Co to jest łuk elektryczny?

Wyładowanie łukowe to nagłe uwolnienie energii elektrycznej, które następuje, gdy usterka lub zwarcie powoduje powstanie łuku elektrycznego między dwoma przewodnikami lub przewodnikiem a uziemieniem. Łuk elektryczny może generować intensywne ciepło, światło, dźwięk i ciśnienie, które mogą zaszkodzić osobom znajdującym się w pobliżu.

Jak gorący może być łuk elektryczny?

Łuk elektryczny może osiągnąć temperaturę do 35 000 stopni Fahrenheita, czyli wyższą niż temperatura powierzchni Słońca. To ekstremalne ciepło może zapalić odzież, stopić metal i spowodować poważne oparzenia skóry i oczu.

Ciepło pochodzące z łuku elektrycznego może stanowić poważne zagrożenie dla człowieka, nawet jeśli nie jest on bezpośrednio narażony na działanie łuku. Promieniowanie cieplne może spowodować oparzenia drugiego lub trzeciego stopnia na każdej odsłoniętej skórze w promieniu kilku stóp od łuku elektrycznego. Ciepło może również zapalić łatwopalne materiały, takie jak odzież, włosy lub papier, powodując poważniejsze obrażenia. Ponadto intensywne ciepło może uszkodzić układ oddechowy i spowodować obrażenia inhalacyjne, zwłaszcza jeśli obecny jest dym lub toksyczne gazy. Dlatego ważne jest, aby nosić odpowiedni sprzęt ochrony osobistej (PPE) i unikać pracy w pobliżu urządzeń elektrycznych pod napięciem, gdy tylko jest to możliwe.

Jaka jest siła wybuchu łuku elektrycznego?

Łuk elektryczny może również wytworzyć potężną falę uderzeniową, która może zwalić pracowników z nóg, ciskać przedmiotami po całym pomieszczeniu oraz uszkodzić sprzęt i konstrukcje. Siła wybuchu może wynosić od kilku funtów na cal kwadratowy (psi) do kilku tysięcy psi, w zależności od napięcia, natężenia prądu i odległości od łuku.

Jakie jest ryzyko dla człowieka związane z łukiem elektrycznym?

Wyładowanie łukowe może powodować poważne obrażenia i śmierć pracowników, którzy są na nie narażeni. Niektóre z typowych skutków łuku elektrycznego to:

• Oparzenia termiczne: Intensywne ciepło pochodzące z łuku elektrycznego może spowodować głębokie i bolesne oparzenia, które mogą uszkodzić skórę, mięśnie, nerwy i narządy. Oparzenia mogą również prowadzić do infekcji, blizn i zniekształceń.
• Urazy oczu: Jasne światło łuku elektrycznego może spowodować tymczasową lub trwałą ślepotę, a także uszkodzenie siatkówki, rogówki i soczewki. Urazy oczu mogą również pogorszyć widzenie, powodować nadwrażliwość na światło i zwiększać ryzyko zaćmy i jaskry.
• Utrata słuchu: Głośny hałas spowodowany łukiem elektrycznym może spowodować pęknięcie błony bębenkowej, uszkodzenie ucha wewnętrznego i tymczasową lub trwałą utratę słuchu. Utrata słuchu może również wpływać na równowagę, komunikację i jakość życia.
• Problemy z układem oddechowym: Dym i gazy z łuku elektrycznego mogą podrażniać płuca, gardło i nos oraz powodować kaszel, świszczący oddech, duszności i astmę. Niektóre gazy, takie jak tlenek węgla, mogą być również toksyczne i powodować zatrucia, uszkodzenia mózgu i śmierć.
• Zatrzymanie akcji serca: Porażenie prądem spowodowane łukiem elektrycznym może zatrzymać pracę serca, spowodować nieregularne bicie serca i uszkodzić mięsień sercowy. Zatrzymanie akcji serca może również skutkować uszkodzeniem mózgu, śpiączką i śmiercią.
• Uraz psychiczny: Doświadczenie łuku elektrycznego może powodować zespół stresu pourazowego (PTSD), lęk, depresję i retrospekcje. Uraz psychiczny może również wpływać na pamięć, koncentrację, sen i relacje.
• Zapaść płuc: Siła wybuchu łuku elektrycznego może wytworzyć falę uderzeniową, która przemieszcza się szybciej niż prędkość dźwięku. Ta fala uderzeniowa może skompresować powietrze w płucach i spowodować ich pęknięcie lub zapadnięcie się. Stan ten znany jest jako odma opłucnowa. Zapadnięcie się płuc może powodować poważne trudności w oddychaniu, ból w klatce piersiowej, niskie ciśnienie krwi i sinicę (niebieskawy odcień skóry). Zapadnięcie się płuc może również zagrażać życiu i wymagać leczenia ratunkowego za pomocą rurki piersiowej lub operacji.

