From Wikipedia, the free encyclopedia
IEEE Std 1584-2018 (Guide for Performing Arc-Flash Hazard Calculations) is a standard of the Institute of Electrical and Electronics Engineers that provides a method of calculating the incident energy of arc flash event.
Purpose[edit]
IEEE 1584-2018 is an update to IEEE 1584-2002 and was developed to help protect people from arc-flash hazard dangers. The predicted arc current and incident energy are used in selecting appropriate overcurrent protective devices and personal protective equipment (generally abbreviated as PPE), as well as defining safe working distance. Since the magnitude of the arc current is inherently linked with the degree of arc hazard, the arc is examined as a circuit parameter. Furthermore, since estimations are often useful, simple equations for predicting ballpark arc current, arc power, and incident energy values and probable ranges are presented in this work.[1]
Procedure[edit]
Arc Flash Hazard calculations are currently implemented in most of the industry plants due to OSHA regulations.[2] The IEEE 1584 empirically derived model accurately accounts for a wide variety of setup parameters including:
- Voltages in the range of 208–15,000 V, three-phase.
- Frequencies of 50 Hz to 60 Hz.
- Bolted fault current in the range of 700–106,000 A.
- Grounded or ungrounded.
- Equipment enclosures of commonly available sizes with various conductor configurations, or open air.
- Gaps between conductors.
- Faults involving three phases.
For cases where voltage is over 15 kV or gap is outside the range of the model, the theoretically derived Lee method can be applied.
IEEE 1584.1 is a guide published in July 2022 for the specification of requirements for an Arc Flash Hazard Calculation study in accordance with the IEEE 1584 Standard.[3]
References[edit]
- ^ «IEEE 1584-2018 — IEEE Guide for Performing Arc-Flash Hazard Calculations».
- ^ http://ecmweb.com/mag/electric_calculating_arc_flash here
- ^ «IEEE 1584.1-2022». IEEE Standards Sale. IEEE Petroleum and Chemical Industry Committee. Retrieved 16 November 2022.
IEEE 1584-2018
Новая модель вспышки дуги IEEE 1584-2018 заменяет собой модель IEEE 1584-2002. Разработка этой новой редакции стандарта велась на протяжении пятнадцати лет и явилась результатом тысяч часов научно-исследовательских разработок и проверок. Основные изменения в IEEE 1584 представлены в следующих разделах. ЕТАР активно участвовала в разработке и проверке этой модели, чтобы гарантировать ее правильное использование в энергетическом программном обеспечении.
Разработка модели
Новая модель была разработана на основании более 1800 испытаний, проведенных для различных конфигураций электродов, что гораздо больше 300 испытаний, используемых в 2002 году.
Сводная информация по выполненным испытаниям:
|
Конфигурация электрода |
Выполненные испытания |
Диапазон напряжения |
Диапазон тока |
Диапазон зазоров |
|---|---|---|---|---|
|
VCB |
485 |
0.208 ~ 14.8 kV |
0.5 ~ 80 kA |
6 ~ 250 mm |
|
VCBB |
400 |
0.215 ~ 14.8 kV |
0.5 ~ 65 kA |
6 ~ 154 mm |
|
HCB |
460 |
0.215 ~ 14.8 kV |
0.5 ~ 63 kA |
10 ~ 254 mm |
|
VOA |
251 |
0.240 ~ 14.8 kV |
0.5 ~ 65 kA |
10 ~ 154 mm |
|
HOA |
259 |
0.240 ~ 14.8 kV |
0.5 ~ 66 kA |
10 ~ 154 mm |
Конфигурация электрода
Наиболее важным этапом в реализации расчетов, основанных на новой модели IEEE 1584-2018, является выбор одной из пяти конфигураций электродов, реализованных в исследуемом оборудовании, а также понимание того факта, что элемент оборудования может содержать одну и более конфигураций электродов.
Таблица 9 IEEE 1584-2018 является хорошей отправной точкой, содержащей рекомендации по определению потенциальной(ых) конфигурации(й) электродов, представленных в оборудовании.
VOA
HOA
Диапазон применения модели
Диапазоны изменения напряжения и тока короткого замыкания аналогичны диапазонам из предыдущей модели. Заметным улучшением является диапазон зазоров для оборудования СН, который увеличен почти в два раза.
Диапазоны напряжений, токов короткого замыкания, зазоров и рабочих расстояний модели:
|
Диапазон напряжения (3-P kV LL) |
Ibf(kA) |
Зазор (mm) |
WD (inch) |
Продолжительность вспышки (циклы) |
|
0.208 ≤ V ≤ 0.600 |
0.5 to 106 |
6.35 to 76.2 |
> 12 |
No Limit* |
|
0.600 < V ≤ 15.0 |
0.2 to 65 |
19.05 to 254 |
> 12 |
No Limit |
Рекомендуемый диапазон размеров корпуса:
|
Размер корпуса |
Значение |
|
Высота |
14 to 49 (in)* |
|
Ширина |
(4 x Gap) to 49 (in)* |
|
Площадь проемов |
2401 (in2) |
Параметры, используемые при испытаниях
|
Параметр |
Значение |
|
Частота |
50 ~ 60 Hz |
|
Фазность |
3-Phase |
|
Конфигурации |
VCB, VCBB, HCB, VOA, HOA |
*Могут моделироваться большие размеры отверстий, но поправочный коэффициент рассчитан для 49 (дюймов).
Раздел 4.11 IEEE 1584-2018 все еще рекомендует использование модели для однофазных систем и предполагает получение заниженных результатов.
Сводная информация по фактическим размерам тестовых корпусов, которые использовались для определения диапазонов модели:
|
Класс оборудования |
Высота (mm) |
Ширина |
Глубина |
|
15 kV Распределительное устройство 5 kV Распределительное устройство |
1143* |
762* |
462* |
|
15 kV MCC 5 kV Распределительное устройство |
914.4 |
914.4 |
914.4 |
|
5 kV MCC |
660.4 |
660.4 |
660.4 |
| Низковольтное распределительное устройство |
508 |
508 |
508 |
|
Поверхностные низковольтные распредустройства и электрощитки Кабельная соединительная коробка |
355.6* |
304.8* |
≤ 203.2* |
|
Глубокие низковольтные распредустройства и электрощитки Кабельная соединительная коробка |
355.6* |
304.8* |
> 203.2* |
*На основании размеров корпусов IEEE 1584-2002
Уровни напряжения
Используемый в IEEE 1584 диапазон напряжений остался неизменным от 208 В до 15 кВ.
