ما هو وميض القوس الكهربائي؟

وميض القوس الكهربائي هو إطلاق مفاجئ للطاقة الكهربائية يحدث عندما يتسبب عطل أو ماس كهربائي في حدوث قوس كهربائي بين موصلين أو موصل وأرض. يمكن لوميض القوس الكهربائي أن يولد حرارة شديدة وضوءًا وصوتًا وضغطًا شديدًا يمكن أن يؤذي أي شخص قريب منه.

ما مدى سخونة وميض القوس الكهربائي؟

يمكن أن يصل وميض القوس الكهربائي إلى درجات حرارة تصل إلى 35,000 درجة فهرنهايت، وهي درجة حرارة أعلى من سطح الشمس. يمكن لهذه الحرارة الشديدة أن تشعل الملابس وتذيب المعادن وتسبب حروقًا شديدة في الجلد والعينين.

يمكن أن تشكل الحرارة الناتجة عن وميض القوس الكهربائي خطرًا كبيرًا على الإنسان، حتى لو لم يتعرض مباشرة للقوس الكهربائي. يمكن للحرارة المشعة أن تسبب حروقًا من الدرجة الثانية أو الثالثة لأي جلد مكشوف على بعد عدة أقدام من القوس الكهربائي. يمكن للحرارة أيضًا أن تشعل المواد القابلة للاشتعال، مثل الملابس أو الشعر أو الورق، وتسبب إصابات أكثر خطورة. وعلاوة على ذلك، يمكن للحرارة الشديدة أن تلحق الضرر بالجهاز التنفسي وتسبب إصابات استنشاق، خاصة إذا كان هناك دخان أو غازات سامة. ولذلك، من الضروري ارتداء معدات الوقاية الشخصية المناسبة وتجنب العمل بالقرب من المعدات الكهربائية المجهزة بالطاقة كلما أمكن ذلك.

ما هي قوة انفجار وميض القوس الكهربائي؟

يمكن لوميض القوس الكهربائي أيضًا أن يخلق موجة انفجارية قوية يمكن أن تطيح بالعمال من على أقدامهم وتقذف بالأشياء عبر الغرفة وتضر بالمعدات والهياكل. يمكن أن تتراوح قوة الانفجار من بضعة أرطال لكل بوصة مربعة (psi) إلى عدة آلاف رطل لكل بوصة مربعة، اعتمادًا على الجهد والتيار والمسافة من القوس الكهربائي.

ما هي المخاطر التي يتعرض لها الإنسان من وميض القوس الكهربائي؟

يمكن أن يسبب وميض القوس الكهربائي إصابات خطيرة ووفيات للعمال الذين يتعرضون له. بعض الآثار الشائعة لوميض القوس الكهربائي هي:

• الحروق الحرارية: يمكن أن تتسبب الحرارة الشديدة الناتجة عن وميض القوس الكهربائي في حروق عميقة ومؤلمة يمكن أن تلحق الضرر بالجلد والعضلات والأعصاب والأعضاء. يمكن أن تؤدي الحروق أيضاً إلى الإصابة بالعدوى والندبات والتشوهات.
• إصابات العين: يمكن أن يتسبب الضوء الساطع المنبعث من وميض القوس الكهربائي في العمى المؤقت أو الدائم، بالإضافة إلى تلف شبكية العين والقرنية والعدسة. كما يمكن لإصابات العين أن تضعف الرؤية وتسبب حساسية للضوء وتزيد من خطر الإصابة بإعتام عدسة العين والمياه الزرقاء.
• فقدان السمع: يمكن للضوضاء الصاخبة الناتجة عن وميض القوس الكهربائي أن تمزق طبلة الأذن، وتضر الأذن الداخلية، وتسبب فقدان السمع المؤقت أو الدائم. يمكن أن يؤثر فقدان السمع أيضاً على التوازن والتواصل وجودة الحياة.
• مشاكل الجهاز التنفسي: يمكن أن يؤدي الدخان والغازات المنبعثة من وميض القوس الكهربائي إلى تهيج الرئتين والحلق والأنف، ويسبب السعال والصفير وضيق التنفس والربو. كما يمكن أن تكون بعض الغازات، مثل أول أكسيد الكربون، سامة وتسبب التسمم وتلف الدماغ والموت.
• السكتة القلبية: يمكن أن تؤدي الصدمة الكهربائية الناتجة عن وميض القوس الكهربائي إلى توقف القلب وتسبب عدم انتظام ضربات القلب وتلف عضلة القلب. يمكن أن تؤدي السكتة القلبية أيضاً إلى تلف الدماغ والغيبوبة والوفاة.
• الصدمة النفسية: يمكن أن تسبب تجربة وميض القوس الكهربائي اضطراب ما بعد الصدمة (PTSD) والقلق والاكتئاب واسترجاع الذكريات. يمكن أن تؤثر الصدمة النفسية أيضاً على الذاكرة والتركيز والنوم والعلاقات.
• انهيار الرئة: يمكن لقوة الانفجار الناجمة عن وميض القوس الكهربائي أن تخلق موجة صدمة تنتقل بسرعة أكبر من سرعة الصوت. يمكن لموجة الصدمة هذه أن تضغط الهواء في الرئتين وتتسبب في تمزقها أو انهيارها. تُعرف هذه الحالة باسم استرواح الصدر. يمكن أن يتسبب انهيار الرئة في صعوبات شديدة في التنفس وألم في الصدر وانخفاض ضغط الدم وزرقة الجلد (زرقة الجلد). كما يمكن أن يكون انهيار الرئة مهدداً للحياة ويتطلب علاجاً طارئاً باستخدام أنبوب الصدر أو الجراحة.

