Τι είναι το arc flash;

Η αναλαμπή τόξου είναι μια ξαφνική απελευθέρωση ηλεκτρικής ενέργειας που συμβαίνει όταν ένα σφάλμα ή βραχυκύκλωμα προκαλεί τόξο μεταξύ δύο αγωγών ή ενός αγωγού και μιας γης. Μια έκλαμψη τόξου μπορεί να δημιουργήσει έντονη θερμότητα, φως, ήχο και πίεση που μπορεί να βλάψει οποιονδήποτε βρίσκεται κοντά.

Πόσο καυτό μπορεί να γίνει ένα ηλεκτρικό τόξο;

Μια έκρηξη τόξου μπορεί να φτάσει σε θερμοκρασίες έως και 35.000 βαθμούς Φαρενάιτ, δηλαδή υψηλότερες από την επιφάνεια του ήλιου. Αυτή η ακραία θερμότητα μπορεί να αναφλέξει τα ρούχα, να λιώσει το μέταλλο και να προκαλέσει σοβαρά εγκαύματα στο δέρμα και τα μάτια.

Η θερμότητα από ένα ηλεκτρικό τόξο μπορεί να αποτελέσει σοβαρό κίνδυνο για τον άνθρωπο, ακόμη και αν δεν εκτίθεται άμεσα στο ηλεκτρικό τόξο. Η ακτινοβολούμενη θερμότητα μπορεί να προκαλέσει εγκαύματα δευτέρου ή τρίτου βαθμού σε οποιοδήποτε εκτεθειμένο δέρμα σε απόσταση μερικών μέτρων από το τόξο. Η θερμότητα μπορεί επίσης να αναφλέξει εύφλεκτα υλικά, όπως ρούχα, μαλλιά ή χαρτί, και να προκαλέσει σοβαρότερους τραυματισμούς. Επιπλέον, η έντονη θερμότητα μπορεί να βλάψει το αναπνευστικό σύστημα και να προκαλέσει τραυματισμούς από εισπνοή, ειδικά αν υπάρχει καπνός ή τοξικά αέρια. Ως εκ τούτου, είναι σημαντικό να φοράτε τον κατάλληλο ατομικό προστατευτικό εξοπλισμό (ΜΑΠ) και να αποφεύγετε να εργάζεστε κοντά σε ηλεκτροφόρο εξοπλισμό, όποτε είναι δυνατόν.

Ποια είναι η δύναμη έκρηξης ενός ηλεκτρικού τόξου;

Ένα ηλεκτρικό τόξο μπορεί επίσης να δημιουργήσει ένα ισχυρό κύμα έκρηξης που μπορεί να ρίξει τους εργαζόμενους από τα πόδια τους, να εκσφενδονίσει αντικείμενα σε όλο το δωμάτιο και να προκαλέσει ζημιές στον εξοπλισμό και τις κατασκευές. Η δύναμη έκρηξης μπορεί να κυμαίνεται από μερικές λίβρες ανά τετραγωνική ίντσα (psi) έως αρκετές χιλιάδες psi, ανάλογα με την τάση, το ρεύμα και την απόσταση από το τόξο.

Ποιος είναι ο κίνδυνος για τον άνθρωπο από ένα ηλεκτρικό τόξο;

Ένα ηλεκτρικό τόξο μπορεί να προκαλέσει σοβαρούς τραυματισμούς και θανάτους στους εργαζόμενους που εκτίθενται σε αυτό. Ορισμένες από τις συνήθεις επιπτώσεις ενός ηλεκτρικού τόξου είναι:

