, в рабочей документации.
2. В рабочей документации не указано, каким образом новое электрооборудование шкафов П1 и П2 будет сопрягаться с системой АПС для обеспечения возможности отключения питания кондиционеров по сигналу пожарной сигнализации.
1. Не отражены изменения в алгоритме управления питанием электроприемников при замене электрокалориферов кондиционерами, так как контроллеры ПЛК шкафов П1 и П2 были настроены на заводе-изготовителе для работы с электрокалориферами, в рабочей документации.
2. В рабочей документации не указано, каким образом новое электрооборудование шкафов П1 и П2 будет сопрягаться с системой АПС для обеспечения возможности отключения питания кондиционеров по сигналу пожарной сигнализации.
3. В случае использования контакторов или независимых расцепителей для отключения питания кондиционеров по сигналу пожарной сигнализации необходимо было указать, каким образом будет осуществляться управление катушками контакторов и независимых расцепителей: через релейные выходы ПЛК, через релейные модули системы АПС или через другие коммутирующие устройства. Также необходимо было согласовать параметры коммутирующих устройств и обмоток контакторов и расцепителей, в том числе максимальный ток через катушки в режимах срабатывания и удержания, так как в случае превышения максимально допустимого тока через контакты реле возможно повреждение коммутирующего оборудования и даже его возгорание.
Исследование неисправного релейного модуля
Заказчик предоставил на экспертизу неисправный адресный релейный модуль «Рубеж РМ-4-R3» с целью определения причины выхода его из строя.
Указанный модуль был установлен в рабочем шкафу приточной вентиляции П2 и, предположительно, вышел из строя в день пожара, после чего был извлечен из шкафа, упакован в картонную тару, опечатан и находился на хранении у заказчика до передачи на экспертизу экспертной организации.
После передачи модуля экспертной организации опечатанная тара была вскрыта под запись на видеокамеру в присутствии экспертов Эрбеса В.В., Незевака В.Л. и Окишева А.С. Модуль был извлечен из коробки для проведения органолептического и инструментального исследования.
На передней панели видимые повреждения отсутствуют. На задней панели размещен шильд, где указаны серийный номер, дата производства, версия ПО. Видимые повреждения на задней панели также отсутствуют.
Указанный модуль был установлен в рабочем шкафу приточной вентиляции П2 и, предположительно, вышел из строя в день пожара, после чего был извлечен из шкафа, упакован в картонную тару, опечатан и находился на хранении у заказчика до передачи на экспертизу экспертной организации.
После передачи модуля экспертной организации опечатанная тара была вскрыта под запись на видеокамеру в присутствии экспертов Эрбеса В.В., Незевака В.Л. и Окишева А.С. Модуль был извлечен из коробки для проведения органолептического и инструментального исследования.
На передней панели видимые повреждения отсутствуют. На задней панели размещен шильд, где указаны серийный номер, дата производства, версия ПО. Видимые повреждения на задней панели также отсутствуют.
Далее корпус прибора был вскрыт. На внутренней стороне задней панели корпуса черным маркером подписан диапазон групповых адресов на шине АЛС для каждого из четырех каналов К1-К4 релейного модуля РМ-4: 165–168.
На обоих половинах корпуса прибора изнутри присутствуют следы копоти, образовавшейся в результате теплового повреждения электронных компонентов. Наибольшие повреждения получило переключающее реле первого канала К1, корпус которого разрушен и имеет следы возгорания. Характер повреждений корпуса реле (разлом, а не расплавление пластика) позволяет сделать вывод о том, что тепловое воздействие было мощным и кратковременным, подобным микровзрыву.
На обоих половинах корпуса прибора изнутри присутствуют следы копоти, образовавшейся в результате теплового повреждения электронных компонентов. Наибольшие повреждения получило переключающее реле первого канала К1, корпус которого разрушен и имеет следы возгорания. Характер повреждений корпуса реле (разлом, а не расплавление пластика) позволяет сделать вывод о том, что тепловое воздействие было мощным и кратковременным, подобным микровзрыву.
Далее печатная плата была извлечена из корпуса. Выполнена фотофиксация повреждений элементов с обоих сторон платы.
Внешний вид печатной платы модуля РМ-4 из шкафа П2
По всей поверхности задней стороны печатной платы присутствует копоть от продуктов горения. В месте пайки клеммной колодки контактной группы реле К1 заметны следы расплавления припоя. Контакты клеммных колодок реле К1 опущены вниз относительно соседних контактов, что могло произойти после расплавления припоя под действием силы упругости подключенных к модулю силовых проводов.