Диапазон низкого напряжения теперь составляет от 208 В до 600 В.
В предыдущей версии IEEE 1584 (2002) ссылка на метод Ральфа Лии (Ralph Lee) позволяла использовать его в этих условиях, хоть и было доказано, что он дает полностью отличные от реальности результаты. Физическое поведение дуги и режимы короткого замыкания также полностью отличаются для подвесного оборудования, работающего на открытом воздухе. В следующей таблице сжато представлено применение различных моделей в зависимости от уровней напряжения в диапазоне от 0,208 до 15 кВ и выше.
| Метод | 208 V to 600 V | 601 V to 15 kV | 15.1 kV to 38 kV | > 38 kV | ||||||||||
| Phases1 | 3ɸa | 3ɸb | 1ɸa | 1ɸb | 3ɸa | 3ɸb | 1ɸa | 1ɸb | 3ɸa | 3ɸb | 1ɸa | 3ɸa | 3ɸb | 1ɸa |
| IEEE 1584-2002 | G | G | Y | Y | G | G | Y | Y | Y | Y | ||||
| IEEE 1584-2018 | G | G | Y | Y | G | G | Y | Y | ||||||
| *ArcFault™ | G | Y | Y | Y | G | Y | G |
Зеленый (G) – непосредственно применимо / Желтый (Y) – возможно с учетом проектных допущений
Не закрашено – неприменимо.
Обратите внимание, что метод Ральфа Лии (Ralph Lee) не должен вообще использоваться при напряжениях свыше 15 кВ, однако, поскольку он ранее применялся ЕТАР в качестве альтернативы методу IEEE 1584-2002, ЕТАР допускала такой вариант расчета, но с выдачей предупреждения.
Модель тока дуги (0.208 kV to 0.6 kV)
Возможно, наиболее существенным улучшением модели IEEE 1584-2018, является ее способность моделирования пяти различных конфигураций электродов, а также их влияния на ток дуги. К основным улучшениям можно отнести уточненное физическое поведение предполагаемой дуги, ее повышенная чувствительность к изменению зазора, устранение противоречий (например, когда Ia > Ibf) и т.д. Более подробная информация по улучшениям модели тока дуги приведена в Приложении G.5.5 IEEE 1584-2018. На следующем графике показан сравнительный анализ прогнозов тока дуги новой модули и модели IEEE 1584-2002.
Модель тока дуги (0.6 kV to 15 kV)
Аналогично методу 2002 года метод IEEE 1584-2018 имеет две различных модели для расчета тока дуги. Часть модели, отвечающая за средний уровень напряжений, описана в разделах 4.4 и 4.9 IEEE 1584-2018. Модель использует интерполяционный подход для применения эффекта влияния напряжения на ток дуги. Влияние напряжения на прогнозируемый ток дуги становится менее критичным по мере роста напряжения.
Новая модель строится вокруг расчетов тока дуги при трех различных напряжениях: 600, 2700 и 14300 В перем. тока. На следующем графике показаны изменения параметра расчета значений тока короткого замыкания для модели тока дуги при среднем напряжении.
Поправочный коэффициент изменения тока дуги
Ток дуги является наиболее важным фактором при определении времени срабатывания устройств максимальной токовой защиты. Поэтому в новой модели IEEE 1584-2018 применяется улучшенная модель расчета тока дуги. В качестве тока дуги, прогнозируемого такой моделью, принимается средний ток дуги на протяжении всего времени ее существования. В реальности ток дуги может меняться в зависимости от постоянной и переменной составляющих тока короткого замыкания. Амплитуда тока дуги также может меняться в процессе возникновения, горения и затухания дуги. Модель среднего тока, реализованная в стандарте 2002 года, не учитывает ток дуги, измеренный в процессе ее возникновения и затухания. Она содержит только средние значения трехфазных токов дуги.
Физическая концепция изменения тока дуги не поменялась, но была улучшена. На основании анализа, сделанного на этапе разработки новой модели вспышки дуги, было выявлено, что изменения тока дуги более существенны при напряжениях ниже 480 В и гораздо меньше при напряжениях 600 и 2700 В.
Величина изменения тока дуги более не фиксируется на 15%, а непрерывно рассчитывается с учетом формул, представленных в разделе 4.5 IEEE 1584-2018.
Отклонения тока дуги были рассчитаны на основании средних значений измеренных отклонений для каждого уровня напряжения. На графике ниже показано среднее отклонение тока дуги в процентах для каждой из пяти конфигураций электродов.
Предел устойчивости дуги при низком напряжении
Причина пересмотра ограничений заключалась в том, что при использовании в ходе испытаний дополнительных конфигураций электродов, таких как VCBB, было выявлено, что дуга может поддерживать горение при гораздо более низких токах короткого замыкания, чем ранее было указано в стандарте 2002 года.
Предыдущие версии IEEE 1584 рекомендовали ограничить устойчивое горение дуги напряжение 240 В перем. тока с мощностью около 125 кВА (или 10 кA при импедансном трансформаторе 3,5%). Это оставляет существенное количество оборудования за пределами расчетов энергии короткого замыкания. Однако снижение ограничения до 240 В перем. тока при токе короткого замыкания 2,0 кА позволяет анализировать большее количество систем. Как показано на графике ниже, слишком консервативный коэффициент приведения энергии короткого замыкания был удален из низковольтной модели IEEE 1584-2018:
Как видно на графике, результаты расчета энергии короткого замыкания для новой модели IEEE 1584-2018 являются более точными и менее консервативными.
Модель расчета энергии короткого замыкания – (0.208 kV to 0.6 kV)
Модель расчета энергии короткого замыкания подробно описана в разделах 4.3, 4.6, 4.9 и 4.10 IEEE 1584-2018. Общая модель расчета энергии короткого замыкания отличается от модели 2002 года, поскольку она учитывает дополнительные три конфигурации электродов. Помимо этого, для замкнутых конфигураций VCB, VCBB и HCB применяется поправочный коэффициент для замкнутых кожухов.
Модель расчета энергии короткого замыкания соответствует тем же принципам, что и модель для расчета тока короткого замыкания. При определении энергии короткого замыкания применяется процесс интерполяции. Интерполяция осуществляется при получении промежуточных значений энергии короткого замыкания для напряжений 600, 2700 и 14300 В перем. тока.
