什么是電弧閃光
編輯電弧閃光(也稱為閃絡)是光與熱產生作為一部分電弧故障,一個類型的電爆炸或放電,從通過空氣到地面或另一個電壓相位中的電氣系統的連接的結果。
電弧閃光與電弧爆炸明顯不同,后者是不受控制的電弧蒸發金屬導體時產生的超音速沖擊波。兩者都是同一電弧故障的一部分,通常簡稱為電弧閃光,但從安全角度考慮,通常將它們分開對待。例如,可以使用個人防護設備(PPE)有效地保護工人免受電弧閃光的輻射,但該PPE可能對電弧爆炸可能產生的飛行物,熔融金屬和劇烈震蕩無效。。(例如,第4類電弧閃光保護,類似于防彈衣,雖然可能會防止工人被閃光燈的強光汽化,但不太可能保護人免受巨大爆炸的沖擊。)由于這個原因,除了穿戴PPE之外,通常還需要采取其他安全預防措施,幫助防止受傷。但是,某些類型的自爆室斷路器有時會使用電弧爆炸現象來熄滅電弧。
定義
電弧閃光是指由電弧產生的光和熱量,提供足夠的電能會造成實質性的損壞、傷害、火災或傷害。電弧承受負的增量電阻,這會導致電阻隨著電弧溫度的升高而降低。因此,隨著電弧的發展和變熱、電阻下降、吸收越來越多的電流(失控),直到系統的某些部分熔化,跳閘或蒸發,從而提供足夠的距離來斷開電路并熄滅電弧。電弧在受到良好控制和有限能量的饋送下,會產生非常明亮的光,并用于弧光燈(封閉式或帶開放式焊條)中,用于焊接,等離子切割等工業應用。焊接電弧很容易將鋼平均溫度僅為24?伏直流電轉變為液體。當高壓下形成不受控制的電弧時,尤其是在使用大型電源線或大電流導體的情況下,電弧閃光會產生震耳欲聾的噪聲、超音速沖擊力、過熱彈片、溫度遠高于太陽表面的溫度、以及強烈的高能輻射、能夠蒸發附近的物質。
電弧端子處的電弧閃光溫度可能達到或超過35,000°F(19,400°C)。斷層釋放的大量能量迅速蒸發了所涉及的金屬導體,爆炸了熔融金屬,并以非凡的力向外擴展了等離子體。典型的電弧閃光事件可能無關緊要,但可以想象很容易產生更嚴重的爆炸。暴力事件的結果可能導致涉及的設備損壞,火災以及不僅對電氣工人而且還會對旁觀者造成傷害。在電弧閃光期間,電能使金屬汽化,金屬從固態變為氣體蒸汽,并以爆炸力使其膨脹。例如,當銅蒸發時,它突然膨脹了67,000倍。
除了稱為此類故障的電弧爆炸之外,電弧產生的強烈輻射熱也會造成破壞。金屬等離子弧產生從遠紅外到紫外光的大量光能。附近物體(包括人)的表面吸收了這種能量,并立即被加熱到蒸發溫度。可以在相鄰的墻壁和設備上看到這種效果-它們通常會由于輻射效應而被燒蝕和腐蝕。
注意事項
編輯切換
接通電弧,尤其是跳閘的斷路器時,最常見的電弧閃傷原因之一是發生。斷路器跳閘通常表示在面板線路下方某處發生了故障。通常在打開電源之前必須隔離故障,否則很容易產生電弧閃光。當觸點初次接觸時,小電弧通常會在開關中形成,并可以為電弧閃光的產生提供空間。如果電壓足夠高,并且導致故障的導線足夠大以允許大量電流,則在斷路器打開時,面板內會形成電弧閃光。通常,罪魁禍首是繞組短路的電動機或電力變壓器短路的罪魁禍首,它們能夠吸收維持危險的弧光所需的能量。馬力通常具有電磁啟動器,既可以使操作員與高能觸點隔離,也可以在斷路器跳閘時使接觸器脫離。
斷路器通常是防止電流失控的主要防御手段,尤其是在沒有次級熔斷器的情況下,因此,如果斷路器中產生電弧閃光,可能沒有什么可以阻止閃光失控。斷路器中的弧光一旦開始,它就可以從單個電路快速遷移到面板本身的母線,從而允許很高的能量流過。切換斷路器時,通常必須采取預防措施,例如在切換時站在側面,以保持身體不受干擾,穿著防護服,或在切換之前關閉設備,電路和面板的下線。很大的開關設備通常能夠承受很高的能量,因此,很多地方在接通電源之前都需要使用完整的保護設備。
除了熱量,光和沖擊力之外,電弧閃光還會產生等離子和離子化粒子的云。吸入后,這種離子化氣體會嚴重危害呼吸道和肺部。帶電的血漿還可能被附近的人所佩戴的金屬物體吸引,例如耳環、皮帶扣、鑰匙、人體首飾或眼鏡架,從而導致嚴重的局部燒傷。切換電路時,技術人員應注意清除身上的所有金屬,屏住呼吸并閉上眼睛。通過留出時間在觸點之間形成電弧,很可能在緩慢閉合的開關中形成電弧閃光,因此通常更希望以快速運動,快速而牢固地良好接觸來“拋出”開關。
現場測試
在通電的大功率電路中進行測試時,技術人員應遵守保養和維護測試設備的注意事項,并保持區域清潔無碎屑。技術人員將使用諸如橡膠手套之類的防護設備和其他個人防護設備,以避免起弧并保護人員免受測試過程中可能產生的任何電弧的傷害。