С целью сохранения вещественных доказательств очистка платы от копоти не выполнялась, однако, визуальный анализ платы под бинокулярным оптическим микроскопом с десятикратным увеличением показал, что остальные радиоэлектронные компоненты не имеют таких серьезных механических и тепловых повреждений, как реле К1. Для детального анализа исправности остальных радиоэлементов требуется полная очистка печатной платы от продуктов горения с последующим демонтажем радиодеталей и исследованием их параметров измерительными приборами, однако, по мнению экспертов, это не требуется, так как первоначальной причиной неисправности релейного модуля является взрывное тепловое повреждение реле К1. Повреждения остальных компонентов могли произойти только вследствие неисправности реле К1 и не могут считаться причиной неисправности модуля.
В качестве реле К1-К4 используются переключающие реле «Omron 0732С1 G6SU-2 12VDC». В технической документации производителя указано, что при коммутации переменного тока напряжением 125 В максимально допустимый ток через контакты реле составляет 0,5 А. Максимально допустимое напряжения для переменного тока составляет 250 В. Таким образом, для переменного напряжения 250 В максимально допустимый ток нагрузки составляет около 0,25 А, что соответствует характеристикам релейного модуля, заявленным производителем.
Наиболее вероятной причиной взрывного теплового повреждения реле К1 является кратковременное многократное превышение тока через его контакты в момент срабатывания, что могло быть вызвано коротким замыканием в нагрузке или коммутацией нагрузки с током потребления, намного превышающим величину 0,25 А.
Таким образом, первоначальной причиной неисправности релейного модуля РМ-4 в шкафу П2 является взрывное тепловое повреждение реле K1, вызванное кратковременным многократным превышением тока через его замыкающие контакты.
С целью сохранения вещественных доказательств очистка платы от копоти не выполнялась, однако, визуальный анализ платы под бинокулярным оптическим микроскопом с десятикратным увеличением показал, что остальные радиоэлектронные компоненты не имеют таких серьезных механических и тепловых повреждений, как реле К1. Для детального анализа исправности остальных радиоэлементов требуется полная очистка печатной платы от продуктов горения с последующим демонтажем радиодеталей и исследованием их параметров измерительными приборами, однако, по мнению экспертов, это не требуется, так как первоначальной причиной неисправности релейного модуля является взрывное тепловое повреждение реле К1. Повреждения остальных компонентов могли произойти только вследствие неисправности реле К1 и не могут считаться причиной неисправности модуля.
В качестве реле К1-К4 используются переключающие реле «Omron 0732С1 G6SU-2 12VDC». В технической документации производителя указано, что при коммутации переменного тока напряжением 125 В максимально допустимый ток через контакты реле составляет 0,5 А. Максимально допустимое напряжения для переменного тока составляет 250 В. Таким образом, для переменного напряжения 250 В максимально допустимый ток нагрузки составляет около 0,25 А, что соответствует характеристикам релейного модуля, заявленным производителем.
Наиболее вероятной причиной взрывного теплового повреждения реле К1 является кратковременное многократное превышение тока через его контакты в момент срабатывания, что могло быть вызвано коротким замыканием в нагрузке или коммутацией нагрузки с током потребления, намного превышающим величину 0,25 А.
Таким образом, первоначальной причиной неисправности релейного модуля РМ-4 в шкафу П2 является взрывное тепловое повреждение реле K1, вызванное кратковременным многократным превышением тока через его замыкающие контакты.
Проведение технического эксперимента на объекте
Для проверки гипотезы о выходе из строя релейного модуля РМ-4 в шкафу П2 вследствие многократного превышения тока через его контакты специалистами экспертной организации по согласованию с Заказчиком было принято решение о проведении технического эксперимента на объекте экспертизы – в шкафу приточной вентиляции П2 объекта.
План технического эксперимента предусматривал следующие мероприятия:
План технического эксперимента предусматривал следующие мероприятия:
- подключение в шкаф П2 на место вышедшего из строя модуля РМ-4 аналогичного нового исправного модуля;
- проверка работоспособности модуля РМ-4 при подаче управляющего сигнала отключения приточной вентиляции от системы АПС;
- измерение и документальная регистрация тока через контакты реле К1 в момент коммутации замыкающих контактов с помощью поверенного четырехканального осциллографа Fluke 190-104 и токоизмерительных клещей Fluke i1010.