Модель расчета энергии короткого замыкания – (0.6 kV to 15 kV)
На графике ниже показан сравнительный анализ энергий короткого замыкания, рассчитанных по моделям IEEE 1584-2018 и 2002. Результаты показывают, что энергия короткого замыкания может быть существенно выше, если конфигурация оборудования может быть представлена моделью HCB. На графике ниже энергия короткого замыкания для конфигурации VCB, рассчитанная по модели 2002 года, составляет 20 кал/см2, тогда как по модели 2018 года, ее значение прогнозируется равным 45 кал/см2, если использовать конфигурацию электродов HCB.
Модель границы вспышки дуги (0.208 to 0.6 kV)
Используемые методы испытаний позволяют новой модели прогнозировать более близкие границы вспышки дуги. Методы проведения испытаний и обработки данных, используемые для разработки новой модели определения границ вспышки дуги, выявили отличия, которые становятся очевидными при сравнении результатов, полученных при помощи обоих методов (2002 и 2018).
Модель границы вспышки дуги (0.6 to 15 kV)
Как и для низковольтной модели, имеется существенное сокращение прогнозируемых границ вспышки дуги. Слишком консервативный результат IEEE 1584-2002 неизменно дает самое большое значение границ вспышки дуги при одинаковых значениях энергии короткого замыкания.
На следующем графике показана зависимость границ вспышки дуги от ее длительности и приведено сравнение границ вспышки дуги, полученных по моделям 2018 и 2002 года. Это сравнение было сделано для напряжения в системе 2700 В перем. тока.
Влияние заземления на энергию короткого замыкания
Результаты, полученные исследовательской группой, работающей над созданием новой модели IEEE 1584-2018, позволяют больше не учитывать влияние заземления.
Дополнительные ресурсы
P1584.2
Guide and Checklists for the Data Collection for Performing an Arc-Flash Hazard Calculation Study in Accordance with IEEE Std. 1584™ and IEEE Std.1584.1™ for Systems Operating at Three-Phase 50/60 Hz Alternating Current (AC) 1000 V and below
This standard provides guidance and checklists for the collection of required data for performing an arc-flash hazard calculation study in accordance with the process defined in IEEE 1584™-2018 and IEEE 1584.1™-2022 for systems operating at three-phase 50/60 Hz alternating current (AC) 1000 V and below.nThis standard does not include collection of data required for performing other system studies, such as a short-circuit study and overcurrent protective device coordination study. Results from these system studies are required to conduct an arc-flash hazard calculation study.
Learn More
1584.1-2022
IEEE Guide for the Specification of Scope and Deliverable Requirements for an Arc-Flash Hazard Calculation Study in Accordance with IEEE Std 1584
Guidance for the specification and performance of an arc-flash hazard calculation study, in accordance with the process defined in IEEE Std 1584, is provided in this document. The minimum recommended requirements to enable the owner to specify an arc-flash hazard calculation study, including scope of work and associated deliverables, is outlined.
Learn More
1584-2002
IEEE Guide for Performing Arc Flash Hazard Calculations
This guide provides techniques for designers and facility operators to apply in determining the arc flash hazard distance and the incident energy to which employees could be exposed during their work on or near electrical equipment. Included are 2 Arc Flash Hazard Calculators and 3 Test Data files. Contact [email protected] for these additional files. An interpretation is available at http://standards.ieee.org/reading/ieee/interp/1584-2002.html
Learn More
1584.1-2013
IEEE Guide for the Specification of Scope and Deliverable Requirements for an Arc-Flash Hazard Calculation Study in Accordance with IEEE Std 1584(TM)
Guidance for the specification and performance of an arc-flash hazard calculation study, in accordance with the process defined in IEEE Std 1584(TM), is provided in this document. It outlines the minimum recommended requirements to enable the owner or its representative to specify an arc-flash hazard study, including scope of work and associated deliverables.
Learn More
1584a-2004
IEEE Guide for Performing Arc-Flash Hazard Calculations—Amendment 1
Amendment to 1584-2002 This amendment provides additions and corrections to IEEE Std 1584-2002.
Learn More
1584b-2011
IEEE Guide for Performing Arc-Flash Hazard Calculations—Amendment 2: Changes to Clause 4
Techniques for designers and facility operators to apply in determining the arc-flash hazard distance and the incident energy to which employees could be exposed during their work on or near electrical equipment are provided in IEEE Std 1584-2002 and IEEE Std 1584a-2004. Changes in Clause 4 (the analysis process), based on the experience of persons who have conducted many of these studies, are provided in this amendment.
Learn More
No Inactive-Withdrawn Standards
No Inactive-Reserved Standards
Как выбрать средства индивидуальной защиты. Защита от электрической дуги
Часть 8
В мире в среднем 5-6 человек каждый день попадают в ожоговые центры с сильными дуговыми ожогами. А 2-3 человека умирают от поражения электрическим током.
Помимо прямого воздействия на человека, высокая температура дуги может служить источником энергии для воспламенения материалов и как следствие, быть причиной возникновения пожара.
В данной статье мы разберем принципы расчета энергии электрической дуги о поговорим о мерах обеспечения безопасности работников в том числе за счет правильного подбора средств индивидуальной защиты.
Защитная одежда применяемая для защиты от термической составляющей при воздействии электрической дуги описывается в ГОСТ Р 12.4.234-2012 Система стандартов безопасности труда (ССБТ). Одежда специальная для защиты от термических рисков электрической дуги. Общие технические требования и методы испытаний.
Термостойкая спецодежда состоит из костюма: куртки (или рубашки) и брюк (или полукомбинезона) или комбинезона.
Пиктограмма «Работа под напряжением — Одежда специальная для защиты от термических рисков электрической дуги»:
На всякий случай еще раз уточним. Это термостойкая спецодежда защищающая от температуры электродуги. Не для защиты от электрического тока и не для защиты от брызг металла при проведении сварочных работ.
Теперь немного теории
Электрическая дуга (electric arc): Самоподдерживающаяся электропроводность воздуха, в котором основными носителями зарядов являются свободные электроны, возникающие при первичной эмиссии.
Дуга возникает в следствии короткого замыкания (КЗ) причиной которого может быть ошибка подключения, случайный контакт с частями под напряжением в т.ч. падение инструментов, коррозия контактов, пыль или грязь на токоведущих частях.
