ДСТУ 3987-2000 (ІЕС 60695-2-4/0 (1991)) ДЕРЖАВНИЙ СТАНДАРТ УКРАЇНИ ВИПРОБУВАННЯ НА ПОЖЕЖНУ НЕБЕЗПЕКУ ЕЛЕКТРОТЕХНІЧНИХ ВИРОБІВ Частина 2 Методи випробувань Розділ 4/0 Методи випробувань полум'ям дифузійного та попередньо змішаного типів ПЕРЕДМОВА 1РОЗРОБЛЕНО Українським науково-дослідним інститутом пожежної безпеки (УкрНДІПБ) МВС України ВНЕСЕНО Технічним комітетом зі стандартизації «Пожежна безпека та протипожежна техніка» (ТК 25) 2ЗАТВЕРДЖЕНО І ВВЕДЕНО В ДІЮ наказом Держстандарту України від 25 вересня 2000 р. № 574 3Розділи 1, 3 - 5 повністю відповідають міжнародному стандарту ІЕС 60695-2-4/0 (1991) Fire hazard testing. Part 2: Test methods - section 4/sheet 0: Diffusion type and premixed type flame test methods (Випробування на пожежну небезпеку. Частина 2: Методи випробувань. Розділ 4/0: Методи випробувань полум'ям дифузійного та попередньо змішаного типів) Ступінь відповідності - еквівалентний (eqv) У розділ 2 стандарту внесено редакційні зміни відповідно до вимог ДСТУ 1.5-93 щодо викладення цього розділу 4ВВЕДЕНО ВПЕРШЕ 5РОЗРОБНИКИ: С. Сопенко (керівник розробки), канд. техн. наук; І. Харченко, канд. техн. наук; Р. Кравченко; О. Добичин ВСТУП Випробувальні джерела полум'я та настанови щодо їх використання, що містяться а стандартах ІЕС 60695-2-4, розроблено Міжнародною електротехнічною комісією (ІЕС) з метою застосування їх для випробувань електроізоляційних матеріалів та електротехнічних виробів. Проте сфера їх застосування не обмежується цими виробами. Застосування їх в інших галузях може бути повністю прийнятним та бажаним. Необхідно, щоб електротехнічні вироби в будівлях та спорудах не сприяли поширення вогню, диму тощо більшою мірою, ніж це можуть будівельні конструкції та матеріали, які знаходяться в безпосередній близькості від них. У зв'язку з цим поверхні електротехнічних виробів повинні піддаватися випробуванням полум'ям. Найкращим методом випробувань електротехнічних виробів на пожежну небезпеку є той, який відтворює реальні умови, що трапляються на практиці. Але в більшості випадків точно відтворити такі умови неможливо. Тому випробування електротехнічних виробів проводять шляхом імітації, наскільки це можливо, умов, які трапляються на практиціПолум'я може утворюватися всередині електротехнічних виробів внаслідок їх несправності. Для гарантування безпеки необхідно, щоб таке полум'я не сприяло виникненню пожежі.
