아아크

Arc flash
이로 인해 발생할 수 있는 관련 의학적 문제는 Arc eye를 참조하십시오.
두 못 사이의 전기 아아크

아크 플래시는 아크 단층의 일부로 생성되는 빛과 열로, 전기 시스템의 공기와 접지 또는 다른 전압 위상을 통한 연결로 인해 발생하는 전기 폭발 또는 방전의 한 유형입니다.

아크 플래시는 아크 블라스트와는 확연히 다릅니다.아크 블라스트는 제어되지 않은 아크가 금속 도체를 증발시킬 때 발생하는 초음속 충격파입니다.둘 다 동일한 아크 단층의 일부이며, 흔히 단순히 아크 플래시라고 하지만 안전의 관점에서 보면 이들은 종종 개별적으로 취급됩니다.예를 들어 퍼스널 프로텍션 장비(PPE)를 사용하여 아크 플래시의 방사선으로부터 작업자를 효과적으로 보호할 수 있지만 동일한 PPE는 아크 블라스트가 발생할 수 있는 비행 물체, 용융 금속 및 격렬한 뇌진탕에 대해 효과가 없을 수 있습니다(예를 들어 카테고리 4 아크 플래시의 보호는 폭탄 슈트와 유사합니다).매우 큰 폭발의 뇌진탕으로부터 사람을 보호하기 위해 ly. 단, 섬광의 강한 빛에 의해 작업자가 증발하는 것을 방지할 수 있습니다.)이러한 이유로 PPE를 착용하는 것 외에 다른 안전 예방 조치를 취하여 [1]부상을 예방에 도움이 됩니다.그러나 아크 블라스트 현상은 일부 유형의 셀프 블라스트-챔버 회로 차단기에 의해 전기 아크를 소화하는 데 사용되기도 한다.

정의.

플래시 튜브에서 생성되는 제어 아크 플래시.사용되는 에너지 레벨은 상당히 낮지만(85줄), 저임피던스, 저유도 회로는 24,000,000와트의 플래시를 생성합니다.아크 온도가 17,000K(30,100°F)일 때 방사선 출력은 170나노미터(먼 자외선)에 집중됩니다.강한 방사선이 카메라를 보호하는 음영 #10 용접 필터를 쉽게 통과합니다.

아크 플래시는 상당한 손상, 손상, 화재 또는 부상을 일으키기에 충분한 전기 에너지가 공급되는 전기 아크로 인해 발생하는 빛과 열입니다.전기 아크는 음의 증분 저항을 경험하며, 이로 인해 아크 온도가 상승함에 따라 전기 저항이 감소합니다.따라서 아크가 발달하고 뜨거워지면 저항이 감소하여 시스템의 일부가 녹거나 트립 또는 증발할 때까지 점점 더 많은 전류를 끌어당겨 회로를 차단하고 [2]아크를 끌 수 있는 충분한 거리를 제공합니다.전기 아크는 제한된 에너지로 잘 제어되고 공급될 때 매우 밝은 빛을 생성하며 용접, 플라즈마 절단 및 기타 산업 용도로 아크 램프(폐쇄형 또는 개방형 전극 포함)에 사용됩니다.용접 아크는 강철을 평균 24 DC 볼트의 액체로 쉽게 바꿀 수 있습니다.고압에서 제어되지 않은 아크가 형성될 때, 특히 큰 공급선이나 고전류 도체가 사용되는 경우, 아크의 섬광은 귀가 먹먹할 정도의 소음, 초음속 뇌진탕력, 과열된 파편, 태양 표면보다 훨씬 높은 온도, 그리고 근처의 물질을 기화시킬 수 있는 강렬하고 고에너지 방사선을 발생시킬 수 있다.

아크 플래시 온도는 아크 [3]단자에서 35,000°F(19,400°C)에 도달하거나 초과할 수 있습니다.단층에서 방출되는 거대한 에너지는 관련된 금속 도체를 빠르게 증발시켜 녹은 금속을 폭발시키고 플라즈마를 놀라운 [3]힘으로 바깥쪽으로 확장시킵니다.일반적인 아크플래시 사고는 중요하지 않을 수 있지만 더 심각한 폭발이 쉽게 발생할 수 있습니다(아래 계산 참조).폭력 사태의 결과는 전기 작업자뿐만 아니라 행인에게도 관련된 장비의 파괴, 화재 및 부상을 초래할 수 있습니다.아크 섬광 동안 전기에너지가 금속을 기화시켜 고체에서 가스 증기로 변화시켜 폭발력으로 금속을 팽창시킨다.예를 들어, 구리가 증발하면 구리는 갑자기 67,000배 [4]부피로 팽창합니다.