При этом температура может достигать 5000 оС. (Для сравнения температура поверхности Солнца 5726 оС).
Энергия (или мощность дуги) зависит от следующих факторов:
- Силы тока короткого замыкания
- Напряжения установки
- Расстояния между электродами
- Расстояния от дуги
- Времени срабатывания защитного устройства
Падающая энергия Еп (incident energy): Тепловая энергия, получаемая единицей площади, как прямой результат воздействия электрической дуги.
Пороговая энергия вскрытия Епв50 (break open threshold energy): Значение падающей энергии на ткань или пакет материалов, при котором существует 50% вероятности, что количество тепла, переданного через образец, достаточно для его вскрытия.
Значение электродугового термического воздействия ЗЭТВ (arc thermal performance value, ATPV): Количество падающей энергии, прошедшее сквозь материал или пакет материалов и с 50-процентной вероятностью достаточной для возникновения ожоговой травмы второй степени.
При электродуговых испытаниях энергии измеряются в калориях на квадратный сантиметр (кал/см2), 1 кал/см2=41,868 кВт·с/м2 или 1 кДж/м2=0,023885 кал/см2.
Уровень защиты (protection level): Величина, характеризующая защитные свойства материала, пакета материалов или изготовленной из них одежды, показывающая эффективность защиты при термическом воздействии электрической дуги и определяемая значением ЗЭТВ или Е пв50 (что раньше наступит), в калориях на квадратный сантиметр (кал/см2).
Спецодежда
В зависимости от значения падающей энергии, выделяемой электрической дугой, термостойкую спецодежду подразделяют по ЗЭТВ или Епв50 в кал/см2 на следующие уровни защиты:
- 1-й уровень — не менее 5;
- 2-й уровень — не менее 10;
- 3-й уровень — не менее 20;
- 4-й уровень — не менее 30;
- 5-й уровень — не менее 40;
- 6-й уровень — не менее 60;
- 7-й уровень — не менее 80;
- 8-й уровень — 100±5.
Уровень защиты производитель указывает в маркировке на каждом предмете термостойкой спецодежды.
Термостойкая одежда для защиты от теплового воздействия электрической дуги по необходимости должна совмещаться с другими видами защиты от вредных производственных факторов. Информация о возможности совместного использования должна быть отражена в руководстве по эксплуатации.
Если в материале, предназначенном для изготовления термостойкой спецодежды, используют токопроводящие нити, то производитель указывает в инструкции по эксплуатации информацию о правильности применения такой одежды.
Как рассчитать энергию дуги
В соответствии с стандартом NFPA 70E 2018, разработанным американской Национальной ассоциацией противопожарной защиты (National Fire Protection Association, NFPA), граница вспышки дуги определяется как расстояние, на котором человек может получить ожог второй степени. (Ожоги второй степени обратимы и их можно вылечить).
«Границей вспышки дуги должно быть расстояние, на котором энергия падающего излучения равна 1,2 кал / см2 (5 Дж / см2)» (NFPA 70E 2018)
Таким образом при оценке риска опасность можно считать существенной если в результате возникновения дуги на человека может воздействовать энергия более 1,2 калорий на квадратный сантиметр.
В общем виде безопасными считаются сети с напряжением менее 50 В. Но нужно помнить, что они тоже могут давать искрение.
Вторым важным параметром для расчета энергии дуги является ток короткого замыкания (Iкз). В теории номинальные значения тока короткого замыкания должны быть указаны на оборудовании. Силу тока короткого замыкания можно получить у энергоснабжающей организации (по высокой стороне) или из проектной документации на электроустановку.
На практике, при реальной процедуре оценке рисков, быстро получить эти данные от энергослужбы предприятия очень затруднительно.
Одним из возможных способов решения этой проблемы является использование специальных приборов. Существует достаточно большая линейка измерителей тока короткого замыкания для бытовых и промышленных сетей. Проводить измерения должен сотрудник соответствующей квалификации.
Методологию для расчета потенциальных опасностей вспышки дуги предоставляет стандарт IEEE 1584-2018 «Руководство IEEE для выполнения расчетов опасности вспышки дуги».
В их исследовании был проведен ряд испытаний. В качестве примера, в таблице показаны данные, полученные для системы с напряжением 25 кВ:
|
Ток КЗ, кА |
Разрыв дуги, мм |
Падающая энергия, кал / см2 |
|
5 |
101,6 |
8,7 |
|
10 |
101,6 |
20,8 |
|
15 |
101,6 |
35,6 |
|
20 |
101,6 |
52,8 |
На основе тестовых данных комитет IEEE 1584 разработал эмпирические уравнения для расчета энергии вспышки дуги для систем переменного тока.
Однако надо понимать, что разные инженеры могут оценивать одну и ту же систему и получить совершенно разные результаты поскольку дуга является случайным динамическим процессом. К тому же дуги, инициированные на тестовых установках, вряд ли будут давать данные идентичные конкретному случаю.
Формулы стандарта IEEE 1584, получившиеся на основе измерений достаточно сложны. А поскольку у большинства специалистов по охране труда, формула с десятичными логарифмами инстинктивно вызывает отторжение, мы даже не будем здесь их приводить.
Как мы уже говорили, расчет энергии дуги зависит от многих составляющих, чья вариативность вносит существенную погрешность в измерения. Это и влажность воздуха, и наличие переходных процессов, и нелинейность тока КЗ во времени, и взаимное влияние элементов цепи и многое другое. Так что какой бы ни была точной формула, реальность легко внесет погрешность в 50, а то и более процентов.
По этой причине мы предлагаем при оценке риска для целей выбора уровня защиты СИЗ, пользоваться еще более упрощенными формулами:
Упрощённая эмпирическая формула для цепей разного напряжения:
|
Напряжение |
Формула |
|
До 480 В |
Е =3 * I кз * t |
|
От 480 В до 1000 В |
Е =4 * I кз * t |
|
Свыше 1000 В |
Е =5 * I кз * t |
Где
Е — Мощность дуги (кал/см2)
I кз — Сила тока короткого замыкания (кА)
t — Время срабатывания защиты (сек)
Время срабатывания защиты должно быть указано в технической документации, но в случае отсутствия данных можно принимать его 0,5 сек.
