Vad är en ljusbåge?

En ljusbåge är ett plötsligt utsläpp av elektrisk energi som uppstår när ett fel eller en kortslutning orsakar en ljusbåge mellan två ledare eller en ledare och en jord. En ljusbåge kan generera intensiv värme, ljus, ljud och tryck som kan skada personer i närheten.

Hur varm kan en ljusbåge bli?

En ljusbåge kan nå temperaturer på upp till 35.000 grader Fahrenheit, vilket är varmare än solens yta. Den extrema värmen kan antända kläder, smälta metall och orsaka svåra brännskador på hud och ögon.

Värmen från en ljusbåge kan utgöra en allvarlig risk för människor, även om de inte är direkt exponerade för ljusbågen. Strålningsvärmen kan orsaka andra eller tredje gradens brännskador på all exponerad hud inom några meter från ljusbågen. Värmen kan också antända brännbara material, t.ex. kläder, hår eller papper, och orsaka allvarligare skador. Dessutom kan den intensiva värmen skada andningsorganen och orsaka inandningsskador, särskilt om det finns rök eller giftiga gaser i närheten. Därför är det viktigt att bära lämplig personlig skyddsutrustning (PPE) och undvika att arbeta nära strömförande elektrisk utrustning när det är möjligt.

Vad är explosionskraften i en ljusbåge?

En ljusbåge kan också skapa en kraftig tryckvåg som kan få arbetare att tappa fotfästet, slunga föremål genom rummet och skada utrustning och strukturer. Explosionskraften kan variera från några pund per kvadrattum (psi) till flera tusen psi, beroende på spänning, strömstyrka och avstånd från ljusbågen.

Vilken är risken för en människa från en ljusbåge?

En ljusbåge kan orsaka allvarliga skador och dödsfall för arbetstagare som utsätts för den. Några av de vanligaste effekterna av en ljusbåge är:

• Termiska brännskador: Den intensiva värmen från en ljusbåge kan orsaka djupa och smärtsamma brännskador som kan skada hud, muskler, nerver och organ. Brännskador kan också leda till infektioner, ärrbildning och vanställdhet.
• Skador på ögonen: Det starka ljuset från en ljusbåge kan orsaka tillfällig eller permanent blindhet samt skador på näthinnan, hornhinnan och linsen. Ögonskador kan också försämra synen, orsaka ljuskänslighet och öka risken för grå starr och glaukom.
• Hörselnedsättning: Det höga ljudet från en ljusbåge kan spränga trumhinnorna, skada innerörat och orsaka tillfällig eller permanent hörselnedsättning. Hörselnedsättning kan också påverka balans, kommunikation och livskvalitet.
• Problem med andningsvägarna: Rök och gaser från en ljusbåge kan irritera lungor, hals och näsa och orsaka hosta, väsande andning, andnöd och astma. Vissa av gaserna, t.ex. kolmonoxid, kan också vara giftiga och orsaka förgiftning, hjärnskador och dödsfall.
• Hjärtstillestånd: Den elektriska stöten från en ljusbåge kan stoppa hjärtat, orsaka oregelbundna hjärtslag och skada hjärtmuskeln. Hjärtstillestånd kan också leda till hjärnskador, koma och dödsfall.
• Psykologiskt trauma: Upplevelsen av en ljusbåge kan orsaka posttraumatiskt stressyndrom (PTSD), ångest, depression och flashbacks. Psykiskt trauma kan också påverka minne, koncentration, sömn och relationer.
• Lungkollaps: Explosionskraften från en ljusbåge kan skapa en stötvåg som färdas snabbare än ljudets hastighet. Denna stötvåg kan komprimera luften i lungorna och få dem att brista eller kollapsa. Detta tillstånd kallas pneumothorax. Lungkollaps kan orsaka svåra andningssvårigheter, bröstsmärta, lågt blodtryck och cyanos (blåaktig hud). Lungkollaps kan också vara livshotande och kräva akut behandling med thoraxdrän eller kirurgi.

Vad är kalorigränser och varför är de viktiga?

En kalorigräns är ett mått på den mängd värmeenergi som kan orsaka en andra gradens brännskada på mänsklig hud. Den uttrycks i kalorier per kvadratcentimeter (cal/cm²). En andra gradens brännskada är en brännskada som skadar de yttre och inre hudlagren och orsakar blåsor, smärta och svullnad.