이러한 단층의 아크 블라스트라고 불리는 폭발성 블라스트 외에도, 파괴는 아크에 의해 생성된 강한 복사열로 인해 발생합니다.금속 플라즈마 아크는 원적외선부터 자외선까지 엄청난 양의 빛 에너지를 생성합니다.사람을 포함한 근처 물체의 표면은 이 에너지를 흡수하고 즉시 증발하는 온도로 가열된다.이 효과는 인접한 벽과 장비에서 볼 수 있으며, 복사 효과로 인해 종종 감압되고 침식됩니다.

예

아크 플래시의 가장 일반적인 예 중 하나는 백열등이 꺼질 때 발생합니다.필라멘트가 끊어지면, 아크가 필라멘트를 가로질러 지속되어 밝은 파란색 섬광으로 플라즈마로 감싸게 됩니다.대부분의 가정용 전구에는 회로 [2]패널에 지속적인 아크 플래시가 형성되어 퓨즈가 끊어지는 것을 방지하기 위해 퓨즈가 내장되어 있습니다.대부분의 400V 이상의 전기 서비스는 아아크 섬광 위험을 야기하기에 충분한 용량을 갖추고 있습니다.중전압 기기(600V 이상)는 가능성이 높기 때문에 아크 플래시 위험이 높아집니다.전압이 높으면 스파크가 점프를 일으켜 물리적 접촉 없이 아크 플래시를 발생시킬 수 있으며 긴 간격에서도 아크가 지속될 수 있습니다.대부분의 전력선은 1000V를 넘는 전압을 사용하며 새, 다람쥐, 사람 또는 차량이나 사다리 등의 기기에 아크 플래시의 위험이 있습니다.정전 직전의 선로나 변압기에서 아크 섬광이 자주 목격되어 [5]멀리서 볼 수 있는 번개 같은 밝은 섬광이 발생합니다.

고압 전원선은 종종 수십 킬로볼트에서 수백 킬로볼트 범위에서 작동합니다.아크 플래시가 자연스럽게 발생하는 것을 방지하기 위해 보통 라인이 적절한 "플래시 오버 정격"으로 절연되어 서로 충분한 간격을 두고 있는지 확인해야 합니다.고압선이 서로 또는 접지에 너무 가까워지면 도체 사이에 코로나 방전이 발생할 수 있습니다.이것은 일반적으로 공기의 이온화로 인해 쉿 하는 소리나 튀기는 소리를 동반하는 파란색 또는 붉은 빛입니다.코로나 방전은 선 사이에 전도성 경로를 생성함으로써 아크 섬광을 쉽게 발생시킬 수 있습니다.이 이온화는 폭풍우 중에 강화되어 아크 플래시를 발생시키고 [6]정전으로 이어질 수 있습니다.

아크 플래시 사고로 방출되는 에너지의 예로서 20,000암페어의 고장 전류를 가진 480V 시스템의 단상 대 위상 결함에서 출력은 9.6MW입니다. 고장이 60Hz에서 10사이클 동안 지속되면 출력은 1.6메가줄입니다.비교를 위해 TNT는 폭발 시 2175J/g 이상을 방출한다(TNT 당량에 대해서는 종래의 4,184J/g를 사용한다).따라서 이 고장 에너지는 TNT의 380g(약 0.8파운드)에 해당합니다.아크 섬광 폭발의 특성은 화학 폭발과 상당히 다르지만(열과 빛이 많고 기계적 충격이 적음) 결과적으로 발생하는 파괴는 비슷합니다.아크로 인해 빠르게 팽창하는 과열 증기는 심각한 부상이나 손상을 일으킬 수 있으며 아크로 인해 생성된 강한 자외선, 가시광선 및 적외선 빛은 일시적이고 심지어 영구적인 실명 또는 사람의 눈 손상을 일으킬 수 있습니다.