Меры обеспечения безопасности
При выборе СИЗ надо помнить, что даже правильно подобранные средства защиты от термических рисков электрической дуги не гарантируют безопасность работника. Кроме того, надо понимать, что СИЗ дают последнюю надежду защитить человека от травмы, но не являются способом предотвращения инцидента.
По этой причине безопасность работников обеспечивается в первую очередь решением следующих задач:
Аварийное отключение
Время дуги является одним из ключевых определяющих факторов для энергии дуги. Падающая энергия дуги изменяется линейно со временем (источник: IEEE 1584). Если продолжительность дугового разряда удваивается, то энергия удваивается; если продолжительность уменьшается вдвое, энергия также уменьшается вдвое.
Снятие напряжения
Самый простой и надежный способ избежать дуговой вспышки — никогда не работать на оборудовании под напряжением. Но это означает, что должен быть способ с полной уверенностью определить, когда питание отключено. (Проводник или часть цепи отсоединены от частей, находящихся под напряжением, применены блокировки, цепи проверены на предмет отсутствия напряжения и при необходимости заземлены, вывешены плакаты).
Lockout/Tagout
Исключение риска ошибочной подачи энергии реализуется с помощью внедрения систем локаут/тогаут.
Маркировка
Информируйте работников о присутствующих рисках с помощью знаков и информационных табличек. Ограничивайте доступ в опасные зоны.
Окна инфракрасного просмотра. Наличие инфракрасных (ИК) окон, постоянно установленных на электрическом оборудовании, позволяет выполнять ИК-сканирование, не подвергая рабочего воздействию опасной энергии. ИК-окна изготовляются из стеклоподобного материала, прозрачного для инфракрасных лучей и позволяющего регистрировать горячие точки с помощью термографической камеры.
Мониторинг температуры в режиме онлайн. Мониторинг температуры в режиме онлайн с помощью беспроводных датчиков обеспечивает постоянный контроль критических точек подключения, где традиционная термография не может использоваться.
Профессиональная подготовка. Самый сложно прогнозируемый риск возникновения электрической дуги связан с ошибками персонала. Дуга может возникнуть в следствии ошибок при подключении, забытым инструментом, небрежности в работе и проч. Доверяйте работу с электричеством только квалифицированным сотрудникам. Выделяйте время на повышение их квалификации.
Маркировка
Информируйте работников о присутствующих рисках с помощью знаков и информационных табличек. Ограничивайте доступ в опасные зоны.
Окна инфракрасного просмотра. Наличие инфракрасных (ИК) окон, постоянно установленных на электрическом оборудовании, позволяет выполнять ИК-сканирование, не подвергая рабочего воздействию опасной энергии. ИК-окна изготовляются из стеклоподобного материала, прозрачного для инфракрасных лучей и позволяющего регистрировать горячие точки с помощью термографической камеры.
Мониторинг температуры в режиме онлайн. Мониторинг температуры в режиме онлайн с помощью беспроводных датчиков обеспечивает постоянный контроль критических точек подключения, где традиционная термография не может использоваться.
Профессиональная подготовка. Самый сложно прогнозируемый риск возникновения электрической дуги связан с ошибками персонала. Дуга может возникнуть в следствии ошибок при подключении, забытым инструментом, небрежности в работе и проч. Доверяйте работу с электричеством только квалифицированным сотрудникам. Выделяйте время на повышение их квалификации.
Метод теплового расчета одежды, предложенный
⇐ ПредыдущаяСтр 7 из 9Следующая ⇒
ЦНИШПом
Исходными данными для теплового расчета одежды по данному методу являются следующие :
VВ –наиболее вероятная скорость ветра;
tВ –средняя температура воздуха, при которой предполагается эксплуатация одежды;
M –средняя величина энергозатрат рабочего;
τ –время, в течение которого рабочий непрерывно должен находиться на холоде;
tС.В.К – средневзвешенная температура кожи человека;
qС.В.Т –средневзвешенный тепловой поток с поверхности тела человека;
S – площадь тела человека.
При расчете теплового сопротивления одежды следует исходить:
1) из того, что одежда обеспечивает тепловое равновесие организма с окружающей средой (главным образом при выполнении интенсивной физической работы); в этом случае человек оценивает свои теплоощущения как «комфорт»;
2) либо из предпосылки, что теплоотдача несколько превышает теплообразование, т.е.
В этом случае рекомендуется вести расчет теплового сопротивления одежды исходя из того, что к концу пребывания на рабочем месте человек оценивает свои теплоощущения как «прохладно».
Показатели, необходимые для расчета теплового сопротивления одежды определяют следующим образом:
1) сведения о температуре и скорости движения воздуха запрашивают у соответствующих метеостанций, либо используют справочные табличные данные;
2) энергозатраты человека определяют экспериментально либо по справочным данным;
3) средневзвешенную температуру кожи человека вычисляют по формулам:
tС.В.К = 36,07 – 0,0354·М / S, –для состояния теплового комфорта,
tС.В.К = 34,7 – 0,044·М / S, –для состояния «прохладно»,
где М – энергозатраты, Вт;
S – площадь поверхности тела человека, м2, определяется по графику в зависимости от роста и массы тела.
4) для определения средневзвешенного теплового потока используют формулу
, [Вт/м2],
Обратите внимание
где Д– дефицит тепла в организме, Дж; для теплоощущений «комфорт» Д ≤ 122 • 103 Дж (29 ккал), «прохладно» – Д = 209 • 103 Дж ± 84 • 103 Дж (50 ккал±20ккал);
QДЫХ– теплопотери на нагрев вдыхаемого воздуха, Вт;
τ– время пребывания на холоде, с.
5) Потери тепла на нагрев вдыхаемого воздуха QДЫХопределяют по табличным данным.
6) Суммарное тепловое сопротивление одежды рассчитывают следующим образом
, [оС• м2
При наличии ветра учитывают поправку на действие ветра:
С = (0,07В + 2,0) • V + 5,
где С – снижение теплового сопротивления одежды, %;
V –скорость ветра, м/с.
В – воздухопроницаемость пакета материалов одежды, дм3/м2•с, в зависимости от скорости ветра для основного материала рекомендуются следующие значения воздухопроницаемости: при V4 м/с В = 7 – 10дм3/м2•с.
В соответствии с рассчитанным суммарным тепловым сопротивлением одежды определяют среднюю толщину пакета одежды (δСР). Для этого используют зависимость суммарного теплового сопротивления одежды, представленную в табличной или графической форме.
