Mikä on valokaari?

Valokaari on äkillinen sähköenergian vapautuminen, joka tapahtuu, kun vika tai oikosulku aiheuttaa valokaaren kahden johtimen tai johtimen ja maan välille. Valokaarileimahdus voi aiheuttaa voimakasta lämpöä, valoa, ääntä ja painetta, jotka voivat vahingoittaa kaikkia lähellä olevia henkilöitä.

Kuinka kuumaksi valokaari voi käydä?

Valokaarileimahdus voi saavuttaa jopa 35 000 celsiusasteen lämpötilan, mikä on kuumempaa kuin auringon pinta. Tämä äärimmäinen kuumuus voi sytyttää vaatteet, sulattaa metallin ja aiheuttaa vakavia palovammoja iholle ja silmiin.

Valokaarileimahduksen lämpö voi aiheuttaa vakavan vaaran ihmiselle, vaikka hän ei olisikaan suoraan altistunut valokaarelle. Säteilylämpö voi aiheuttaa toisen tai kolmannen asteen palovammoja iholle, joka on alttiina muutaman metrin säteellä valokaaresta. Lämpö voi myös sytyttää syttyviä materiaaleja, kuten vaatteita, hiuksia tai paperia, ja aiheuttaa vakavampia vammoja. Lisäksi voimakas kuumuus voi vahingoittaa hengityselimiä ja aiheuttaa hengitysvammoja, erityisesti jos läsnä on savua tai myrkyllisiä kaasuja. Siksi on tärkeää käyttää asianmukaisia henkilökohtaisia suojavarusteita (PPE) ja välttää työskentelyä jännitteisten sähkölaitteiden läheisyydessä aina kun mahdollista.

Mikä on valokaarileimahduksen räjähdysvoima?

Valokaarileimahdus voi myös synnyttää voimakkaan räjähdysaallon, joka voi pudottaa työntekijät jaloiltaan, heittää esineitä ympäri huonetta ja vahingoittaa laitteita ja rakenteita. Räjähdysvoima voi vaihdella muutamasta punnasta neliötuumaa kohti (psi) useisiin tuhansiin psi:iin riippuen jännitteestä, virrasta ja etäisyydestä valokaaresta.

Mikä on valokaarisalaman ihmiselle aiheuttama riski?

Valokaari voi aiheuttaa vakavia vammoja ja kuolemantapauksia työntekijöille, jotka altistuvat sille. Joitakin yleisimpiä valokaarileimahduksen vaikutuksia ovat:

• Lämpöpalovammat: Lämpöpalovammat: Valokaarileimahduksen voimakas kuumuus voi aiheuttaa syviä ja kivuliaita palovammoja, jotka voivat vahingoittaa ihoa, lihaksia, hermoja ja elimiä. Palovammat voivat myös aiheuttaa infektioita, arpia ja epämuodostumia.
• Silmävammat: Valokaarileimahduksen kirkas valo voi aiheuttaa tilapäistä tai pysyvää sokeutta sekä verkkokalvon, sarveiskalvon ja linssin vaurioita. Silmävammat voivat myös heikentää näkökykyä, aiheuttaa valoherkkyyttä ja lisätä harmaakaihin ja glaukooman riskiä.
• Kuulon heikkeneminen: Valokaarileimahduksen kova ääni voi puhkaista tärykalvot, vaurioittaa sisäkorvaa ja aiheuttaa tilapäisen tai pysyvän kuulonmenetyksen. Kuulon heikkeneminen voi vaikuttaa myös tasapainoon, kommunikointiin ja elämänlaatuun.
• Hengitysvaikeudet: Valokaarileimahduksen savu ja kaasut voivat ärsyttää keuhkoja, kurkkua ja nenää ja aiheuttaa yskää, hengityksen vinkumista, hengenahdistusta ja astmaa. Jotkin kaasuista, kuten hiilimonoksidi, voivat myös olla myrkyllisiä ja aiheuttaa myrkytyksiä, aivovaurioita ja kuoleman.
• Sydänpysähdys: Sähköisku voi pysäyttää sydämen, aiheuttaa epäsäännöllisiä sydämenlyöntejä ja vaurioittaa sydänlihasta. Sydänpysähdys voi johtaa myös aivovaurioon, koomaan ja kuolemaan.
• Psykologinen trauma: Valokaarileimahdus voi aiheuttaa traumaperäistä stressihäiriötä (PTSD), ahdistusta, masennusta ja takaumia. Psykologinen trauma voi vaikuttaa myös muistiin, keskittymiseen, uneen ja ihmissuhteisiin.
• Keuhkojen romahtaminen: Valokaarileimahduksen räjähdysvoima voi synnyttää paineaallon, joka etenee äänen nopeutta nopeammin. Tämä paineaalto voi puristaa keuhkojen ilmaa ja aiheuttaa keuhkojen repeämisen tai romahtamisen. Tämä tila tunnetaan nimellä pneumothorax. Keuhkojen romahtaminen voi aiheuttaa vakavia hengitysvaikeuksia, rintakipua, matalaa verenpainetta ja syanoosia (sinertävä iho). Keuhkokollapsi voi olla myös hengenvaarallinen ja vaatia hätähoitoa rintaputken tai leikkauksen avulla.