- адресный релейный модуль четырёхканальный «Рубеж РМ-4-R3»;
- прибор приемно-контрольный управления охранно-пожарной сигнализацией (ППКП) «Рубеж-2ОП прот. R3».
Работоспособность приобретенного оборудования была предварительно проверена в условиях лаборатории экспертной организации. Для правильной работы релейного модуля РМ-4 на объекте его необходимо предварительно запрограммировать с помощью ППКП, задав его адреса на шине АЛС и начальное состояние контактов переключающего реле.
Для программирования РМ-4 был подключен к ППКП по двухпроводной шине АЛС, установлена связь между модулем и прибором, после чего в модуле был настроены групповые адреса 165–168, соответствующие адресам неисправного модуля, и начальное состояние контактов реле К1 – «выключено».
Технический эксперимент в шкафу П2 был проведен экспертами Эрбесом В.В., Незеваком В.Л. и Окишевым А.С. в присутствии представителей Заказчика: главного инженера, инженера-электрика, инженера по монтажу пожарной сигнализации.
Общий вид шкафа П2 и отдельных его частей на момент начала эксперимента показан на рисунках.
Для программирования РМ-4 был подключен к ППКП по двухпроводной шине АЛС, установлена связь между модулем и прибором, после чего в модуле был настроены групповые адреса 165–168, соответствующие адресам неисправного модуля, и начальное состояние контактов реле К1 – «выключено».
Технический эксперимент в шкафу П2 был проведен экспертами Эрбесом В.В., Незеваком В.Л. и Окишевым А.С. в присутствии представителей Заказчика: главного инженера, инженера-электрика, инженера по монтажу пожарной сигнализации.
Общий вид шкафа П2 и отдельных его частей на момент начала эксперимента показан на рисунках.
Далее при подаче напряжения на шкаф П2 с помощью токовых клещей и осциллографа Fluke зафиксировано, что при отсутствии управляющего сигнала от пожарной сигнализации контакты реле находятся в разомкнутом состоянии, так как ток через них равен нулю.
Для измерения тока через контакты реле K1 в замкнутом состоянии на приборе Рубеж-2ОП, расположенном на посту охране в ручном режиме был сформирован управляющий сигнал для реле К1, который соответствует команде отключения кондиционеров при пожаре. В момент подачи управляющего сигнала раздался громкий хлопок, сопровождавшийся вспышкой, резким нагревом релейного модуля и выделением черного дыма, что характерно для теплового взрыва корпуса реле. Также при взрыве сработали независимые расцепители автоматов защиты кондиционеров, т. е. отключение кондиционеров по команде от АПС было успешно выполнено, но сразу после этого модуль РМ-4 вышел из строя.
Вскрытие корпуса нового модуля показало наличие характерных повреждений, аналогичных повреждениям старого модуля. На внутренней поверхности корпуса и на печатной плате в области клемм реле К1 заметны следы копоти. Повреждения печатной платы аналогичны дефектам платы старого модуля: припой на выводах клемм реле К1 оплавлен, выводы смещены вниз относительно соседних клемм. По всей поверхности нижней стороны платы присутствуют следы копоти, однако радиоэлементы под ней не имеют видимых повреждений.
Для измерения тока через контакты реле K1 в замкнутом состоянии на приборе Рубеж-2ОП, расположенном на посту охране в ручном режиме был сформирован управляющий сигнал для реле К1, который соответствует команде отключения кондиционеров при пожаре. В момент подачи управляющего сигнала раздался громкий хлопок, сопровождавшийся вспышкой, резким нагревом релейного модуля и выделением черного дыма, что характерно для теплового взрыва корпуса реле. Также при взрыве сработали независимые расцепители автоматов защиты кондиционеров, т. е. отключение кондиционеров по команде от АПС было успешно выполнено, но сразу после этого модуль РМ-4 вышел из строя.
Вскрытие корпуса нового модуля показало наличие характерных повреждений, аналогичных повреждениям старого модуля. На внутренней поверхности корпуса и на печатной плате в области клемм реле К1 заметны следы копоти. Повреждения печатной платы аналогичны дефектам платы старого модуля: припой на выводах клемм реле К1 оплавлен, выводы смещены вниз относительно соседних клемм. По всей поверхности нижней стороны платы присутствуют следы копоти, однако радиоэлементы под ней не имеют видимых повреждений.