保護人員
編輯有許多保護人員免受電弧閃光危害的方法。這可以包括穿戴電弧閃光個人防護設備(PPE)或修改電氣設備的設計和配置的人員。消除電弧閃光危險的xxx方法是在與電氣設備互動時使電氣設備斷電,但是,使電氣設備斷電本身就是電弧閃光危險。在這種情況下,最新的解決方案之一是允許操作員通過遠程操作設備遠離電氣設備,這稱為遠程機架。
電弧閃光防護設備
隨著最近對電弧閃光危險的認識的提高,已經有許多公司提供電弧閃光個人防護設備(PPE),例如套裝、工作服、頭盔、靴子和手套。
防護設備的有效性通過其電弧等級來衡量。電弧額定值是指材料在破裂之前(材料中的孔)證明的xxx入射能量抗力,或者它必須通過并引起50%的二次燒傷概率。電弧等級通常以cal?/ cm?2(或每平方厘米少量的熱能卡路里)表示。確定電弧等級的測試在ASTM F1506?標準性能規范中進行了定義,該標準性能規范適用于暴露于瞬間電弧和相關熱危險中的電氣工人使用的服裝用阻燃紡織材料。
給定要執行的特定任務,通常以兩種可能的方式之一來選擇合適的PPE。xxx種方法是查閱危險類別分類表,如NFPA 70E中的表。表130.7(C)(15)(a)按電壓等級列出了許多典型的電氣任務,并建議應穿戴的PPE類別。例如,當在600 V開關設備上工作并卸下螺栓蓋以露出裸露的通電部件時,該表推薦使用3類防護服系統。此3類系統對應于一組PPE,可共同提供高達25 cal /cm2(105?J/cm2或1.05 MJ /m2)。任何類別所必需的PPE最低額定值是該類別的xxx可用能量。例如,第3類電弧閃光危險要求PPE額定值不小于25 cal /cm2(1.05?MJ?/m2)。
選擇PPE的第二種方法是執行電弧危險計算,以確定可用的入射電弧能量。假定已知xxx故障電流,故障持續時間和其他常規設備信息,IEEE 1584提供了執行這些計算的指南。一旦計算出入射能量,就可以選擇能提供比可用能量更大的保護的PPE整體。
PPE在發生電弧閃光事件后提供保護,應將其視為最后的保護措施。降低事故發生的頻率和嚴重性應該是xxx選擇,這可以通過完整的電弧閃光危害評估以及應用高電阻接地等技術來實現,事實證明,這種技術可以降低事故的頻率和嚴重性。
通過設計減少危害
三個關鍵因素決定了人員身上電弧閃光的強度。這些因素是系統中可用的故障電流量,清除電弧閃光故障之前的時間,以及每個人與故障電弧的距離??。可以做出各種設計和設備配置選擇來影響這些因素,從而減少電弧閃光的危險。
研究
編輯無論是美國電氣和電子工程師協會(IEEE)和美國國家消防協會(NFPA)的一項計劃,資金和支持的研究和測試,以提高電弧閃光的理解聯手。該合作項目的結果將提供信息,這些信息將用于改善電氣安全標準,預測與電弧故障和伴隨的電弧爆炸有關的危害,并為工作場所的員工提供切實的保障。
標準
編輯- OSHA標準29 CFR,第1910和1926部分。職業安全和健康標準。1910部分的S部分(電氣)§§1910.332至1910.335包含與安全相關的工作慣例的一般適用要求。2014年4月11日,OSHA在1910部分,§1910.269和1926部分的V部分中采用了發電,輸電和配電工作的修訂標準,其中包含有關電弧閃光保護的要求和評估電弧閃光危害的準則,合理估計來自電弧的入射熱能,并選擇適當的保護設備。所有這些OSHA標準都參考NFPA 70E。
- 在美國國家防火協會(NFPA)標準70消息- 2014年“國家電氣規范”(NEC)包含警告標簽的要求。
- NFPA 70E?2012為實施適當的工作規范提供了指導,以保護工人在裸露的導體或可能會通電的電路部件上或附近工作時免受傷害。
- 在加拿大標準協會?CSA Z462弧閃標準是加拿大版的NFPA70E。2008年發行。
- 加拿大電力,公用事業場所發電,輸電和配電安全標準的美國保險商實驗室CAN / ULC S801
- 電子電氣工程師學會IEEE 1584?– 2002進行弧閃危險計算的指南。
存在弧閃危險軟件,使企業能夠遵守眾多政府法規,同時為員工提供最佳的安全環境。現在,許多軟件公司都提供弧閃危險解決方案。很少有電力服務公司能夠計算出安全的閃存邊界。
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