電弧防護(hù)程序?qū)嵺`簡論

徐燎原

摘 要：由對電弧防護(hù)問題探討，提出初步解決方案。通過對NFPA 70E即員工工作場所電氣安全要求標(biāo)準(zhǔn)的解析，最終提出完整的解決方案：電弧危害防護(hù)程序流程。具體程序流程為危險評估；出具電弧危險評估的報告；針對現(xiàn)場情況，編制員工勞動防護(hù)用品的計劃；人員培訓(xùn)等步驟，讓作業(yè)操作人員了解作業(yè)時存在何種危險，危險的大小，并針對危害大小采取相應(yīng)的防護(hù)手段和防護(hù)用品。最終，在整個實施過程中，提升整體人員的安全意識，改變我們的觀念。

關(guān)鍵詞：電弧防護(hù)；NFPA 70E；防護(hù)界線；危險評估；防護(hù)用品

1 問題提出

中、低壓線路和設(shè)備發(fā)生短路故障時，所產(chǎn)生的電弧光對設(shè)備和人員造成很大的傷害。目前在國內(nèi)中低壓系統(tǒng)中一般不配置專用的保護(hù)，而是依賴上一級變壓器的后備保護(hù)切除短路故障，這樣導(dǎo)致了故障切除時間的延長，加大了設(shè)備的損傷程度，破壞嚴(yán)重時可能造成事故進(jìn)一步擴(kuò)大，威脅到系統(tǒng)的穩(wěn)定運行，該問題已引起業(yè)內(nèi)專業(yè)人士的高度重視。

此問題解決方法的探討，應(yīng)從弧光的產(chǎn)生原因分析入手，弧光產(chǎn)生原因有：人為原因、技術(shù)原因及包括環(huán)境原因在內(nèi)的其他原因等。人為原因又分為：誤入帶電間隔、隔離開關(guān)誤操作、帶接地線合閘等誤操作導(dǎo)致的原因；技術(shù)原因又分為：設(shè)備故障和帶電設(shè)備的誤操作、設(shè)備正常檢修后，遺漏工具在開關(guān)設(shè)備內(nèi)、錯誤的接線和母線連接等原因；其他原因分為絕緣老化、機(jī)械磨損、過電壓、小動物（尤其是老鼠）、灰塵、溫度、濕度及腐蝕等環(huán)境因素。

電弧防護(hù)作者認(rèn)為可以從采用專用設(shè)備和采用合適的防護(hù)方法方面來考慮解決辦法。如設(shè)備方面：采用電氣公司的弧光母線保護(hù)系統(tǒng)等；防護(hù)方法方面：“掛牌上鎖”防護(hù)方法，在設(shè)備上工作前應(yīng)將所有的設(shè)備和系統(tǒng)與電氣能源隔離。

以上的解決方法，都只能照顧到特定的情況和方面，真要從根本上解決弧光危害，應(yīng)遵從美國NFPA 70E標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定：不得帶電作業(yè)，如需帶電必須穿戴個人防護(hù)用品。

2 NFPA 70E防護(hù)知識簡介

NFPA 70E是美國職業(yè)安全和監(jiān)控管理局主導(dǎo)下開始實施的，作為一項統(tǒng)一的電氣安全標(biāo)準(zhǔn)，目的是幫助工作人員遵守《美國國家電氣規(guī)范》的同時達(dá)到美國職業(yè)安全和監(jiān)控管理局的安全要求。經(jīng)過多次修訂后，在2004年增加關(guān)于防護(hù)電弧事故的安全規(guī)定。

70E規(guī)定了如何安全切斷電源并上牌掛鎖，并規(guī)定了帶電作業(yè)時需要穿戴哪些防護(hù)用具，如何操作，以及使用哪些工具，規(guī)定得相當(dāng)細(xì)致，并具有操作性。2004版增加了電弧能量計算公式，以及 “電弧保護(hù)的安全距離”等內(nèi)容。

3 應(yīng)用事例

我們知道帶電作業(yè)一旦發(fā)生電弧將：產(chǎn)生地球上最高的熱量——最高到19，000攝氏度；劇烈的高溫導(dǎo)致空氣的瞬間膨脹，導(dǎo)致高壓電沖擊波（閃電是自然界的電?。?；所有已知的材料全部氣化（銅膨脹67，000倍，水1670倍）；密閉空間的電弧，像配電室（MCCs）或者開關(guān)設(shè)備，能量會通過開放的一側(cè)進(jìn)行爆炸并被放大；電弧會將融化的金屬以高速噴射出來，高速的金屬回進(jìn)入人體；爆炸的氣浪會將人扔出房間和拋到樓梯上，人體胸部承受的壓力大于1kgf/cm2；衣服會在幾英寸內(nèi)燃燒，穿衣的區(qū)域比暴露的皮膚會受到更多的傷害；聽力損傷，離電弧兩英尺處的聲音可以達(dá)到140分貝。

