Iec 60695 1 12 2015

I E C 60 69 5-1 -1 ® Edition 201 5-01 I N TE RN ATI ON AL S TAN D ARD N ORM E I N TE RN ATI ON ALE BASIC SAFETY PUBLICATION PUBLICATION FONDAMENTALE DE SÉCURITÉ F i re h azard tes ti n g – P art -1 : G u i d an ce for as ses si n g th e fi re h azard of el ectrote ch n i cal prod u cts – F i re safety e n g i n e eri n g E s s s re l ati fs au x ri sq u es d u feu – P arti e -1 : Li g n es d i rectri ce s pou r l ' éval u ati on d es ri s q u es d u feu d e s prod u i ts IEC 60695-1 -1 2:201 5-01 (en-fr) él e ctrotech n i q u es – I n g é n i e ri e d e l a sé cu ri té i n cen d i e T H I S P U B L I C AT I O N I S C O P YRI G H T P RO T E C T E D C o p yri g h t © I E C , G e n e v a , S wi tz e rl a n d All rights reserved Unless otherwise specified, no part of this publication may be reproduced or utilized in any form or by any means, electronic or mechanical, including photocopying and microfilm, without permission in writing from either IEC or IEC's member National Committee in the country of the requester If you have any questions about I EC copyright or have an enquiry about obtaining additional rights to this publication, please contact the address below or your local I EC member National Committee for further information Droits de reproduction réservés Sauf indication contraire, aucune partie de cette publication ne peut être reproduite ni utilisée sous quelque forme que ce soit et par aucun procédé, électronique ou mécanique, y compris la photocopie et les microfilms, sans l'accord écrit de l'IEC ou du Comité national de l'IEC du pays du demandeur Si vous avez des questions sur le copyright de l'IEC ou si vous désirez obtenir des droits supplémentaires sur cette publication, utilisez les coordonnées ci-après ou contactez le Comité national de l'IEC de votre pays de résidence IEC Central Office 3, rue de Varembé CH-1 21 Geneva 20 Switzerland Tel.: +41 22 91 02 1 Fax: +41 22 91 03 00 info@iec.ch www.iec.ch Ab ou t th e I E C The I nternational Electrotechnical Commission (I EC) is the leading global organization that prepares and publishes I nternational Standards for all electrical, electronic and related technologies Ab o u t I E C p u b l i ca ti o n s The technical content of IEC publications is kept under constant review by the IEC Please make sure that you have the latest edition, a corrigenda or an amendment might have been published I E C Catal og u e - webstore i ec ch /catal og u e The stand-alone application for consulting the entire bibliographical information on IEC International Standards, Technical Specifications, Technical Reports and other documents Available for PC, Mac OS, Android Tablets and iPad I E C pu bl i cati on s s earch - www i ec ch /search pu b The advanced search enables to find IEC publications by a variety of criteria (reference number, text, technical committee,…) It also gives information on projects, replaced and withdrawn publications E l ectroped i a - www el ectroped i a org The world's leading online dictionary of electronic and electrical terms containing more than 30 000 terms and definitions in English and French, with equivalent terms in additional languages Also known as the International Electrotechnical Vocabulary (IEV) online I E C G l os sary - s td i ec ch /g l oss ary More than 60 000 electrotechnical terminology entries in English and French extracted from the Terms and Definitions clause of IEC publications issued since 2002 Some entries have been collected from earlier publications of IEC TC 37, 77, 86 and CISPR I E C J u st Pu bl i s h ed - webstore i ec ch /j u stpu bl i sh ed Stay up to date on all new IEC publications Just Published details all new publications released Available online and also once a month by email I E C C u stom er S ervi ce C en tre - webstore i ec ch /csc If you wish to give us your feedback on this publication or need further assistance, please contact the Customer Service Centre: csc@iec.ch A propos d e l 'I E C La Commission Electrotechnique I nternationale (IEC) est la première organisation mondiale qui élabore et publie des Normes internationales pour tout ce qui a trait l'électricité, l'électronique et aux technologies apparentées A propos d es pu bl i cati on s I E C Le contenu technique des publications IEC est constamment revu Veuillez vous assurer que vous possédez l’édition la plus récente, un corrigendum ou amendement peut avoir été publié Catal og u e I E C - webstore i ec ch /catal og u e Application autonome pour consulter tous les renseignements bibliographiques sur les Normes internationales, Spécifications techniques, Rapports techniques et autres documents de l'IEC Disponible pour PC, Mac OS, tablettes Android et iPad Rech erch e d e pu bl i cati on s I E C - www i ec ch /search pu b La recherche avancée permet de trouver des publications IEC en utilisant différents critères (numéro de référence, texte, comité d’études,…) Elle donne aussi des informations sur les projets et les publications remplacées ou retirées E l ectroped i a - www el ectroped i a org Le premier dictionnaire en ligne de termes électroniques et électriques Il contient plus de 30 000 termes et définitions en anglais et en franỗais, ainsi que les termes ộquivalents dans langues additionnelles Egalement appelé Vocabulaire Electrotechnique International (IEV) en ligne G l oss re I E C - s td i ec ch /g l ossary Plus de 60 000 entrées terminologiques électrotechniques, en anglais et en franỗais, extraites des articles Termes et Dộfinitions des publications IEC