• Θερμικά εγκαύματα: Η έντονη θερμότητα από ένα ηλεκτρικό τόξο μπορεί να προκαλέσει βαθιά και επώδυνα εγκαύματα που μπορούν να βλάψουν το δέρμα, τους μύες, τα νεύρα και τα όργανα. Τα εγκαύματα μπορεί επίσης να οδηγήσουν σε λοιμώξεις, ουλές και παραμορφώσεις.
• Τραυματισμοί στα μάτια: Το έντονο φως από μια λάμψη τόξου μπορεί να προκαλέσει προσωρινή ή μόνιμη τύφλωση, καθώς και βλάβες στον αμφιβληστροειδή, τον κερατοειδή και τον φακό. Οι τραυματισμοί των ματιών μπορούν επίσης να μειώσουν την όραση, να προκαλέσουν ευαισθησία στο φως και να αυξήσουν τον κίνδυνο καταρράκτη και γλαυκώματος.
• Απώλεια ακοής: Ο δυνατός θόρυβος από μια έκρηξη τόξου μπορεί να προκαλέσει ρήξη των τυμπάνων, βλάβη του εσωτερικού αυτιού και προσωρινή ή μόνιμη απώλεια ακοής. Η απώλεια ακοής μπορεί επίσης να επηρεάσει την ισορροπία, την επικοινωνία και την ποιότητα ζωής.
• Αναπνευστικά προβλήματα: Ο καπνός και τα αέρια από ένα ηλεκτρικό τόξο μπορεί να ερεθίσουν τους πνεύμονες, το λαιμό και τη μύτη και να προκαλέσουν βήχα, συριγμό, δύσπνοια και άσθμα. Ορισμένα από τα αέρια, όπως το μονοξείδιο του άνθρακα, μπορεί επίσης να είναι τοξικά και να προκαλέσουν δηλητηρίαση, εγκεφαλική βλάβη και θάνατο.
• Καρδιακή ανακοπή: Η ηλεκτροπληξία από ένα ηλεκτρικό τόξο μπορεί να σταματήσει την καρδιά, να προκαλέσει ακανόνιστους καρδιακούς παλμούς και να βλάψει τον καρδιακό μυ. Η καρδιακή ανακοπή μπορεί επίσης να οδηγήσει σε εγκεφαλική βλάβη, κώμα και θάνατο.
• Ψυχολογικό τραύμα: Η εμπειρία μιας αναλαμπής τόξου μπορεί να προκαλέσει διαταραχή μετατραυματικού στρες (PTSD), άγχος, κατάθλιψη και αναδρομές. Το ψυχολογικό τραύμα μπορεί επίσης να επηρεάσει τη μνήμη, τη συγκέντρωση, τον ύπνο και τις σχέσεις.
• Κατάρρευση των πνευμόνων: Η δύναμη της έκρηξης από μια λάμψη τόξου μπορεί να δημιουργήσει ένα ωστικό κύμα που ταξιδεύει ταχύτερα από την ταχύτητα του ήχου. Αυτό το ωστικό κύμα μπορεί να συμπιέσει τον αέρα στους πνεύμονες και να τους προκαλέσει ρήξη ή κατάρρευση. Η κατάσταση αυτή είναι γνωστή ως πνευμοθώρακας. Η κατάρρευση των πνευμόνων μπορεί να προκαλέσει σοβαρές δυσκολίες στην αναπνοή, πόνο στο στήθος, χαμηλή αρτηριακή πίεση και κυάνωση (γαλαζωπό δέρμα). Η κατάρρευση του πνεύμονα μπορεί επίσης να είναι απειλητική για τη ζωή και να απαιτεί επείγουσα θεραπεία με θωρακικό σωλήνα ή χειρουργική επέμβαση.

Τι είναι τα όρια θερμίδων και γιατί είναι σημαντικά;

Το όριο θερμίδων είναι ένα μέτρο της ποσότητας θερμικής ενέργειας που μπορεί να προκαλέσει έγκαυμα δευτέρου βαθμού στο ανθρώπινο δέρμα. Εκφράζεται σε θερμίδες ανά τετραγωνικό εκατοστό (cal/cm²). Το έγκαυμα δευτέρου βαθμού είναι ένα έγκαυμα που βλάπτει τις εξωτερικές και εσωτερικές στιβάδες του δέρματος, προκαλώντας φουσκάλες, πόνο και πρήξιμο.