Помимо средней толщины пакета одежды необходимо еще знать толщину различных участков одежды, предусмотреть тепловую защиту всех областей тела. Неодинаковый эффект утепления различных областей тела человека обусловлен:
– различием радиусов кривизны областей тела;
– неодинаковой степенью прилегания одежды на различных участках тела;
– особенностями реакций терморегуляции организма.
δУЧ = ПЭУ . δСР
Показатель эффективности утепления (ПЭУ)– это отношение суммарного теплового сопротивления одежды, определенного на данном участке, к средневзвешенной величине теплового сопротивления одежды. ПЭУ определяют в зависимости от средней толщины пакета одежды (табл.3.1).
Таблица 3.1.
Показатели эффективности утепления
| Области тела человека | Средняя толщина пакета одежды, δСР | ||
| 6 – 12 | 13 – 14 | 25 – 36 | |
| Голова | 0,50 | 0,49 | 0,39 |
| Туловище | 1,26 | 1,30 | 1,45 |
| Плечо+предплечье | 1,13 | 1,24 | 1,23 |
| Кисть | 0,74 | 0,66 | 0,55 |
| Бедро | 1,13 | 1,08 | 1,07 |
| Голень | 0,90 | 0,81 | 0,86 |
| Стопа | 0,83 | 0,77 | 0,52 |
Теплоизоляционный материал должен располагаться в соответствии со значениями ПЭУ. Определяют количество предметов нижележащих слоев одежды (в соответствии с видом участка) .
В качестве примера в таблице 3.2 приведены нормативные значения суммарного теплового сопротивления одежды утепленного костюма, состоящего из куртки и брюк .
Таблица 3.2.
Суммарное тепловое сопротивление пакета материалов утепленного костюма в условиях естественной конвенции
| Климатический пояс | Суммарное тепловое сопротивление пакета материалов утепленного костюма, оС м2/Вт, не менее | |
| куртка | брюки | |
| Особый | 0,77 | 0,69 |
| IV | 0,83 | 0,80 |
| III | 0,64 | 0,57 |
| I – II | 0,51 | 0,50 |
⇐ Предыдущая123456789Следующая ⇒
Рекомендуемые страницы:
Рекомендации по уходу за спецодеждой для защиты от термического воздействия электродуги
Костюмы специальные из огнезащитных тканей предназначены дл защиты электротехнического персонала от воздействия вредных и опасных факторов электрической дуги.
Электротехнический персонал, обслуживающий энергетические установки, должен знать требования техники безопасности и иметь допуск к данным видам работ в соответствии с межотраслевыми правилами.
Для защиты головы и лица должны использоваться термозащитная каска с закрепленным на ней щитком. Каска надевается на подшлемник и должна быть заранее подогнана по размеру головы.Для защиты рук применяются термостойкие перчатки, поверх которых надевают диэлектрические.
https://www.youtube.com/watch?v=9mhsXbih0Fw
Костюм должен дополняться термостойкой обувью.
Все предметы костюма, предназначенного для защиты от воздействия электродуги, должны быть подобраны по размерам человека. При выполнении работ в энергетических установках костюм должен быть полностью застегнут, термостойкие перчатки надевают поверх застегнутых манжет рукавов, низ брюк должен быть выпущен поверх плотно зашнурованных ботинок.
Костюм следует надевать на хлопчатобумажное или термостойкое белье. Не допускается применение одежды без нательного белья. Применение нательного белья из синтетических материалов строго воспрещается.
Срок службы костюма при выполнении правил эксплуатации и отсутствии механических повреждений – не менее двух лет или 100 стирок за два года. При этом огнезащитные, эксплуатационные и физико-механические свойства костюма остаются стабильными с учетом естественного износа ткани.
Обратите внимание
Срок службы костюма может быть менее двух лет в случае механического повреждения ткани или нарушения правил эксплуатации. Нельзя продолжать эксплуатацию костюма, если он загрязнен легковоспламеняющимися веществами.
Перед стиркой спецодежды следует рассортировать изделия в соответствии с типом и мерой загрязнения спецодежды. Во избежание появления следов от сгибов заполнять не более 2/3 номинального объёма стиральной машины. Модуль ванны (отношение массы одежды к объёму воды) – 1:10.
Стирку спецодежды производить в стиральной машине с применением синтетических моющих средств (моющие средства должны иметь показатель рН в пределах 9-13). При стирке не использовать: мыло, перекись водорода, хлорсодержащие отбеливатели, крахмал или другие подобные вещества.
Предварительную и основную стирку производить при температуре, не превышающей 75°С (более высокие температуры стирки могут привести к потере цвета) с достаточным количеством воды (не использовать низкий уровень воды). Полоскание – не менее 3 раз.
После стирки может проводиться барабанная сушка и естественная сушка. Барабанная сушка – при температуре 60 – 70°С; избегать пересушивания – остаток влаги должен составлять 10 – 15% (изделие – сухое, а швы слегка влажные). Окончательное досушивание спецодежды – в вертикальном подвешенном состоянии в проветриваемом помещении.
Глажение спецодежды производить на прессе с плоским основанием или утюгом, отрегулированным на температуру не более 110°С. Не использовать интенсивный пар при глажении и прессовании.Перед чисткой спецодежды рассортировать изделия в соответствии с типом и мерой загрязнения спецодежды.
Спецодежду из тканей с огнезащитными пропитками можно подвергать сухой химической чистке в тетрахлорэтилене, монофтортрихлорпентане, трифтортрихлорэтане или уайт-спирите.
Часть 8
В мире в среднем 5-6 человек каждый день попадают в ожоговые центры с сильными дуговыми ожогами. А 2-3 человека умирают от поражения электрическим током.
Помимо прямого воздействия на человека, высокая температура дуги может служить источником энергии для воспламенения материалов и как следствие, быть причиной возникновения пожара.
В данной статье мы разберем принципы расчета энергии электрической дуги о поговорим о мерах обеспечения безопасности работников в том числе за счет правильного подбора средств индивидуальной защиты.
Защитная одежда применяемая для защиты от термической составляющей при воздействии электрической дуги описывается в ГОСТ Р 12.4.234-2012 Система стандартов безопасности труда (ССБТ). Одежда специальная для защиты от термических рисков электрической дуги. Общие технические требования и методы испытаний.
