Uzrok velikog broja požara u stambenim, poslovnim i javnim objektima su kvarovi na električnim instalacijama. Stare, neodržavane, oštećene i nestručno izvedene električne instalacije predstavljaju latentnu opasnost koja može izazvati požar. Posljednjih godina u svijetu  postoji  trend  istraživanja  načina  nastanka  početnog  požara  uslijed  kvarova  u električnoj instalaciji. Istovremeno se radi i na razvoju detektora koji bi mogli da otkriju potencijalno kritična mjesta u električnim instalacijama, a zatim i spriječe pojavu početnog požara.

Veliki  broj  požara  u  poslovnim,  javnim i  stambenim  objektima  prouzrokovan  je  starim, neodržavanim, oštećenim i nestručno izvedenim električnim instalacijama. Svi prethodno navedeni uzroci za posljedicu imaju neku vrstu kvara na električnim instalacijama. Neke vrste kvarova se na vrijeme detektiraju klasičnim zaštitnim komponentama,  koje  u slučaju pojave kvara  isključuju strujni krug tako da ne može doći  do požara.  Međutim,  postoje vrste kvarova pri  čijoj pojavi zaštitne komponente uopće ne reagiraju, pa se uslijed trajanja kvara stvaraju uslovi za nastanak požara.  Velike materijalne štete, povrede ljudi  a nerijetko i  gubitak ljudskih života su posljedice požara uzrokovanih kvarom na električnim instalacijama.

U europskim državama, u kojima postoji statistika o uzrocima požara, utvrđeno je da su kvarovi na  električnim  instalacijama  uzročnici 15–20%  ukupnog  broja  požara. Prema  istim statistikama iz 11 europskih zemalja (Bugarska,  Češka,  Francuska,  Mađarska,  Italija, Poljska, Rumunjska, Rusija, Turska i Ukrajina), u periodu od 1988.–1998. godine, broj požara koji su uzrokovani kvarom na električnim instalacijama povećao se za 25%, a postoji i tendencija njegovog  daljeg  rasta. Zanimljivo  je da je u istom periodu porast broja požara izazvanih neelektričnim uzrocima iznosio samo 5%.

Glavni uzroci koji pri nastanku kvara na električnim instalacijama mogu dovesti do paljenja električne izolacije ili zapaljivih materijala u blizini električnih instalacija su:

1. električni luk (redni i paralelni),

2. veliko omsko zagrijavanje bez električnog luka, i

3. vanjsko zagrijavanje.

Važno je napomenuti da neki požari nastaju kombinacijom gore navedenih uzroka koji se nikako ne smiju smatrati međusobno isključujućim.

Električni luk

Treba istaći da, sa gledišta opasnosti od nastanka požara, postoji veoma bitna razlika između serijskog (rednog) i paralelnog (otočnog) električnog luka. Naime, u slučaju pojave serijskog – rednog luka, u strujnom krugu u kome se luk pojavio struja opada, pa se sa sigurnošću može očekivati  da prekostrujna zaštita kruga neće reagirati i isključiti napajanje. Kako kvar ovakvog tipa može neometano da traje, vjerojatnoća nastanka požara je velika. Zbog činjenice da je praktično nevidljiv od strane svih klasičnih zaštitnih komponenti,  upravo je redni  električni  luk jedan od najčešćih uzroka požara izazvanih kvarovima u električnim instalacijama.

Najčešći uzroci pojave električnog luka su:

1. ugljenisanje izolacije (tzv. trasiranje luka),

2. izvana izazvana ionizacija zraka (plamenom ili prethodnim električnim lukom), i

3. kratak spoj.

Ugljenisanje izolacije

U niskonaponskim instalacijama uglavnom se koriste vodiči sa PVC izolacijom, ali nažalost, PVC je jedan od najlošijih polimera u pogledu otpornosti na stvaranje putanje za električni luk. Pri izlaganju PVC izolacije temperaturama od 200–300 °C u njoj se odigrava proces ugljenisanja, a dio izolacije koji  je ugljenisan dobiva polu vodičke osobine, čime se omogućavaju pojave struje curenja i električnog luka. Kada se PVC izolacija jednom ošteti pregrijavanjem (tzv. termička degradacija izolacije),  njena dielektrična čvrstoća značajno opada,  pa može doći  do električnog proboja izolacije i pri nominalnim naponima i standardnim sobnim temperaturama. Moguće je da se na vodičima sa termički oštećenom PVC izolacijom dogodi paralelan kratak spoj i uspostavi sljedeći samo održavajući ciklički proces:

• početni tok struje curenja se dešava zbog postojanja ugljenisanog sloja izolacije,
• izolacija se zagrijava uslijed struje curenja i dodatno ugljeniše, čime se dodatno smanjuje otpor izolacije,
• uslijed smanjenja otpora izolacije struja curenja se povećava, sve do pojave paralelnog električnog luka,
• elektromagnetske  sile  na  mjestu  uspostavljenog  električnog  luka  raspršuju  istopljene dijelove vodiča,
• kada se istopljeni dijelovi vodiča, koji  su formirali električni luk, rasprše, otpornost uspostavljenog kontakta se trenutno poveća a jačina struje smanji,
• međutim, struja curenja i dalje teče kroz ugljenisani materijal, što opet može dovesti do smanjenja otpora, topljenja metala i povećanja struje.

Kratki spojevi

Kratak spoj je naziv za iznenadan kvar koji nastaje uslijed naglog smanjenja otpora i povećanja struje u strujnom krugu. Može da ima dva oblika:

1. direktan kratak spoj, kod kojega je ostvaren dobar kontakt metala s metalom preko punog poprečnog presjeka – tzv. metalni kratki spoj, i
2. Iskrenje, kod kojega ne postoji početni kontakt metala s metalom, već struja teče kroz električni luk  tzv. kratki spoj preko električnog luka

Kod direktnog kratkog spoja, grijanje nije locirano na mjestu kvara, već je raspoređeno duž cijelog električnog kruga. Automatski prekidač (osigurač) obično prekine napajanje strujnog kruga prije nego što se bilo što upali uslijed povećanja temperature. Zapravo, veoma je teško direktnim kratkim spojem izazvati požar u dobro projektiranim i izvedenim električnim instalacijama.

Kratak spoj preko električnog luka je rezultat trenutnog kontakta dva ogoljena vodiča. Pri njihovom dodiru trenutno se uspostavlja velika struja koja izaziva topljenje materijala i ionizaciju plinova u području oko ostvarenog kontakta. Magnetske sile teže da razdvoje vodiče, ali dok se oni potpuno ne razdvoje struja protječe kroz vodički most od tekućeg metala i  ioniziranih plinova (električni  luk). Uspostavljeni vodički most se ipak magnetskim silama prekida raspršivanjem užarenih kapljica metala (iskri). Po završetku pojave kratkog spoja sa električnim lukom, mogu se vidjeti oštećene površine na vodičima većeg presjeka, dok vodiči manjeg presjeka mogu biti potpuno uništeni na mjestu pojave luka.

Eksperimenti su pokazali da kratak spoj preko električnog luka može lako biti  uzrok požara ukoliko kapi užarenog metala dođu u dodir sa zapaljivim materijalima, kao što su npr. papir ili platno. Ovakav kratki spoj može da nastane na mjestu presijecanja ili kidanja napojnog energetskog kabela, između ogoljenih vodiča kabela. 

Omsko pregrijavanje

Mogući uzroci omskog pregrijavanja mogu biti:

1. strujno preopterećenje električne instalacije,
2. dodatna toplinska izolacija,
3. „lutajuće struje“ i zemljospojevi,
4. značajan porast napona iznad nominalne vrijednosti, i
5. loš kontakt vodiča

Eksperimentima je pokazano da se strujnim preopterećenjem komponente električnih instalacija mogu zagrijati do visokih temperatura, ali da bi došlo i do nastanka početnog požara,  jačina struje koja protječe kroz njih mora da bude čak 3–7 puta veća od nominalne. Pošto je većina strujnih krugova na niskom naponu zaštićena automatskim prekidačima ili  osiguračima nominalne struje od 10 do 20 A, čija je uloga da isključe napajanje ukoliko se strujno preopterećenje dogodi, može se smatrati da je ono veoma rijedak uzrok požara u električnim instalacijama niskog napona. Međutim, problem nastaje ako je električna komponenta nekvalitetno izrađena i ne može da podnese svoju, od proizvođača deklariranu, nominalnu struju. Praksa u našoj zemlji je pokazala da se na tržištu mogu naći nekvalitetne električne komponente, npr. produžni kablovi kineske proizvodnje, koji se, iako deklarirani za nominalnu struju od 16 A, pregrijavaju i pale pri manjim strujnim opterećenjima.

Do pregrijavanja vodiča može doći i pri normalnim strujnim opterećenjima, ukoliko se spriječi odvođenje topline tj. poveća toplinska izolacija, što se npr. može ostvariti namotavanjem vodiča ili postavljanjem nekog oblika vanjske toplinske izolacije.