안전 프로그램을 설계할 때 평가해야 할 4가지 아아크 섬광 유형의 이벤트가 있다.

  • 야외
  • 이젝트 완료
  • 기기 중심(아크 인 어 박스)
  • 추적

주의사항

전환

아크플래시 부상의 가장 일반적인 원인 중 하나는 전기회선, 특히 회로차단기의 스위치를 켤 때 발생합니다.회로 브레이커가 트립되어 있는 경우는, 패널로부터 라인 하단의 어딘가에서 고장이 발생하고 있는 것을 나타내는 경우가 많습니다.일반적으로 전원을 켜기 전에 장애를 분리해야 합니다. 그렇지 않으면 아크 플래시가 쉽게 발생할 수 있습니다.작은 호는 보통 접점이 처음 닿았을 때 스위치로 형성되며 아크 플래시를 발생시킬 수 있습니다.전압이 충분히 높고 고장으로 이어지는 와이어가 상당한 양의 전류를 허용할 수 있을 정도로 크면 차단기를 켤 때 패널 내에 아크 플래시가 형성될 수 있습니다.일반적으로 단락 권선이 있는 전기 모터 또는 단락된 전력 변압기가 위험한 아크 플래시를 유지하는 데 필요한 에너지를 끌어낼 수 있는 원인입니다.2마력 이상의 모터에는 일반적으로 자기 시동기가 있어 작업자를 고에너지 접점으로부터 격리시키고 차단기가 작동했을 때 접촉기를 분리할 수 있다.

카테고리 4 아크 플래시 보호가 필요한 480볼트 스위치 기어 및 분배 패널.

회로 차단기는 많은 경우 전류 폭주에 대한 주요 방어 수단입니다.특히 세컨더리 퓨즈가 없는 경우에는 차단기에서 아크 플래시가 발생해도 플래시가 제어 불능 상태가 되는 것을 막을 수 없습니다.차단기에서 아크 플래시가 시작되면 단일 회로에서 패널 자체의 버스바로 빠르게 이동하여 매우 높은 에너지가 흐를 수 있습니다.일반적으로 회로 차단기를 전환할 때 예방 조치를 취해야 합니다. 예를 들어, 전환하기 전에 차체가 방해가 되지 않도록 전환하거나, 보호복을 착용하거나, 장비, 회로 및 패널을 다운라인으로 끄는 등 전환해야 합니다.매우 큰 스위치 기어는 종종 매우 높은 에너지를 처리할 수 있기 때문에 많은 장소에서 스위치를 [8]켜기 전에 완전한 보호 장비를 사용해야 합니다.

아크 플래시는 열, 빛 및 뇌진탕력 외에도 플라즈마 및 이온화된 입자 구름을 생성합니다.이 이온화된 가스를 흡입하면 기도와 폐에 심각한 화상을 입을 수 있습니다.또한 충전된 플라즈마는 귀걸이, 벨트 버클, 열쇠, 보디 보석 또는 안경테와 같은 주변 사람들이 착용하는 금속성 물체에 끌려서 국소 화상을 입을 수 있습니다.회로를 전환할 때는 정비사가 몸 안의 금속을 제거하고 숨을 참은 후 눈을 감도록 주의해야 합니다.아아크 플래시는 접점 사이에 아크가 형성될 때까지의 시간을 두고 천천히 닫히는 스위치로 형성될 가능성이 높기 때문에 일반적으로 빠른 동작으로 빠르고 확실하게 접점을 만드는 것이 좋습니다.고전류 스위치에는 이를 지원하기 [8]위한 스프링 및 레버 시스템이 있는 경우가 많습니다.

라이브 테스트

정비사는 전원이 공급된 고전력 회로에서 테스트할 때 테스트 장비의 관리 및 유지보수를 위한 주의사항을 준수하고 해당 영역을 깨끗하고 이물질이 없도록 유지합니다.기술자는 아크가 시작되지 않도록 하고 테스트 [9][10][11]중에 시작될 수 있는 아크로부터 직원을 보호하기 위해 고무 장갑 및 기타 개인 보호 장비를 사용합니다.

