Nyhet | 2014-07-08 | 16:35

Pyrotechnically generated aerosols ability to extinguish cable fires

Thesis by Oskar Johansson and Marco De Pedis.

Supervisor: Tommy Magnusson, Ringhals.

Summary

It is well known that fires can cause a threat to persons in its vicinities. But sometimes the suppression of the fire is in itself dangerous. This is the case when dealing with fires in electrical components where suppression puts personnel in risk of getting electrocuted. As an alternative to commonly used methods, pyrotechnically generated aerosols (PGA) can be used to suppress or even extinguish the fire. The advantage of these grenades is that no person has to be present in the compartment during the suppression of the fire.

This study aimed to evaluate the use of PGA grenades in electrical fires. To represent a common starting point for these fires, a cable fire ignited by a shortcut was chosen. In order to do this in a realistic way, a new method with heating the cables from the inside was used. The aim with this study was to investigate whether the PGA has the ability to suppress a cable fire inside an electrical cabinet and how the PGA activation affects the pressure in the compartment. Furthermore, the aim was to examine if it was possible to ignite cables in a repeatable and reliable way by adding heat from the inside.

The following major conclusions were made in this study

  • PGA grenades can be used to extinguish a cable fire inside an electrical cabinet.

PGA can fill a room and ventilated cabinets in a fast and efficient way. As long as oxygen can enter to sustain the fire, aerosols will enter to suppress it. PGA extinguishes cable fires at an early stage, even at concentrations well below the recommended.

  • More grenades are not always better, simultaneous activation is not recommended.

Due to the higher temperature rise and pressure build up inside a compartment after activation, it is not recommended to activate multiple grenades simultaneously. In ordinary ventilated compartments, the pressure build up will not cause a threat to the construction. Nevertheless, the user should be aware that both fumes and aerosols will be pushed into adjacent compartments through ventilation or other leakages. The extinguish efficiency will not always gain from more grenades in smaller compartments.

  • Cable fire testing by heating cables from the inside is both repeatable and reliable.

This method is a good alternative to other methods of initiating cable fires. It replicates a real shortcut, which the standard method does not.

To attain the conclusions presented above two types of tests were conducted, cable set-up tests and full scale PGA tests. The objective with the cable set-up test was to evaluate the method and prepare a cable bundle for the full scale tests. This was done by heating the cable bundle with a kanthal wire placed in the centre of the bundle. The full scale PGA tests were conducted in a 20 ft. ISO container in which an electrical cabinet containing the cable bundle was placed. Due to both product malfunction and the human factor two grenades did not activate during the tests. Therefore two out of four tests only contained half the recommended concentration of aerosols.

In this study it is shown that PGA grenades can, in an efficient way, be used as an alternative to other extinguishing methods in electrical fires.

Swedish Summary

Det är välkänt att bränder kan utgöra fara för personer. Dessutom kan även själva släckningsarbetet av branden utgöra en risk, till exempel när det handlar om spänningssatta komponenter. Här kommer Pyrotekniskt Genererade Aerosoler (PGA) in som ett bra alternativ till vanliga släckmetoder. Dessa kräver inte att man befinner sig i det brandutsatta utrymmet eller att den exakta positionen av branden är lokaliserad.

Detta arbete avsåg att utvärdera användandet av PGA-granater i elektriska bränder. En kabelbrand, initierad av en kortslutning, valdes för att representera en vanlig antändningskälla för dessa bränder. För att kunna skapa en realistisk kabelbrand togs en ny metod fram där kablarna värmdes upp inifrån. Målet med arbetet var att utreda huruvida PGA har möjlighet att begränsa en kabelbrand inuti ett elskåp och hur PGA påverkar trycket i utrymmet. Vidare skulle testmetoden för kabelbränder utföras för att undersöka om metoden var repeterbar och pålitlig.

Nedan följer de huvudsakliga slutsatserna från arbetet

  • PGA-granater kan användas för att släcka kabelbränder i elskåp.

Aerosolerna fyller ett rum och ventilerade utrymmen snabbt och effektivt. Så länge syre kan tränga in till branden för att upprätthålla den, kommer PGA att tränga in för att motverka densamma. PGA släcker en brand snabbt efter aktivering, även om koncentrationen är väl under den rekommenderade.

  • Fler släckgranater är inte alltid bättre, samtidig aktivering är inte rekommenderad.

Med tanke på temperaturökning och tryckuppbyggnad inne i ett utrymme efter aktivering är samtidig aktivering av flera granater inte att rekommendera. I vanliga ventilerade utrymmen kommer tryckuppbyggnaden inte att utgöra ett hot mot konstruktionen. Dock bör användare vara medveten om att både brandgaser och aerosoler kommer att tryckas ut i angränsande rum genom ventilationsöppningar och andra läckage. Släckförmågan gynnas således inte alltid av fler granater.

  • Kabeltester som initieras av en uppvärmning inifrån är både repeterbara och pålitliga.

Den framtagna metoden visade sig vara ett bra komplement till andra metoder. Den simulerar en brand startad av en kortslutning vilket andra metoder inte gör.

För att erhålla de slutsatser som presenterats ovan gjordes två typer av tester, kabeltester samt fullskaliga PGA-tester. Målet med kabeltesterna var att utvärdera metoden samt att förbereda en kabelbunt inför PGA-testerna. Detta gjordes genom att värma upp kablarna med en kanthaltråd som monterats centrerat i en kabelbunt. De fullskaliga testerna gjordes i en 20 fots ISO container där ett elskåp innehållande kabelbunten placerades. Till följd av produktfel och handhavandefel aktiverade inte två av de granater som användes i testerna. Därför innehöll två av testerna bara halva den rekommenderade koncentrationen av aerosoler.

Arbetet visade att PGA-granater kan, på ett effektivt vis, användas som ett alternativ till andra släckmetoder i elektriska bränder.