Τα θερμιδικά όρια είναι σημαντικά επειδή βοηθούν στον καθορισμό του επιπέδου προστασίας που πρέπει να φορούν οι εργαζόμενοι όταν εργάζονται κοντά σε ηλεκτρικό εξοπλισμό που μπορεί να προκαλέσει έκλαμψη τόξου. Το επίπεδο προστασίας είναι επίσης γνωστό ως όριο προστασίας από έκλαμψη τόξου (AFPB) ή όριο κινδύνου από έκλαμψη τόξου (AFHB).

Το AFPB ή AFHB είναι η απόσταση από την πηγή τόξου όπου η προσπίπτουσα ενέργεια είναι ίση ή μικρότερη από ένα ορισμένο όριο θερμίδων. Όσο χαμηλότερο είναι το όριο θερμίδων, τόσο πιο κοντά είναι το όριο και τόσο υψηλότερο είναι το απαιτούμενο επίπεδο προστασίας. Όσο υψηλότερο είναι το όριο θερμίδων, τόσο μακρύτερο είναι το όριο και τόσο χαμηλότερο είναι το απαιτούμενο επίπεδο προστασίας.

Ένα από τα πιο διαδεδομένα όρια θερμίδων είναι το 1,2 cal/cm^2, το οποίο βασίζεται στο πρότυπο 70E της Εθνικής Ένωσης Πυροπροστασίας (NFPA) για την ηλεκτρική ασφάλεια στους χώρους εργασίας. Το NFPA 70E ορίζει ότι οι εργαζόμενοι πρέπει να φορούν ρουχισμό και εξοπλισμό ατομικής προστασίας (ΜΑΠ) που να αντέχουν τουλάχιστον 1,2 cal/cm^2 ενέργειας περιστατικού, όταν εργάζονται εντός του AFPB ή του AFHB.

Πώς να επισημάνετε τον ηλεκτρικό εξοπλισμό για κινδύνους από έκλαμψη τόξου;

Ένας από τους καλύτερους τρόπους πρόληψης των τραυματισμών και των θανάτων από έκλαμψη τόξου είναι η επισήμανση του ηλεκτρικού εξοπλισμού με πληροφορίες σχετικά με τους κινδύνους από έκλαμψη τόξου και το απαιτούμενο επίπεδο προστασίας. Η επισήμανση του ηλεκτρικού εξοπλισμού μπορεί να βοηθήσει τους εργαζόμενους να εντοπίσουν τους πιθανούς κινδύνους, να ακολουθήσουν τις ασφαλείς πρακτικές εργασίας και να φορούν τα κατάλληλα ΜΑΠ.

Σύμφωνα με τον NFPA 70E, οι ετικέτες arc flash πρέπει να περιλαμβάνουν τις ακόλουθες πληροφορίες:

• Ονομαστική τάση συστήματος
• Όριο ανάφλεξης τόξου
• Τουλάχιστον ένα από τα ακόλουθα:
• Διαθέσιμη προσπίπτουσα ενέργεια και η αντίστοιχη απόσταση εργασίας
• Ελάχιστη βαθμολογία τόξου του ρουχισμού
• Απαιτούμενο επίπεδο ΜΑΠ
• Υψηλότερη κατηγορία κινδύνου/κινδύνου (HRC) για τον εξοπλισμό

Οι ετικέτες arc flash μπορούν να δημιουργηθούν χρησιμοποιώντας λογισμικό, αριθμομηχανές ή πίνακες που εκτιμούν τις παραμέτρους arc flash με βάση τα χαρακτηριστικά του ηλεκτρικού συστήματος, όπως η τάση, το ρεύμα, ο χρόνος εκκαθάρισης σφάλματος και η διαμόρφωση του εξοπλισμού. Οι ετικέτες arc flash μπορούν επίσης να προσαρμοστούν με πρόσθετες πληροφορίες, όπως ημερομηνία, τοποθεσία και προειδοποιητικά σήματα.

