電弧防護(hù)應(yīng)該引起重視

文/安彪

電弧事故對人身安全和設(shè)備安全的影響是巨大的，而我國對電弧防護(hù)還處在觸電、電燒傷的認(rèn)識階段，亟待制定電弧防護(hù)服國家標(biāo)準(zhǔn)和相關(guān)配備規(guī)范。

電流通過人體產(chǎn)生熱電效應(yīng)、電生理效應(yīng)、電化學(xué)效應(yīng)和電弧等致人體以及皮膚、皮下組織、深層肌肉、血管、神經(jīng)、骨關(guān)節(jié)和內(nèi)部臟器的廣泛損傷，同時電弧造成的高溫高達(dá)6 000℃甚至20 000℃，能讓服裝瞬間燃燒，皮膚被大面積燒傷，后續(xù)治療困難，極容易感染，因沒有很好的治療辦法，形成更大的二次傷害，造成更多的事故后死亡。除了電弧燒傷本身造成當(dāng)事人的傷痛外，給被燒傷人員帶來的精神痛苦會更大，對他們今后的生活造成很大的生理影響和社交障礙，對他們的親人、社交團(tuán)體也造成不可計算的負(fù)面心理影響。電弧防護(hù)已經(jīng)成為一個不可回避的技術(shù)和社會課題。

電弧現(xiàn)象及危害

電弧是一種氣體放電現(xiàn)象，是電流通過某些絕緣介質(zhì)（例如空氣）所產(chǎn)生的瞬間火花。電弧屬于一種自持氣體導(dǎo)電，即電離氣體中的電傳導(dǎo)，其大多數(shù)載流子為一次電子發(fā)射所產(chǎn)生的電子。觸頭金屬表面因一次電子發(fā)射（熱離子發(fā)射、場致發(fā)射或光電發(fā)射）導(dǎo)致電子逸出，間隙中氣體原子或分子會因電離（碰撞電離、光電離和熱電離）而產(chǎn)生電子和離子。電子或離子轟擊發(fā)射表面又會引起二次電子發(fā)射。當(dāng)間隙中離子濃度足夠大時，間隙被電擊穿而發(fā)生電弧。

我們可以簡單地認(rèn)為電火花就是電弧，也就是高壓電源將空氣等絕緣介質(zhì)等離子化后的導(dǎo)電和放熱現(xiàn)象，在我們的生活中無處不在。比如我們穿脫毛衣的靜電放電的火花，插拔電源插頭的電火花，電弧焊的弧光，天空中的閃電等。電弧的共同特征是要釋放大量的焦耳熱，產(chǎn)生大量紫外線，電弧區(qū)域的溫度很高，維持的時間不確定。電弧分為有源電弧和無源電弧兩種情況，有源電弧可維持的時間相對長，無源電弧能維持的時間非常短。有源電弧又分為交流和直流，無源電弧一般是指雷電和日常生活中的靜電火花。以下無特別說明均指有源電弧。

電弧分為陰極區(qū)、陽極區(qū)和弧柱三大部分。陰極會發(fā)出電子，攻擊空氣中氣體分子使其電離為離子，最后電子再回到陽極，如果電子和離子達(dá)到一定的平衡，并能提供穩(wěn)定的電源，我們就能得到穩(wěn)定的電弧放電現(xiàn)象。電弧焊就是利用了這樣的原理。但弧柱區(qū)域是漂浮不定的，電弧會隨等離子化的氣體不停移動，如果電極的固定性不佳，根據(jù)動量守恒的原則，電極本身會做相應(yīng)的反沖運動，讓電弧的形狀和漂浮變得更為復(fù)雜。

在日常的生產(chǎn)活動中，除去電弧焊、電弧爐等人工熱源用途外，絕大部分電弧現(xiàn)象是我們不需要的，對人身安全和設(shè)備安全是不利的，常常會發(fā)生電弧事故，包括平常說的電燒傷事故，與觸電事故相伴相隨。

電弧事故防護(hù)

如何防范電弧事故呢？一般說來分主動預(yù)防和被動防護(hù)兩個辦法。主動預(yù)防的最好方法就是完全斷電操作，并確保操作過程中不會重新被接通電源。被動防護(hù)又分為三種，一是使用絕緣操作桿、絕緣操作臺等辦法，讓人遠(yuǎn)離可能產(chǎn)生電弧的區(qū)域；二是在特別危險的操作或崗位上穿著厚重的高防護(hù)性能的電絕緣服套裝、屏蔽服或電弧防護(hù)服；三是在所有的帶電區(qū)域的工作人員、管理人員、參觀人員等穿著具有相當(dāng)防護(hù)性能的電弧防護(hù)服，也就是穿戴具備相應(yīng)防護(hù)性能的日常工作服。

不容置疑，完全斷電操作是最可靠的，但是發(fā)電廠、高壓輸電、變電站、變電箱、自動化生產(chǎn)車間存在不能完全斷電的場合太多，有時實施完全斷電還是被禁止的，況且斷電開閘和送電合閘本身就是產(chǎn)生電弧事故的高危險性操作，有時斷電引起的事故和損失往往會更大，因此必要的帶電作業(yè)是不可避免的。特別危險的操作或崗位要求事先對操作人員進(jìn)行專門的培訓(xùn)并考核合格，作業(yè)現(xiàn)場必須準(zhǔn)備相應(yīng)的電弧防護(hù)裝備和其他防范措施，按章作業(yè)，發(fā)生重大事故的頻率并不高。