parues depuis 2002 Plus certaines entrées antérieures extraites des publications des CE 37, 77, 86 et CISPR de l'IEC I E C J u st Pu bl i s h ed - webstore i ec ch /j u stpu bl i s h ed Restez informé sur les nouvelles publications IEC Just Published détaille les nouvelles publications parues Disponible en ligne et aussi une fois par mois par email S ervi ce Cl i en ts - webstore i ec ch /csc Si vous désirez nous donner des commentaires sur cette publication ou si vous avez des questions contactez-nous: csc@iec.ch I E C 60 69 5-1 -1 ® Edition 201 5-01 I N TE RN ATI ON AL S TAN D ARD N ORM E I N TE RN ATI ON ALE BASIC SAFETY PUBLICATION PUBLICATION FONDAMENTALE DE SÉCURITÉ F i re h azard tes ti n g – P art -1 : G u i d an ce for as ses si n g th e fi re h azard of el e ctrote ch n i cal prod u cts – F i re safe ty en g i n e eri n g E s s s re l ati fs au x ri sq u es d u feu – P arti e -1 : Li g n es d i rectri ces pou r l ' éval u ati on d e s ri s q u es d u fe u d es prod u i ts él e ctrotech n i q u es – I n g én i eri e d e l a sé cu ri té i n cen d i e INTERNATIONAL ELECTROTECHNICAL COMMISSION COMMISSION ELECTROTECHNIQUE INTERNATIONALE ICS 3.220.40; 29.020 ISBN 978-2-8322-1 960-7 Warn i n g ! M ake s u re th at you obtai n ed th i s pu bl i ca ti on from an au th ori zed d i s tri bu tor Atten ti on ! Veu i l l ez vou s ass u rer q u e vou s avez obten u cette pu bl i cati on vi a u n d i stri b u teu r ag ré é ® Registered trademark of the International Electrotechnical Commission –2– I EC 60695-1 -1 2:201 © I EC 201 CONTENTS FOREWORD I NTRODUCTI ON Scope Norm ative References Terms and Definitions The fire safety engineering process 4 General 4 Fire safety engineering calculations Validity of m ethods 5 Benefits of fire safety engineering 6 Objectives, requirements and performance Fire safety engineering objectives General Safety of life Conservation of property Continuity of operations Protection of the natural environment Preservation of heritage Functional requirements Perform ance criteria General Explicit perform ance criteria 3 I m plicit performance criteria Design fire scenarios and design fires Design fire scenarios Design fires 20 Data for fire safety engineering 20 Tests on electrotechnical products 21 General 21 Conditions for evaluation in fire tests 21 Electrotechnical product evaluations 21 As the source of ignition of a fire 21 As the victim of a fire 22 Test selection and/or developm ent 22 Annex A (informative) A probabilistic fire risk assessm ent 24 A The assessment of a fire risk in accordance with the Russian national standard GOST 004-91 [38] 24 A 1 I ntroduction 24 A Probability Q fc 24 A Probability Q fv 25 A Probability Qpf 25 A Probability Q ign 25 A Example 26 A 2.1 General 26 A 2.2 Test data 27 I EC 60695-1 -1 2: 201 © I EC 201 –3– A Calculation 27 Bibliograph y 29 Figure – Flowchart illustrating an example of the fire safety engineering process as applied to a m ajor proj ect in the built environment Table – Exam ples of design fire scenarios Table – Com mon ignition phenomena encountered in electrotechnical products 23 Table A – Long start-up m ode: enclosure (shell) tem peratures in the most heated uppoint 27 Table A – The enclosure temperature at the most heated point when working under abnormal conditions 28 Table A – Failure data for abnorm al operation 28 –4– I EC 60695-1 -1 2:201 © I EC 201 INTERNATI ONAL ELECTROTECHNI CAL COMMISSI ON F I RE H AZ ARD T E S T I N G – P a rt -1 : G u i d a n c e fo r a s s e s s i n g th e fi re h a z a rd o f e l e c tro te c h n i c a l p ro d u c ts – F i re s a fe t y e n g i n e e ri n g FOREWORD ) The I nternati on al Electrotechni cal Comm ission (I EC) is a worl d wid e organization for stan dardization com prisin g all n ation al el ectrotechnical comm ittees (I EC National Comm ittees) The object of I EC is to prom ote internati onal co-operation on all questions concerni ng stand ardi zati on in the el ectrical an d electronic fields To this end and in additi on to other acti vities, I EC publish es I nternational Stan dards, Techn ical Specifications, Technical Reports, Publicl y Avail abl e Specificati ons (PAS) an d Gu ides (h ereafter referred to as “I EC Publication(s)”) Thei r preparation is entrusted to technical comm ittees; any I EC National Comm ittee interested in the subj ect dealt with m ay partici pate in this preparatory work I nternational, governm ental an d n on governm ental organ izations l iaising with th e I EC also participate i n this preparation I EC collaborates closel y with the I ntern ational Organi zation for Stand ardization (I SO) in accordance with ditions determ ined by agreem ent between th e two organi zati ons 2) The form al decisions or ag reem ents of I EC on tech nical m atters express, as n early as possible, an i nternati onal consensus of opi nion on the rel evant subjects since each technical com m ittee has representati on from all interested I EC N ational Com m ittees 3) I EC Publications have the form of recomm endations for intern ational use an d are accepted by I EC National Com m ittees in that sense While all reasonable efforts are m ade to ensure that the tech nical content of I EC Publications is accu rate, I EC cann ot be h eld responsi ble for th e way in which th ey are used or for an y m isinterpretation by an y en d u ser 4) I n order to prom ote intern ational u niform ity, I EC National Com m ittees und ertake to apply I EC Publications transparentl y to the m axim um extent possible i n their national an d