Czym są limity kalorii i dlaczego są ważne?

Limit kalorii to miara ilości energii cieplnej, która może spowodować oparzenie drugiego stopnia na ludzkiej skórze. Jest ona wyrażana w kaloriach na centymetr kwadratowy (cal/cm²). Oparzenie drugiego stopnia to oparzenie, które uszkadza zewnętrzne i wewnętrzne warstwy skóry, powodując pęcherze, ból i obrzęk.

Limity kalorii są ważne, ponieważ pomagają określić poziom ochrony, jaki pracownicy muszą nosić podczas pracy w pobliżu sprzętu elektrycznego, który może spowodować wyładowanie łukowe. Poziom ochrony jest również znany jako granica ochrony przed łukiem elektrycznym (AFPB) lub granica zagrożenia łukiem elektrycznym (AFHB).

AFPB lub AFHB to odległość od źródła łuku, w której energia padająca jest równa lub mniejsza niż określony limit kalorii. Im niższy limit kalorii, tym bliższa granica i wyższy wymagany poziom ochrony. Im wyższa wartość graniczna kalorii, tym dalej znajduje się granica i tym niższy jest wymagany poziom ochrony.

Jednym z najczęściej stosowanych limitów kalorii jest 1,2 cal/cm^2, który opiera się na normie National Fire Protection Association (NFPA) 70E dotyczącej bezpieczeństwa elektrycznego w miejscu pracy. NFPA 70E stanowi, że pracownicy muszą nosić odzież i sprzęt ochrony osobistej (PPE) z atestem łuku elektrycznego, które mogą wytrzymać co najmniej 1,2 cal/cm^2 energii zdarzenia podczas pracy w AFPB lub AFHB.

Jak oznakować sprzęt elektryczny pod kątem zagrożenia łukiem elektrycznym?

Jednym z najlepszych sposobów zapobiegania obrażeniom spowodowanym łukiem elektrycznym i wypadkom śmiertelnym jest oznakowanie sprzętu elektrycznego informacjami o zagrożeniach związanych z łukiem elektrycznym i wymaganym poziomie ochrony. Oznakowanie sprzętu elektrycznego może pomóc pracownikom zidentyfikować potencjalne zagrożenia, przestrzegać bezpiecznych praktyk pracy i nosić odpowiednie środki ochrony indywidualnej.

Zgodnie z normą NFPA 70E etykiety dotyczące łuku elektrycznego muszą zawierać następujące informacje:

• Znamionowe napięcie systemu
• Granica łuku elektrycznego
• Co najmniej jedno z poniższych:
• Dostępna energia padająca i odpowiadająca jej odległość robocza
• Minimalna wartość znamionowa łuku dla odzieży
• Wymagany poziom środków ochrony indywidualnej
• Najwyższa kategoria zagrożenia/ryzyka (HRC) dla sprzętu

Etykiety łuku elektrycznego mogą być tworzone przy użyciu oprogramowania, kalkulatorów lub tabel, które szacują parametry łuku elektrycznego w oparciu o charakterystykę systemu elektrycznego, taką jak napięcie, prąd, czas usuwania awarii i konfigurację sprzętu. Etykiety łuku elektrycznego można również dostosować za pomocą dodatkowych informacji, takich jak data, lokalizacja i znaki ostrzegawcze.