Οι ετικέτες arc flash πρέπει να τοποθετούνται σε όλο τον ηλεκτρικό εξοπλισμό που είναι πιθανό να χρειαστεί εξέταση, ρύθμιση, συντήρηση ή συντήρηση υπό τάση, όπως πίνακες διανομής, πίνακες, πίνακες ελέγχου, πρίζες μετρητών και κέντρα ελέγχου κινητήρων. Οι ετικέτες Arc Flash θα πρέπει να είναι ευδιάκριτες, ανθεκτικές και να ενημερώνονται ανάλογα με τις ανάγκες.

Πώς να υπολογίσετε τους κινδύνους Arc Flash;

Για να εκτελέσετε μια μηχανικός υπολογισμός χρησιμοποιώντας ETAP ή SKM, οι ακόλουθες πληροφορίες πρέπει να συλλέγονται στο πεδίο:

- Τον τύπο, το μοντέλο και την ονομαστική ισχύ του ηλεκτρικού εξοπλισμού και των διακοπτών κυκλώματος

- Το μήκος, το μέγεθος και το υλικό των αγωγών

- Ο τύπος και η θέση των μετασχηματιστών και οι τιμές της σύνθετης αντίστασής τους

- Η τάση πηγής και το ρεύμα σφάλματος στην είσοδο υπηρεσίας

- Τα χαρακτηριστικά φορτίου και ο συντελεστής ισχύος των συνδεδεμένων συσκευών

Χρησιμοποιώντας αυτές τις πληροφορίες, το λογισμικό μπορεί να προσομοιώσει το ηλεκτρικό σύστημα και να υπολογίσει την προσπίπτουσα ενέργεια, το όριο ανάφλεξης τόξου και την απόσταση εργασίας για κάθε εξοπλισμό. Το λογισμικό μπορεί επίσης να δημιουργήσει ετικέτες arc flash με βάση τις υπολογισμένες τιμές.

Η απαίτηση για τον κατάλληλο συντονισμό των διακοπτών είναι να διασφαλιστεί ότι οι προστατευτικές διατάξεις λειτουργούν επιλεκτικά και απομονώνουν μόνο το ελαττωματικό τμήμα του συστήματος, διατηρώντας παράλληλα τη συνέχεια της υπηρεσίας στο υπόλοιπο σύστημα. Ο συντονισμός των διακοπτών ισχύος μπορεί να επιτευχθεί με την προσαρμογή των ρυθμίσεων ενεργοποίησής τους, όπως μακράς διάρκειας, βραχείας διάρκειας, στιγμιαίας και σφάλματος γης, σύμφωνα με τις καμπύλες χρόνου-ρεύματος.

Ο στόχος της μείωσης των χρόνων ανάφλεξης τόξου με τη σύλληψη του σφάλματος τόξου στην περιοχή στιγμιαίας ενεργοποίησης του πλησιέστερου διακόπτη είναι να ελαχιστοποιηθεί η έκθεση των εργαζομένων και του εξοπλισμού στις επικίνδυνες επιδράσεις της ανάφλεξης τόξου, όπως η υψηλή θερμοκρασία, η πίεση, ο ήχος και το φως. Η σύλληψη του σφάλματος τόξου στην περιοχή στιγμιαίας ενεργοποίησης σημαίνει ότι ο διακόπτης κυκλώματος θα εκκαθαρίσει το σφάλμα το συντομότερο δυνατό χωρίς καμία σκόπιμη καθυστέρηση, μειώνοντας έτσι τη διάρκεια και το μέγεθος της αναλαμπής τόξου. Αυτό μπορεί να επιτευχθεί με τον καθορισμό της τιμής στιγμιαίας ενεργοποίησης του διακόπτη κυκλώματος κάτω από το αναμενόμενο ρεύμα τόξου του εξοπλισμού.

