Co je to obloukový výboj?

Obloukový výboj je náhlé uvolnění elektrické energie, ke kterému dojde, když porucha nebo zkrat způsobí oblouk mezi dvěma vodiči nebo vodičem a zemí. Obloukový výboj může vyvolat intenzivní teplo, světlo, zvuk a tlak, které mohou poškodit všechny osoby v blízkosti.

Jak horký může být obloukový výboj?

Obloukový záblesk může dosáhnout teploty až 35 000 stupňů Fahrenheita, což je vyšší teplota než na povrchu Slunce. Toto extrémní teplo může zapálit oděv, roztavit kov a způsobit vážné popáleniny kůže a očí.

Teplo z obloukového výboje může pro člověka představovat vážné riziko, i když není přímo vystaven oblouku. Sálavé teplo může způsobit popáleniny druhého nebo třetího stupně na jakékoli odhalené kůži v okruhu několika metrů od oblouku. Teplo může také zapálit hořlavé materiály, jako je oblečení, vlasy nebo papír, a způsobit tak vážnější zranění. Kromě toho může intenzivní teplo poškodit dýchací systém a způsobit poranění vdechnutím, zejména pokud je přítomen kouř nebo toxické plyny. Proto je nezbytné používat vhodné osobní ochranné prostředky (OOP) a pokud možno se vyhýbat práci v blízkosti elektrických zařízení pod napětím.

Jaká je síla výbuchu při obloukovém záblesku?

Obloukový výboj může také vytvořit silnou tlakovou vlnu, která může srazit pracovníky z nohou, vymrštit předměty přes celou místnost a poškodit zařízení a konstrukce. Síla výbuchu se může pohybovat od několika liber na čtvereční palec (psi) až po několik tisíc psi v závislosti na napětí, proudu a vzdálenosti od oblouku.

Jaké je riziko obloukového výboje pro člověka?

Obloukový výboj může způsobit vážná zranění a smrtelné úrazy pracovníků, kteří jsou mu vystaveni. Mezi běžné následky obloukového výboje patří:

• Tepelné popáleniny: Intenzivní teplo z obloukového záblesku může způsobit hluboké a bolestivé popáleniny, které mohou poškodit kůži, svaly, nervy a orgány. Popáleniny mohou také vést k infekcím, jizvám a znetvoření.
• Poranění očí: Jasné světlo z obloukového záblesku může způsobit dočasnou nebo trvalou slepotu, jakož i poškození sítnice, rohovky a čočky. Poranění očí může také zhoršit vidění, způsobit citlivost na světlo a zvýšit riziko šedého zákalu a zeleného zákalu.
• Ztráta sluchu: Hlasitý hluk obloukového záblesku může způsobit protržení ušních bubínků, poškození vnitřního ucha a dočasnou nebo trvalou ztrátu sluchu. Ztráta sluchu může také ovlivnit rovnováhu, komunikaci a kvalitu života.
• Dýchací potíže: Kouř a plyny z obloukového záblesku mohou dráždit plíce, hrdlo a nos a způsobovat kašel, sípání, dušnost a astma. Některé plyny, například oxid uhelnatý, mohou být také toxické a způsobit otravu, poškození mozku a smrt.
• Srdeční zástava: Elektrický výboj z obloukového blesku může zastavit srdce, způsobit nepravidelný srdeční tep a poškodit srdeční sval. Zástava srdce může mít za následek také poškození mozku, kóma a smrt.
• Psychologické trauma: Zkušenost s obloukovým zábleskem může způsobit posttraumatickou stresovou poruchu (PTSD), úzkost, depresi a vzpomínky. Psychické trauma může mít také vliv na paměť, soustředění, spánek a vztahy.
• Kolaps plic: Síla výbuchu obloukového blesku může vytvořit tlakovou vlnu, která se šíří rychleji než zvuk. Tato rázová vlna může stlačit vzduch v plicích a způsobit jejich prasknutí nebo kolaps. Tento stav se nazývá pneumotorax. Kolaps plic může způsobit vážné dýchací obtíže, bolest na hrudi, nízký krevní tlak a cyanózu (namodralou kůži). Kolaps plic může být také život ohrožující a vyžaduje urgentní léčbu pomocí hrudní sondy nebo operaci.

Co jsou to kalorické limity a proč jsou důležité?

Kalorický limit je míra tepelné energie, která může způsobit popálení druhého stupně na lidské kůži. Vyjadřuje se v kaloriích na centimetr čtvereční (cal/cm²). Popálenina druhého stupně je popálenina, která poškozuje vnější a vnitřní vrstvu kůže a způsobuje puchýře, bolest a otok.