Mitä ovat kalorirajat ja miksi ne ovat tärkeitä?

Kaloriraja on lämpöenergian määrä, joka voi aiheuttaa toisen asteen palovamman ihmisen iholla. Se ilmaistaan kaloreina neliösenttimetriä kohti (cal/cm).²). Toisen asteen palovamma on palovamma, joka vaurioittaa ihon ulko- ja sisäkerroksia ja aiheuttaa rakkuloita, kipua ja turvotusta.

Kalorirajat ovat tärkeitä, koska niiden avulla voidaan määrittää, minkä tasoista suojaa työntekijöiden on käytettävä työskennellessään sellaisten sähkölaitteiden läheisyydessä, jotka voivat aiheuttaa valokaarileimahduksen. Suojaustaso tunnetaan myös nimellä valokaarisuojaraja (AFPB) tai valokaarisuojaraja (AFHB).

AFPB tai AFHB on etäisyys kaarilähteestä, jolla osuva energia on yhtä suuri tai pienempi kuin tietty kalorimäärä. Mitä alhaisempi kaloriraja on, sitä lähempänä on raja ja sitä korkeampi on vaadittu suojaustaso. Mitä korkeampi kaloriraja on, sitä kauempana on raja ja sitä alhaisempi on vaadittava suojaustaso.

Yksi yleisimmin käytetyistä kalorirajoista on 1,2 cal/cm^2, joka perustuu National Fire Protection Associationin (NFPA) 70E-standardiin työpaikan sähköturvallisuudesta. NFPA 70E:n mukaan työntekijöiden on käytettävä valokaariluokiteltuja vaatteita ja henkilökohtaisia suojavarusteita (PPE), jotka kestävät vähintään 1,2 cal/cm^2 tapahtuvan energian, kun he työskentelevät AFPB- tai AFHB-alueella.

Miten sähkölaitteet merkitään valokaarivaaran varalta?

Yksi parhaista tavoista ehkäistä valokaarisalamavammoja ja -kuolemia on merkitä sähkölaitteisiin tiedot valokaarisalamavaaroista ja vaaditusta suojaustasosta. Sähkölaitteiden merkinnät voivat auttaa työntekijöitä tunnistamaan mahdolliset riskit, noudattamaan turvallisia työkäytäntöjä ja käyttämään asianmukaisia henkilönsuojaimia.

NFPA 70E:n mukaan valokaarilamppumerkinnöissä on oltava seuraavat tiedot:

• Järjestelmän nimellisjännite
• Valokaarisalaman raja
• Vähintään yksi seuraavista:
• Käytettävissä oleva säteilyenergia ja vastaava työskentelyetäisyys
• Vaatteiden valokaaren vähimmäisluokitus
• Vaadittu henkilönsuojainten taso
• Laitteen korkein vaara-/riskiluokka (HRC).

Valokaarilamppumerkinnät voidaan luoda käyttämällä ohjelmistoja, laskureita tai taulukoita, jotka arvioivat valokaarilamppuparametrit sähköjärjestelmän ominaisuuksien, kuten jännitteen, virran, vian selvitysajan ja laitekokoonpanon perusteella. Valokaarilampputarroja voidaan myös mukauttaa lisätiedoilla, kuten päivämäärällä, sijainnilla ja varoitusmerkeillä.

