电弧闪光

作者:Venky Viswanathan, Fauske & Associates, LLC首席电气工程师

在许多行业中，电气事故经常发生。其中一种非常严重的事故叫做电弧闪光。

什么是电弧闪光?

电弧闪光是指通过空气的电流意外地从一个导体流到另一个导体或从一个导体流到地面。电弧闪光以强烈热量的形式释放出极高的能量(超过35000^oF)，光和声音(大约140分贝或更多)，产生电弧冲击波(压力超过2000磅/平方英尺)，涉及飞行物体(熔化的金属和投射物从电气设备)，烟雾(蒸发的金属)和火。

电弧闪光危险定义为与电弧引起的能量释放有关的可能伤害或损害健康的来源。[NFPA 70E第100条]

电弧闪光造成的伤害是一个函数，工人接近危险源，故障电流和电弧持续的时间。

一个电弧闪光事件的例子

两名技术人员正在检修一个无法合上的480V断路器。断路器位于一个通电的柜子里。问题的原因被确定为不对准，用来评估不对准的工具意外掉落，卡在带电相移动触点和断路器支撑支撑之间，导致电弧闪光。

电弧闪光损坏了断路器柜，并在周围区域飞溅材料。离电火花柜很近的一名技术人员受伤，而另一名工人则没有受伤，因为他在电弧闪光边界外。

电弧闪光爆炸的照片(与上述事件无关)。

这张照片由未知作者授权CC BY-SA-NC

Arc Flash by the Numbers

参考标准

电弧闪光的研究基于IEEE 1584和NFPA 70E。

IEEE 1584提供了一个确定电弧闪光危险距离和工人在带电电气设备上或附近工作时可能暴露的入射能量的数学模型。

NFPA 70E建立了使用政策、程序和程序控制的安全流程，以将与用电相关的风险降低到可接受的水平。[NFPA 70E便览]

电弧闪光的原因

典型的闪弧事故是由安装错误、断开开关和断路器维护不善、灰尘、碎片和异物的存在、腐蚀、绝缘失效、连接松动、冷凝、疏忽(如安装/维护后掉落工具或工具)引起的。

如何防止电弧闪光

保护电弧闪光可以通过以下一种或多种方法来实现:

• 安全的设计
  • 电力系统/电弧闪光研究使用工业标准软件，如ETAP, SKM或同等。
  • 设计配电网络以减少可用的故障电流。
  • 使用保护继电器来减少故障持续的时间。
  • 使用抗弧开关装置和电机控制中心。
  • 结合远程挂架/挂架，关闭/打开功能。
    
    
• 个人防护装备(PPE)
  • 个人防护装备(PPE)应根据NFPA 70E表130.7(C)(15)(C)第130条选择。
  • 闪弧防护装备要求总结如下:

• 工作实践
  • 上岗前简报
    • 在开始一项特定任务之前，船员、主管和其他利益相关者(如安全人员、操作人员等)之间的讨论。一般而言，简报会涵盖工作范围、执行计划、安全要求(如个人防护装备、能源隔离点等)。目的是让船员和监督员了解工作范围、风险和安全要求，以安全的方式执行任务。
  • 工作危害分析
    • 工作危害分析是一种侧重于工作任务的技术，是在危险发生之前识别危险的一种方法。它关注的是工人、任务、工具和工作环境之间的关系。理想情况下，在您确定了未控制的危害后，您将采取步骤消除或降低它们到可接受的风险水平[OSHA 3071职业危害分析]。
  • 其他实践
    • 通常还会遵循其他实践，如Lock Out Tag Out (LOTO)，关闭适当的总线。

标签和识别

• 所有电气设备，如控制板、配电板、开关柜、电机控制中心、控制面板、断开开关和额定电压为50V及以上的变压器，都应进行闪弧评估，并适当标记。
• 使用ETAP®、SKM或类似软件工具进行电弧闪光计算。
• 电弧闪光标签应永久粘贴在设备上，至少应具有以下数据点，以符合OSHA和NFPA的要求。
  • 危险或警告标头
    • 600V及以上电压的红色危险背景
    • 当电压低于600V时，橙色背景显示警告。
  • 入射能量
    • 在电弧事件中，在离源一定距离的表面上产生的热能量，通常用卡/厘米表示².[NFPA 70E，第100条]
  • 分钟。弧评级
    • 描述材料在电弧放电下的性能的值。衣服或其他个人防护用品应符合特定设备的电弧额定值。
  • 电弧闪光边界
    • 当闪弧存在时，入射能量为1.2卡/厘米的电弧源的接近极限²(5 j /厘米²）.暴露在1.2卡路里/厘米下，没有防护的皮肤很可能会出现二级烧伤²(5 j /厘米²）.[NFPA 70E第100条]
  • 个人防护装备(PPE)
    • 请参阅第6(b)条
  • 限制进近和限制进近
    • 限制进场-距离暴露的带电导体或存在触电危险的电路部分的进场限制。[NFPA 70E，第100条]
    • 受限接近-距离暴露的带电导体或电路部分的接近限制，在该范围内，由于漏电和不小心的移动而增加了触电的可能性[NFPA 70E，第100条]
  • 电击风险或危害
    • 接触或接近暴露在外的带电导体或电路所引起的通过身体的电流，可能对健康造成伤害或损害的来源。用设备的系统电压表示。

最佳实践

• 确保电力系统研究由有资格的人员进行，并在对配电系统进行增加和删除负荷等更改时进行审查和更新。
• 进行定期审核，确保设备上的电弧闪光标签是最新的和可读的。
• 遵循良好的维护惯例
• 工作前简报和工作危害分析
• 遵循严格的锁定政策

结论

如前所述，闪弧是一种危险的现象，会对人身和财产造成重大损害。通过进行系统研究和采用安全工作方法，可以减轻这种情况。Fauske和他的同事具有进行电力系统研究和审计所必需的专业知识、经验和能力。请联系首席电气工程师Venky Viswanathanvenky.viswanathan@westinghouse.com，以获取更多资料。

参考

NFPA 70 e工作场所电气安全标准