我們?nèi)绾文苤缼щ娮鳂I(yè)時存在何種危險，危險的大小，并針對危害大小采取相應(yīng)的防護(hù)手段呢？

首先，我們要準(zhǔn)備電力線路或電力系統(tǒng)的單線系統(tǒng)圖，即把三相交流電力系統(tǒng)中的各種元件，用規(guī)定的圖形或符號，按它們的實際連接方式，以等效單線表示的系統(tǒng)電氣接線圖。其次，我們將運用“電弧危害防護(hù)程序”流程。

步驟如下：

第一步，危險評估：弧光能量的大小取決于以下因素：系統(tǒng)電壓、故障電流大小、發(fā)生的持續(xù)時間。應(yīng)有專業(yè)人員根據(jù)電力系統(tǒng)的參數(shù)，計算電弧防護(hù)界線，及瞬時的釋放能量和危險的分類確定。

防護(hù)界線分為四類：（1）有限進(jìn)入界線：只有合格人員進(jìn)入或者不合格人員在合格人員的陪伴下才能進(jìn)入；（2）限制性進(jìn)入界線：只有合格人員才能進(jìn)入，要求具備防止電擊的知識；（3）禁止進(jìn)入界線：只有合格人員才能進(jìn)入，并配備與直接帶電部分接觸要求的防護(hù)設(shè)備；（4）電弧保護(hù)界線：離電弧產(chǎn)生點安全的區(qū)域線。

根據(jù)計算能量，區(qū)分危險等級：小于等于1.2cal/cm2，為危險等級類型0；1.2cal/cm2-4cal/cm2，為危險等級類型1；4.1cal/cm2-8cal/cm2，為危險等級類型2；8.1cal/cm2-25cal/cm2為危險等級類型3；25.1cal/cm2-40cal/cm2，為危險等級類型4；大于等于40cal/cm2，無定義。

第二步，輸出文件：出具電弧危險評估的報告；如圖1所示。

第三步，針對現(xiàn)場情況，編制員工勞動防護(hù)用品的計劃。

針對不同危險，推薦使用的防護(hù)如下：

一類危險：阻燃長袖襯衫和/或外套，袖子應(yīng)放下，并扣緊袖口（阻燃服應(yīng)全部蓋住皮膚和可燃性衣服）；工作褲采用自然纖維面料；橡膠手套上部應(yīng)帶有防護(hù)層；護(hù)目鏡；安全帽；皮靴；不得佩戴首飾、鑰匙、手表；絕緣工具。

二類危險：阻燃長袖襯衫和/或外套，袖子應(yīng)放下，并扣緊袖口（阻燃服應(yīng)全部蓋住皮膚和可燃性衣服）；阻燃工作褲（不得使用牛仔褲）或采用自然纖維織物工作服；橡膠手套上部應(yīng)帶有防護(hù)層；皮靴；頭盔和聽力保護(hù)裝置；不得佩戴首飾、鑰匙、手表；絕緣工具。

三類危險：全套防護(hù)服（外套、工裝褲、頭盔）；橡膠手套上部應(yīng)帶有防護(hù)層；皮靴；不得佩戴首飾、鑰匙、手表；絕緣工具，等等。

第四步，員工的培訓(xùn)，讓作業(yè)操作、維護(hù)人員了解作業(yè)時存在何種危險，危險的大小，并針對危害大小采取相應(yīng)的防護(hù)手段。

4 展望

既然NFPA70E對鼓勵工人和雇主慎重對待帶電作業(yè)起到了巨大的保護(hù)作用，為什么NFPA70E電弧防護(hù)應(yīng)用并不普遍呢？主要原因是缺乏安全意識和教育，瞬時的釋放能量（短路電流）、“電弧保護(hù)的安全距離”等要由專業(yè)技術(shù)人員來計算并計算繁瑣，以及如何正確洗滌阻燃服、防護(hù)用具的保養(yǎng)和檢測不便等一些實際應(yīng)用問題的阻礙。

NFPA70E（2004）標(biāo)準(zhǔn)中采用了最新的技術(shù)，但我們企業(yè)的技術(shù)仍然很落后，它正在改變我們的觀念：過去電工人員以處理問題快、熟悉業(yè)務(wù)作為主要技能，隨著安全意識的加強(qiáng)，如今技能已經(jīng)無法代替防護(hù)用品了。