Исследование пожаров на транспорте, связанных с аварийным режимом работы в электропроводке (на примере Чувашской Республики)



Введение

Механизмы, приводящие к возникновению пожаров на транспорте, связанные с аварийным режимом работы в электропроводке, во многих случаях являются уникально специализированными и нуждаются в специальных исследованиях для определения их характеристик.

Изложение основного материала

Основные причины возгораний транспортных средств механические сбои или неисправности, а также электрические сбои или неисправности. На долю старых транспортных средств приходится три четверти пожаров на дорогах, вызванных механическими или электрическими отказами или неисправностями. Техническое обслуживание важно на протяжении всех лет эксплуатации автомобиля.

При исследовании сгоревшего автомобиля практически всегда рассматривается так называемая «электрическая» версия возникновения пожара. Аварийные электрические режимы в электросетях автомобилей являются одной из наиболее распространенных причин пожара [2].

Выявление источника зажигания и причины возгорания транспортного средства — сложная задача, требующая знания составов и понимания свойств как конструкционных материалов, из которых изготовлено транспортное средство, так и горюче-смазочных материалов, необходимых для его эксплуатации. Знание температур воспламенения, вспышки и плавления материалов, используемых в автомобилестроении, является обязательным при проведении исследований по установлению причин пожаров. Также достаточно важна информация, как и в каком режиме эксплуатировался автомобиль. Возгорание значительно чаще начинается в моторном отсеке автомобиля с прогретым до рабочих температур двигателем, где пламя будет гореть интенсивнее и распространяться быстрее. При этом пожары на транспортных средствах значительно отличаются от пожаров, происходящих в жилых домах. Огонь в автомобиле распространяется в течение короткого периода времени. Обычно в течение первых 15 минут происходит значительное повреждение или полное уничтожение автомобиля и сведений, указывающих на причину возникновения пожара.

Основные статистические показатели пожаров, произошедших на территории Чувашской Республике на автомобильном транспорте за 2016–2021 гг. [7].

Таблица 1

Показатели пожаров, произошедших на территории Чувашской Республике на автомобильном транспорте за 2016–2021 гг.

Наименование	2016	2017	2018	2019	2020	2021
Кол-во пожаров	87	101	77	105	103	90
Прямой материальный ущерб тыс. руб	21050,254	22808,904	14333,013	24965,863	28841,050	6289,116
Погибло	2	2	0	0	0	0

Пожарные службы Чувашской Республики отреагировали на примерно 90 пожаров транспортных средств в Чувашской Республике в течение 2021 года. Эти пожары вызвали, по оценкам, прямой материальный ущерб в размере 6289,116 тыс. руб.

На рис. 1 рассмотрим количество пожаров в Чувашской Республике за 2016–2021 гг.

Рис. 1. Количество пожаров в Чувашской Республике за 2016–2021 гг.

Из представленного рисунка видим, что за анализируемый период 2016–2021 гг. происходит примерно одинаковое количество пожаров на транспортных средствах. Наименьшее количество возгораний транспортных средств было в 2018 г. и составило 77 случаев.

На дорожные транспортные средства, такие как легковые автомобили, грузовики, автобусы, приходилось большинство пожаров транспортных средств.

Существует две основные группы пожаров на транспортных средствах: умышленные и непреднамеренные.

Традиционно, в рамках судебной пожарно-технической экспертизы рассматривается возможность возникновения пожара в результате протекания трех аварийных режимов работы электросети: короткого замыкания (КЗ), большого переходного сопротивления и токовой перегрузки.

Анализ практики исследования пожаров современных автомобилей, учет конструктивных особенностей их электросети позволяет эту классификацию аварийных пожароопасных режимов уточнить и расширить, учитывая особенности возникновения данных режимов и формирующихся следов (табл. 2) [6].

В ходе исследований аварийных пожароопасных режимов работы выявлены характерные для автомобильной электросети (однопроволочная система электроснабжения, постоянный ток, напряжение 12 (24) В) признаки.

Установлено, что при КЗ, под воздействием электрической дуги, в стальных элементах кузова автомобиля образуются микротрещины, в которые затекает расплавленная медь проводников.