Kalorigränserna är viktiga eftersom de bidrar till att fastställa den skyddsnivå som arbetstagare måste bära när de arbetar nära elektrisk utrustning som kan orsaka en ljusbåge. Skyddsnivån är också känd som gränsen för skydd mot ljusbåge (AFPB) eller gränsen för risk för ljusbåge (AFHB).

AFPB eller AFHB är avståndet från ljusbågskällan där den infallande energin är lika med eller mindre än en viss kalorigräns. Ju lägre kalorigräns, desto närmare gräns och desto högre skyddsnivå krävs. Ju högre kalorigräns, desto längre bort från gränsen och desto lägre skyddsnivå krävs.

En av de mest använda kalorigränserna är 1,2 cal/cm^2, som baseras på National Fire Protection Association (NFPA) 70E-standarden för elsäkerhet på arbetsplatsen. NFPA 70E anger att arbetstagare måste bära bågklassade kläder och personlig skyddsutrustning (PPE) som kan motstå minst 1,2 cal/cm^2 av infallande energi när de arbetar inom AFPB eller AFHB.

Hur märker man elektrisk utrustning för ljusbågsrisker?

Ett av de bästa sätten att förebygga skador och dödsfall till följd av ljusbågar är att märka elektrisk utrustning med information om riskerna med ljusbågar och den skyddsnivå som krävs. Märkning av elektrisk utrustning kan hjälpa arbetstagarna att identifiera de potentiella riskerna, följa säkra arbetsrutiner och bära lämplig personlig skyddsutrustning.

Enligt NFPA 70E måste ljusbågsetiketter innehålla följande information:

• Nominell systemspänning
• Gräns för ljusbåge
• Minst ett av följande:
• Tillgänglig infallande energi och motsvarande arbetsavstånd
• Minsta ljusbåge för kläder
• Erforderlig nivå av personlig skyddsutrustning
• Högsta faro-/riskkategori (HRC) för utrustningen

Ljusbågsetiketter kan skapas med hjälp av programvara, kalkylatorer eller tabeller som uppskattar ljusbågsparametrarna baserat på det elektriska systemets egenskaper, såsom spänning, ström, felavhjälpningstid och utrustningskonfiguration. Ljusbågsetiketter kan också anpassas med ytterligare information, t.ex. datum, plats och varningsskyltar.

Ljusbågsetiketter ska fästas på all elektrisk utrustning som sannolikt kommer att kräva undersökning, justering, service eller underhåll medan den är spänningssatt, t.ex. kopplingsskåp, panelskåp, kontrollpaneler, mätaruttag och motorstyrcentraler. Etiketterna ska vara väl synliga, hållbara och uppdateras vid behov.

Hur beräknar man riskerna med ljusbåge?

För att utföra en teknisk beräkning med ETAP eller SKM, måste följande information samlas in på fältet:

- Typ, modell och märkvärde för den elektriska utrustningen och kretsbrytarna

- Ledarnas längd, storlek och material

- Transformatorernas typ och placering samt deras impedansvärden

- Källspänning och felström vid serviceingången

- De anslutna enheternas belastningsegenskaper och effektfaktor

Med hjälp av denna information kan programvaran simulera det elektriska systemet och beräkna infallande energi, ljusbågsgräns och arbetsavstånd för varje utrustning. Programvaran kan också generera ljusbågsetiketter baserat på de beräknade värdena.

Kravet på korrekt koordination av effektbrytarna är att säkerställa att skyddsanordningarna fungerar selektivt och isolerar endast den felaktiga delen av systemet samtidigt som kontinuiteten för resten av systemet upprätthålls. Koordinering av effektbrytarna kan uppnås genom att justera deras utlösningsinställningar, såsom långtid, korttid, momentan och jordfel, i enlighet med deras tid-strömkurvor.

Målet med att minska ljusbågstiden genom att fånga upp ljusbågsfelet i den närmaste kretsbrytarens omedelbara utlösningsområde är att minimera arbetstagarnas och utrustningens exponering för de farliga effekterna av ljusbågen, såsom hög temperatur, tryck, ljud och ljus. Att fånga upp ljusbågsfelet i det omedelbara utlösningsområdet innebär att effektbrytaren löser ut felet så snabbt som möjligt utan någon avsiktlig fördröjning, vilket minskar ljusbågens varaktighet och omfattning. Detta kan göras genom att ställa in det momentana utlösningsvärdet för kretsbrytaren under den förväntade ljusbågsströmmen för utrustningen.