직원 보호

아크 섬광의 위험성과 작업자의 위험을 줄이기 위해 취할 수 있는 조치를 설명하는 동영상

아아크 플래시의 위험으로부터 작업자를 보호하는 방법은 여러 가지가 있습니다.여기에는 아크플래시 Personal Protection Equipment(PPE; 개인보호장비)를 착용하거나 전기기기의 설계 및 구성을 변경하는 작업자가 포함됩니다.아크 플래시의 위험을 제거하는 가장 좋은 방법은 교류할 때 전기 기기의 전원을 차단하는 것이지만, 전기 기기의 전원 차단은 그 자체로 아크 플래시의 위험입니다.이 경우 최신 솔루션 중 하나는 원격으로 기기를 조작함으로써 작업자가 전기 기기로부터 멀리 떨어진 곳에 설 수 있도록 하는 것입니다.이것을 [12]리모트랙킹이라고 부릅니다.

아아크 플래시 보호 장비

최근 아크 플래시의 위험성에 대한 인식이 높아지면서, 슈트, 작업복, 헬멧, 부츠, 장갑과 같은 아크 플래시 개인 보호 장비(PPE)를 제공하는 회사들이 많이 있다.

보호 장비의 효과는 아크 등급으로 측정됩니다.아아크 정격은 브레이크오픈(재료 구멍) 전 또는 통과에 필요한 물질에 의해 입증되는 최대 입사 에너지 저항으로, 2도 [4]화상을 일으킬 확률은 50%입니다.아크 정격은 보통 cal/cm2(또는 평방센티미터당 열에너지의 작은 열량)로 표시됩니다.아크 등급 결정을 위한 시험은 순간 전기 아크 및 관련 열 위험에 노출된 전기 작업자가 사용할 수 있는 의류에 대한 내화성 섬유 재료에 대한 ASTM F1506 표준 성능 규격에 정의되어 있습니다.

수행해야 할 특정 작업이 주어진 적절한 PPE의 선택은 일반적으로 두 가지 가능한 방법 중 하나로 처리됩니다.첫 번째 방법은 NFPA 70E에서 볼 수 있는 위험 범주 분류 표를 참조하는 것이다.표 130.7(C)(15)(a)는 다양한 전압 수준별로 다수의 전형적인 전기적 작업을 나열하고 착용해야 할 PPE의 범주를 권고한다.예를 들어, 600V 스위치 기어에서 작업하고 볼트 커버를 분리하여 전원이 공급된 맨 부품을 노출시키는 경우, 표에는 범주 3 보호복 시스템이 권장됩니다.이 범주 3 시스템은 최대 25cal/cm2(105 J/cm2 또는 1.05 MJ/m2)의 보호를 제공하는 PPE 앙상블에 해당한다.모든 범주에 필요한 PPE의 최소 정격은 해당 범주에 사용할 수 있는 최대 에너지입니다.예를 들어, 범주 3 아크 플래시 위험은 25cal/cm2(1.05 MJ/m2) 이상의 PPE 정격을 필요로 한다.

PPE를 선택하는 두 번째 방법은 아크 플래시 위험 계산을 수행하여 사용 가능한 아크 에너지를 결정하는 것입니다.IEEE 1584는 최대 장애 전류, 장애 지속 시간 및 기타 일반적인 기기 정보를 알고 있는 경우에 이러한 계산을 수행하기 위한 가이드를 제공합니다.입사 에너지가 계산되면 사용 가능한 에너지보다 더 큰 보호를 제공하는 적절한 PPE 앙상블을 선택할 수 있습니다.

PPE는 아크플래시 사고가 발생한 후 보호를 제공하므로 보호의 마지막 행으로 간주해야 합니다.인시던트의 빈도와 중대도를 줄이는 것이 첫 번째 옵션입니다.이는 완전한 아아크 플래시 위험 평가와 인시던트의 빈도와 중대도를 낮추는 것으로 입증된 고저항 접지 등의 테크놀로지의 적용을 통해 달성할 수 있습니다.

아아크 보호 기능이 있는 IED의 경우

설계상 위험 저감

3가지 주요 요인이 인력에 대한 아크 플래시의 강도를 결정합니다.이러한 요인은 시스템에서 사용 가능한 고장 전류의 양, 아크 플래시 고장이 해소될 때까지의 시간 및 개인이 고장 아크와 떨어져 있는 거리입니다.이러한 요인에 영향을 미쳐 아크 플래시 위험을 줄이기 위해 다양한 설계 및 기기 구성을 선택할 수 있습니다.