regi on al publicati ons Any d ivergence between an y I EC Publication and the correspondi ng national or regi on al publicati on sh all be clearl y in dicated in the latter 5) I EC itself d oes n ot provi de an y attestation of conform ity I n depend ent certificati on bodies provi de conform ity assessm ent services and, in som e areas, access to I EC m arks of conform ity I EC is not responsi ble for any services carri ed out by ind ependent certification bodi es 6) All users shou ld ensure that th ey have the l atest editi on of thi s publicati on 7) No liability shall attach to I EC or its directors, em ployees, servants or ag ents inclu din g in divi dual experts an d m em bers of its technical com m ittees and I EC Nati on al Com m ittees for any person al i njury, property d am age or other dam age of any nature whatsoever, wheth er di rect or indirect, or for costs (includ i ng leg al fees) and expenses arisi ng out of the publ ication, use of, or relian ce upon, this I EC Publicati on or any other I EC Publications 8) Attention is drawn to th e N orm ative references cited in th is publ ication Use of the referenced publ ications is indispensable for the correct applicati on of this publication 9) Attention is drawn to the possibility that som e of the elem ents of this I EC Publication m ay be the su bject of patent rig hts I EC shall not be held responsibl e for identifyi ng any or all such patent ri ghts I nternational Standard I EC 60695-1 -1 Ed has been prepared by I EC technical committee 89: Fire hazard testing I t has the status of a basic safety publication in accordance with I EC Guide 04 and I SO/I EC Guide 51 The text of this standard is based on the following docum ents: FDI S Report on votin g 89/1 237A/FDI S 89/1 242/RVD Full information on the voting for the approval of this standard can be found in the report on voting indicated in the above table I EC 60695-1 -1 2: 201 © I EC 201 –5– This publication has been drafted in accordance with the I SO/I EC Directives, Part A list of all the parts in the 60695 series, under the general title Fire hazard testing , can be found on the I EC web site IEC 60695-1 consists of the following parts: Part -1 0: Part -1 : Part -1 2: Part -30: Part -40: Guidance for assessing the fire hazard of electrotechnical products – General guidelines Guidance for assessing the fire hazard of electrotechnical products – Fire hazard assessment Guidance for assessing the fire hazard of electrotechnical products – Fire safety engineering Guidance for assessing the fire hazard of electrotechnical products – Preselection testing process – General guidelines Guidance for assessing the fire hazard of electrotechnical products – I nsulating liquids This standard is to be used in conj unction with I EC 60695-1 -1 and I EC 60695-1 -1 The comm ittee has decided that the contents of this publication will remain unchanged until the stability date indicated on the I EC web site under "http://webstore iec.ch" in the data related to the specific publication At this date, the publication will be • • • • reconfirm ed, withdrawn, replaced by a revised edition, or amended –6– I EC 60695-1 -1 2:201 © I EC 201 INTRODUCTION Fire safety engineering Fire safety engineering concerns the application of engineering m ethods based on scientific principles to the development or assessm ent of designs in the built environment through the anal ysis of specific fire scenarios or through the quantification of risk for a group of fire scenarios This is in order to achieve fire safety engineering objectives, which typicall y are: a) b) c) d) e) to to to to to protect life safety, protect property, maintain the continuity of operations, protect the natural environment, and preserve heritage The analysis is based on calculations that use input data obtained principally from quantitative fire tests Fire safety engineering (FSE) is a discipline increasingl y being used in support of performance-based national fire safety regulations in m an y countries and regional jurisdictions throughout the world The eight parts of I SO/TR 3387 (see Clause and [1 ] to [6]) and I SO 23932 outline the fundam ental methodologies and uses of FSE Further detailed aspects of FSE are covered in I SO 6730 [7], I SO/TS 6732 [8], I SO/TS 6733, ISO 6734 [9], I SO 6735 [1 0], I SO 6736 [1 ], I SO 6737 [1 2] and I SO/TR 6738 I n addition to purel y performance-based regulations, man y countries are also using FSE to supplement prescriptive regulations by appl ying FSE principles to specific design aspects, where reduced costs, alternative practices, improved performance and im proved safety are the objectives The I nternational M aritime Organization (I MO) is using FSE and the I SO standards m entioned above to develop fire safety designs for ships These are considered to be an im provem ent on designs based on prescriptive fire safety requirem ents Qualitative and quantitative fire tests Man y standardised fire test methods give information on the performance of a m aterial or end product as measured in the test, which m ay or may not be related to a real fire scenario or real installation practices These qualitative fire test methods result in a “pass” or “fail” and/or a product or material ranking They play an important role in prescriptive regulations, and the results of a qualitative test can be used indirectl y in fire hazard assessm ent of electrotechnical products, but they are not suitable for directl y supporting performance-based design Most standardized test