En annan metod för att uppskatta risken för ljusbåge är att använda tabellerna i NFPA 70E-standarden, som anger gränsen för ljusbåge och kraven på personlig skyddsutrustning (PPE) för olika typer av elektrisk utrustning baserat på deras nominella spänning, felström och avbrottstid. Tabellerna är avsedda att förenkla ljusbågsanalysen och ge en konservativ uppskattning av risknivån.

- Utrustningen måste vara korrekt installerad och underhållas enligt tillverkarens specifikationer och branschstandarder.

- Utrustningen måste ha en bultad felström inom det intervall som anges i tabellen.

- Effektbrytaren måste ha en total utlösningstid på 2 cykler eller mindre för spänningar under 1 kV, eller 6 cykler eller mindre för spänningar mellan 1 kV och 15 kV.

- Strömbrytaren måste ha en omedelbar utlösningsfunktion eller en energireducerande underhållskopplingsanordning.

- Utrustningen får inte ha några tidigare fel eller incidenter med ljusbågar.

Om något av dessa villkor inte uppfylls bör tabellerna inte användas och en detaljerad beräkning bör göras med hjälp av de metoder som beskrivs i IEEE 1584-standard. IEEE 1584-standarden innehåller ekvationer och modeller för beräkning av infallande energi och ljusbågsgräns för olika typer av utrustning, med hänsyn till olika faktorer som avståndet mellan ledarna, kapslingens storlek, arbetsavståndet och elektrodkonfigurationen.

Beräkningsmetoderna i IEEE 1584 är mer exakta och flexibla än tabellerna i NFPA 70E, men de kräver också mer data och expertis för att utföras. Därför rekommenderas att en kvalificerad elingenjör utför ljusbågsanalysen och verifierar resultaten med hjälp av lämpliga programverktyg.

Det är också viktigt att notera att både tabellerna och beräkningarna baseras på antaganden och approximationer som kanske inte återspeglar de faktiska förhållandena i det elektriska systemet vid tidpunkten för en ljusbågsincident. Därför bör riskbedömningen för ljusbåge uppdateras regelbundet (senast vart 5:e år), särskilt när det sker förändringar i systemets konfiguration, belastning eller skyddsinställningar. Den senaste utgåvan av IEEE 1584-standarden, som publicerades 2018, innehåller ny forskning och data om ljusbågsfenomen och tillhandahåller reviderade ekvationer och modeller för att förbättra noggrannheten och giltigheten hos ljusbågsberäkningarna. Det är tillrådligt att använda de mest aktuella metoderna och standarderna för att säkerställa arbetstagarnas och utrustningens säkerhet från ljusbågsriskerna.

Vad händer om en ljusbågsskada redan har inträffat?

Även om man vidtar alla nödvändiga försiktighetsåtgärder och följer standarderna finns det fortfarande en möjlighet att en ljusbågsincident inträffar på grund av oförutsedda eller oundvikliga omständigheter. I sådana fall är det viktigt att agera snabbt och effektivt för att minimera de skador som orsakas av ljusbågen. Följande steg bör vidtas om en skada redan har uppstått till följd av en ljusbåge:

- Meddela lämpliga myndigheter och personal om incidenten och samarbeta med utrednings- och rapporteringsprocessen. Följ de fastställda rutinerna och protokollen för rapportering och dokumentation av ljusbågsincidenter på din arbetsplats.

- Kontakta dreiym engineering så snart som möjligt för att få en sakkunnig elingenjör som kan utvärdera orsaken till och konsekvenserna av ljusbågsincidenten och ge rekommendationer och lösningar för att förhindra att liknande incidenter inträffar igen. Dreiym Engineering är mer än bara en leverantör av analys av ljusbågar och konsulttjänster. De är din pålitliga partner när det gäller att säkerställa säkerheten och tillförlitligheten i ditt elsystem. Med sitt team av kvalificerade och erfarna ingenjörer kan de hjälpa dig att identifiera och eliminera potentiella faror och risker i ditt elsystem och förse dig med de bästa metoderna och lösningarna för att uppfylla standarder och föreskrifter. Oavsett om du behöver en omfattande ljusbågsstudie, en detaljerad energianalys eller ett skräddarsytt utbildningsprogram, en kriminalteknisk analys av en ljusbågeeller ett tillförlitligt system för ljusbågsreducering, kan Dreiym Engineering leverera de resultat du behöver.