고장 전류

고장 전류는 전류 제한 차단기, 접지 저항 또는 퓨즈 등의 전류 제한 장치를 사용하여 제한할 수 있습니다.고장 전류가 5암페어 이하로 제한되면 많은 접지 고장이 자동으로 소멸되고 위상 간 고장으로 전파되지 않습니다.

아아크 시간

유지 보수 기간 중에 업스트림 보호 장치를 일시적으로 낮은 설정치로 설정하거나 Zone Selective Interlocking Protection(ZSIP;[citation needed] 존 선택 연동 보호)을 사용하여 아크 시간을 단축할 수 있습니다.존 선택 인터락을 사용하면 고장을 검출한 다운스트림브레이커가 업스트림브레이커와 통신하여 순간 트립 기능을 지연시킵니다.이 방법으로 "선택성"이 유지됩니다. 즉, 회로상의 결함은 고장과 가장 가까운 차단기에 의해 제거되어 전체 시스템에 미치는 영향을 최소화합니다.분기회로의 장애는 장애의 업스트림(전원에 가까운) 모든 브레이커에 의해 검출됩니다.다운스트림 단층에 가장 가까운 회로 차단기는 억제 신호를 전송하여 업스트림 차단기가 즉시 트립되는 것을 방지합니다.그래도 장애가 존재하면 업스트림 회로 브레이커의 프리셋트립 지연 타이머가 활성화됩니다.이것에 의해, 프리셋 시간이 경과한 후에도 필요에 따라서 업스트림 회로 브레이커가 폴트를 중단할 수 있습니다.ZSIP 시스템을 사용하면 선택성의 손실 없이 보다 빠른 순간 트립 설정을 사용할 수 있습니다.트립 시간이 빨라지면 아크 결함 방전의 총 에너지가 감소합니다.

아크플래시 광검출에 기초한 보호를 통해 아크시간을 대폭 단축할 수 있다.광검출은 많은 경우 과전류 [13]정보와 결합됩니다.라이트 및 전류 기반 보호는 전용 아크 플래시 보호 릴레이 또는 애드온 아크 플래시 옵션이 장착된 일반 보호 릴레이를 사용하여 설정할 수 있습니다.

아크 시간을[further explanation needed] 줄이는 가장 효율적인 방법 중 하나는 아크 제거기를 사용하여 몇 밀리초 이내에 아크를 끄는 것입니다.아크 제거기는 1-4ms로 작동하며 시스템의 다른 부분(일반적으로 더 높은 전압에서 업스트림)에 3상 단락을 생성합니다.이 장치에는 고속 접점 핀이 포함되어 있으며, 외부 릴레이에 의해 작동되면 전원이 공급된 버스와 물리적으로 접촉하여 단락이 발생합니다.아크 소거기는 아크 섬광 이벤트 앞에 서 있고 릴레이가 아크 섬광을 다른 위치로 전환하여 아크 섬광을 감지하는 경우 사람을 보호합니다. 단, 이 전환으로 인해 단락된 위치에서 시스템 고장이 발생할 수 있습니다.이러한 장치는 작업 후 교체해야 합니다.

아크 플래시를 완화하는 또 다른 방법은 트리거 전류 리미터[14] 또는 정류 전류 리미터를 사용하여 4ms 이내에 아크 플래시를 녹이고 차단하는 저 정격 연속 전류 리미터 퓨즈를 삽입하는 것입니다.이 디바이스의 장점은 소스에서 아크 플래시를 제거하여 시스템의 다른 섹션으로 전송하지 않는다는 것입니다.트리거된 전류 제한 장치는 항상 "전류 제한"이 됩니다. 즉, 첫 번째 피크 전류가 발생하기 전에 회로를 중단합니다.이러한 장치는 전자적으로 제어되고 감지되며 작동 상태에 대한 피드백을 사용자에게 제공합니다.필요에 따라서, 온/오프 할 수도 있습니다.이러한 장치는 작업 후 교체해야 합니다.

