суббота, 31 января 2015 г.

Рукописи гибнут за металл, или как мог сгореть ИНИОН РАН

Почти каждый год в России происходит большой пожар. Каждый раз правоохранительные органы начинают искать виновных, а в блогосфере и на кухнях шепотом обсуждают, кому это было выгодно. И каждый раз вывод – причина короткое замыкание.

Но ни разу, за последние 10 лет, начиная со знаменитого пожара на Манежной площади, нигде не был задан простой вопрос, а почему происходят короткие замыкания? Можно ли их предотвратить? Почему год за годом не помогают ни пожарные инспекции, ни ремонт зданий? Почему происходят короткие замыкания даже в новых и ухоженных электросетях? Разгадка кроется в стратегической ошибке конструирования электросети в России. Этот фактор усиливает прочие русские беды: климат, безалаберность, воровство, злой умысел, отсутствие контроля качества электротехнических работ.

Итак, откуда берется короткое замыкание? На рисунке вы видите обычный электрический провод, который состоит из двух металлических жил, по которым течет переменный электрический ток, и изолятора, который предохраняет эти провода от контакта друг с другом и с окружающей средой.


Мощность, которая передаётся по проводу, определяется произведением: НАПРЯЖЕНИЯ (U) на CИЛУ ТОКА (I), то есть U х I. При этом, чем больше тока I вы хотите передать, тем больше меди должно быть в проводе, тем он будет дороже. С другой стороны, чем выше напряжение U, тем больше и качественней должна быть изоляция – которая дешевле металла, но быстро стареет и выходит из строя.

Когда изоляция теряет свои свойства, через неё начинает течь электрический ток, который еще сильнее разрушает изоляцию - в результате происходит взрыв, выделяется вся энергия, которая есть в проводе. Чем больше напряжение, тем сильнее взрыв. 

Другими словами, если вы хотите передать много энергии, то у вас есть два выхода, первый, это передавать высокое напряжение и низкий ток. Так делают в линиях высоковольтных передач, где напряжение превышает десятки тысяч Вольт. Однако для изоляции такие провода поднимают высоко над землей, удаляют друг от друга и крепят к столбам с помощью керамических изоляторов. Это делают для того, чтобы избежать взрыва, который вызовет короткое замыкание. Зато нужно мало меди, и провода легкие и дешевые.

Второй способ, это передавать большой ток при маленьком напряжении. Для этого нужны толстые медные провода, но можно обойтись плохим изолятором, а замыкание в такой сети даже не будет угрожать жизни человека. Типичный пример – электрическая сеть на стройках – всего 36 Вольт. Там где повреждение изоляции вероятно и не должно приводить к пожарам, взрывам и смертям. Но за это приходится платить толстыми металлическими проводами – медью.

Повторю ещё раз, чем выше напряжение, тем выше вероятность короткого замыкания, пожара и гибели людей, но тем дешевле провод.

То, что есть у нас в домах – это 220 Вольт. Вы спросите почему? Потому что 220 Вольт – это компромисс между количеством меди и ценностью человеческой жизни.  

Обращаю внимание, что в США и в Канаде всюду 120 В. Более того на карте напряжений электрической сети в Википедии показано, что самые близкие в климатическом отношении страны к России – США и Канада придерживаются стандарта 120 Вольт. Это так, потому, что и север Евразии, и Север Северной Америки – это зоны с высоким диапазоном колебания годовых температур и влажности. Оба этих фактора не влияют на металл, но портят изоляцию, чем повышают на порядок вероятность короткого замыкания, пожаров и смертей. То есть в США и Канаде жизнь дороже меди.

Захотите сказать, что это так исторически сложилось – будете неправы. В СССР изначально был стандарт 127 Вольт. Этот стандарт сохранялся до второй половины 70-хх годов 20 века, и только, когда СССР вошло в стагнацию, и партократы ради экономия меди и удешевления нашей электросети изменили стандарты, повысив напряжение до 220 Вольт. В сталинском доме, где я жил рядом со станцией Маяковская, это переключение произошло в 1986 году. То есть в СССР пришли к тому, что медь дороже жизни.

То есть риск пожаров от КЗ и вероятность смертей от поражения электрическим током это наша с вами гражданская плата за то, что государство экономит медь. Люди в прямом смысле гибнут за металл.

Более того,  нынешний ГОСТ по напряжению и схема подключения электричества в домах такова, что электрическая сеть не защищена “от дурака”.  “Дурак” или “поджигатель” может очень просто устраивать пожары на расстоянии, не рискуя быть пойманным. Дело в том, что во всех постройках в России отсутствует провод заземления. Он отсутствует тоже ради экономии меди. Вот к чему это приводит.

Обычная схема подключения у нас в квартирах это один провод “фаза 1”, а другой “ноль” – между “фазой” “нолём” получаются злополучные 220 Вольт. Кроме этого в сети здания существуют ещё “фаза 2” и “фаза 3”. Между двумя любыми “фазами” напряжение уже 380 Вольт. Теперь представьте себе, что некто на электроподстанции подсоединяет “фазу 2” или “фазу 3” на “ноль”. Теперь во всех ваших розетках и лампах 380 Вольт. Но узнаете вы об этом, только когда включите свет или воспользуетесь розеткой и произойдет взрыв. А пока этого не произойдет ваши провода будут медленно разогреваться из-за повышенного напряжения, пока их изоляция не высохнет и на воспламениться. В итоге пожар.

Еще хуже, если в здании ламповое освещение дневного света, там в светильниках стоят высоковольтные трансформаторы. Если подать на эти светильники дневного света 380 Вольт, то лампы будут гореть, как ни в чем ни бывало, но трасформаторы разогреются до нескольких сотен градусов, прежде чем пожар начнется. Это займет примерно час, а после высокотемпературное возгорание будет в каждом светильнике по всей площади потолка.

Если бы в наших электросетях было бы качественное заземление, то такое было бы невозможно, а так каждый из нас в прямом смысле слова сидит на пороховой бочке.