Таким образом, результаты технического эксперимента показывают, что выход из строя релейного модуля РМ-4 в шкафу П2 произошел в момент подачи управляющего сигнала на отключение кондиционеров из-за ложного срабатывания системы пожарной сигнализации.
Причиной возникновения неисправности модуля РМ-4 является многократное превышение тока через контакты нормально разомкнутого реле в момент его замыкания, которое могло произойти по следующим причинам:
Причиной возникновения неисправности модуля РМ-4 является многократное превышение тока через контакты нормально разомкнутого реле в момент его замыкания, которое могло произойти по следующим причинам:
- короткое замыкание в исполнительных устройствах, вызванное их неисправностью;
- неверно собранная схема подключения исполнительных устройств;
- высокий пусковой ток исправных исполнительных устройств, многократно превышающий допустимый ток через контакты реле.
Анализ схемы подключения релейного модуля в шкафу П2
Шкаф управления приточной вентиляцией П2 установлен в подвале объекта в отдельном техническом помещении. Доступ посторонних лиц к шкафу П2 исключен, так как дверь помещения закрывается на замок.
При внешнем осмотре шкафа П2 до проведения технического эксперимента были выявлены следующие недостатки.
1) Монтаж релейного модуля РМ-1С системы пожарной сигнализации выполнен с нарушениями. На момент обследования корпус модуля был не закреплен, как требуется в инструкции по его эксплуатации, фактически был подвешен на проводах, свободно перемещаясь внутри шкафа. Указанное обстоятельство может привести к замыканию или обрыву подключенных к модулю проводов под действием силы тяжести или при случайном касании обслуживающим персоналом. Неисправный модуль РМ-4 был смонтирован с аналогичными нарушениями.
2) Схема, размещенная на внутренней стороне двери шкафа П2, не учитывает изменения, внесенные в конструкцию шкафа при замене электрокалориферов кондиционерами. Фактически это старая схема, разработанная заводом-изготовителем шкафа П2 для подключения электрокалориферов.
3) На полу шкафа П2 присутствует строительный мусор: винты, гайки, шайбы, обрывки изоляции, части упаковки электротехнической продукции, что свидетельствует о некачественном монтаже и техническом обслуживании шкафа П2.
При внешнем осмотре шкафа П2 до проведения технического эксперимента были выявлены следующие недостатки.
1) Монтаж релейного модуля РМ-1С системы пожарной сигнализации выполнен с нарушениями. На момент обследования корпус модуля был не закреплен, как требуется в инструкции по его эксплуатации, фактически был подвешен на проводах, свободно перемещаясь внутри шкафа. Указанное обстоятельство может привести к замыканию или обрыву подключенных к модулю проводов под действием силы тяжести или при случайном касании обслуживающим персоналом. Неисправный модуль РМ-4 был смонтирован с аналогичными нарушениями.
2) Схема, размещенная на внутренней стороне двери шкафа П2, не учитывает изменения, внесенные в конструкцию шкафа при замене электрокалориферов кондиционерами. Фактически это старая схема, разработанная заводом-изготовителем шкафа П2 для подключения электрокалориферов.
3) На полу шкафа П2 присутствует строительный мусор: винты, гайки, шайбы, обрывки изоляции, части упаковки электротехнической продукции, что свидетельствует о некачественном монтаже и техническом обслуживании шкафа П2.
Выполним сравнение реальной схемы шкафа П2 с наиболее актуальной версией рабочей документации, которая была разработана с целью замены электрокалориферов кондиционерами.
Основное оборудование шкафа: автоматы защиты, контакторы, независимые расцепители – расположено в средней части шкафа. В красных рамках указан номинальный ток срабатывания автоматов защиты. В зеленых рамках подписаны типы электроприемников: ККБ – шесть компрессорно-конденсаторных блоков кондиционеров, ПВ – четыре шкафа управления приточной вентиляцией ПВ3–ПВ6. В синих рамках подписаны независимые расцепители, механически соединенные с автоматами защиты, а также ток через их обмотки в момент расцепления.
Основное оборудование шкафа: автоматы защиты, контакторы, независимые расцепители – расположено в средней части шкафа. В красных рамках указан номинальный ток срабатывания автоматов защиты. В зеленых рамках подписаны типы электроприемников: ККБ – шесть компрессорно-конденсаторных блоков кондиционеров, ПВ – четыре шкафа управления приточной вентиляцией ПВ3–ПВ6. В синих рамках подписаны независимые расцепители, механически соединенные с автоматами защиты, а также ток через их обмотки в момент расцепления.
