Moja elektryka

29.06.2020

 

Zagrożenie łukiem elektrycznym

Podczas wykonywania prac pod napięciem i prac w pobliżu napięcia istnieje ryzyko spowodowania zwarcia łukowego. Zwarcia łukowe często wynikają z błędów osób pracujących i/lub nadzorujących pracę, polegających na: nieuwadze, nieprawidłowej ocenie zagrożeń w miejscu pracy, niestosowaniu instrukcji, błędów w organizacji pracy, upuszczeniu przewodzących narzędzi i innych. Zwarcie łukowe może spowodować poważne obrażenia u osób pracujących związane z wysoką temperaturą łuku, wyrzucaniem elementów urządzeń i roztopionych kropli metali, promieniowaniem optycznym, gwałtownym przyrostem ciśnienia, toksycznymi oparami i falą dźwiękową o dużym natężeniu.

 

 

Osoby wykonujące prace pod napięciem i prace w pobliżu napięcia powinny być wyposażone w środki ochrony indywidualnej, uzależnione od stopnia narażenia na działanie łuku elektrycznego. Stopień narażenia jest uzależniony od wielu czynników, głównymi są: energia wyemitowana (E), czas trwania zwarcia łukowego (tarc) i odległość osoby pracującej od miejsca zwarcia (D). Istnieje wiele sposobów oceny stopnia zagrożenia łukiem elektrycznym, najbardziej znanym jest norma Instytutu Inżynierów Elektryków i Elektroników IEEE 1584 - IEEE Guide for Performing Arc-Flash Hazard Calculations.

  

 

Norma IEEE 1584-2018 podaje sposoby obliczania prądu łuku (Iarc), spodziewanej emisji energii (E) i granicy strefy ochrony przeciwłukowej (AFB – ang. Arc Flash Boundary). Wartość spodziewanej emisji energii i granica łuku (AFB) jest uzależniona m.in. od wartości prądu łuku, czasu trwania łuku, układu elektrod i rozmiarów obudowy.

Prąd łuku oblicza się na podstawie spodziewanego prądu zwarciowego (Ik3), obliczonego zgodnie z normą PN-EN 60909. Na podstawie obliczonego prądu łuku ustala się czas trwania łuku za pomocą charakterystyk t-I lub I2t-I urządzeń zabezpieczających. Uwzględnia się największą (Ik3) i najmniejszą (Ik3 min) spodziewaną wartość prądów zwarciowych. Ze względu na zmienność prądu łuku w czasie trwania zwarcia, norma przewiduje obliczenie najmniejszej spodziewanej wartości prądu łuku (Iarc min). Uwzględnienie najmniejszego spodziewanego prądu zwarciowego i najmniejszego spodziewanego prądu łuku ma wpływ na ustalany czas trwania łuku (czas wyłączenia urządzenia zabezpieczającego).

Czas wyłączenia jest drugim ważnym parametrem obok prądu łuku, decydującym o wartości wyemitowanej energii. Przy czym większa wartość prądu łuku oznacza, krótszy czas wyłączenia, czyli niekoniecznie większą energię wyemitowaną, co widać na rysunku.

 

Obliczenia spodziewanej emisji energii są podstawą do doboru środków ochrony indywidualnej, które mają zapewnić niedopuszczenie do oparzeń 2-go i 3-go stopnia. Za wartość graniczną emisji energii, która nie powoduje oparzeń 2-go i 3-go stopnia uważa się 5 J/cm2 (1,2 cal/cm2). Graficznie skutki oddziaływania energii w wartości 1,2 cal/cm2(zaczerwienienie skóry)przedstawia rysunek.

 

Rysunek nie jest przeznaczony do sprawdzania oddziaływania energii na skórę, ten rysunek ma oddziaływać na wyobraźnię, eksperymentów nie należy przeprowadzać.

Dobór środków ochrony indywidualnej opiera się o krzywą Stoll-Chianta przedstawiającą przyrost temperatury w funkcji czasu. Wartości znajdujące się nad krzywą powodują oparzenia 2-go i 3-go stopnia. Wartości znajdujące się poniżej krzywej powodują przeważnie zaczerwienienie skóry, które nie wymaga pomocy lekarskiej. Sporadycznie mogą się zdarzać oparzenia 1-go stopnia, które mogą wymagać pomocy lekarskiej i mogą powodować utratę czasu pracy. Środki ochrony indywidualnej mają zapobiegać ryzyku oparzeń 2-go i 3-go stopnia.

 

 

Kategorię zagrożenia łukiem ustala się w zależności od obliczonej spodziewanej emisji energii. Środki ochrony indywidualnej stosuje się w zależności od kategorii zagrożenia łukiem.