Таблица 2

Классификация аварийных пожароопасных режимов работы электросетей автомобилей

Аварийный пожароопасный режим	Механизм возникновения
КЗ полное (металлическое)	Непосредственный контакт оголенного проводника (+) с металлическим корпусом автомобиля (-)
КЗ неполное (неметаллическое)	Контакт через субстанцию, ограничивающую рост тока. Утечка тока на корпус через поврежденную, обугленную изоляцию
Токовая перегрузка	Включение излишних потребителей. Протекание по проводнику тока, превышающего номинально допустимый уровень по условиям нагрева
Перегрузка сверхтоком КЗ	Прохождение по проводнику и др. элементам электрической сети автомобиля «сверхтока» при КЗ
Большое переходное сопротивление	«Плохой контакт» (недостаточная площадь контакта) между элементами электросети при переходе электрического тока с одного элемента на другой
Локальная токовая перегрузка	Разогрев проводника в месте локального уменьшения площади сечения жилы электропроводника
Последовательный дуговой пробой	Локальный разогрев в месте протекания электродугового процесса между разорванными фрагментами жилы электропроводника

При КЗ проводника на элемент корпуса автомобиля под воздействием электрической дуги возможно также образование сквозных проплавлений (рис. 2). При морфологическом исследовании установлено, что границы проплавлений бывают гладкие, без острых краев. На металле наблюдаются волнообразные наплывы и лунки.

Такого рода повреждения формируются только под воздействием дуги КЗ. При внешнем тепловом воздействии или токовой перегрузке подобные повреждения на элементах кузова автомобиля не зафиксированы.

Рис. 2. Локальное проплавление стального патрубка сапуна двигателя свеклоуборочного комбайна

Проверка технического состояния двигателя осуществляется путем измерения компрессии. При этом необходимо исключить причину пожара, связанную с серьезной неисправностью двигателя. Для этого проводится визуальный осмотр головки блока цилиндров и блока двигателя на наличие трещин. Если во время пожара капот был поднят, краска на его верхней части может вздуться, но не сгореть.

Термин «пожар на дорожном транспортном средстве» используется для описания пожаров, при которых сгорели дорожные транспортные средства, независимо от того, где произошел пожар, в том числе внутри — если огонь не распространился с транспортного средства на конструкцию.

В моторных отсеках современных автомобилей располагается большое количество деталей, изготовленных из полимерных материалов, которые при воспламенении начинают интенсивно гореть и быстро распространяют огонь, что затрудняет установление места возгорания. Следует отметить, что короткое замыкание электрического провода, расположенного в жгуте проводов, ведет к сильному нагреву, плавлению и воспламенению изоляции. Огонь, распространяясь по жгуту проводов, может перейти в место, где имеются другие горючие материалы, что приведет к их воспламенению. При этом возможно интенсивное горение образовавшегося вторичного пламени. Например, возгорание в области главного цилиндра или гидравлических линий в тяжелой технике приводит к воспламенению рабочей жидкости с последующим ее интенсивным горением. Внешний вид места горения вторичного пламени сделает его похожим на место расположения источника зажигания. Это, в свою очередь, может навести на мысль, что короткое замыкание было вызвано термическим повреждением изоляции проводов. Как и при большинстве пожаров, наибольшая площадь горения не обязательно приходится на область возгорания [4].

В ряде случаев пожары на транспортных средствах возникают из-за неисправности узлов трения, износа деталей, работающих в условиях трения, плохого качества обработки поверхностей контактирующих деталей, старения и разрушения полимерной изоляции, а также из-за отсутствия надлежащего технического обслуживания. Современные автомобили содержат большое количество изделий из композиционных полимерных материалов, что приблизительно составляет от 120 до 170 кг в зависимости от размера транспортного средства. Большинство из них являются термопластами, наполненными антипиренами. Температура плавления термопластов находится в пределах 110–200 °С. В процессе плавления полимерных композитов антипирены могут вытесняться, а материал терять противопожарные свойства и воспламеняться [5].

Автомобили с гибридными установками и электрические транспортные средства также содержат в составе большое количество деталей, изготовленных из полимеров и стекловолокна и сгорают практически полностью, оставляя незначительное количество вещественных доказательств, позволяющих установить причину пожара. Большинство автомобилей полностью сгорают за время от 45 минут до часа без добавления каких-либо инициаторов горения. В данном случае изъятие значительного количества проводников, которые были обнаружены в результате осмотра места пожара, является обоснованным и часто позволяет получить информацию о причинах возникновения пожара.