ما هي حدود السعرات الحرارية ولماذا هي مهمة؟

حد السعرات الحرارية هو مقياس لكمية الطاقة الحرارية التي يمكن أن تسبب حروقاً من الدرجة الثانية على جلد الإنسان. ويتم التعبير عنه بالسعرات الحرارية لكل سنتيمتر مربع (كال/سم)²). الحرق من الدرجة الثانية هو حرق يؤدي إلى تلف الطبقات الخارجية والداخلية من الجلد، مما يسبب بثورًا وألمًا وتورمًا.

تعتبر حدود السعرات الحرارية مهمة لأنها تساعد على تحديد مستوى الحماية التي يحتاج العمال إلى ارتدائها عند العمل بالقرب من المعدات الكهربائية التي يمكن أن تسبب وميضًا كهربائيًا. ويُعرف مستوى الحماية أيضًا بحدود الحماية من وميض القوس الكهربائي (AFPB) أو حدود خطر وميض القوس الكهربائي (AFHB).

إن AFPB أو AFHB هي المسافة من مصدر القوس حيث تكون الطاقة الساقطة مساوية أو أقل من حد معين من السعرات الحرارية. كلما كان حد السعرات الحرارية أقل، كلما كانت الحدود أقرب، وكلما ارتفع مستوى الحماية المطلوبة. وكلما ارتفع حد السعرات الحرارية كلما كان الحد الفاصل أبعد، وكلما انخفض مستوى الحماية المطلوبة.

أحد حدود السعرات الحرارية الأكثر استخدامًا على نطاق واسع هو 1.2 كال/سم^2، والذي يستند إلى معيار الجمعية الوطنية للحماية من الحرائق (NFPA 70E) للسلامة الكهربائية في مكان العمل. ينص معيار NFPA 70E على أن العمال يجب أن يرتدوا ملابس ومعدات حماية شخصية (PPE) ذات تصنيف القوس الكهربائي التي يمكنها تحمل ما لا يقل عن 1.2 كالوري/سم^2 من الطاقة الناتجة عن الحادث عند العمل داخل منطقة AFPB أو AFHB.

كيف يتم وضع ملصقات على المعدات الكهربائية للتحقق من مخاطر وميض القوس الكهربائي؟

تتمثل إحدى أفضل الطرق لمنع الإصابات والوفيات الناجمة عن وميض القوس الكهربائي في وضع ملصقات على المعدات الكهربائية مع معلومات حول مخاطر وميض القوس الكهربائي ومستوى الحماية المطلوب. يمكن أن يساعد وضع ملصقات على المعدات الكهربائية العمال على تحديد المخاطر المحتملة واتباع ممارسات العمل الآمنة وارتداء معدات الوقاية الشخصية المناسبة.