Полум'я також може утворюватися в середовищі, що оточує електротехнічні вироби, та діяти ззовні на його горючі частини. Необхідно, щоб полум'я, яке утворюється на початковій стадії пожежі, не призводило до значного пошкодження електротехнічних виробів. Встановлено, що випробувальне полум'я, яке утворюється під час горіння горючих газів, придатне для імітації реальних джерел запалювання і буває двох типів: дифузійного та попередньо змішаного типу. Випробувальне полум'я дифузійного типу- це полум'я, яке утворюється під час горіння горючого газу за умов вільного надходження повітря. Випробувальне полум'я попередньо змішаного типу - це полум'я, яке утворюється під час горіння горючої суміші, для приготування якої горючий газ до початку горіння попередньо змішують з повітрям у певних пропорціях. Принципова відмінність між цими двома типами полум'я полягає в їх температурі та можливості відхилення від стабільного стану внаслідок переміщування повітряних мас. Незважаючи на те що температуру полум'я, яке утворюється на початковій стадії пожежі, краще імітувати за допомогою полум'я дифузійного типу, часто використовують полум'я попередньо змішаного типу, бо воно має кращу стабільність. Раніше випробувальне полум'я, яке створюється на основі горючих газів, характеризувалося: - схемою пальника; - приблизними властивостями газу; - візуальними характеристиками; - загальною висотою та висотою блакитного конуса (у разі потреби). Перевірка відповідності характеристик такого полум'я проводилася вимірюванням часу плавлення мідного дроту встановленого діаметра. Щоб поліпшити відтворюваність випробувального полум'я, регламентованого в нормативних документах, розроблено більш досконалий спосіб його створення та ідентифікації, який містить такі вимоги: а) використання пальника ІЕС, конструкція якого визначена кресленнями; б) використання певного однорідного горючого газу з зазначенням його вмісту та витрат; в) використання повітря з зазначенням його витрат; г) використання нового методу калібрування випробувального полум'я. Випробувальне полум'я, яке відповідає вимозі г) та створене за допомогою інших пальників, які відповідають вимозі б), також може бути використане. Однак це не рекомендується робити, оскільки фактично неможливо довести, що характеристики такого полум'я достатньо близькі до характеристик нормованого полум'я. При вирішенні суперечливих ситуацій слід використовувати лише нормоване випробувальне полум'я. У деяких нормативних документах використовують випробувальні джерела полум'я, які створені пальниками з вільним надходженням повітря, що задовольняють лише вимоги б) та г). З часом буде здійснюватися заміна їх джерелами полум'я, які відповідають зазначеній сукупності вимог стандартів ІЕС 60695-2-4. Очевидно, що в разі використання точніше визначених випробувальних джерел полум'я в подальшому не буде потреби проводити значну кількість експериментів, як це було раніше, з метою досягнення такої самої точності результатів випробувань. У назву та формули цього стандарту порівняно з міжнародним внесено редакційні зміни з урахуванням вимог стандартів Державної системи стандартизації (ДСС). ДСТУ 3987-2000
(ІЕС 60695-2-4/0 (1991)) ДЕРЖАВНИЙ СТАНДАРТ УКРАЇНИ ВИПРОБУВАННЯ НА ПОЖЕЖНУ НЕБЕЗПЕКУ ЕЛЕКТРОТЕХНІЧНИХ ВИРОБІВ Частина 2 Методи випробувань Розділ 4/0 Методи випробувань полум'ям дифузійного та попередньо змішаного типів ИСПЫТАНИЯ НА ПОЖАРНУЮ ОПАСНОСТЬ ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКИХ ИЗДЕЛИЙ Часть 2 Методу испытаний Раздел 4/0 Методы испытаний пламенем диффузионного и предварительно смешанного типов FIRE HAZARD TESTING OF ELECTROTECHNICAL PRODUCTS Part 2: Test methods Section 4/0 Diffusion type and premixed type flame test methods Чинний від 2001-07-01 1СФЕРА ЗАСТОСУВАННЯ У цьому стандарті викладено настанови щодо розроблення методів випробувань полум'ям та загальні вимоги до випробувального обладнання, призначеного для створення різних видів випробувального полум'я та відповідного його калібрування. Додаткові вимоги до створення полум'я того чи іншого номіналу викладено в окремих стандартах, розроблених на основі цього стандарту, наприклад у ДСТУ 3988. 