methods developed by the I EC for electrotechnical products are of the qualitative type I t is agreed within I SO and the I EC that this type of fire test will continue to be m aintained and, where necessary, developed I t is recognised that, even if the use of these standards is in prescriptive cod es, product data from m any of these standards m ay be potentiall y adaptable for fire safety engineering purposes I n contrast, quantitative fire tests are increasingly being used and developed, and these provide data that can be input to fire safety engi neering calculations Various quantitative fire tests have been developed by I SO, som e of whi ch can be used to assess the performance of electrotechnical products (see 4) I EC 60695-1 -1 2: 201 © I EC 201 –7– F I RE H AZ ARD T E S T I N G – P a rt -1 : G u i d a n c e fo r a s s e s s i n g th e fi re h a z a rd o f e l e c tro te c h n i c a l p ro d u c ts – F i re s a fe t y e n g i n e e ri n g S cop e This part of I EC 60695 is intended as a general guideline for I EC Product Com mittees and provides: • • • • • an explanation of the principles and uses of fire safety engineering; guidance on the use of fire safety engineering in the design of electrotechnical products; fire safety engineering terminolog y, and concepts; an indication of properties, data and tests needed for input into fire safety engineering assessm ents; inform ative references This international standard is not intended to be a detailed technical design guide, but is intended to provide guidance for product comm ittees on fire safety engineering m ethods and perform ance based test information needs for use in performance based designs and fire hazard assessm ents of electrotechnical m aterials, assem blies, products and system s More detailed inform ation on fire safety engineering is contained in the I SO/TR 3387 series of docum ents (see Clause and [1 ] to [6]) and in I SO 23932 NOTE Furth er d etail ed aspects of FSE are covered i n I SO 6730 [7], I SO/TS 6732 [8], I SO/TS 6733, I SO 6734 [9], I SO 6735 [1 0], I SO 6736 [1 ], I SO 6737 [1 2] and I SO/TR 6738 This basic safety publication is intended for use by technical com mittees in the preparation of standards in accordance with the principles laid down in I EC Guide 04 and I SO/I EC Guide 51 One of the responsibilities of a technical committee is, wherever applicable, to m ake use of basic safety publications in the preparation of its publications The requirements, test methods or test conditions of this basic safety publication will not appl y unless specificall y referred to or included in the relevant publications N o rm a t i ve Re fe re n c e s The following docum ents, in whole or in part, are normativel y referenced in this document and are indispensable for its application For dated references, onl y the edition cited applies For undated references, the latest edition of the referenced docum ent (including an y amendments) applies I EC 60695-1 -1 0, Fire hazard testing – Part 1-10: Guidance for assessing the fire hazard of electrotechnical products – General guidelines IEC 60695-1 -1 , Fire hazard testing – Part 1-11: Guidance for assessing the fire hazard of electrotechnical products – Fire hazard assessment IEC 60695-4, Fire hazard testing – Part 4: Terminology concerning fire tests for electrotechnical products –8– I EC 60695-1 -1 2:201 © I EC 201 IEC Guide 04, The preparation of safety publications and the use of basic safety publications and group safety publications ISO/I EC Guide 51 , Safety aspects – Guidelines for inclusion in standards ISO 3943: 2008, Fire safety – Vocabulary I SO/TR 3387-2: Fire safety engineering – Part 2: Design fire scenarios and design fires ISO/TR 3387-8, Fire safety engineering – Part 8: Life safety: Occupant behaviour, location and condition ISO/TS 6733, Fire safety engineering – Selection of design fire scenarios and design fires ISO/TR 6738, Fire safety engineering – Technical information on methods for evaluating behaviour and movement of people ISO/TR 7252: 2008, Fire tests – Applicability of reaction to fire tests to fire modelling and fire safety engineering I SO 23932: 2009, Fire safety engineering – General principles Terms and Definitions For the purposes of this docum ent, the term s and definitions given in I SO 3943: 2008 and I EC 60695-4: 201 2, som e of which are reproduced below for the user’s convenience, as well as the following appl y 3.1 absorptivity fraction of the incident radiation that is absorbed by a surface on which it falls Note to entry: Absorpti vity i s dim ensionless 3.2 active fire protection action taken to reduce or prevent the spread and effects of fire in response to the detection of the fire Note to entry: Exam ples include th e application of agents (e g hal on g as or water spray) to th e fire, or th e control of ventilati on 3.3 available safe escape time ASET tim e available for escape for an individual occupant, the calculated tim e interval between the tim e of i g ni ti o n and the tim e at which conditions becom e such that the occupant is estimated to be incapacitated, i e unable to take effective action to escape to a safe refuge or place of safety see also required safe escape time (3 40) Note to entry: Th e tim e of igniti on can be known, e g in the case of a fire m odel or a fire test, or it m ay be assum ed, e g it m ay be based upon an estim ate workin g back from the tim e of detection The basis on which th e tim e of ignition is d eterm ined i s al ways stated Note to entry: This defi nition equates incapacitati on with failu re to escape Other criteri a for ASET are possible I f an alternate criterion is selected, it is necessary that it be stated – 54 – I EC 60695-1 -1 2:201 © I EC 201 sécurité incendie im plique idéalem ent une collecte de données de réponse au feu continue et multipoint relative au produit électrotechnique sur l’ensemble de la durée de l’incendie de dim ensionnem ent 9.3 9.3.1 Evaluations des produits électrotechniques En tant que sou rce d’allumage d’un incendie Concernant l’allum age du produit concerné, l’entrée de données dans les calculs d’ingénierie de la sécurité incendie se fera sous la forme de probabilités d’allum age fondées sur l’anal yse statistique de données historiques, ainsi que de données concernant la nature de la croissance ultérieure du feu initial Actuellement, il n’existe aucune donnée quantitative relative la croissance du feu, obtenue partir de scénarios d’incendie, concernant un produit électrotechnique en tant que source d’allum age L'I EC invite les com ités regrouper ces données et les m ettre disposition Il existe une norm e nationale [38] qui com porte une évaluation de la probabilité d’un incendie déclenché par un produit électrotechnique Des informations supplémentaires sont données dans l’Annexe A L’allum age d’un produit électrotechnique peut être provoq ué par une partie de com posant sous tension électrique, et les conditions pouvant être l’origine de l’allum age sont de quatre types: un échauffement anormal, un court-circuit, des arcs électriques ou étincelles accidentels, ou un fort courant de crête transitoire Le Tableau énum ère les origines possibles de ce type de phénom ène ainsi que les conséquences éventuelles Des calculs ultérieurs d’ingénierie de la sécurité incendie peuvent s’intéresser la croissance du feu dans un matériau ou produit électrotechnique en tant que composant d’un produit plus im portant, m ais égalem ent la croissance du feu d’un produit électrotechnique dans le milieu environnant, par exem ple un appareil domestique ou un équipement de bureau tel qu’un ordinateur, un poste de télévision ou une machine laver, utilisé dans une zone d’occupation ou d’habitation 9.3.2 En tant que victime d’un incendie Lorsqu’un produit électrotechnique est considéré comme étant victime d’un incendie existant, le processus d’ingénierie de la sécurité incendie est identique au processus appliqué tout matériau ou produit Cependant, l’impact d’un incendie extérieur peut provoquer un défaut électrique susceptible de contribuer avec une énergie supplém entaire la croissance du feu , et il sera nécessaire de prendre en considération cette éventualité L’évaluation peut intégrer des produits électrotechniques considérés com me des composants d’un bâtiment, d’un véhicule ou d’un système de transport, d’un réseau inform atique ou d’un e autre structure plus grande dans l’environnem ent bâti A titre d’exem ple, elle pourrait intégrer le câblage d’alim entation électrique ou de communication dans les chemins de câblage, dans les espaces dissim ulés des locaux de service, dans les locaux télécom , les centres de données, les arm oires de transform ateur ou dans les tableaux de fusibles des câbles de puissance 9.4 Sélection et/ou développement des essais De nom breux essais au feu actuels de l’ I SO et de l'I EC ont été développés l’origine afin de fournir des données d’entrée pour les codes prescriptifs et les normes et sont des essais qualitatifs au feu Certains peuvent être adaptables afin de fournir des données d’entrée pour l’ingénierie de la sécurité incendie A l’avenir, la tâche de l’I SO et de l'I EC consistera adapter constamment les essais existants, ou développer de nouveaux essais, afin de répondre aux besoins de données d’entrée de l’ingénierie de la sécurité incendie et des codes axés sur la perform ance qui se concentrent largement sur des évaluations de la croissance du feu, la résistance au feu et la durée d’évacuation, plutôt que sur des critères d’acceptation/de refus point unique prédéterminés Les ensem bles de données d’entrée I EC 60695-1 -1 2:201 © I EC 201 – 55 – pour l’ingénierie de la sécurité incendie sont généralement continus ou m ultipoints, dépendants du temps et ils sont directem ent reliés aux scénarios d’incendie de dim ensionnement sélectionnés Divers essais quantitatifs au feu ont été développés par l’I SO NOTE A titre d’exem ples d e ce type d’essais, on peut citer: l’I SO 5658 [25], l’I SO 5660 [26], l’I SO 9239 [27], l’I SO 9705 [28], l’I SO 21 36 [29], l’I SO 2949 [30], l’I SO 4696 [31 ], l’I SO/TS 7431 [32] et l’I SO 24473 [33] Des essais quantitatifs de perform ance au feu basés sur les scénarios ont également été développés NOTE A titre d’ exem ples d e ce type d’ essais, on peut citer: l’I SO 3784 [34], l’I SO 3785 [35], l’I SO 20632 [36] et l’I SO 22269 [37] NOTE Quatorze essais I SO de réaction au feu sont évalués dans l ’I SO 7252 en term es d’appl icabi lité la m odélisation des incendi es et l’in géni erie d e la sécu rité incendi e Tableau – Phénomènes d'allumage courants dans les produits électrotechniques (d’ après l'I EC 60695-1 -1 0: 2009) Phénomène a Echauffem ents anorm au x NOTE Certains produits di ssipent de l a chaleur en fonction nem ent norm al Surintensité d ans un cond ucteur Contacts défectueu x Cou rants de fuite (perte d'isolem ent et échauffem ents) Défail lance d'u n com posant, d'un organe i nterne ou d'un systèm e associé (par exem ple venti lation) Déform ations m écaniques entrnant une m odificati on des