Μια άλλη μέθοδος για την εκτίμηση του κινδύνου ανάφλεξης τόξου είναι η χρήση των πινάκων που παρέχονται από το πρότυπο NFPA 70E, το οποίο δίνει το όριο ανάφλεξης τόξου και τις απαιτήσεις ατομικού προστατευτικού εξοπλισμού (ΜΑΠ) για διάφορους τύπους ηλεκτρικού εξοπλισμού με βάση την ονομαστική τάση, το ρεύμα σφάλματος και το χρόνο εκκαθάρισης. Οι πίνακες αποσκοπούν στην απλούστευση της ανάλυσης arc flash και παρέχουν μια συντηρητική εκτίμηση του επιπέδου κινδύνου.

- Ο εξοπλισμός πρέπει να εγκαθίσταται και να συντηρείται σωστά σύμφωνα με τις προδιαγραφές του κατασκευαστή και τα βιομηχανικά πρότυπα.

- Ο εξοπλισμός πρέπει να έχει ρεύμα βιδωτού σφάλματος εντός του εύρους που καθορίζεται στον πίνακα.

- Ο διακόπτης πρέπει να έχει συνολικό χρόνο εκκαθάρισης 2 κύκλους ή λιγότερο για τάσεις κάτω του 1 kV ή 6 κύκλους ή λιγότερο για τάσεις μεταξύ 1 kV και 15 kV.

- Ο διακόπτης πρέπει να διαθέτει λειτουργία στιγμιαίας ενεργοποίησης ή διάταξη μεταγωγής συντήρησης που μειώνει την ενέργεια.

- Ο εξοπλισμός δεν πρέπει να έχει ιστορικό σφαλμάτων ή περιστατικών με τόξο.

Εάν δεν πληρούται οποιαδήποτε από αυτές τις προϋποθέσεις, οι πίνακες δεν θα πρέπει να χρησιμοποιούνται και θα πρέπει να γίνεται λεπτομερής υπολογισμός με τις μεθόδους που περιγράφονται στο Πρότυπο IEEE 1584. Το πρότυπο IEEE 1584 παρέχει εξισώσεις και μοντέλα για τον υπολογισμό της προσπίπτουσας ενέργειας και του ορίου ανάφλεξης τόξου για διάφορους τύπους εξοπλισμού, λαμβάνοντας υπόψη διάφορους παράγοντες όπως το διάκενο μεταξύ των αγωγών, το μέγεθος του περιβλήματος, την απόσταση εργασίας και τη διαμόρφωση των ηλεκτροδίων.

Οι μέθοδοι υπολογισμού του IEEE 1584 είναι πιο ακριβείς και ευέλικτες από τους πίνακες του NFPA 70Ε, αλλά απαιτούν επίσης περισσότερα δεδομένα και εμπειρογνωμοσύνη για την εκτέλεσή τους. Ως εκ τούτου, συνιστάται η χρήση ειδικευμένου επαγγελματία ηλεκτρολόγου μηχανικού για τη διενέργεια της ανάλυσης arc flash και την επαλήθευση των αποτελεσμάτων με τη χρήση κατάλληλων εργαλείων λογισμικού.