2НОРМАТИВНІ ПОСИЛАННЯ У цьому стандарті е посилання на такі стандарти: ДСТУ 3988-2000 (ІЕС 60695-2-4/1 (1991)) Випробування на пожежну небезпеку електротехнічних виробів. Частина 2: Методи випробувань. Розділ 4/1: Випробувальне полум'я попередньо змішаного типу номінальною потужністю 1 кВт та настанови щодо його використання ГОСТ 8273-75 Бумага оберточная. Технические условия ГОСТ 27484-87 (МЭК 695-2-2-80) Испытания на пожароопасность. Методы испытаний. Испытания горелкой с игольчатым пламенем. 3ВИМОГИ Стандартизовані випробувальні джерела полум'я повинні відповідати конкретним вимогам на них, викладеним у відповідних стандартах. Загальні настанови, викладені в цьому стандарті, повинні братися до уваги під час розроблення методів випробувань. 4МЕТОДИ ВИПРОБУВАНЬ 4.1Основні положення Випробування полум'ям, про які йдеться, призначені для імітації полум'я на початковій стадії пожежі, яке може утворюватися як усередині електротехнічного виробу, так і в середовищі, що його оточує, з метою оцінки можливості електротехнічного виробу сприяти подальшому поширенню вогню. ЦІ випробування проводять з метою підтвердження того: а) що за певних умов випробувальне полум'я не спричиняє займання частин виробу; б) що горючі частини виробу, які за певних умов можуть займатися від випробувального полум'я, горять лише протягом встановленого часу або на обмеженій ділянці без поширення
полум'я чи утворення розжарених або палаючих часток, що відокремлюються від зразка або проходять крізь нього. Щодо випробування голчастим полум'ям згідно з ГОСТ 27484, то воно призначене для імітації малопотужного полум'я, яке утворюється внаслідок несправності електротехнічного виробу, з метою оцінки як можливості займання електротехнічного виробу, так і можливості його сприяти поширенню вогню. Випробувальне полум'я прикладається до поверхні тієї частини зразка, на яку може впливати полум'я, що може утворитися за умов нормальної експлуатації зразка або внаслідок його несправності чи випадкової дії джерела запалювання, яким би не було його походження. Якщо середовище, що оточує зразок, відоме, то для оцінки можливості поширення вогню основу з матеріалів або комплектувальні, що звичайно оточують зразок або знаходяться під ним, слід розташовувати так, як цього вимагає методика випробувань. Якщо ж середовище, що оточує зразок, у якому він повинен використовуватися, не відоме, рекомендується на відстані (200 ± 5)мм нижче місця прикладання полум'я до зразка розташовувати дошку з деревини білого кольору, покриту одним шаром пакувального паперу*. ___________________ * Пакувальний папір згідно з ГОСТ 8273. Папір для обгортання тонкий, гнучкий та міцний, з поверхневою густиною від 12 г/м2 до 30 г/м2, призначений для обгортання, зберігання або доставки крихких виробів та сувенірів. 4.2Загальний опис обладнання для створення випробувального полум'я У цьому підрозділі викладено загальний опис обладнання, необхідного для створення випробувального полум'я. Конкретні вимоги до кожного виду випробувального полум'я та відповідного його калібрування викладено додатково в окремих стандартах, наприклад у ДСТУ 3988. 4.2.1 Створення випробувального полум'я Загальний вигляд пальника наведено на рисунку 1, а системи його живлення - на рисунку 2. Обладнання повинно відповідати конкретним вимогам, викладеним у відповідному стандарті. Для корегування показань витратомірів під час вимірювання витрат горючого газу та повітря використовують такі формули:
де Fs - витрати газу за температури 23 °С і тиску 0,1 МПа, м3/год; Fc витрати газу під час калібрування витратоміру, м3/год; Рс тиск газу під час калібрування витратоміру, МПа; ТС температура навколишнього середовища під час калібрування витратоміру, °С; F - витрати газу під час випробування, м3/год; Р - атмосферний тиск під час випробування, МПа; Рb - надлишковий тиск у системі живлення пальника під час випробування, МПа; Т - температура навколишнього середовища під час випробування, °С. Під час використання випробувального полум'я, для створення якого використовується обладнання, що відповідає конкретним вимогам стандартів, розроблених на основі цього стандарту, вимірювання надлишкового тиску можна не робити. У всіх випадках необхідно обмежувати падіння тиску між витратомірами та пальником.