Определенные трудности при установлении причин вызывают пожары, возникающие при преобразовании электрической энергии в тепловую, что объясняется большим количеством проводников, расположенных в жгутах [25]. При этом обнаруженные провода могут быть сплавлены между собой или охрупчены в результате значительного теплового воздействия. Признаком короткого замыкания может являться разряженный аккумулятор. Необходимо учитывать, что в случае отсутствия аккумулятора на автомобиле короткое замыкание не может стать причиной возгорания. Кроме того, если в момент возгорания аккумуляторная батарея находилась в автомобиле, в ней остается большой ток, и можно утверждать, что возгорание произошло не по причине короткого замыкания. Однако разряженный аккумулятор не обязательно указывает на то, что автомобиль сгорел в результате короткого замыкания. При проверке электропроводки электрической системы автомобиля необходимо иметь в виду, что при коротком замыкании происходит расплавление жил провода с образованием узлов расплавленного провода. В то же время провода, сгоревшие в пламени пожара, будут остроконечными. Также при установке места короткого замыкания при определении причины пожара необходимо учитывать, что небольшое пламя, образующееся при коротком замыкании, должно быть расположено достаточно близко к какому-то горючему веществу или материалу, чтобы произошло распространение огня.

В специальной технической литературе режим локальной токовой перегрузки (далее ЛТП) не выделяют среди прочих аварийных пожароопасных электрических режимов, отсутствует также анализ его пожарной опасности и методика установления причастности к возникновению пожара.

При ЛТП сила тока для всей цепи не изменяется — это означает, что устройство автоматической защиты (автомат защиты, УЗО, предохранитель), реагирующее на рост тока при КЗ или обычной токовой перегрузке, не отключит электросеть от источника питания. В результате выделение тепла на локальном участке будет происходить неконтролируемо.

Необходимыми условиями для возникновения пожара вследствие ЛТП являются: нахождение электросети под напряжением в момент возникновения пожара; потенциальная возможность циклического механического воздействия на проводник, например, перетирание провода о другую металлическую деталь в автомобиле или перегибов проводника по месту ввода в прибор; наличие в очаговой зоне механически полностью или частично поврежденной электропроводки.

Аварийные электрические пожароопасные режимы, возникающие в автомобилях, более сложны и разнообразны, чем часто представляют в своих заключениях пожарно-технические эксперты. Приводимые в статье данные убеждают в возможности более глубокой дифференциации таких аварийных режимов путем морфологических исследований их следов, не всегда обоснованно принимаемых исключительно за следы КЗ.

Вывод

Пожары разрушительны, они распространяются по мере роста. В тушении пожаров и выяснении причин их возникновения участвуют государственные служащие, такие как пожарные подразделения и правоохранительные органы. Многие пожары можно предотвратить с помощью просвещения населения.

Большинство пожаров на транспорте можно предотвратить, если исправно следить за техническим состоянием транспортного средства и вовремя устранять неисправности. Следует периодически проходить техническое обслуживание в специализированной мастерской.

Литература:

1. Пожары и пожарная безопасность в 2021 году. Статистический сборник. ВНИИПО.
2. Скодтаев С. В., Копкин Е. В., Бардулин Е. Н. Анализ практики исследования пожаров автомобилей судебно-экспертными учреждениями федеральной противопожарной службы МЧС России // Проблемы управления рисками в техносфере. 2019. № 2 (42). С. 117–124.
3. Скодтаев С. В., Елисеев Ю. Н., Мокряк А. Ю. Возникновение пожароопасного аварийного режима в электросети при механическом повреждении проводника тока // Проблемы управления рисками в техносфере. 2017. № 1 (41). С. 65–72.
4. Скодтаев С. В., Чешко И. Д. Формирование электронной базы данных экспертных исследований пожаров автомобилей // Науч.-аналит. журн. «Вестник С.-Петерб. ун-та ГПС МЧС России». 2019. № 2. С. 61–65
5. Чешко И. Д., Лебедев К. Б., Мокряк А. Ю. Экспертное исследование после пожара контактных узлов электрооборудования в целях выявления признаков больших переходных сопротивлений: метод. рекомендации. М.: ВНИИПО, 2018. 60 с.
6. Пасовец, В. Н. Пожары на автотранспортных средствах: причины возникновения / В. Н. Пасовец, В. А. Ковтун, Ш. Ш. Тагиев. — Текст: электронный // Cyberleninka: [сайт]. — URL: https://cyberleninka.ru/article/n/pozhary-na-avtotransportnyh-sredstvah-prichiny-vozniknoveniya?ysclid=l8ylpltd2e45986256 (дата обращения: 07.10.2022).