Είναι επίσης σημαντικό να σημειωθεί ότι τόσο οι πίνακες όσο και οι υπολογισμοί βασίζονται σε υποθέσεις και προσεγγίσεις που ενδέχεται να μην αντικατοπτρίζουν τις πραγματικές συνθήκες του ηλεκτρικού συστήματος κατά τη στιγμή ενός συμβάντος ανάφλεξης τόξου. Ως εκ τούτου, η εκτίμηση του κινδύνου ανάφλεξης ηλεκτρικού τόξου θα πρέπει να επικαιροποιείται περιοδικά (το αργότερο κάθε 5 χρόνια), ιδίως όταν υπάρχουν αλλαγές στη διαμόρφωση του συστήματος, στη φόρτιση ή στις ρυθμίσεις προστασίας. Η τελευταία έκδοση του προτύπου IEEE 1584, που δημοσιεύθηκε το 2018, ενσωματώνει νέες έρευνες και δεδομένα σχετικά με τα φαινόμενα arc flash και παρέχει αναθεωρημένες εξισώσεις και μοντέλα για τη βελτίωση της ακρίβειας και της εγκυρότητας των υπολογισμών arc flash. Συνιστάται η χρήση των πλέον σύγχρονων μεθόδων και προτύπων για να διασφαλιστεί η ασφάλεια των εργαζομένων και του εξοπλισμού από τους κινδύνους arc flash.

Τι γίνεται αν έχει ήδη συμβεί τραυματισμός από έκλαμψη τόξου;

Παρά τη λήψη όλων των απαραίτητων προφυλάξεων και την τήρηση των προτύπων, εξακολουθεί να υπάρχει πιθανότητα να συμβεί ένα περιστατικό ανάφλεξης τόξου λόγω απρόβλεπτων ή αναπόφευκτων περιστάσεων. Σε τέτοιες περιπτώσεις, είναι απαραίτητο να ενεργήσετε γρήγορα και αποτελεσματικά για να ελαχιστοποιήσετε τις ζημιές και τους τραυματισμούς που προκαλούνται από το arc flash. Τα ακόλουθα βήματα θα πρέπει να ληφθούν εάν έχει ήδη συμβεί τραυματισμός από έκλαμψη τόξου:

- Ενημερώστε τις αρμόδιες αρχές και το αρμόδιο προσωπικό για το περιστατικό και συνεργαστείτε με τη διαδικασία διερεύνησης και αναφοράς. Ακολουθήστε τις καθιερωμένες διαδικασίες και τα πρωτόκολλα για την αναφορά και την τεκμηρίωση περιστατικών έκρηξης τόξου στο χώρο εργασίας σας.

- Επικοινωνήστε με την εταιρεία dreiym engineering το συντομότερο δυνατό για να ζητήσετε από έναν ειδικό ηλεκτρολόγο μηχανικό να αξιολογήσει την αιτία και τις συνέπειες του περιστατικού ανάφλεξης ηλεκτρικού τόξου και να παράσχει συστάσεις και λύσεις για την αποτροπή παρόμοιων περιστατικών. Η Dreiym Engineering είναι κάτι περισσότερο από ένας απλός πάροχος υπηρεσιών ανάλυσης και παροχής συμβουλών σε θέματα arc flash. Είναι ο αξιόπιστος συνεργάτης σας για τη διασφάλιση της ασφάλειας και της αξιοπιστίας του ηλεκτρικού σας συστήματος. Με την ομάδα των εξειδικευμένων και έμπειρων μηχανικών τους, μπορούν να σας βοηθήσουν να εντοπίσετε και να εξαλείψετε τους πιθανούς κινδύνους και κινδύνους στο ηλεκτρικό σας σύστημα και να σας παράσχουν τις βέλτιστες πρακτικές και λύσεις για τη συμμόρφωση με τα πρότυπα και τους κανονισμούς. Είτε χρειάζεστε μια ολοκληρωμένη μελέτη arc flash, μια λεπτομερή ανάλυση ενέργειας περιστατικού, ένα εξατομικευμένο πρόγραμμα κατάρτισης, μια εγκληματολογική ανάλυση ενός συμβάντος arc flash, ή ένα αξιόπιστο σύστημα μετριασμού της έκρηξης τόξου, η Dreiym Engineering μπορεί να σας προσφέρει τα αποτελέσματα που χρειάζεστε.