Примітка. У разі використання балонів або автономного постачання газу та повітря необхідно переконатися в тому, що воли на час використання мають температуру, сумірну з температурою приміщення, в якому проводяться випробування. 4.2.2 Візуальна оцінка випробувального полум'я Випробувальне полум'я повинно бути симетричним, стабільним та відповідати вимогам калібрування, викладеним у відповідному стандарті. 4.2.3 Калібрування випробувального полум'я Схему монтажу обладнання для калібрування випробувального полум'я наведено на рисунку 3. Обладнання повинно відповідати конкретним вимогам, викладеним у відповідному стандарті. Калібрування випробувального полум'я повинно здійснюватися: а) після демонтажу та повторного монтажу пальника та системи його живлення, метою яких є очищення або заміна обладнання; б) з періодичністю, встановленою методикою атестації обладнання. 4.2.4 Основні положення калібрування випробувального полум'я Після прикладання випробувального полум'я до мідного блока час зміни його температури від (100 ±2) oС до максимального значення Т2 °С, зазначеного у відповідному стандарті, повинен бути у встановлених межах. Під час калібрування блок підвішують над полум'ям на одній осі з патрубком пальника таким чином, щоб нижній край блока був розташований на Х мм вище від вершини патрубка пальника і на Y мм нижче від точки підвішування. 4.2.5 Процедура калібрування випробувального полум'я виконується в такому порядку: а) виконати монтаж обладнання згідно з рисунками 2 та 3 у приміщенні, в якому немає протягів. Перевірити відсутність витоку газу та повітря в місцях з'єднань. Переконатися в тому, що мідний блок підвішений на термопарі так, щоб виконувались умови щодо Х та Y; б) відвести пальник від блока для запобігання будь-якому впливу полум'я на блок під час попереднього регулювання витрат горючого газу та повітря; в) запалити пальник та відрегулювати витрати газу та повітря у встановлених межах. Візуально оцінити загальну висоту полум'я, висоту його блакитного конуса, симетричність та стабільність полум'я. Якщо полум'я не симетричне та не стабільне, встановити та усунути несправності; г) підвести пальник під блок; д) провести три вимірювання часу, протягом якого температура блока змінюється від 100 °С до T2oС. Між вимірюваннями блок повинен природно охолоджуватися. Перед першим вимірюванням зробити попередній експеримент, метою якого є кондиціювання поверхні мідного блока. Результат цього експерименту в розрахунках не враховується; е) розрахувати середній час, виражений у секундах, що береться як результат калібрування випробувального полум'я; ж) полум'я вважається відкаліброваним і може бути використане для випробувань, якщо результат перебуває в межах, зазначених у стандарті на випробувальне полум'я. Докладно процедуру калібрування наведено в стандартах на відповідне випробувальне полум'я. 4.3 Зразок для випробувань та вибір випробувального полум'я Якщо це можливо, зразок повинен являти собою укомплектований виріб (обладнання, вузол або комплектувальне). Якщо для випробувань внутрішніх частин виробу необхідно вийняти будь-яку його частину, то треба домагатися, щоб умови проведення цих випробувань не відрізнялися значно від тих, що виникають за умов нормальної експлуатації виробу, а саме: розташування зразка, умов вентилювання, теплового впливу, можливої появи полум'я або палаючих чи розжарених
часток, що відокремлюються від зразка в навколишнє середовище. Тому в методиці випробувань слід зазначати, які частини необхідно виймати для забезпечення доступу випробувального полум'я до внутрішніх частин виробу. Якщо випробування неможливо провести на укомплектованому виробі, то зразок може бути вирізаний або вийнятий з нього, а умови його випробувань повинні бути перевірені на відповідність умовам, обумовленим у попередньому абзаці. Під час випробування вирізаного зразка необхідно запобігати некоректному прикладанню полум'я, наприклад до грані, в місці розрізування. Це випробування визначає поведінку зразка під впливом полум'я, яке може діяти на нього від інших комплектувальних, що зайнялися та розташовані в безпосередній близькості від нього, або під дією полум'я, якому він може піддаватися ззовні на початковій стадії пожежі. Тому в методиці випробувань слід точно визначати параметри випробувального полум'я, місце і тривалість прикладання його до зразка та критерії прийняття рішень. У разі необхідності може бути використане більш як одне випробувальне полум'я. Наприклад, під час випробування зразків великих розмірів можуть бути використані два або більше пальників. 