Термостойкая спецодежда состоит из костюма: куртки (или рубашки) и брюк (или полукомбинезона) или комбинезона.
Пиктограмма «Работа под напряжением — Одежда специальная для защиты от термических рисков электрической дуги»:
На всякий случай еще раз уточним. Это термостойкая спецодежда защищающая от температуры электродуги. Не для защиты от электрического тока и не для защиты от брызг металла при проведении сварочных работ.
Часть 8
В мире в среднем 5-6 человек каждый день попадают в ожоговые центры с сильными дуговыми ожогами. А 2-3 человека умирают от поражения электрическим током.
Помимо прямого воздействия на человека, высокая температура дуги может служить источником энергии для воспламенения материалов и как следствие, быть причиной возникновения пожара.
В данной статье мы разберем принципы расчета энергии электрической дуги о поговорим о мерах обеспечения безопасности работников в том числе за счет правильного подбора средств индивидуальной защиты.
Защитная одежда применяемая для защиты от термической составляющей при воздействии электрической дуги описывается в ГОСТ Р 12.4.234-2012 Система стандартов безопасности труда (ССБТ). Одежда специальная для защиты от термических рисков электрической дуги. Общие технические требования и методы испытаний.
Термостойкая спецодежда состоит из костюма: куртки (или рубашки) и брюк (или полукомбинезона) или комбинезона.
Пиктограмма «Работа под напряжением — Одежда специальная для защиты от термических рисков электрической дуги»:
На всякий случай еще раз уточним. Это термостойкая спецодежда защищающая от температуры электродуги. Не для защиты от электрического тока и не для защиты от брызг металла при проведении сварочных работ.
Спецодежда
В зависимости от значения падающей энергии, выделяемой электрической дугой, термостойкую спецодежду подразделяют по ЗЭТВ или Епв50 в кал/см2 на следующие уровни защиты:
- 1-й уровень — не менее 5;
- 2-й уровень — не менее 10;
- 3-й уровень — не менее 20;
- 4-й уровень — не менее 30;
- 5-й уровень — не менее 40;
- 6-й уровень — не менее 60;
- 7-й уровень — не менее 80;
- 8-й уровень — 100±5.
Уровень защиты производитель указывает в маркировке на каждом предмете термостойкой спецодежды.
Термостойкая одежда для защиты от теплового воздействия электрической дуги по необходимости должна совмещаться с другими видами защиты от вредных производственных факторов. Информация о возможности совместного использования должна быть отражена в руководстве по эксплуатации. Если в материале, предназначенном для изготовления термостойкой спецодежды, используют токопроводящие нити, то производитель указывает в инструкции по эксплуатации информацию о правильности применения такой одежды.
Как рассчитать энергию дуги
В соответствии с стандартом NFPA 70E 2018, разработанным американской Национальной ассоциацией противопожарной защиты (National Fire Protection Association, NFPA), граница вспышки дуги определяется как расстояние, на котором человек может получить ожог второй степени. (Ожоги второй степени обратимы и их можно вылечить).
«Границей вспышки дуги должно быть расстояние, на котором энергия падающего излучения равна 1,2 кал / см2 (5 Дж / см2)» (NFPA 70E 2018)
Таким образом при оценке риска опасность можно считать существенной если в результате возникновения дуги на человека может воздействовать энергия более 1,2 калорий на квадратный сантиметр.
В общем виде безопасными считаются сети с напряжением менее 50 В. Но нужно помнить, что они тоже могут давать искрение.
Вторым важным параметром для расчета энергии дуги является ток короткого замыкания (Iкз). В теории номинальные значения тока короткого замыкания должны быть указаны на оборудовании. Силу тока короткого замыкания можно получить у энергоснабжающей организации (по высокой стороне) или из проектной документации на электроустановку.
На практике, при реальной процедуре оценке рисков, быстро получить эти данные от энергослужбы предприятия очень затруднительно.
Одним из возможных способов решения этой проблемы является использование специальных приборов. Существует достаточно большая линейка измерителей тока короткого замыкания для бытовых и промышленных сетей. Проводить измерения должен сотрудник соответствующей квалификации.
Методологию для расчета потенциальных опасностей вспышки дуги предоставляет стандарт IEEE 1584-2018 «Руководство IEEE для выполнения расчетов опасности вспышки дуги».
В их исследовании был проведен ряд испытаний. В качестве примера, в таблице показаны данные, полученные для системы с напряжением 25 кВ:
|
Ток КЗ, кА |
Разрыв дуги, мм |
Падающая энергия, кал / см2 |
|
5 |
101,6 |
8,7 |
|
10 |
101,6 |
20,8 |
|
15 |
101,6 |
35,6 |
|
20 |
101,6 |
52,8 |
На основе тестовых данных комитет IEEE 1584 разработал эмпирические уравнения для расчета энергии вспышки дуги для систем переменного тока.
Однако надо понимать, что разные инженеры могут оценивать одну и ту же систему и получить совершенно разные результаты поскольку дуга является случайным динамическим процессом. К тому же дуги, инициированные на тестовых установках, вряд ли будут давать данные идентичные конкретному случаю.
Формулы стандарта IEEE 1584, получившиеся на основе измерений достаточно сложны. А поскольку у большинства специалистов по охране труда, формула с десятичными логарифмами инстинктивно вызывает отторжение, мы даже не будем здесь их приводить.
Как мы уже говорили, расчет энергии дуги зависит от многих составляющих, чья вариативность вносит существенную погрешность в измерения. Это и влажность воздуха, и наличие переходных процессов, и нелинейность тока КЗ во времени, и взаимное влияние элементов цепи и многое другое. Так что какой бы ни была точной формула, реальность легко внесет погрешность в 50, а то и более процентов.
По этой причине мы предлагаем при оценке риска для целей выбора уровня защиты СИЗ, пользоваться еще более упрощенными формулами:
Упрощённая эмпирическая формула для цепей разного напряжения:
|
Напряжение |
Формула |
|
До 480 В |
Е =3 * I кз * t |
|
От 480 В до 1000 В |
Е =4 * I кз * t |
|
Свыше 1000 В |
Е =5 * I кз * t |
Где
Е — Мощность дуги (кал/см2)
I кз — Сила тока короткого замыкания (кА)
t — Время срабатывания защиты (сек)
Время срабатывания защиты должно быть указано в технической документации, но в случае отсутствия данных можно принимать его 0,5 сек.