Etykiety ostrzegające przed łukiem elektrycznym powinny być umieszczane na wszystkich urządzeniach elektrycznych, które mogą wymagać sprawdzenia, regulacji, serwisowania lub konserwacji pod napięciem, takich jak rozdzielnice, tablice rozdzielcze, panele sterowania, gniazda liczników i centra sterowania silnikami. Etykiety powinny być dobrze widoczne, trwałe i w razie potrzeby aktualizowane.

Jak obliczyć zagrożenie łukiem elektrycznym?

Aby wykonać obliczenia inżynierskie za pomocą ETAP lub SKM, w terenie należy zebrać następujące informacje:

- Typ, model i dane znamionowe sprzętu elektrycznego i wyłączników automatycznych

- Długość, rozmiar i materiał przewodów

- Typ i lokalizacja transformatorów oraz ich wartości impedancji

- Napięcie źródłowe i prąd zwarciowy na wejściu serwisowym

- Charakterystyka obciążenia i współczynnik mocy podłączonych urządzeń

Korzystając z tych informacji, oprogramowanie może symulować system elektryczny i obliczać energię padającą, granicę łuku elektrycznego i odległość roboczą dla każdego sprzętu. Oprogramowanie może również generować etykiety łuku elektrycznego na podstawie obliczonych wartości.

Wymóg ustawienia właściwej koordynacji wyłączników ma na celu zapewnienie, że urządzenia zabezpieczające działają selektywnie i izolują tylko uszkodzoną część systemu, zachowując jednocześnie ciągłość działania pozostałej części systemu. Koordynację wyłączników można osiągnąć poprzez dostosowanie ich ustawień wyzwalania, takich jak długotrwałe, krótkotrwałe, chwilowe i zwarcie doziemne, zgodnie z ich krzywymi czasowo-prądowymi.

Celem skrócenia czasu łuku elektrycznego poprzez wychwycenie zwarcia łukowego w obszarze natychmiastowego wyłączenia najbliższego wyłącznika jest zminimalizowanie narażenia pracowników i sprzętu na niebezpieczne skutki łuku elektrycznego, takie jak wysoka temperatura, ciśnienie, dźwięk i światło. Przechwycenie zwarcia łukowego w obszarze natychmiastowego wyzwolenia oznacza, że wyłącznik usunie zwarcie tak szybko, jak to możliwe, bez żadnego zamierzonego opóźnienia, zmniejszając w ten sposób czas trwania i wielkość łuku elektrycznego. Można to osiągnąć, ustawiając wartość chwilowego zadziałania wyłącznika poniżej oczekiwanego prądu łukowego urządzenia.

Inną metodą szacowania zagrożenia łukiem elektrycznym jest skorzystanie z tabel dostarczonych przez normę NFPA 70E, która podaje granicę łuku elektrycznego i wymagania dotyczące środków ochrony indywidualnej (ŚOI) dla różnych typów urządzeń elektrycznych w oparciu o ich napięcie znamionowe, prąd zwarciowy i czas wyłączenia. Tabele mają na celu uproszczenie analizy łuku elektrycznego i zapewnienie konserwatywnego oszacowania poziomu zagrożenia.

- Sprzęt musi być prawidłowo zainstalowany i konserwowany zgodnie ze specyfikacjami producenta i standardami branżowymi.

- Prąd zwarciowy urządzenia musi mieścić się w zakresie podanym w tabeli.

- Wyłącznik automatyczny musi mieć całkowity czas rozruchu wynoszący 2 cykle lub mniej dla napięć poniżej 1 kV lub 6 cykli lub mniej dla napięć od 1 kV do 15 kV.

- Wyłącznik automatyczny musi być wyposażony w funkcję natychmiastowego wyłączenia lub w obniżające zużycie energii konserwacyjne urządzenie przełączające.

- Sprzęt nie może mieć historii usterek lub incydentów związanych z wyładowaniami łukowymi.