contacts ou d u systèm e d'i solation Grippag e d'un arbre d e m oteur (rotor bloq ué) Vieillissem ent therm ique prém aturé Cou rt-ci rcuit Contact direct de parties d uctrices sous tension des potentiels différents (d esserrag e de bornes, conducteurs accidentell em ent libérés, pén étration de corps étran gers ducteurs, etc ) Dég radation prog ressive de certains com posants entrnant un e baisse d e leur résistance d'isol em ent Après défaill ance sou dai ne d'u n com posant ou d'un org an e intern e Cause extern e au prod uit (su rtension du réseau, action m écanique accid entel le m ettan t nu des parti es sous tension ou les m ettant en contact, etc ) Cause i nterne (com m utations avec dégrad ation progressive d e certains com posants et pén étrati on d'hum idité) Après défaill ance soudai ne d'u n com posant ou d'un org an e intern e Défaut du circuit électri qu e Au début, les systèm es de protection b n e sont pas sollicités (sauf cas de protection spéciale), ils peuvent être acti vés après u ne d urée variable La tem pérature s'élève gradu el lem ent et quel qu efois très lentem ent I l peut en résulter u ne accumulation im portante de chal eu r et d'efflu ents dans le voisinage d u produit, suffisante pour entretenir le feu d ès l'inflam m ation L'accum ulation et l a diffusion d e gaz infl amm ables dans l'air peu vent donn er li eu un allum age ou un e explosion, notam m ent dans des prod uits herm étiques U n arbre m oteu r bl oq u é (rotor bl oq u é) peu t en trn er u n feu cou van t ou u n e i n fl am m ation cause d e l ’ éch au ffem en t excessi f d es en rou l em en ts d u m oteu r Les systèm es de protection b sont sollicités L'élévati on de tem pérature est im portante après un tem ps très court et est très local isée Em ission éventuelle d e lum ière, de fum ées, de gaz inflam m ables Projection de m atéri au x ou de m atières incan descents Etincelles et arcs électriq ues accidentels NOTE Certains produits produisent des arcs électri ques et d es étincell es en fonctionn em ent norm al Les systèm es de protection b peuvent n e pas toujours être soll icités Les déform ations de nature m écaniq ue et les changem ents de structu re provoqu és par l'u n qu elcon que des trois ph én om ènes peu vent entrn er l'appariti on des d eu x autres Les systèm es de protection peuvent être therm iques, m écaniques, él ectriq ues ou électroni q ues Fort cou rant de crête transitoi re a b Les systèm es de protection b peuvent n e pas toujours être soll icités Em ission éventuell e de lum ière visible, de g az inflam m ables et de flamm es Risque él evé d'inflam m ation en atm osphère explosibl e L'inflam m ation peut se produire localem ent sur l es com posants ou dans l es gaz envi ronnants ght International Electrotechnical Commission I EC 60695-1 -1 2:201 © I EC 201 Conséquences – 56 – Origine I EC 60695-1 -1 2:201 © I EC 201 – 57 – An n e xe A (informative) U n e é va l u a ti o n p ro b a b i l i s te d ' u n ri s q u e d ' i n c e n d i e A E va l u a t i o n d ’ u n ri s q u e d ’ i n c e n d i e s e l o n l a n o rm e n a t i o n a l e ru s s e G O S T 0 4-9 A [3 ] I n t ro d u c t i o n L’évaluation d’un risque d’incendie conform ém ent la norme GOST 2.1 004-91 reflète une approche globale, intégrant des m éthodes probabilistes fondées sur des phénomènes stochastiques ph ysicochimiques contribuant un allumage, ainsi que sur des méthodes déterm inistes fondées sur une mesure directe, et impliquant la comparaison des résultats obtenus partir de méthodes d’essai normalisées Une probabilité adm issible d’incendie ( Q f ) a été spécifiée dans la GOST 004-91 et se monte -6 par unité par an Si Q f est supérieure -6 , la décision est prise de modifier ou non le produit électrotechnique ou de changer son mode d’installation Les m éthodes d’évaluation d’un risque d’incendie électrique citées dans la GOST 2.1 004-91 ont été soum ises une étude long term e, sur vingt ans, et, ce jour, elles ont été approuvées officiellement pour être utilisées dans treize normes nationales de la Fédération de Russie et dans plus de vingt spécifications pour divers produits électrotechniques incluant les chauffages électriques, les lam pes et les sonnettes électriques On utilise la formule suivante: Qf = Q fc Q fv Qpf Q i gn × × × (A ) où Qfc est la probabilité (par produit et par an) d’apparition d’un défaut électrotechnique dans le com posant du produit (calculée partir de statistiques réalisées d’après des données historiques) Qfv est la probabilité que le paramètre de défaut électrotechnique caractéristique (courtcircuit, surcharge de courant ou résistance transitoire, par exem ple) soit com pris dans la gamme de valeurs dangereuses d’inflamm ation, Qpf est la probabilité que la protection (protection électrique ou protection contre la surchauffe, par exem ple) échoue, et Qign est la probabilité que le matériau com bustible présente un danger d’incendie soit en atteignant un état critique soit par allum age (sur la base de données de performance d’essai) S’il existe k modes d’incendie anormaux distincts, caractéristiques de la fonction du produit électrotechnique, alors: Qf = k − ∏[ i1 = − Qfc Qfv Qpf Qign )] i ( ⋅ ⋅ ⋅ (A 2) NOTE Les com ités de prod uit de l'I EC, les pom piers et les m em bres des com ités d’étud es sont invités développer/fournir des donn ées pour l’ application d u calcul statistique li é au x form ules du A – 58 – A Probabil ité I EC 60695-1 -1 2:201 © I EC 201 Q fc La probabilité, Qfc , est obtenue partir de l’anal yse statistique des données