Kalorické limity jsou důležité, protože pomáhají určit úroveň ochrany, kterou musí pracovníci nosit při práci v blízkosti elektrických zařízení, která mohou způsobit obloukový výboj. Úroveň ochrany je také známá jako hranice ochrany před obloukovým zábleskem (AFPB) nebo hranice nebezpečí obloukového záblesku (AFHB).

AFPB nebo AFHB je vzdálenost od zdroje oblouku, kde je dopadající energie rovna nebo menší než určitá kalorická mez. Čím nižší je mezní hodnota kalorií, tím blíže je hranice a tím vyšší je požadovaná úroveň ochrany. Čím vyšší je mezní hodnota kalorií, tím vzdálenější je hranice a tím nižší je požadovaná úroveň ochrany.

Jedním z nejpoužívanějších limitů je 1,2 cal/cm^2, který vychází z normy Národní asociace požární ochrany (NFPA) 70E pro elektrickou bezpečnost na pracovišti. Norma NFPA 70E uvádí, že pracovníci musí při práci v obloukovém poli AFPB nebo AFHB nosit oděv a osobní ochranné prostředky (OOP), které odolají alespoň 1,2 cal/cm^2 energie úrazu.

Jak označovat elektrická zařízení z hlediska nebezpečí úrazu elektrickým obloukem?

Jedním z nejlepších způsobů, jak předcházet úrazům a smrtelným úrazům způsobeným obloukovým výbojem, je označit elektrická zařízení informacemi o nebezpečí obloukového výboje a požadované úrovni ochrany. Označení elektrického zařízení může pracovníkům pomoci identifikovat potenciální rizika, dodržovat bezpečné pracovní postupy a používat vhodné osobní ochranné prostředky.

Podle normy NFPA 70E musí štítky s informacemi o úrazu elektrickým obloukem obsahovat následující informace:

• Jmenovité napětí systému
• Hranice úderu elektrickým obloukem
• Alespoň jedna z následujících možností:
• Dostupná dopadající energie a odpovídající pracovní vzdálenost
• Minimální oblouková odolnost oděvu
• Požadovaná úroveň osobních ochranných prostředků
• Nejvyšší kategorie nebezpečnosti/rizika (HRC) pro zařízení

Značky obloukového výboje lze vytvořit pomocí softwaru, kalkulaček nebo tabulek, které odhadují parametry obloukového výboje na základě charakteristik elektrické soustavy, jako je napětí, proud, doba odeznění poruchy a konfigurace zařízení. Štítky pro záblesk oblouku lze také přizpůsobit pomocí dalších informací, jako je datum, místo a výstražné značky.

Štítky proti úrazu elektrickým obloukem by měla být označena všechna elektrická zařízení, u nichž je pravděpodobné, že budou vyžadovat kontrolu, seřizování, údržbu nebo servis pod napětím, jako jsou rozváděče, rozvodné skříně, ovládací panely, zásuvky měřičů a řídicí centra motorů. Štítky proti úrazu elektrickým obloukem by měly být dobře viditelné, trvanlivé a podle potřeby aktualizované.

Jak vypočítat nebezpečí úrazu elektrickým obloukem?

Provedení inženýrský výpočet pomocí ETAP nebo SKM je třeba v terénu shromáždit následující informace:

- Typ, model a jmenovitá hodnota elektrického zařízení a jističů.

- Délka, velikost a materiál vodičů

- Typ a umístění transformátorů a jejich impedanční hodnoty

- Napětí zdroje a poruchový proud na vstupu do sítě

- Charakteristiky zátěže a účiník připojených zařízení

Na základě těchto informací může software simulovat elektrický systém a vypočítat dopadající energii, hranici obloukového výboje a pracovní vzdálenost pro každé zařízení. Na základě vypočtených hodnot může software také vygenerovat štítky pro údery elektrickým obloukem.

Požadavek na správnou koordinaci jističů má zajistit, aby ochranné přístroje pracovaly selektivně a odpojily pouze vadnou část systému při zachování kontinuity provozu pro zbytek systému. Koordinace jističů lze dosáhnout nastavením jejich vypínacích charakteristik, jako jsou dlouhodobá, krátkodobá, okamžitá a zemní, podle jejich časově-proudových křivek.

Cílem zkrácení doby obloukového výboje zachycením obloukové poruchy v oblasti okamžitého vypnutí nejbližšího jističe je minimalizovat vystavení pracovníků a zařízení nebezpečným účinkům obloukového výboje, jako je vysoká teplota, tlak, zvuk a světlo. Zachycení obloukové poruchy v oblasti okamžitého vypnutí znamená, že jistič poruchu vyřadí co nejrychleji bez jakéhokoli záměrného zpoždění, čímž se zkrátí doba trvání a velikost obloukového výboje. Toho lze dosáhnout nastavením okamžité vypínací hodnoty jističe pod očekávaný obloukový proud zařízení.