Параметры автоматов защиты, контакторов и независимых расцепителей, установленных в шкафу П2, представлены в таблице.
Синим цветом выделено электрооборудование, установка которого предусмотрена в последней версии рабочей документации на систему электроснабжения, однако, его характеристики не соответствуют проекту. Согласно проекту, автоматы защиты четвертой и пятой групп должны иметь номинальный ток 80 А, однако в шкафу П2 установлены автоматические выключатели с номинальным током на 63 А.
Красным цветом выделено оборудование, установка которого не предусмотрена ни рабочим проектом на систему пожарной сигнализации, ни последней версией рабочего проекта на систему электроснабжения. По всей видимости, решение об установке независимых расцепителей SHT-X1 и релейного модуля РМ-4 принималось на месте проведения монтажных работ без предварительного согласования рабочей документации монтажными организациями и без учета характеристик оборудования по току.
Рассмотрим устройства для отключения групп трехфазных линий питания электроприемников по внешнему сигналу от системы АПС.
Для отключения первых двух групп линий используются контакторы Chint NC1-9511 (КМ1-КМ2). Для отключения третьей группы применяется контактор Chint NC1-5011 (КМ3). Для отключения четвертой и пятой групп используются независимые расцепители Chint SHT-X1 с номинальным током обмотки 8 А. Для отключения девятой и десятой групп используются независимые расцепители IEK РН47 с номинальным током обмотки 11 мА. На остальных линиях расцепители и контакторы отсутствуют, поэтому отключение по внешнему сигналу не реализовано.
Управление контакторами КМ1-КМ3 осуществляется ПЛК. Управление независимыми расцепителями Chint SHT-X1 (2 шт.) и IEK РН47 (2 шт.) осуществляется напрямую релейным модулем РМ-4, без использования ПЛК. Обмотки всех четырёх расцепителей соединены параллельно и подключены к реле К1 модуля РМ-4, срабатывая при замыкании его контактов. Места подключения расцепителей к силовым линиям от модуля РМ-4 показаны на рисунке красными стрелками.
Суммарный ток через контакты реле К1 модуля РМ-4 в момент срабатывания независимых расцепителей составляет 16,022 А, что в 64 раза превышает максимально допустимое значение 0,25 А!
Очевидно, что указанное многократное превышение тока является причиной взрыва корпуса реле в момент срабатывания пожарной сигнализации, причем данный эффект гарантированно проявляется при первом ее срабатывании.
Поскольку с момента монтажа модуль РМ-4 находился в исправном состоянии, можно сделать вывод, что проверка работы пожарной сигнализации в шкафу П2 после монтажа модуля РМ-4 не выполнялась.
Таким образом, причиной выхода из строя релейного модуля РМ-4 является высокий пусковой ток исправных исполнительных устройств, многократно превышающий допустимый ток через контакты реле. Версии о неисправности исполнительных устройств и о коротком замыкании в нагрузке вследствие неверно собранной схемы следует исключить из рассмотрения.
Красным цветом выделено оборудование, установка которого не предусмотрена ни рабочим проектом на систему пожарной сигнализации, ни последней версией рабочего проекта на систему электроснабжения. По всей видимости, решение об установке независимых расцепителей SHT-X1 и релейного модуля РМ-4 принималось на месте проведения монтажных работ без предварительного согласования рабочей документации монтажными организациями и без учета характеристик оборудования по току.
Рассмотрим устройства для отключения групп трехфазных линий питания электроприемников по внешнему сигналу от системы АПС.
Для отключения первых двух групп линий используются контакторы Chint NC1-9511 (КМ1-КМ2). Для отключения третьей группы применяется контактор Chint NC1-5011 (КМ3). Для отключения четвертой и пятой групп используются независимые расцепители Chint SHT-X1 с номинальным током обмотки 8 А. Для отключения девятой и десятой групп используются независимые расцепители IEK РН47 с номинальным током обмотки 11 мА. На остальных линиях расцепители и контакторы отсутствуют, поэтому отключение по внешнему сигналу не реализовано.