historiques fournies par les laboratoires d’essai et les services d’entretien des fabricants Elle peut être déterminée en termes de fraction d’un taux de défaillance global du produit en m ultipliant ce taux de défaillance par un coefficient approprié qui tient com pte de la proportion de défaillances présentant un danger d’incendie A Probabil ité Q fv La probabilité, Qfv , est définie com m e suit Les situations présentant un danger d’incendie caractéristiques du produit sont déterm inées par un paramètre électrotechnique approprié Par exemple, un court-circuit peut provoquer une situation de danger d’incendie, tandis qu’un courant de court-circuit fournit un param ètre électrotechnique caractéristique La situation de danger d’incendie est possible uniquem ent dans une plage définie de courants de courtcircuit Les plages de valeurs présentant un danger d’incendie pour un paramètre donné sont déterminées dans le cadre d’une recherche expérim entale associée la probabilité Q fv estim ée Pour ce faire, on définit les valeurs m axim ale et m inimale présentant un danger d’incendie pour un paramètre électrotechnique caractéristique Pour le cas général: Qfv = Nf / Np = [ Xhaz (m ax) – Xhaz (m in) ] / [ Xop (m ax) – Xop (m in) ] (A 3) où: Nf est la plage de valeurs dangereuses du paramètre électrotechnique caractéristique choisi (par exem ple, courant électrique ou résistance transitoire), est la gamm e de valeurs de fonctionnem ent, sont les valeurs dangereuses m aximale et m inim ale du param ètre électrotechnique caractéristique choisi, et sont les valeurs de fonctionnem ent m aximale et minimale, Np Xhaz (m ax) et Xhaz (m in) Xop (m ax) et Xop (m in) A Probabi l ité Qpf La probabilité d’une défaillance de la protection électrique, Q pf, est estim ée sur la base de ses données de fiabilité S’il n’existe aucune protection pour éviter la défaillance, Q pf est égale un A A Probabil ité Qi g n Gén érali tés Qign est la probabilité que le matériau com bustible devienne un danger d’incendie, soit par l’apparition d’une situation critique, soit par allumage (sur la base des données de perform ance d’essai) En fonction du type de produit électrotechnique, la situation critique peut être définie de différentes manières, par exemple la production d’une quantité définie de fumée ou l’apparition d’une tem pérature critique I EC 60695-1 -1 2: 201 © I EC 201 A.1 5.2 – 59 – Qign calculée sur la base d’un critère de défaillance discret Lorsq u e l ’on uti lise u n in d ice d iscret (al lum age ou n iveau d ’ ém issi on d e fum ée, par exem ple) en tan t qu e critère d e d an ger d ’i ncen d i e, d es expérim en tati ons en l aboratoire son t réal isées afi n d e déterm in er Q i g n Qi gn est l a probabi l ité q ue le critère d e défai l l ance discret soit attei nt dans l es di tions d ’égal i té: Q fc = Qpf= Q fv = (A 4) et el l e est calcu l ée l ’ai d e d e l a form u le su i vante: Qi gn = m / n ( A ) où : m = n om bre d ’ essais ayan t abou ti un e d éfai l lan ce, et n = n om bre total d ’essais A.1 5.3 Qign calculée en termes de fonction continue Dans le cas où l a probabi l ité de d éfail l ance est m esu rée en term es d e fonction tin u e (tem pérature, par exemple) au li eu d’ u n critère d ’acceptati on/de refus, un e d istri bu tion d e probabi l i té est présum ée, et: Qign = ? ( h ) (A 6) où : ? (h) = l a probabi l i té, et h = argum en t d e l a foncti on d e densité d e probabi li té ch oisi e Par exem pl e, d ans l e cas d ’ un critère d e tem pérature h = Tc −Tm ?/ N ( A ) où Tm = m oyenn e arithm éti q ue d es val eurs Ti , c’ est-à-d ire T = m N Ti N? i =1 Ti = tem pérature m esurée l a plus él evée d u produ i t en essai i , Tc = tem pérature cri tiq u e d u m atériau i nfl am m able en essai , N = nom bre total d ’essais, et σ = écart-type d es d on n ées expérim en tales; (A 8) – 60 – I EC 60695-1 -1 2:201 © I EC 201 N σ = ∑ (T i − T m ) i =1 N −1 (A 9) NOTE Dans une étu de d es matéri au x d’isol ation structurel le, la tem pérature critiqu e, égal e 80 % de la val eu r therm odynam ique de l a tem pérature d’al lum age A.2 A.2.1 Tc, a été prise com m e étant Exemple Généralités L’exemple suivant est une évaluation de la probabilité de survenue d’un incendie dans un auxiliaire électrique capacitif (CECG, en anglais «capacitive electrical control gear») pour lampes fluorescentes (40 W et 220 V) conformément la norme nationale russe, GOST 004-91 La probabilité de la survenue d’un défaut dans un CECG, engendrant une défaillance électrotechnique dangereuse, est donnée par le produit de Q fc et Q fv On présum e qu’il n’ y a aucun système de protection en service et donc que Q pf = Nous avons, par conséquent: Qf = Qfc × Qfv × Qig n Dans cet exem ple, Q ign est calculée en tant que probabilité d’atteindre ou de dépasser une température critique, Tc Qign est la probabilité que la surface du CECG atteigne ou dépasse la température représentant un danger d’incendie dans la zone la plus chaude (la température représentant un danger d’incendie est égale au point d’allum age (température d’auto-allum age) du m atériau isolant dans le CECG Elle est obtenue par comparaison d’une température de défaillance moyenne m esurée avec une tem pérature m oyenne m esurée au ‘point chaud’ A.2.2 Données d’essai On a identifié trois modes de fonctionnement anorm al distincts, dont chacun est susceptible de présenter un danger d’incendie I l s’agit du: ) Mode de démarrage long 2) Mode de condensateur court 3) Mode de dém arrage long avec condensateur court Le Tableau A