4.4Тривалість прикладання полум'я Випробування повинне імітувати реальне полум'я, яке може виникнути на практиці. Тому тривалість прикладання полум'я потрібно встановлювати з урахуванням обставин, що можуть виникнути на практиці. Рекомендований ряд значень тривалості прикладання випробувального полум'я до зразка: 5 с, 10 с, 20 С 30 с, 1 хв, 2 хв, 5 хв, 10 хв, 20 хв, 30 хв. Необхідне значення тривалості прикладання випробувального полум'я до зразка повинно зазначатися в методиці випробувань. Якщо пожежна небезпека зразка має бути оцінена за такими показниками як тривалість горіння або довжина вигоряння, то необхідно визначати тривалість прикладання випробувального полум'я до початку займання зразка. Якщо методика випробувань цього вимагає, то може бути використане багатократне прикладання полум'я. Однак цього не рекомендується робити, оскільки повторні прикладання полум'я тягнуть за собою; а) збільшення похибки результатів; б) труднощі у виборі місця повторного прикладання полум'я; в) труднощі в інтерпретації результатів кожного прикладання полум'я. Примітка. Необхідно, щоб тривалість прикладання випробувального полум'я обиралася залежно від характеристик зразка та бралася до уваги під час розроблення методики випробувань. У деяких методиках повторні прикладання полум'я використовують, зокрема, під час випробувань вибірки термопластичних матеріалів. На цей час обґрунтування переваг тривалого однократного прикладання полум'я порівняно з багатократним вивчається. 4.5Кондиціювання зразків Перед випробуванням зразки та основа, опис якої наведено в 4.1, повинні бути витримані протягом не менш як 24 год за температури від 15 °С до 35 oС та відносної вологості від 45% до 75%, якщо в методиці випробувань не визначені інші умови кондиціювання. 4.6Попередні вимірювання Зразок повинен бути візуально вивчений, та, якщо цього вимагає методика випробувань, виміряні його фізичні та електричні параметри. 4.7Процедура випробувань
Заходи безпеки Під час проведення випробувань треба забезпечити захист персоналу від: а) небезпеки вибуху або пожежі; б) вдихання диму та (або) токсичних продуктів горіння; в) впливу токсичних речовин. 4.7.1 Випробування повинні проводитися в приміщенні або кімнаті, розміри яких забезпечують достатній запас свіжого повітря, без протягів. 4.7.2 Під час випробування зразок потрібно розташувати в найнесприятливішому положенні, яке можливе за умов його нормальної експлуатації. Пристрої для фіксації зразка не повинні впливати на прикладання випробувального полум'я або на поширення полум'я інакше, ніж це можливо за умов нормальної експлуатації зразка. 4.7.3 Основа з матеріалів або комплектувальні, що звичайно оточують зразок або містяться під ним, повинні бути розташовані у певному місці. Якщо це обумовлено в методиці випробувань, то як основа може бути використана дошка з деревини білого кольору, покрита пакувальним папером. 4.7.4 Під час настройки полум'я необхідно запобігати будь-якому впливу на зразок тепла, що виділяється, або випромінюванню. 4.7.5 Випробувальне полум'я слід прикладати до тієї частини зразка, яка може бути піддана дії полум'я, утворення якого можливе за умов нормальної експлуатації зразка або внаслідок його несправності. Випробувальне полум'я до зразка повинно прикладатися найбільш жорстким способом. Спосіб та тривалість прикладання випробувального полум'я до зразка повинні бути такими, як це визначено в методиці випробувань. Примітка. У випадках, коли найжорсткішим розташуванням для пальника відносно зразка є вертикальне, з метою недопущення попадання на пальник або всередину його часток, що відокремлюються від зразка, рекомендується патрубок пальника розташовувати під кутом 20о до вертикалі. Для найефективнішого прикладання випробувального полум'я патрубок пальника необхідно нахилити під кутом до вертикалі. Кут нахилу пальника залежить від розмірів та орієнтації зразка, що випробовується. Найбільш прийнятними кутами нахилу пальника до вертикалі є 20° та 45о. Для забезпечення нормованого впливу випробувального полум'я на зразок пальник слід розташовувати на певній відстані від нього. Рекомендовані відстані та настанови щодо прикладання випробувального полум'я до зразка наведено в стандартах, у яких викладено конкретні вимоги до створення та калібрування того чи іншого випробувального полум'я, наприклад у ДСТУ 3988. Під час прикладання випробувального полум'я до зразка пальник не повинен переміщуватися. Випробувальне полум'я відводиться від зразка після закінчення встановленого часу. Якщо методика передбачає прикладання випробувального полум'я до кількох точок зразка, то необхідно домагатися, щоб на результат випробування не впливали будь-які пошкодження, спричинені попередніми випробуваннями. 4.7.6 Необхідна кількість зразків для випробувань регламентується нормативними документами на конкретні види електротехнічної продукції. 4.8Спостереження та вимірювання Під час випробування необхідно стежити за зразком, за частинами, що його оточують, та основою, розташованою під ним, а також за всіма параметрами, які необхідно реєструвати.