Valokaarilamppumerkinnät olisi kiinnitettävä kaikkiin sähkölaitteisiin, jotka todennäköisesti vaativat tarkastusta, säätöä, huoltoa tai kunnossapitoa jännitteisenä, kuten jakokeskuksiin, paneeleihin, ohjauspaneeleihin, mittaripistorasioihin ja moottorinohjauskeskuksiin. Valokaarilamppumerkintöjen olisi oltava selvästi näkyviä, kestäviä ja päivitettäviä tarpeen mukaan.

Miten laskea valokaarilamppujen aiheuttamat vaarat?

Suorita tekninen laskelma ETAPin tai SKM:n avulla, seuraavat tiedot on kerättävä kentällä:

- Sähkölaitteiden ja katkaisijoiden tyyppi, malli ja nimellisarvo

- Johtimien pituus, koko ja materiaali.

- Muuntajien tyyppi ja sijainti sekä niiden impedanssiarvot.

- Lähdejännite ja vikavirta käyttöliittymässä.

- liitettyjen laitteiden kuormitusominaisuudet ja tehokerroin

Näiden tietojen avulla ohjelmisto voi simuloida sähköjärjestelmää ja laskea kullekin laitteelle tapahtuvan energian, valokaarirajan ja työskentelyetäisyyden. Ohjelmisto voi myös luoda valokaarilamppumerkintöjä laskettujen arvojen perusteella.

Katkaisijoiden asianmukaisen yhteensovittamisen vaatimuksena on varmistaa, että suojalaitteet toimivat valikoivasti ja eristävät vain järjestelmän viallista osaa säilyttäen samalla palvelun jatkuvuuden muulle järjestelmälle. Katkaisijoiden yhteensovittaminen voidaan saavuttaa säätämällä niiden laukaisuasetuksia, kuten pitkäaikainen, lyhytkestoinen, hetkellinen ja maasulku, niiden aika-virtakäyrien mukaisesti.

Tavoitteena on lyhentää valokaarisalaman kestoaikaa ottamalla valokaarivika kiinni lähimmän katkaisijan hetkellisellä laukaisualueella, jotta työntekijöiden ja laitteiden altistuminen valokaarisalaman vaarallisille vaikutuksille, kuten korkealle lämpötilalle, paineelle, äänelle ja valolle, olisi mahdollisimman vähäistä. Valokaarivian vangitseminen välittömällä laukaisualueella tarkoittaa, että katkaisija poistaa vian mahdollisimman nopeasti ilman tarkoituksellista viivettä, mikä vähentää valokaarivian kestoa ja suuruutta. Tämä voidaan tehdä asettamalla katkaisijan hetkellinen laukaisuarvo laitteen odotettua valokaarivirtaa pienemmäksi.

Toinen tapa arvioida valokaarivaara on käyttää NFPA 70E -standardin taulukoita, joissa annetaan valokaarivaaran raja ja henkilökohtaisia suojavarusteita koskevat vaatimukset erityyppisille sähkölaitteille niiden nimellisjännitteen, vikavirran ja tyhjennysajan perusteella. Taulukoiden tarkoituksena on yksinkertaistaa valokaari-analyysia ja antaa varovainen arvio vaaratason suuruudesta.

- Laitteet on asennettava ja huollettava asianmukaisesti valmistajan ohjeiden ja alan standardien mukaisesti.

- Laitteen ruuvivikavirran on oltava taulukossa määritellyllä alueella.

- Katkaisijan kokonaistyhjennysajan on oltava enintään 2 jaksoa alle 1 kV:n jännitteillä ja enintään 6 jaksoa 1 kV-15 kV:n jännitteillä.

- Katkaisijassa on oltava pikalaukaisutoiminto tai energiaa vähentävä huoltokytkinlaite.

- Laitteessa ei saa olla aiempia valokaarihäiriöitä tai vaaratilanteita.