Další metodou odhadu nebezpečí úderu elektrickým obloukem je použití tabulek uvedených v normě NFPA 70E, která uvádí hranice úderu elektrickým obloukem a požadavky na osobní ochranné prostředky (OOP) pro různé typy elektrických zařízení na základě jejich jmenovitého napětí, poruchového proudu a doby odezvy. Tyto tabulky mají zjednodušit analýzu úrazu elektrickým obloukem a poskytnout konzervativní odhad úrovně nebezpečí.

- Zařízení musí být řádně instalováno a udržováno v souladu se specifikacemi výrobce a průmyslovými normami.

- Zařízení musí mít šroubový poruchový proud v rozsahu uvedeném v tabulce.

- Jistič musí mít celkovou dobu vypnutí 2 nebo méně cyklů pro napětí nižší než 1 kV nebo 6 nebo méně cyklů pro napětí mezi 1 kV a 15 kV.

- Jistič musí být vybaven funkcí okamžité vypnutí nebo udržovacím spínacím zařízením pro snížení spotřeby energie.

- Zařízení nesmí mít v minulosti žádné poruchy nebo incidenty způsobené elektrickým obloukem.

Pokud některá z těchto podmínek není splněna, tabulky by se neměly používat a měl by se provést podrobný výpočet pomocí metod popsaných v kapitole Standard IEEE 1584. Norma IEEE 1584 uvádí rovnice a modely pro výpočet dopadající energie a hranice obloukového výboje pro různé typy zařízení, přičemž bere v úvahu různé faktory, jako je mezera mezi vodiči, velikost krytu, pracovní vzdálenost a konfigurace elektrod.

Metody výpočtu v IEEE 1584 jsou přesnější a flexibilnější než tabulky v IEEE 1584. NFPA 70E, ale vyžadují také více údajů a odborných znalostí. Proto se doporučuje využít kvalifikovaného odborného elektrotechnika, který provede analýzu obloukového výboje a ověří výsledky pomocí vhodných softwarových nástrojů.

Je také důležité si uvědomit, že tabulky i výpočty jsou založeny na předpokladech a přibližných hodnotách, které nemusí odrážet skutečné podmínky elektrické soustavy v době vzniku obloukového výboje. Posouzení nebezpečí úrazu elektrickým obloukem by se proto mělo pravidelně aktualizovat (nejpozději každých 5 let), zejména pokud dojde ke změnám v konfiguraci systému, zatížení nebo nastavení ochrany. Nejnovější vydání normy IEEE 1584, publikované v roce 2018, zahrnuje nové výzkumy a údaje o jevech spojených s obloukovým zábleskem a poskytuje revidované rovnice a modely pro zlepšení přesnosti a platnosti výpočtů obloukového záblesku. Je vhodné používat nejaktuálnější metody a normy, aby byla zajištěna bezpečnost pracovníků a zařízení před nebezpečím obloukového výboje.

Co když již došlo k úrazu elektrickým obloukem?

I přes přijetí všech nezbytných bezpečnostních opatření a dodržování norem stále existuje možnost, že dojde k úrazu elektrickým obloukem v důsledku nepředvídaných nebo nevyhnutelných okolností. V takových případech je nutné jednat rychle a účinně, aby se minimalizovaly škody a zranění způsobené obloukovým zábleskem. Pokud již došlo k úrazu elektrickým obloukem, je třeba podniknout následující kroky:

- Informujte o incidentu příslušné orgány a pracovníky a spolupracujte při vyšetřování a hlášení. Dodržujte stanovené postupy a protokoly pro hlášení a dokumentaci událostí způsobených obloukovým zábleskem na pracovišti.

- Co nejdříve kontaktujte společnost dreiym engineering, aby vám odborník na elektrotechniku vyhodnotil příčinu a následky úrazu elektrickým obloukem a poskytl doporučení a řešení, jak podobným událostem zabránit. Dreiym Engineering je více než jen poskytovatel analýzy a poradenství v oblasti obloukových výbojů. Je vaším důvěryhodným partnerem při zajišťování bezpečnosti a spolehlivosti vašeho elektrického systému. Díky svému týmu kvalifikovaných a zkušených inženýrů vám pomohou identifikovat a eliminovat potenciální nebezpečí a rizika ve vašem elektrickém systému a poskytnou vám nejlepší postupy a řešení, abyste vyhověli normám a předpisům. Ať už potřebujete komplexní studii obloukového výboje, podrobnou analýzu energie při nehodách, školicí program na míru, forenzní analýza události způsobené obloukovým zábleskemnebo spolehlivý systém pro zmírnění následků obloukového záblesku, společnost Dreiym Engineering vám může poskytnout výsledky, které potřebujete.