présente les données de tem pérature obtenues partir de dix essais faisant intervenir l’un des m odes de fonctionnement anormal, le m ode de démarrage long Tableau A.1 – M ode de démarrage long: températures de l’enceinte (coqu e) au niveau du point le plus chaud Nom bre d ’essais T / K A.2.3 10 372 380 378 375 378 372 375 376 374 370 Calculs La moyenne arithmétique de ces températures, Tm = 375 K ( θ m = 02 ° C) avec un écart-type, σ = 3,1 K I EC 60695-1 -1 2: 201 © I EC 201 – 61 – N OTE T est u ti lisé pour d ési gner l es tem pératures th erm od yn am iqu es, θ tem pératu res en Cel si us est uti l i sé pou r d ési g ner l es Pour calcu ler Q i g n , il est d ’ abord nécessaire d e d éterm i ner u n e tem pérature d e dan ger critiq ue, Tc , pu is de d éterm i ner l a probabi l ité d ’appari tion ou d e d épassem en t de cette tem pérature Tc est obtenu comm e su it: 10 ?{ ( Tc = i =1 Ts ) i + (Tf )i } 20 Où Ts Tf = tem pérature laq uel l e comm ence l’ ém ission d e fum ée, et = tem pérature d ’ appariti on d ’u n e défai l l ance d u CECG et, d ans cet exem ple, on a trou vé q ue Tc était égal 442, K ( θ c = 69, ° C) En présum an t un e d istributi on d e probabil i té t de Stu den t, on calcu l e l e param ètre h com m e su it: h= Tc − Tm ? / 10 = (442, – 375)/(3, / 3, 62) = 67, I l existe d egrés de li berté, ( n -1 ), et l a d istri buti on d e probabili té t d e Stu den t d on n e u ne valeur effecti ve d e zéro (8, 34 × -1 ) pour ? ( h ) qu ant h est égal 67, Par conséq uent, d ans ce cas, Q i gn = et d onc Q f = Les don n ées d’ essai sont présentées d ans l e Tabl eau A pour l es deu x au tres m od es d e foncti onn em en t, et de faỗon sim il aire, on peu t calcu l er les valeurs h et par conséqu ent les valeurs Qi gn Tableau A.2 – Température de l’enceinte au point le plus chaud pour un fonctionnement en conditions anormales Paramètre Mode de condensateur court Mode de démarrage long avec condensateur court Tm / K 380 430 σ/K 5, 7, 38 Les d on n ées d e d éfai llan ce pour l ’ ensem ble des trois m odes d e fonction nem ent an orm al son t résum ées dans l e Tabl eau A – 62 – I EC 60695-1 -1 2:201 © I EC 201 Tableau A.3 – Données de défail lance pou r fonctionnement anorm al Paramètre M ode de dém arrag e l ong M ode de condensateu r court M ode de dém arrag e l ong avec conden sateu r court Q fc × Q fv a 0, 06 0, 0, 006 h 67, 38, 5, Qi g n = ϕ (h) a 8, 34 × –1 c’est-à-dire effectivem ent nul , 47 × –1 c’est-à-dire effectivem ent nul 0, 000290 Don nées fondées sur une anal yse statistique de d on nées historiq ues ém anant des laboratoi res de fabricants La probabilité d’incendie dans le dispositif CECG est donc calculée comme suit: Qf = – [(1 − (0, 06 × 0)) × (1 − (0, × 0)) × (1 − (0, 006 × 0, 000290))] = – [1 × × 0, 99999826] = , 74 × –6 Cette valeur est supérieure –6 et la probabilité d’incendie est donc considérée comm e non adm issible U ne modification du dispositif serait donc recom mandée; par exem ple, l’intégration d’un système de protection I EC 60695-1 -1 2:201 © I EC 201 – 63 – Bibliographie [1 ] I SO/TR 3387-1 , Fire safety engineering – Part 1: Application of fire performance concepts to design objectives [2] I SO/TR 3387-3, Fire safety engineering – Part 3: Assessment and verification of [3] I SO/TR 3387-4, Fire safety engineering – Part 4: Initiation and development of fire and generation of fire effluents [4] I SO/TR 3387-5, Fire safety engineering – Part 5: Movement of fire effluents [5] I SO/TR 3387-6, Fire safety engineering – Part 6: Structural response and fire spread beyond the enclosure of origin [6] I SO/TR 3387-7, Fire safety engineering – Part 7: Detection, activation and [7] I SO 6730, Ingénierie de la sécurité incendie – Evaluation, vérification et validation [8] I SO 6732, Ingénierie de la sécurité incendie – Evaluation du risque d’incendie [9] I SO 6734, Ingénierie de la sécurité incendie – Exigences régissant les équations algébriques – Panaches de feu [1 0] I SO 6735, Ingénierie de la sécurité incendie – Exigences régissant les équations algébriques – Couches de fumée [1 ] I SO 6736, Ingénierie de la sécurité incendie – Exigences régissant les équations algébriques – Ecoulements en jet sous plafond [1 2] I SO 6737, Ingénierie de la sécurité incendie – Exigences régissant les équations algébriques – Ecoulements au travers d’une ouverture [1 3] I SO 6707-1 , Bâtiment et génie civil – Vocabulaire – Partie 1: Termes généraux [1 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Calorimétrie ouverte – Mesurage de la vitesse de [34] de surface et d’éléments de matelas inflammabilité réduite production de chaleur et de produits de combustion dans le cas de feux ayant un débit thermique inférieur ou égal 40 MW I SO 3784-1 et -2, Essais de réaction au feu des systèmes de fabrication de panneaux de type sandwich [35] I SO 3785-1 et -2, Essais de réaction au feu des faỗades [36] I SO 20632, Essais de rộaction au feu – Essai en chambre de petite taille de produits ou systèmes de calorifugeage de tuyauterie I EC 60695-1 -1 2:201 © I EC 201 – 65 – [37] I SO 22269, Essais de réaction au feu – Evolution du feu – Essai en vraie grandeur pour les escaliers et les revêtements d’escaliers [38] GOST 2.1 004-91 , Occupational safety standards system – Fire safety – General requirements , Euro-Asian Council for Standardization, Metrolog y and Certification (EASC), 992 _ I N TE RN ATI O N AL E LE CTRO TE CH N I CAL CO M M I S S I O N 3, ru e d e Va re m bé P O B ox CH -1 1 G e n 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