Poznato je da udar groma može da prouzrokuje paljenje, ne samo električnih instalacija, već svih vrsta zapaljivih materijala. Problem kvara u prijenosno-distributivnom sustavu, pri  kome  se niskonaponska električna instalacija spoji direktno na visok napon, veoma rijetko se događa. Za razliku od toga, prekid nultog vodiča nije rijetka pojava. Ukoliko je neutralni vodič u prekidu, na priključnim kontaktima potrošača, koji je predviđen za rad na naponu od 220V, može se pojaviti napon između 0 i 380V. Ukoliko je napon na priključku trošila veći od nominalnog, struja u trošilu će također biti veća od nominalne i prouzrokovati  pregrijavanje. Kako je u tom slučaju  izolacija trošila izložena povećanom termičkom i naponskom naprezanju,  postoji  mogućnost njenog električnog proboja. Paljenja i požari u ovakvim okolnostima uopće nisu iznenađenje.

Ukoliko električni kontakt nije dobro pričvršćen i nije male otpornosti, on vremenom može da postane progresivan kvar. Proces često ima osobine nestabilne pozitivne povratne veze. Posljedica velike otpornosti kontakta je lokalno zagrijavanje, uslijed čega se pospješuje proces oksidacije kontakata i vrši relativno mikro pomijeranje njegovih dijelova. Spoj postaje labaviji, sloj oksida ima manju vodljivost, pojavljuju se lokalna električna mikro pražnjenja u kontaktu i otpornost na mjestu kontakta raste, uslijed čega se disipacija energije na njemu povećava, a temperatura nastavlja da raste. U određenom trenutku temperatura lošeg kontakta poraste dovoljno da se stvore uslovi za paljenje zapaljivih materijala koji bi se našli u njegovoj neposrednoj okolini.

Posebno treba istaći da veliki broj požara izazivaju električari – amateri, praveći spojeve na električnim instalacijama tako što jednostavno spoje vodiče i obmotaju ih izolacionom trakom, bez lemljenja ili upotrebe rednih stezaljki.

Kombinirani kvarovi

Požar uglavnom nastaje kombinacijom više opisanih uzroka. Većina požara uzrokovanih kvarom na električnim instalacijama nastaje tako što prvo dođe do pregrijavanja komponente,  koje je potom praćeno iskrenjem, a na kraju i paljenjem. Na primjer, vodič se može pregrijati uslijed strujnog preopterećenja ili postojanja lošeg električnog spoja. Pregrijavanje može da smanji dielektričnu čvrstoću izolacije vodiča,  uslijed čega može doći  do pojave kratkog spoja na mjestima gdje je vodič savijen ili prelazi preko metala. Kombinirani  efekt  nastanka  požara  se  najbolje uočava na lošem spoju utikač-utičnica, pogotovo kod termičkih trošila koji su podvrgnuti čestim uključenjima i isključenjima, uslijed čega se troši kontaktni materijal, stvara loš spoj i lokalno zagrijava PVC izolacija.

Pregledom dostupne svjetske statistike o uzrocima požara, utvrđeno je da broj požara uzrokovanih kvarom na električnim instalacijama učestvuje sa 10–20% u ukupnom broju požara. Zbog stalnog porasta broja električnih potrošača u stanovima i starenja električne instalacije u stambenim, poslovnim i javnim objektima, postoji tendencija rasta broja požara ovog tipa. Može se zaključiti da su dva tipa kvara – pregrijavanje lošeg električnog kontakta i redni električni luk, najkritičniji sa aspekta mogućnosti nastanka požara, zato što ih nijedna klasična zaštitna  komponenta  ne detektira. Kako u našoj zemlji  broj stambenih,  poslovnih i javnih objekata, kao i  ukupan broj električnih potrošača u njima, neprekidno raste, povećava se i broj lokacija na kojima može doći do požara uzrokovanih kvarom na električnim instalacijama. Ako se tome dodaju činjenice da se na našem tržištu električnih komponenti pojavljuju nekvalitetni proizvodi, čije se električne karakteristike ne podudaraju sa deklariranima, kao i da veliki broj neovlaštenih lica vrši izvođenje, popravke i prepravke električnih instalacija i uređaja, može se zaključiti da je vjerojatnost nastanka požara uslijed kvarova na električnim instalacijama u našoj zemlji veća nego u zemljama u kojima postoji strožija zakonska regulativa.

Autor rada: 

N. Hadžiefendić, Z. Radaković i J. Trifunović, Električne instalacije – čest uzrok požara, I savetovanje Sadašnjost i budućnost bezbednosti od požara, Beograd, 2008