Управление контакторами КМ1-КМ3 осуществляется ПЛК. Управление независимыми расцепителями Chint SHT-X1 (2 шт.) и IEK РН47 (2 шт.) осуществляется напрямую релейным модулем РМ-4, без использования ПЛК. Обмотки всех четырёх расцепителей соединены параллельно и подключены к реле К1 модуля РМ-4, срабатывая при замыкании его контактов. Места подключения расцепителей к силовым линиям от модуля РМ-4 показаны на рисунке красными стрелками.
Суммарный ток через контакты реле К1 модуля РМ-4 в момент срабатывания независимых расцепителей составляет 16,022 А, что в 64 раза превышает максимально допустимое значение 0,25 А!
Очевидно, что указанное многократное превышение тока является причиной взрыва корпуса реле в момент срабатывания пожарной сигнализации, причем данный эффект гарантированно проявляется при первом ее срабатывании.
Поскольку с момента монтажа модуль РМ-4 находился в исправном состоянии, можно сделать вывод, что проверка работы пожарной сигнализации в шкафу П2 после монтажа модуля РМ-4 не выполнялась.
Таким образом, причиной выхода из строя релейного модуля РМ-4 является высокий пусковой ток исправных исполнительных устройств, многократно превышающий допустимый ток через контакты реле. Версии о неисправности исполнительных устройств и о коротком замыкании в нагрузке вследствие неверно собранной схемы следует исключить из рассмотрения.
Анализ схемы подключения релейного модуля в шкафу П1
Шкаф управления приточной вентиляцией П1 установлен в подвале объекта в отдельном техническом помещении. Доступ посторонних лиц к шкафу П1 исключен, так как дверь помещения закрывается на замок.
На момент проведения экспертизы шкаф П1 находился в нерабочем состоянии. Внутреннее электрооборудование шкафа было полностью уничтожено в результате пожара.
Заказчик сообщил специалистам экспертной организации, что шкафы П1 и П2 были выполнены по единому проекту, который предусматривал полное резервирование их функций. Это позволило полностью перевести электропитание системы приточной вентиляции на шкаф П2, сохранив её работоспособность после пожара.
Исследование шкафа П1 было проведено специалистами экспертной организации Эрбесом В.В. и Окишевым А.С. в присутствии представителей Заказчика после завершения пожарной экспертизы.
Внешний вид сгоревшего шкафа П1 показан на рисунке.
На момент проведения экспертизы шкаф П1 находился в нерабочем состоянии. Внутреннее электрооборудование шкафа было полностью уничтожено в результате пожара.
Заказчик сообщил специалистам экспертной организации, что шкафы П1 и П2 были выполнены по единому проекту, который предусматривал полное резервирование их функций. Это позволило полностью перевести электропитание системы приточной вентиляции на шкаф П2, сохранив её работоспособность после пожара.
Исследование шкафа П1 было проведено специалистами экспертной организации Эрбесом В.В. и Окишевым А.С. в присутствии представителей Заказчика после завершения пожарной экспертизы.
Внешний вид сгоревшего шкафа П1 показан на рисунке.
Видно, что электрооборудование шкафа сильно повреждено пожаром: разрушены пластиковые корпуса ПЛК, релейных модулей пожарной сигнализации, автоматов защиты, контакторов, независимых расцепителей, внутренние кабель-каналы, изоляция силовых и сигнальных проводов.
Наибольшие тепловые повреждения шкафа П1 присутствуют в нижней части шкафа П1, где согласно заключению пожарно-технической экспертизы находился очаг пожара.
Тем не менее, медные шины питания, жилы проводов и клеммы не были расплавлены при пожаре, что позволило восстановить схему подключения релейного модуля РМ-4 в шкафу П1, которая оказалась аналогична схеме в шкафу П2. Анализ взаимного расположения шин питания, клемм, остатков жил адресных и силовых проводов, выполненный специалистами экспертной организации, показал, что релейный модуль РМ-4 располагался именно в нижней области шкафа П1, где находился очаг пожара.
Наибольшие тепловые повреждения шкафа П1 присутствуют в нижней части шкафа П1, где согласно заключению пожарно-технической экспертизы находился очаг пожара.
Тем не менее, медные шины питания, жилы проводов и клеммы не были расплавлены при пожаре, что позволило восстановить схему подключения релейного модуля РМ-4 в шкафу П1, которая оказалась аналогична схеме в шкафу П2. Анализ взаимного расположения шин питания, клемм, остатков жил адресных и силовых проводов, выполненный специалистами экспертной организации, показал, что релейный модуль РМ-4 располагался именно в нижней области шкафа П1, где находился очаг пожара.