 

 

Jeżeli obliczona emisja energii jest większa niż 40 cal/cm2 praca nie może być wykonywana, również z zastosowaniem środków ochrony indywidualnej wytrzymujących taką energię. Fala uderzeniowa towarzysząca wyładowaniu o energii większej niż 40 cal/cm2 powoduje odrzucenie ciała człowieka na kilka metrów, co może spowodować poważne obrażenia.

W takich przypadkach stosuje się m. in. rozdzielnie o budowie łukochronnej, zdalnie sterowane roboty do wykonywania prac, przekaźniki światłowodowe do wykrywania łuku, powodujące szybkie zadziałanie zabezpieczeń zwarciowych.

Dobierając środki ochronne należy pamiętać o nadrzędnej zasadzie wynikającej o ogólnych przepisów BHP (Dz.U. 2008 nr 108 poz. 690), o priorytecie środków ochrony zbiorowej przed środkami ochrony indywidualnej.

W zamieszczonym na końcu publikacji przykładzie obliczeń, dotyczącym szyn zbiorczych rozdzielnicy, obliczono spodziewaną emisję energii E = 5,74 cal/cm2. Obliczona energia odpowiada kategorii zagrożenia łukiem 2. Obliczenie zostało wykonane dla czasu trwania łuku 200 ms (czas wyłączenia). Po zastosowaniu przekaźnika światłowodowego do wykrywania łuku i skróceniu czasu trwania łuku do 50 ms, spodziewana emisja energii wyniesie E = 1,43 cal/cm2, a kategoria zagrożenia łukiem zmieni się na kategorię 1

Na obudowach urządzeń umieszcza się tabliczki ostrzegawcze z informacjami na temat ustalonej kategorii zagrożenia, spodziewanej emisji energii, granicy strefy ochrony i wymaganych środkach ochrony indywidualnej.

 

 

Norma IEEE 1584-2018 wydana w roku 2018 zawiera istotne zmiany w stosunku do normy z roku 2002 (IEEE 1584-2002). Głównymi zmianami są inne metody obliczeń, uwzględnienie różnych układów elektrod i uwzględnienie rozmiaru obudowy.

W normie są dwie metody obliczeń, pierwsza dla napięć od 208 do 600 V, którą można uznać za uproszczoną. Druga dla napięć od 601 V do 15 kV, w której wykonuje się obliczenia dla trzech poziomów napięcia: 600 V, 2700 V, 14300 V, a następnie przez interpolację wyników, oblicza się wynik końcowy dla napięcia znamionowego instalacji.

Obliczenia wg normy IEEE 1584-2002 uwzględniały jedynie pionowy układ elektrod, w normie IEEE 1584-2018 uwzględniono pięć układów elektrod: VCB, VCBB, HCB (wewnątrz obudów) i VOA, HOA (w otwartej przestrzeni).

 

 

 

Poziomy układ elektrod HCB (HOA) powoduje większe narażenie osób pracujących na skutki oddziaływania łuku elektrycznego w stosunku do układu pionowego VCB (VOA). Z tego powodu obliczenia wg normy IEEE 1584-2018 przy uwzględnieniu poziomego układu elektrod mogą znacząco różnić się od obliczeń wg normy IEEE 2002. Przeliczenie wyników wg normy IEEE 1584-2018 może spowodować zmianę kategorii (na wyższą) i zmianę wymaganych środków ochrony indywidualnej.

 

 

 

Przykład obliczeń wg IEEE 1584-2018 Sample_RG-1.pdf

 

Strona internetowa IEEE dotyczaca normy IEEE 1584-2018 

 

▲ do góry

 

Bibliografia:

1. S. Giard-Leroux - The Impact of the New IEEE 1584-2018 Standard on Arc Flash Studies

2. IEEE 1584-2018 – In Depth Arc Flash Calculations Using Mathcad Express & Etap 19.0 (www.allumiax/blog/)

3. M. A. Ali – IEEE 1584 Arc Flash Calculations

4. M. Szadkowski – Zarys analizy kategorii zagrożenia porażenia łukiem elektrycznym w instalacjach elektrycznych zakładów przemysłowych

5. M. Szadkowski – Metody zmniejszania zagrożenia porażeniem łukiem elektrycznym

6. M. Szadkowski – Metoda ochrony przed skutkami łuku elektrycznego

7. G. Matusiak, M. Włodarczyk, R. Nader, H. Nowikow, B. Dudek – Metodyka badań odporności osłon twarzy, chroniących przed termicznymi skutkami łuku elektrycznego

8. Rozporządzenie Ministra Pracy i Polityki Społecznej z dnia 6 czerwca 2008 r. zmieniające rozporządzenie w sprawie ogólnych przepisów bezpieczeństwa i higieny pracy

© 2013-2021 PRV.pl
Strona została stworzona kreatorem stron w serwisie PRV.pl