圖2 電弧燒傷

電弧防護(hù)服裝

配備具有相應(yīng)防護(hù)性能的防電弧工作服，作為日常的工作服是十分科學(xué)有效的被動防護(hù)策略，但往往容易被管理者忽視。

一般說來超過200 V均需要電弧防護(hù)。稍微有規(guī)模的工廠，5 kV或10 kV以上電壓的電源進(jìn)廠，然后再變壓使用是常有的事，普及有防護(hù)性能的防電弧工作服是十分必要的。電力、電網(wǎng)、變電站等企業(yè)更應(yīng)該如此?？梢愿鶕?jù)電壓、距離、空氣濕度等計算出具體崗位所需要的電弧防護(hù)等級，正確選擇和穿著相應(yīng)性能的防護(hù)服，明確避開電弧傷害的警戒線是不可或缺的有效措施。

根據(jù)歐美的經(jīng)驗，一般采用以下的方法來規(guī)范性配備。第一，特殊或危險操作，可以請專家根據(jù)專業(yè)的計算公式配備高級別的崗位操作服（一般要求電弧量級ATPV值達(dá)30～40 Cal/cm2或以上），作為該操作裝備必不可少的一部分；第二，電力、電網(wǎng)、變電站等工人或有機(jī)會去現(xiàn)場的管理人員配備達(dá)到二級防護(hù)能力（電弧量級ATPV值8.0 Cal/cm2以上）的工作服；第三，電力、電網(wǎng)、變電站以外的工廠，一定存在動力管理、變電室、配點室、電工、維修工等工種，他們需要配備達(dá)到一定防護(hù)能力（電弧量級ATPV值6.0～8.0 Cal/cm2或以上）的工作服。

由于電弧事故的突發(fā)性和高危險性，我們很難用真人進(jìn)行電弧防護(hù)測試，分析事故監(jiān)控視頻成為研究電弧危害性的重要手段。從某普通工廠變電間的監(jiān)控視頻得知，先后相距不到0.2 s的時間內(nèi)，電弧事故突然發(fā)生，電工沒有穿著有電弧防護(hù)性能的工作服，當(dāng)場死亡。另一個視頻中，有兩人同在一區(qū)域，一人應(yīng)該為專業(yè)技術(shù)人員，穿戴有專門的防電弧服，另一人可能是管理人員或路過人員，沒有穿著防電弧工作服。突然發(fā)生電弧放電，穿防電弧工作服的工人本能反射性地后退，安全撤離，而另一位未穿著電弧防護(hù)服的人員的衣服立即被點燃，造成嚴(yán)重?zé)齻７离娀」ぷ鞣茏屩苓吶藛T有更多的反應(yīng)時間，迅速撤出電弧放電的危險區(qū)域，這正是防電弧工作服的價值所在。

由于電弧測試的費用非常貴，能測試的實驗室也很少，并屬于破壞性測試，所以對購買的電弧防護(hù)服進(jìn)行防電弧性能確認(rèn)性檢驗是不太現(xiàn)實的。那么在購買電弧防護(hù)服時，一定要把防電弧性能的可靠性和穩(wěn)定性放在第一位。從歐美市場的情況看，使用方均選用性能穩(wěn)定持久的材料阻燃面料縫制的電弧防護(hù)服，主動避開后整理阻燃面料制作的電弧防護(hù)服。因為后整理阻燃面料的生產(chǎn)批次間差異大，且工作服需要頻繁洗滌，對性能的下降程度無法把握，又不能簡單進(jìn)行確認(rèn)性檢測的情況下，不敢冒險選用后整理阻燃面料。部分國家的配備規(guī)范中索性明確規(guī)定只能使用材料阻燃面料的電弧防工作服。我國電力行業(yè)的DL/T 320-2010 《個人電弧防護(hù)用品通用技術(shù)要求》標(biāo)準(zhǔn)也作了類似的規(guī)定。值得注意的是，防電弧服必須具備阻燃性，但阻燃性不與防電弧性能正相關(guān)，防電弧的機(jī)理還沒有公認(rèn)的理論，不能用阻燃性測試數(shù)據(jù)替代防電弧性能的測試。

我們的生活已經(jīng)離不開電，電弧事故的風(fēng)險隨時存在。通過不斷的探索和研究，對電弧防護(hù)的測試已經(jīng)形成歐洲和美國兩大電弧防護(hù)測試體系。歐洲的測試方法標(biāo)準(zhǔn)為EN61482-1-2，美國的電弧測試標(biāo)準(zhǔn)為ASTM F 1959，其中美國的防電弧測試更加嚴(yán)格、更加嚴(yán)謹(jǐn)，越來越成為國際上廣泛認(rèn)可的測試標(biāo)準(zhǔn)。由于電弧測試產(chǎn)生的電脈沖對電網(wǎng)的污染，需要獨立的電網(wǎng)供電，全世界范圍內(nèi)具備發(fā)放電弧防護(hù)測試報告的實驗室只有兩個。一個在加拿大，一個在西班牙。我國對電弧的防護(hù)還處在觸電、電燒傷的認(rèn)識階段，還沒有建立電弧防護(hù)測試實驗室的計劃，也沒有電弧防護(hù)服國家標(biāo)準(zhǔn)和相關(guān)配備規(guī)范，改善和提高廣大涉電工人們的電弧防護(hù)水平任重道遠(yuǎn)，應(yīng)該引起相關(guān)人士的重視。

我們相信隨著大家對電弧危害認(rèn)識的加深，隨著國家個體防護(hù)頂層設(shè)計的不斷完善，我國電弧防護(hù)一定能逐步提高，包括電弧防護(hù)測試在內(nèi)完全有可能實現(xiàn)彎道超車，走到世界的前列。