거리

전기 아크에 의해 방출되는 복사 에너지는 최대 20피트(6.1m)[citation needed] 거리에서 사람을 영구적으로 다치게 하거나 사망시킬 수 있습니다.보호되지 않은 사람이 2도 화상을 입을 확률이 50%인 아크 플래시 소스로부터의 거리를 "플래시 보호 경계"라고 합니다.IEEE 1584의 [15]아크 섬광 경계 방정식을 풀 때 맨살에 1.2cal/cm^2의 입사 에너지가 선택되었다.IEEE 1584 아크 섬광 경계 방정식을 사용하여 2도 연소 에너지 등 1.2cal/cm^2 이외의 경계 에너지를 가진 아크 섬광 경계를 계산할 수도 있습니다.플래시 위험 분석을 수행하는 사용자는 이 경계를 고려하여 플래시 보호 경계 내에서 착용해야 할 PPE를 결정해야 합니다.원격 오퍼레이터 또는 로봇을 사용하여 활선 버스에 인출 회로 차단기를 삽입하는 등 아크 플래시 사고의 위험이 높은 작업을 수행할 수 있습니다.원격 랙 시스템을 사용하여 작업자가 아아크 플래시 위험 영역 밖에 있도록 할 수 있습니다.

조사.

전기전자기술자협회(IEE)와 전미방화협회(NFPA)는 아크 [16]플래시에 대한 이해를 높이기 위한 연구 및 테스트 자금을 지원하고 있습니다.이 협업 프로젝트의 결과는 전기 안전 표준을 개선하기 위해 사용될 정보를 제공하고, 아크 결함 및 그에 따른 아크 폭발과 관련된 위험을 예측하며, 작업장에 있는 직원들에게 실질적인 안전 조치를 제공할 것이다.

표준

  • OSHA 표준 29 CFR, Parts 1910 및 1926.산업안전보건기준.파트 1910, 서브파트 S(전기) § 1910.332 ~ 1910.335에는 안전 관련 작업 관행에 일반적으로 적용되는 요건이 수록되어 있다.2014년 4월 11일 OSHA는 아크 섬광 보호 요건과 아크 섬광 위험 사정을 위한 지침을 포함하는 파트 1910, § 1910.269 및 파트 1926, 하위 파트 V의 발전, 전송 및 배전 작업에 대한 개정된 표준을 채택하여 전기 아크 및 셀렉의 입사 열 에너지를 합리적으로 추정하였다.적절한 보호 장비(79 FR 20316 et seq, 2014년[17] 4월 11일).이러한 모든 OSHA 표준은 NFPA 70E를 참조한다.
  • NFCA(National Fire Protection Association) 표준 70 - 2014 "국가 전기 규정"(NEC)에는 경고 라벨에 대한 요건이 포함되어 있습니다.NEC 제110.16조 및 NEC 제240.87
  • NFPA 70E 2012는 전원이 공급될 수 있는 노출된 전기 도체 또는 회로 부품에 대한 작업 중 부상으로부터 작업자를 보호하는 데 필요한 적절한 작업 관행 구현에 대한 지침을 제공합니다.
  • 캐나다 표준 협회의 CSA Z462 Arc Flash Standard는 캐나다 버전의 NFPA70E입니다.2008년 [18]발매.
  • CAN/ULC S801 발전, 송전, 배전을 위한 전기사업장 전기안전에 관한 캐나다 보험업자 연구소
  • IEEE 1584 – 2002년 아크 플래시 위험 계산 [19]수행 가이드

아크 플래시 위험 소프트웨어는 기업이 수많은 정부 규제를 준수하면서 직원들에게 최적의 안전한 환경을 제공할 수 있도록 지원합니다.현재 많은 소프트웨어 회사가 아크 플래시 위험 솔루션을 제공하고 있습니다.안전한 플래시 경계를 계산하는 전력 서비스 업체는 거의 없습니다.

주목할 만한 사고

2018년 12월 27일 퀸즈 콘 에디슨 변전소에서 발생한 주목할 만한 산업 사고로 138,000V 커플링 캐패시터 전위 장치가 고장 나면서 아크 섬광이 발생하고 알루미늄이 타면서 주변 수 마일에 걸쳐 청록색 광경을 볼 수 있게 되었습니다.이 행사는 소셜 미디어에서 광범위하게 다루어졌고 라과디아 공항에서는 일시적으로 전력이 끊겼지만 [20][21]사망자도 부상자도 없었다.

레퍼런스

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외부 링크