Jos jokin näistä edellytyksistä ei täyty, taulukoita ei pidä käyttää, vaan on tehtävä yksityiskohtainen laskelma käyttäen menetelmiä, jotka on kuvattu ohjeessa. IEEE 1584 -standardi. IEEE 1584 -standardissa esitetään yhtälöitä ja malleja, joiden avulla voidaan laskea eri laitetyypeille esiintyvä energia ja valokaaren leimahdusraja ottaen huomioon erilaisia tekijöitä, kuten johtimien välinen rako, kotelon koko, työskentelyetäisyys ja elektrodien kokoonpano.

IEEE 1584:n laskentamenetelmät ovat tarkempia ja joustavampia kuin IEEE 1584:n taulukot. NFPA 70E, mutta ne vaativat myös enemmän tietoja ja asiantuntemusta. Sen vuoksi on suositeltavaa käyttää pätevää sähköalan ammattilaista suorittamaan valokaari-analyysi ja tarkistamaan tulokset asianmukaisilla ohjelmistotyökaluilla.

On myös tärkeää huomata, että sekä taulukot että laskelmat perustuvat oletuksiin ja likiarvoihin, jotka eivät välttämättä vastaa sähköjärjestelmän todellisia olosuhteita valokaaritapahtuman aikana. Tämän vuoksi valokaari-iskuvaaran arviointi olisi päivitettävä säännöllisesti (viimeistään viiden vuoden välein), erityisesti silloin, kun järjestelmän kokoonpanossa, kuormituksessa tai suojausasetuksissa tapahtuu muutoksia. IEEE 1584 -standardin uusimmassa, vuonna 2018 julkaistussa painoksessa on otettu huomioon valokaarilamppuilmiöitä koskevat uudet tutkimukset ja tiedot, ja siinä esitetään tarkistettuja yhtälöitä ja malleja, joilla parannetaan valokaarilamppulaskelmien tarkkuutta ja pätevyyttä. On suositeltavaa käyttää uusimpia menetelmiä ja standardeja, jotta voidaan varmistaa työntekijöiden ja laitteiden turvallisuus valokaarilamppujen aiheuttamilta vaaroilta.

Entä jos valokaarivamma on jo tapahtunut?

Vaikka kaikki tarvittavat varotoimenpiteet on toteutettu ja standardeja noudatetaan, on silti mahdollista, että ennakoimattomista tai väistämättömistä olosuhteista johtuva valokaari-isku tapahtuu. Tällaisissa tapauksissa on tärkeää toimia nopeasti ja tehokkaasti, jotta voidaan minimoida valokaarisalaman aiheuttamat vahingot ja vammat. Seuraavat toimet olisi toteutettava, jos valokaarileimahdus on jo tapahtunut:

- Ilmoita tapauksesta asianmukaisille viranomaisille ja henkilöstölle ja tee yhteistyötä tutkinta- ja raportointiprosessissa. Noudata työpaikallasi vakiintuneita menettelyjä ja protokollia valokaaritapahtumien raportointia ja dokumentointia varten.

- Ota mahdollisimman pian yhteyttä dreiym engineeringiin, jotta sähköalan asiantuntija arvioi valokaaritapahtuman syyn ja seuraukset sekä antaa suosituksia ja ratkaisuja vastaavien tapahtumien toistumisen estämiseksi. Dreiym Engineering on muutakin kuin pelkkä valokaarisalama-analyysien ja konsultointipalvelujen tarjoaja. Se on luotettava kumppanisi sähköjärjestelmän turvallisuuden ja luotettavuuden varmistamisessa. Pätevistä ja kokeneista insinööreistä koostuvan tiiminsä avulla he voivat auttaa sinua tunnistamaan ja poistamaan sähköjärjestelmään liittyvät mahdolliset vaarat ja riskit sekä tarjoamaan sinulle parhaat käytännöt ja ratkaisut standardien ja määräysten noudattamiseksi. Tarvitsitpa sitten kattavan valokaaritutkimuksen, yksityiskohtaisen vaaratilanteiden energia-analyysin, räätälöidyn koulutusohjelman, rikostekninen analyysi valokaari-iskutapahtumasta, tai luotettava valokaarilamppujen lieventämisjärjestelmä, Dreiym Engineering voi toimittaa tarvitsemasi tulokset.