Jeśli którykolwiek z tych warunków nie jest spełniony, tabele nie powinny być używane, a szczegółowe obliczenia powinny być wykonane przy użyciu metod opisanych w dokumencie Standard IEEE 1584. Norma IEEE 1584 zawiera równania i modele do obliczania energii padającej i granicy łuku elektrycznego dla różnych typów urządzeń, biorąc pod uwagę różne czynniki, takie jak odstęp między przewodami, rozmiar obudowy, odległość roboczą i konfigurację elektrod.

Metody obliczeniowe w IEEE 1584 są bardziej dokładne i elastyczne niż tabele w NFPA 70E, ale wymagają one również większej ilości danych i wiedzy specjalistycznej. W związku z tym zaleca się skorzystanie z usług wykwalifikowanego inżyniera elektryka w celu przeprowadzenia analizy łuku elektrycznego i zweryfikowania wyników przy użyciu odpowiedniego oprogramowania.

Należy również pamiętać, że zarówno tabele, jak i obliczenia opierają się na założeniach i przybliżeniach, które mogą nie odzwierciedlać rzeczywistych warunków instalacji elektrycznej w momencie wystąpienia łuku elektrycznego. Dlatego ocena zagrożenia łukiem elektrycznym powinna być okresowo aktualizowana (najpóźniej co 5 lat), zwłaszcza w przypadku zmian w konfiguracji systemu, obciążeniu lub ustawieniach zabezpieczeń. Najnowsza edycja standardu IEEE 1584, opublikowana w 2018 r., uwzględnia nowe badania i dane dotyczące zjawiska łuku elektrycznego oraz zapewnia poprawione równania i modele w celu poprawy dokładności i poprawności obliczeń łuku elektrycznego. Zaleca się stosowanie najbardziej aktualnych metod i standardów, aby zapewnić bezpieczeństwo pracowników i sprzętu przed zagrożeniami związanymi z łukiem elektrycznym.

Co zrobić, jeśli uraz spowodowany łukiem elektrycznym już wystąpił?

Pomimo podjęcia wszelkich niezbędnych środków ostrożności i przestrzegania norm, nadal istnieje możliwość wystąpienia incydentu łuku elektrycznego z powodu nieprzewidzianych lub nieuniknionych okoliczności. W takich przypadkach konieczne jest szybkie i skuteczne działanie w celu zminimalizowania szkód i obrażeń spowodowanych łukiem elektrycznym. Jeśli doszło już do urazu spowodowanego łukiem elektrycznym, należy podjąć następujące kroki:

- Proszę powiadomić odpowiednie władze i personel o incydencie oraz współpracować przy dochodzeniu i procesie zgłaszania. Należy postępować zgodnie z ustalonymi procedurami i protokołami dotyczącymi zgłaszania i dokumentowania incydentów związanych z łukiem elektrycznym w miejscu pracy.

- Prosimy jak najszybciej skontaktować się z Dreiym Engineering w celu uzyskania ekspertyzy inżyniera elektryka, który oceni przyczynę i skutki incydentu łuku elektrycznego oraz przedstawi zalecenia i rozwiązania zapobiegające powtórzeniu się podobnych incydentów. Dreiym Engineering to więcej niż tylko dostawca usług analizy i doradztwa w zakresie łuku elektrycznego. Dreiym Engineering jest Państwa zaufanym partnerem w zapewnianiu bezpieczeństwa i niezawodności Państwa instalacji elektrycznej. Dzięki swojemu zespołowi wykwalifikowanych i doświadczonych inżynierów może pomóc Państwu zidentyfikować i wyeliminować potencjalne zagrożenia i ryzyko w Państwa systemie elektrycznym oraz zapewnić najlepsze praktyki i rozwiązania w celu zapewnienia zgodności z normami i przepisami. Niezależnie od tego, czy potrzebują Państwo kompleksowego badania łuku elektrycznego, szczegółowej analizy energii incydentu, czy dostosowanego programu szkoleniowego, analiza kryminalistyczna zdarzenia łuku elektrycznegolub niezawodny system ograniczania skutków łuku elektrycznego, Dreiym Engineering może zapewnić wyniki, których Państwo potrzebują.