وفقًا لمعيار NFPA 70E، يجب أن تتضمن ملصقات وميض القوس الكهربائي المعلومات التالية:

• جهد النظام الاسمي
• حدود وميض القوس الكهربائي
• واحد على الأقل مما يلي:
• طاقة السقوط المتاحة ومسافة العمل المقابلة لها
• الحد الأدنى لمعدل القوس الكهربائي للملابس
• المستوى المطلوب من معدات الوقاية الشخصية
• فئة الخطر/المخاطر الأعلى (HRC) للمعدات

يمكن إنشاء ملصقات وميض القوس الكهربائي باستخدام برامج أو آلات حاسبة أو جداول تقدر معلمات وميض القوس الكهربائي بناءً على خصائص النظام الكهربائي، مثل الجهد والتيار ووقت إزالة العطل وتكوين المعدات. يمكن أيضًا تخصيص ملصقات وميض القوس الكهربائي بمعلومات إضافية، مثل التاريخ والموقع وعلامات التحذير.

يجب وضع ملصقات وميض القوس الكهربائي على جميع المعدات الكهربائية التي من المحتمل أن تتطلب الفحص أو التعديل أو الصيانة أو الصيانة أثناء تشغيلها، مثل لوحات المفاتيح ولوحات المفاتيح ولوحات التحكم ومقابس العدادات ومراكز التحكم في المحركات. يجب أن تكون ملصقات وميض القوس الكهربائي واضحة للعيان ومتينة ومحدثة حسب الحاجة.

كيف تحسب مخاطر وميض القوس الكهربائي؟

لإجراء الحساب الهندسي باستخدام ETAP أو SKM، يجب جمع المعلومات التالية في الميدان:

- نوع المعدات الكهربائية والقواطع الكهربائية وطرازها وتصنيفها

- طول الموصلات وحجمها ومادتها

- نوع المحولات وموقعها وقيم معاوقاتها

- جهد المصدر وتيار العطل عند مدخل الخدمة

- خصائص الحمل ومعامل القدرة للأجهزة المتصلة

وباستخدام هذه المعلومات، يمكن للبرنامج محاكاة النظام الكهربائي وحساب الطاقة الساقطة، وحدود الوميض القوسي، ومسافة العمل لكل جهاز. يمكن للبرنامج أيضًا إنشاء علامات وميض القوس الكهربائي بناءً على القيم المحسوبة.

إن شرط ضبط التنسيق المناسب لقواطع الدارات الكهربائية هو التأكد من أن أجهزة الحماية تعمل بشكل انتقائي وتعزل فقط الجزء المعطل من النظام مع الحفاظ على استمرارية الخدمة لبقية النظام. يمكن تحقيق التنسيق بين قواطع الدارات الكهربائية من خلال ضبط إعدادات رحلاتها، مثل الوقت الطويل والوقت القصير واللحظي والخطأ الأرضي، وفقًا لمنحنيات التيار الزمني.

إن الهدف من تقليل زمن وميض القوس الكهربائي عن طريق التقاط خطأ القوس الكهربائي في منطقة التعثر اللحظي لأقرب قاطع دارة هو تقليل تعرض العمال والمعدات للتأثيرات الخطرة لوميض القوس الكهربائي، مثل ارتفاع درجة الحرارة والضغط والصوت والضوء. ويعني التقاط القوس الكهربائي في منطقة الرحلة اللحظية أن قاطع الدارة سوف يزيل العطل بأسرع ما يمكن دون أي تأخير متعمد، وبالتالي تقليل مدة وحجم وميض القوس الكهربائي. يمكن القيام بذلك عن طريق ضبط قيمة الرحلة اللحظية لقاطع الدارة الكهربائية أقل من تيار القوس الكهربائي المتوقع للمعدات.

هناك طريقة أخرى لتقدير خطر وميض القوس الكهربائي وهي استخدام الجداول التي يوفرها معيار NFPA 70E، والتي تعطي حدود وميض القوس الكهربائي ومتطلبات معدات الحماية الشخصية (PPE) لأنواع مختلفة من المعدات الكهربائية بناءً على الجهد الاسمي وتيار العطل ووقت التصفية. تهدف الجداول إلى تبسيط تحليل وميض القوس الكهربائي وتوفير تقدير متحفظ لمستوى الخطر.

- يجب تركيب المعدات وصيانتها بشكل صحيح وفقاً لمواصفات الشركة المصنعة ومعايير الصناعة.

- يجب أن يكون تيار العطل المثبت في المعدات ضمن النطاق المحدد في الجدول.

- يجب أن يكون لقاطع الدارة زمن مقاصة إجمالي يبلغ دورتين أو أقل للجهد أقل من 1 كيلو فولت، أو 6 دورات أو أقل للجهد الذي يتراوح بين 1 كيلو فولت و15 كيلو فولت.