Как рассчитать энергию дуги
В соответствии с стандартом NFPA 70E 2018, разработанным американской Национальной ассоциацией противопожарной защиты (National Fire Protection Association, NFPA), граница вспышки дуги определяется как расстояние, на котором человек может получить ожог второй степени. (Ожоги второй степени обратимы и их можно вылечить).
«Границей вспышки дуги должно быть расстояние, на котором энергия падающего излучения равна 1,2 кал / см2 (5 Дж / см2)» (NFPA 70E 2018)
Таким образом при оценке риска опасность можно считать существенной если в результате возникновения дуги на человека может воздействовать энергия более 1,2 калорий на квадратный сантиметр.
В общем виде безопасными считаются сети с напряжением менее 50 В. Но нужно помнить, что они тоже могут давать искрение.
Вторым важным параметром для расчета энергии дуги является ток короткого замыкания (Iкз). В теории номинальные значения тока короткого замыкания должны быть указаны на оборудовании. Силу тока короткого замыкания можно получить у энергоснабжающей организации (по высокой стороне) или из проектной документации на электроустановку.
На практике, при реальной процедуре оценке рисков, быстро получить эти данные от энергослужбы предприятия очень затруднительно.
Одним из возможных способов решения этой проблемы является использование специальных приборов. Существует достаточно большая линейка измерителей тока короткого замыкания для бытовых и промышленных сетей. Проводить измерения должен сотрудник соответствующей квалификации.
Методологию для расчета потенциальных опасностей вспышки дуги предоставляет стандарт IEEE 1584-2018 «Руководство IEEE для выполнения расчетов опасности вспышки дуги».
В их исследовании был проведен ряд испытаний. В качестве примера, в таблице показаны данные, полученные для системы с напряжением 25 кВ:
|
Ток КЗ, кА |
Разрыв дуги, мм |
Падающая энергия, кал / см2 |
|
5 |
101,6 |
8,7 |
|
10 |
101,6 |
20,8 |
|
15 |
101,6 |
35,6 |
|
20 |
101,6 |
52,8 |
На основе тестовых данных комитет IEEE 1584 разработал эмпирические уравнения для расчета энергии вспышки дуги для систем переменного тока.
Однако надо понимать, что разные инженеры могут оценивать одну и ту же систему и получить совершенно разные результаты поскольку дуга является случайным динамическим процессом. К тому же дуги, инициированные на тестовых установках, вряд ли будут давать данные идентичные конкретному случаю.
Формулы стандарта IEEE 1584, получившиеся на основе измерений достаточно сложны. А поскольку у большинства специалистов по охране труда, формула с десятичными логарифмами инстинктивно вызывает отторжение, мы даже не будем здесь их приводить.
Как мы уже говорили, расчет энергии дуги зависит от многих составляющих, чья вариативность вносит существенную погрешность в измерения. Это и влажность воздуха, и наличие переходных процессов, и нелинейность тока КЗ во времени, и взаимное влияние элементов цепи и многое другое. Так что какой бы ни была точной формула, реальность легко внесет погрешность в 50, а то и более процентов.
По этой причине мы предлагаем при оценке риска для целей выбора уровня защиты СИЗ, пользоваться еще более упрощенными формулами:
Упрощённая эмпирическая формула для цепей разного напряжения:
|
Напряжение |
Формула |
|
До 480 В |
Е =3 * I кз * t |
|
От 480 В до 1000 В |
Е =4 * I кз * t |
|
Свыше 1000 В |
Е =5 * I кз * t |
Где
Е — Мощность дуги (кал/см2)
I кз — Сила тока короткого замыкания (кА)
t — Время срабатывания защиты (сек)
Время срабатывания защиты должно быть указано в технической документации, но в случае отсутствия данных можно принимать его 0,5 сек.
Меры обеспечения безопасности
При выборе СИЗ надо помнить, что даже правильно подобранные средства защиты от термических рисков электрической дуги не гарантируют безопасность работника. Кроме того, надо понимать, что СИЗ дают последнюю надежду защитить человека от травмы, но не являются способом предотвращения инцидента.
По этой причине безопасность работников обеспечивается в первую очередь решением следующих задач:
Снятие напряжения
Самый простой и надежный способ избежать дуговой вспышки — никогда не работать на оборудовании под напряжением. Но это означает, что должен быть способ с полной уверенностью определить, когда питание отключено. (Проводник или часть цепи отсоединены от частей, находящихся под напряжением, применены блокировки, цепи проверены на предмет отсутствия напряжения и при необходимости заземлены, вывешены плакаты).
Маркировка
Информируйте работников о присутствующих рисках с помощью знаков и информационных табличек. Ограничивайте доступ в опасные зоны.
Окна инфракрасного просмотра. Наличие инфракрасных (ИК) окон, постоянно установленных на электрическом оборудовании, позволяет выполнять ИК-сканирование, не подвергая рабочего воздействию опасной энергии. ИК-окна изготовляются из стеклоподобного материала, прозрачного для инфракрасных лучей и позволяющего регистрировать горячие точки с помощью термографической камеры.
Мониторинг температуры в режиме онлайн. Мониторинг температуры в режиме онлайн с помощью беспроводных датчиков обеспечивает постоянный контроль критических точек подключения, где традиционная термография не может использоваться.
Профессиональная подготовка. Самый сложно прогнозируемый риск возникновения электрической дуги связан с ошибками персонала. Дуга может возникнуть в следствии ошибок при подключении, забытым инструментом, небрежности в работе и проч. Доверяйте работу с электричеством только квалифицированным сотрудникам. Выделяйте время на повышение их квалификации.
Меры обеспечения безопасности
При выборе СИЗ надо помнить, что даже правильно подобранные средства защиты от термических рисков электрической дуги не гарантируют безопасность работника. Кроме того, надо понимать, что СИЗ дают последнюю надежду защитить человека от травмы, но не являются способом предотвращения инцидента.
По этой причине безопасность работников обеспечивается в первую очередь решением следующих задач:
Снятие напряжения
Самый простой и надежный способ избежать дуговой вспышки — никогда не работать на оборудовании под напряжением. Но это означает, что должен быть способ с полной уверенностью определить, когда питание отключено. (Проводник или часть цепи отсоединены от частей, находящихся под напряжением, применены блокировки, цепи проверены на предмет отсутствия напряжения и при необходимости заземлены, вывешены плакаты).
No tags for this post.