アーク放電とは何ですか？

アーク放電とは、故障や短絡によって 2 つの導体間、または導体と接地間にアークが発生し、電気エネル ギーが突然放出されることです。アーク放電は、強烈な熱、光、 音、圧力を発生させ、近くにいる人に危害を及 ぼす恐れがあります。

アーク放電はどのくらい熱くなりますか？

アーク放電の温度は華氏 35,000 度に達することがあり、これは太陽の表面よりも高温です。この極端な熱は、衣類を発火させ、金属を溶かし、皮膚や目に重度の火傷を負わせます。

アーク放電の熱は、直接アークにさらされていなくても、人体に深刻な危険をもたらす可能性があります。輻射熱は、アークから数フィート以内に露出した皮膚に第 2 度または第 3 度の火傷を引き起こす可能性があります。また、衣服、毛髪、紙などの可燃物に引火し、さらに重傷に至ることもあります。さらに、特に煙や有毒ガスが存在する場合、高熱が呼吸器系を損傷し、吸入障害を引き起こす可能性があります。従って、適切な個人保護具（PPE）を着用し、通電している電気機器の近くでの作業を可能な限り避けることが不可欠です。

アーク放電の爆発力とは？

アーク放電はまた、強力な爆風を発生させ、作業員を転倒させたり、物体を部屋中に投げつけたり、装置や構造物を損傷させたりすることがあります。爆風力は、電圧、電流、およびアークからの距離によって、1平方インチ当たり数ポンド（psi）から数千psiの範囲に及ぶことがあります。

アーク放電による人体へのリスクは？

アーク放電は、アーク放電にさらされた作業員に重傷を負わせ、死亡事故 を引き起こす可能性があります。アーク放電の一般的な影響には、以下のようなものがあります：

• 熱傷：アーク放電による強い熱は、皮膚、筋肉、神経、臓器に損傷を与え、深い痛みを伴う火傷を引き起こす可能性があります。火傷はまた、感染症、瘢痕形成、外貌醜状の原因となることもあります。
• 目の損傷：アーク放電の明るい光は、網膜、角膜、水晶体の損傷だけでなく、一時的または永続的な失明を引き起こす可能性があります。目の損傷はまた、視力を低下させ、光に過敏になり、白内障や緑内障のリスクを高める可能性があります。
• 難聴：アーク放電の大きな音は、鼓膜を破裂させ、内耳を損傷し、一時的または永続的な難聴を引き起こす可能性があります。難聴は、平衡感覚、コミュニケーション、および生活の質にも影響を及ぼします。
• 呼吸器の問題：アーク放電から発生する煙やガスは、肺、喉、鼻を刺激し、咳、喘鳴、息切れ、喘息を引き起こす可能性があります。一酸化炭素など一部のガスは毒性があり、中毒、脳障害、死亡の原因になることもあります。
• 心停止：アーク放電による電気ショックは、心臓を停止させ、不整脈を引き起こし、心筋を損傷します。心停止は、脳の損傷、昏睡、死に至ることもあります。
• 心理的トラウマ：アーク放電の体験は、心的外傷後ストレス障害（PTSD）、不安、抑うつ、フラッシュバックを引き起こす可能性があります。心理的外傷は、記憶力、集中力、睡眠、人間関係にも影響を及ぼす可能性があります。
• 肺虚脱：アーク放電の爆発力は、音速を超える衝撃波を発生させます。この衝撃波によって肺の空気が圧縮され、肺が破裂または崩壊することがあります。この状態は気胸として知られています。肺虚脱は、重度の呼吸困難、胸痛、低血圧、チアノーゼ（皮膚が青くなる）を引き起こすことがあります。肺虚脱は生命を脅かすこともあり、胸腔チューブによる緊急治療や手術が必要になります。

カロリー制限とは何ですか？

熱量限界とは、人間の皮膚に第2度の火傷を負わせることができる熱エネルギーの量を示す指標です。単位は1平方センチメートルあたりのカロリー（cal/cm²).第2度熱傷は、皮膚の外層と内層を損傷し、水疱、痛み、腫れを引き起こす熱傷です。

カロリミットは、アーク放電を引き起こす可能性のある電気機器の近くで作業する際に、作業員が着用する必要のある保護具のレベルを決定するのに役立つため、重要です。保護レベルは、アーク放電保護境界線（AFPB）またはアーク放電危険境界線（AFHB）とも呼ばれます。

AFPBまたはAFHBは、入射エネルギーが一定のカロリー限度以下となるアーク源からの距離です。制限カロリーが低いほど境界は近くなり、必要な保護レベルは高くなります。制限カロリーが高いほど、境界は遠くなり、必要な保護レベルは低くなります。

最も広く使用されている制限カロリーの1つは1.2 cal/cm^2で、これは職場における電気安全に関する全米防火協会（NFPA）70E規格に基づいています。NFPA 70Eでは、AFPBまたはAFHB内で作業する場合、作業員は少なくとも1.2 cal/cm^2の入射エネルギーに耐えるアーク定格の衣服および個人用保護具（PPE）を着用しなければならないとしています。

電気機器にアーク放電の危険性を表示するには？

アーク放電による負傷や死亡事故を防止する最善の方法の 1 つは、電気機器にアーク放電の危険性と必要な保護レベルに関する情報を表示することです。電気機器にラベルを貼ることで、作業員が潜在的なリスクを認識し、安全な作業方法に従い、適切な PPE を着用することができます。

NFPA 70Eによると、アーク放電ラベルには以下の情報を含める必要があります：

• 公称システム電圧
• アーク放電境界
• 以下のうち少なくとも1つ：
• 利用可能な入射エネルギーと対応する作動距離
• 衣服の最小アーク定格
• 必要なPPEレベル
• 機器の最高ハザード／リスクカテゴリー（HRC）