Печатная плата модуля РМ-4 была извлечена из пепла в очаге возгорания в нижней части шкафа П1. В области расположения реле К1 в текстолите обнаружено отверстие с рваными краями, причиной появления которого с высокой вероятностью является взрыв реле К1 при ложном срабатывании пожарной сигнализации. Взрыв реле привел к резкому повышению температуры модуля РМ-4 и возгоранию его пластикового корпуса. Далее пламя распространилось на другие горючие материалы: пластиковые корпуса автоматов защиты, изоляцию проводов, кабель-каналы и т. д. Горение шкафа П1 прекратилось в результате самозатухания без внешнего воздействия средствами пожаротушения.
Следует отметить, что при ложном срабатывании пожарной сигнализации вышли из строя модули РМ-4 в обоих шкафах П1 и П2, однако пожар возник только в шкафу П1.
Отсутствие возгорания в шкафу П2 можно объяснить меньшей мощностью взрыва, которая зависит от положения контактов реле в момент протекания тока (возможно залипание или, наоборот, разрыв контактов реле).
Таким образом, с высокой вероятностью можно утверждать, что причиной возгорания шкафа П1 стал взрыв и перегрев релейного модуля РМ-4 в результате многократного превышения тока срабатывания расцепителей автоматов защиты кондиционеров через контакты реле К1 модуля РМ-4 в момент ложного срабатывания пожарной сигнализации.
Отсутствие возгорания в шкафу П2 можно объяснить меньшей мощностью взрыва, которая зависит от положения контактов реле в момент протекания тока (возможно залипание или, наоборот, разрыв контактов реле).
Таким образом, с высокой вероятностью можно утверждать, что причиной возгорания шкафа П1 стал взрыв и перегрев релейного модуля РМ-4 в результате многократного превышения тока срабатывания расцепителей автоматов защиты кондиционеров через контакты реле К1 модуля РМ-4 в момент ложного срабатывания пожарной сигнализации.
ОТВЕТЫ НА ВОПРОСЫ ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКОЙ ЭКСПЕРТИЗЫ
- Вопрос №1Какова причина выхода из строя релейного модуля РМ-4-R3 в шкафу П2?ОтветПричиной выхода из строя релейного модуля РМ-4-R3 в шкафу П2 является высокий пусковой ток двух исправных независимых расцепителей SHT-X1, который в 64 раза превышает максимально допустимый ток для модуля РМ-4-R3.
- Вопрос №2Могло ли повреждение адресного релейного модуля РМ-4-R3 в эл. шкафу П1 привести к повреждению эл. шкафа П1?ОтветДа, можно утверждать, что с высокой вероятностью повреждение релейного модуля РМ-4-R3 в шкафу П1 является причиной возникновения пожара, в результате которого был поврежден шкаф П1.
- Вопрос №3Определить причину повреждения эл. шкафа П1: заводской брак (в том числе внутреннего электрооборудования и устройств эл. шкафа, слаботочных приборов, электрокабелей, проводки, соединений и т. п.) / некачественный монтаж / некачественная эксплуатация (обслуживание) / некачественная электроэнергия / действие непреодолимых сил или иное?ОтветПричиной повреждения шкафа П1 является совокупность недочётов и ошибок, допущенных на различных этапах проектирования, согласования, монтажа, приемки и обслуживания систем электроснабжения, отопления, вентиляции и пожарной сигнализации объекта, основными из которых являются:
- некачественная разработка рабочей документации при модернизации систем электроснабжения, отопления, вентиляции и пожарной сигнализации;
- некачественный монтаж электрооборудования и пожарной сигнализации в шкафах П1 и П2;
- отсутствие проверки работоспособности пожарной сигнализации в шкафах П1 и П2 после выполнения монтажа.
ДРУГИЕ ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКИЕ ЭКСПЕРТИЗЫ
Остались вопросы?
Получите бесплатную консультацию у профессионалов в области электротехники и теплотехники
Наши эксперты обладают большим опытом выполнения технических экспертиз различной степени сложности и, скорее всего,
уже сталкивались с Вашей проблемой. Мы уверены, что сможем Вам помочь в оказании квалифицированной экспертной помощи
уже сталкивались с Вашей проблемой. Мы уверены, что сможем Вам помочь в оказании квалифицированной экспертной помощи
Заказать экспертизу