У випадку займання зразка, частин, що його оточують, або основи, розташованої під ним, необхідно виміряти та зафіксувати тривалість їх горіння. Під час випробування необхідно окремо реєструвати інтервал часу від моменту відведення випробувального полум'я від зразка до моменту затухання полум'я на зразку, на частинах, що його оточують, або на основі, розташованій під ним, а також інтервал часу від моменту відведення полум'я від зразка до моменту, коли світіння зразка, частин, що його оточують, або основи, розташованої під ним, більше не спостерігається. Довжина вигоряння зразка вимірюється після його охолодження приблизно до температури навколишнього середовища та протирання чистою сухою ганчіркою. Довжина вигоряння - це відстань, виміряна від центра зони прикладання випробувального полум'я до найбільш віддаленої точки зони вигоряння зразка. Зона вигоряння - це зона поверхні зразка, пошкодженої вогнем, включно з обвугленими ділянками. Під час визначення зони вигоряння зміни забарвлення, утворення сажі, деформацію під впливом тепла, оплавлення та обпалення поверхонь не враховують, Зразок повинен бути підданий візуальному огляду з метою виявлення фізичних пошкоджень. Вимірювання фізичних та електричних параметрів проводять відповідно до методики випробувань. 4.9Оцінка результатів випробувань Окрім інших вимог, зазначених у методиці випробувань, зразок або зразки вважають такими, що витримали випробування, якщо вони відповідають одному встановленому для них критерію з трьох нижчеперелічених; а) зразок не займається; б) полум'я не поширюється на частини, розташовані поблизу зразка, або палаючі чи розжарені частки, що відокремлюються від зразка, не призводять до займання основи, розташованої під ним, а на зразку відсутнє полум'я або світіння після закінчення прикладання полум'я або періоду часу, встановленого в методиці випробувань; в) тривалість горіння або довжина вигоряння зразка, частин, розташованих поблизу зразка, або основи, розташованої під ним, встановлені в методиці випробувань, не були перевищені. 5 ВІДОМОСТІ, ЯКІ ПОТРІБНО ЗАЗНАЧАТИ В МЕТОДИЦІ ВИПРОБУВАННЯ У методиці випробування, наприклад у ДСТУ 3988, має бути наведено такі відомості: а) рамки обмежень: -випробувальне полум'я, яке необхідно використовувати (4.3); -тривалість безперервного прикладання полум'я (4.4 та 4.7.5); б) кількість зразків, що випробовуються (4.7.6); в) будь-які інші умови кондиціювання (4.5); г) докладний опис усіх необхідних попередніх вимірювань (4.6); д) докладний опис зразка та його розташування (4.3 та 4.7.2); е) поверхня, що випробовується, та точка прикладання полум'я (4.7.5): -кут нахилу пальника до вертикалі; -відстань між пальником та поверхнею зразка; ж) допустимі розміри приміщень або кімнат, у яких повинні проводитися випробування (4.7.1); и) розташування зразка, що випробовується, відносно того, що його оточує (4.7); к) опис основи, що використовується для оцінки дії на неї палаючих чи розжарених часток (4.1 та 4.7.3);
л) вимоги (4.9): -допускається чи не допускається займання або світіння зразка, допустимі тривалість горіння або довжина вигоряння зразка з урахуванням конструктивних особливостей та розташування різних частин, екранів та перегородок усередині обладнання; -інші критерії, якщо встановлені критерії не достатні для підтвердження відповідності вимогам безпеки; м) допустимі відхилення механічних та електричних параметрів.
Рисунок 1 - Приклад випробувального пальника
Внутрішній діаметр Стиснене повітря з'єднувальних шлангів між повинно бути очищене від масла та води витратомірами та пальником обирається з урахуванням зведення до мінімуму падіння тиску Рисунок 2 - Схема монтажу системи живлення пальника
Рисунок 3 - Схема розташування обладнання під час калібрування випробувального полум'я УДК 614.84: 621.3: 006.354 13.220.40, 29.020 Ключові слова: пожежна небезпека, електротехнічні вироби, методи випробувань, полум'я дифузійного та попередньо змішаного типів.