アークフラッシュラベルは、電圧、電流、障害除去時間、機器構成などの電気システムの特性に基づいてアークフラッシュパラメータを推定するソフトウェア、計算機、またはテーブルを使用して作成することができます。アークフラッシュラベルは、日付、場所、警告標識などの追加情報でカスタマイズすることもできます。

アークフラッシュラベルは、スイッチボード、パネルボード、コントロールパネル、メーターソケット、モーターコントロールセンターなど、通電中に検査、調整、サービス、メンテナンスが必要になる可能性のあるすべての電気機器に貼付する必要があります。アークフラッシュラベルは、はっきりと見やすく、耐久性があり、必要に応じて更新する必要があります。

アーク放電危険度の計算方法

を実行するには 技術計算 ETAPまたはSKMを使用する場合、以下の情報を現場で収集する必要があります：

– The type, model, and rating of the electrical equipment and the circuit breakers

– The length, size, and material of the conductors

– The type and location of the transformers and their impedance values

– The source voltage and fault current at the service entrance

– The load characteristics and power factor of the connected devices

この情報を使用して、ソフトウェアは電気系統をシミュレートし、各機器の入射エネルギー、アーク放電境界線、および作業距離を計算することができます。また、計算値に基づいてアーク放電ラベルを生成することもできます。

サーキットブレーカの適切な調整を設定する要件は、保護装置が選択的に動作し、システムの残りの部分へのサービスの継続性を維持しながら、システムの障害部分のみを隔離することを保証することです。サーキットブレーカの調整は、時間-電流曲線に従って、長時間、短時間、瞬時、漏電などのトリップ設定を調整することで実現できます。

最も近いサーキットブレーカの瞬時トリップ領域でアークフォルトを捕捉してアーク放電時間を短縮する目的は、高温、高圧、音、光などのアーク放電の危険な影響に作業員や機器がさらされるのを最小限に抑えることです。瞬時トリップ領域でアークフォルトを捕捉することは、サーキットブレーカが意図的な遅延なしにできるだけ早くフォルトをクリアすることを意味し、その結果、アーク放電の持続時間と大きさを低減します。これは、サーキットブレーカの瞬時トリップ値を機器の予想アーク電流以下に設定することで可能です。

この表では、公称電圧、故障電流、およびクリア時間に基づいて、さまざまなタイプの電気機器に必要なアーク放電境界線および個人用保護具（PPE）が示されています。この表は、アーク放電解析を簡略化し、危険レベルを保守的に見積もることを目的としています。

– The equipment must be properly installed and maintained according to the manufacturer’s specifications and industry standards.

– The equipment must have a bolted fault current within the range specified in the table.

– The circuit breaker must have a total clearing time of 2 cycles or less for voltages below 1 kV, or 6 cycles or less for voltages between 1 kV and 15 kV.

– The circuit breaker must have an instantaneous trip function or an energy-reducing maintenance switching device.

– The equipment must not have any history of arcing faults or incidents.

これらの条件のいずれかが満たされない場合、表は使用されず、「1． IEEE1584規格.IEEE 1584 規格では、導体間の隙間、エンクロージャのサイズ、作業距離、および電極の構成などのさまざまな要因を考慮して、さまざまなタイプの機器に対する入射エネルギーおよびアーク放電境界を計算するための方程式およびモデルを提供しています。

IEEE 1584の計算方法は、IEEE 1584の表よりも正確で柔軟です。 NFPA70Eを使用しますが、その実行にはより多くのデータと専門知識が必要です。そのため、資格のある専門の電気技師を使用してアーク放電解析を実施し、適切なソフトウェアツールを使用して結果を検証することをお勧めします。

また、表と計算の両方が仮定と概算に基づいているため、アーク放電発生時の電気システムの実際の状態を反映していない可能性があることに注意することが重要です。したがって、アーク放電危険度評価は、特にシステム構成、負荷、または保護設定に変更があった場合に、定期的（遅くとも 5 年ごと）に更新する必要があります。2018年に発行されたIEEE 1584規格の最新版では、アーク放電現象に関する新しい研究やデータが取り入れられ、アーク放電計算の精度と妥当性を向上させるための改訂式やモデルが提供されています。アーク放電の危険から作業員と機器の安全を確保するためには、最新の方法と規格を使用することが望ましいです。

アーク放電による負傷がすでに発生している場合は？

必要な予防措置を講じ、規格に従っていても、不測の事態ややむを得ない事情により、アーク放電事故が発生する可能性があります。このような場合、アーク放電による損害や負傷を最小限に抑えるため、迅速かつ効果的な行動が不可欠です。アーク放電による負傷がすでに発生している場合は、以下の手順を実行する必要があります：

– Notify the appropriate authorities and personnel about the incident and cooperate with the investigation and reporting process. Follow the established procedures and protocols for reporting and documenting arc flash incidents in your workplace.

– Contact dreiym engineering as soon as possible for an expert electrical engineer to evaluate the cause and consequences of the arc flash incident, and to provide recommendations and solutions to prevent similar incidents from happening again. Dreiym Engineering is more than just a provider of arc flash analysis and consulting services. They are your trusted partner in ensuring the safety and reliability of your electrical system. With their team of qualified and experienced engineers, they can help you identify and eliminate the potential hazards and risks in your electrical system and provide you with the best practices and solutions to comply with the standards and regulations. Whether you need a comprehensive arc flash study, a detailed incident energy analysis, a customized training program, アーク放電事象の法医学的分析また、信頼性の高いアーク放電緩和システムも提供しています。