- يجب أن يكون قاطع الدارة مزوداً بوظيفة الرحلة اللحظية أو جهاز تبديل الصيانة لتقليل الطاقة.

- يجب ألا يكون للمعدات أي تاريخ أعطال أو حوادث قوس كهربائي.

في حالة عدم استيفاء أي من هذه الشروط، يجب عدم استخدام الجداول وإجراء عملية حسابية مفصلة باستخدام الطرق الموضحة في معيار IEEE 1584. يوفر معيار IEEE 1584 معادلات ونماذج لحساب الطاقة الساقطة وحدود الوميض القوسي لأنواع مختلفة من المعدات، مع الأخذ في الاعتبار عوامل مختلفة مثل الفجوة بين الموصلات وحجم الضميمة ومسافة العمل وتكوين القطب الكهربائي.

تُعد طرق الحساب في IEEE 1584 أكثر دقة ومرونة من الجداول الموجودة في NFPA 70E، ولكنها تتطلب أيضًا مزيدًا من البيانات والخبرة لإجرائها. لذلك، يوصى بالاستعانة بمهندس كهربائي محترف مؤهل لإجراء تحليل وميض القوس الكهربائي والتحقق من النتائج باستخدام أدوات برمجية مناسبة.

من المهم أيضًا ملاحظة أن كلا من الجداول والحسابات تستند إلى افتراضات وتقديرات تقريبية قد لا تعكس الظروف الفعلية للنظام الكهربائي وقت حدوث وميض القوس الكهربائي. لذلك، يجب تحديث تقييم مخاطر وميض القوس الكهربائي بشكل دوري (كل 5 سنوات على الأكثر)، خاصةً عند حدوث تغييرات في تكوين النظام أو التحميل أو إعدادات الحماية. يتضمن الإصدار الأخير من معيار IEEE 1584، المنشور في عام 2018، أبحاثًا وبيانات جديدة حول ظاهرة وميض القوس الكهربائي، ويوفر معادلات ونماذج منقحة لتحسين دقة وصحة حسابات وميض القوس الكهربائي. يُنصح باستخدام أحدث الطرق والمعايير لضمان سلامة العمال والمعدات من مخاطر وميض القوس الكهربائي.

ماذا لو حدثت إصابة بالوميض الكهربائي بالفعل؟

على الرغم من اتخاذ جميع الاحتياطات اللازمة واتباع المعايير، لا يزال هناك احتمال وقوع حادث وميض القوس الكهربائي بسبب ظروف غير متوقعة أو لا يمكن تجنبها. في مثل هذه الحالات، من الضروري التصرف بسرعة وفعالية لتقليل الأضرار والإصابات الناجمة عن وميض القوس الكهربائي. يجب اتخاذ الخطوات التالية في حالة حدوث إصابة بالوميض القوسي بالفعل:

- إخطار السلطات المختصة والموظفين المعنيين بالحادث والتعاون مع عملية التحقيق والإبلاغ. اتبع الإجراءات والبروتوكولات المعمول بها للإبلاغ عن حوادث وميض القوس الكهربائي وتوثيقها في مكان عملك.

- اتصل بشركة Dreiym Engineering في أقرب وقت ممكن للحصول على مهندس كهربائي خبير لتقييم سبب ونتائج حادث وميض القوس الكهربائي، وتقديم توصيات وحلول لمنع وقوع حوادث مماثلة مرة أخرى. دريم الهندسية هي أكثر من مجرد مزود لخدمات تحليل وميض القوس الكهربائي والخدمات الاستشارية. إنهم شريكك الموثوق به في ضمان سلامة وموثوقية نظامك الكهربائي. من خلال فريقهم من المهندسين المؤهلين وذوي الخبرة، يمكنهم مساعدتك في تحديد المخاطر والمخاطر المحتملة في نظامك الكهربائي والقضاء عليها وتزويدك بأفضل الممارسات والحلول للامتثال للمعايير واللوائح. سواء كنت بحاجة إلى دراسة شاملة لوميض القوس الكهربائي، أو تحليل تفصيلي لطاقة الحوادث، أو برنامج تدريبي مخصص, تحليل الطب الشرعي لحدث وميض القوس الكهربائيأو نظام موثوق به لتخفيف وميض القوس الكهربائي، يمكن لشركة Dreiym Engineering تقديم النتائج التي تحتاجها.