Wymagania dla środków ochronnych przed termicznym działaniem łuku elektrycznego

Najgroźniejszym zjawiskiem w pracy urządzeń elektrycznych są zwarcia i przepięcia. Narażenia te są także istotne dla personelu eksploatacyjnego, zwłaszcza pracującego pod napięciem i muszą być eliminowane lub istotnie ograniczane. W latach 2007-2011 przeprowadzono w Polsce szereg badań indywidualnego wyposażenia ochronnego elektryków chroniącego przed skutkami termicznymi łuku elektrycznego, także wg nowej normy PN-EN 61 482. W artykule zaprezentowano najnowsze wyniki badań hełmów ochronnych z zintegrowaną osłoną twarzy.

Przyczyny występowania łuku elektrycznego

Najczęstszymi przyczynami wystąpienia łuku elektrycznego w sieciach elektroenergetycznych są zwarcia i przepięcia. Z punktu widzenia pracowników obsługujących urządzenia elektryczne ważniejsze są zwarcia, zwłaszcza że mogą być wywołane przez nich podczas czynności eksploatacyjnych.

System elektroenergetyczny – jako zespół wzajemnie połączonych i współpracujących urządzeń przeznaczonych do wytwarzania, przesyłania, rozdziału i przetwarzania energii elektrycznej na inne formy energii – powinien spełniać wymagania o charakterze technicznym i ekonomicznym, aby zapewnić:

• wysoką jakość energii i niezawodność zasilania odbiorców,
• niskie koszty utrzymania,
• skuteczność operacyjnego zarządzania siecią oraz
• bezpieczeństwo pracy obsługi i użytkowników.

Znaczenie jakości, a szczególnie ciągłości dostaw energii elektrycznej rośnie w miarę wzrostu stopnia skomplikowania procesów produkcyjnych. Zmusza to dystrybutorów energii elektrycznej do podejmowania działań zmierzających do zastosowania takich rozwiązań technicznych i organizacyjnych, które wpływają na obniżenie wskaźnika awaryjności systemu elektroenergetycznego i jego elementów
składowych. Wśród przyczyn uszkodzeń elementów składowych sieci najistotniejszymi są ukryte wady materiałowe i produkcyjne, miejscowe osłabienia izolacji, ekstremalne czynniki atmosferyczne oraz przepięcia wewnętrzne i wywołane przez wyładowania atmosferyczne przepięcia piorunowe (bezpośrednie lub pośrednie). Wszystkie te czynniki stwarzają zagrożenie pracy służb eksploatacyjnych oraz dla urządzeń i ich elementów składowych znajdujących się w sieciach elektroenergetycznych.

Opanowanie prądów zwarcia – z uwagi na wytrzymałość łączeniową, cieplną i dynamiczną aparatury, konstrukcji rozdzielni, kabli i przewodów roboczych i odgromowych linii napowietrznych – wymaga zastosowania rozwiązań polegających na odpowiednim ukształtowaniu struktury sieci. Najprostszym sposobem ograniczania prądów zwarcia poprzez zmianę konfiguracji sieci jest jej sekcjonowanie. Podział sieci jest podstawowym sposobem ograniczania prądów zwarcia w krajowych sieciach  elektroenergetycznych. Dokonując przełączeń w zbiorze elementów sieci zmianie ulega droga przepływu prądu zwarcia, a tym samym zmienia się wartość impedancji pętli zwarciowej, w którym płynie prąd zwarcia.

Ograniczanie prądów zwarcia wskutek działań operacyjnych wykonywanych w systemie ma przede wszystkim bezpośredni wpływ na infrastrukturę elektroenergetyczną. Jednak bardzo istotną funkcję w procesie obsługi tej infrastruktury odgrywają pracownicy, dla których skutki oddziaływania nawet ograniczonych prądów zwarcia mogą stanowić zagrożenie zdrowia lub życia. Stąd też na szczególną uwagę zasługuje wybór oraz stosowanie właściwych środków i sprzętu ochronnego [2].

Normy określające warunki pracy i eksploatacji urządzeń elektrycznych, a zwłaszcza norma PN-EN 50110, zabrania wykonywania prac elektrycznych podczas burz. Jeśli prace na urządzeniach wykonywane są techniką prac pod napięciem wówczas zabrania się także dokonywania przełączeń ruchowych oraz takich planowanych czynności, które mogą mieć wpływ na pojawienie się przepięć łączeniowych na obsługiwanym przez człowieka obwodzie elektrycznym. Natomiast nie zabrania się, a nawet zbyt rzadko wykorzystuje się takie możliwości przełączeń (sekcjonowania) przed przewidywaną pracą, aby utrzymać pełną kontrolę nad poziomem spodziewanego poziomu prądu zwarcia. Nie do pominięcia są także kwalifikacje i umiejętności zawodowe pracownika.

Przyczyny wypadków przy pracach elektrycznych

Gdy zawodzą kwalifikacje i/lub umiejętności może dojść do wypadku. Za wypadek przy pracy uważa się nagłe zdarzenie wywołane przyczyną zewnętrzną, powodujące uraz lub śmierć, które nastąpiło w związku z pracą. Przyczyny wypadku są to wszelkie braki i nieprawidłowości, które bezpośrednio lub pośrednio przyczyniły się do powstania wypadku, związane z czynnikami materialnymi (technicznymi), z ogólną organizacją pracy w zakładzie lub organizacją stanowiska pracy oraz związane z pracownikiem. Każdy  wypadek przy pracy jest wynikiem najczęściej kilku przyczyn, w związku z czym suma przyczyn jest większa od ogólnej liczby wypadków. W Polsce co roku mamy do czynienia z blisko dwoma tysiącami wypadków elektrycznych. Ich przykładowy rozkład (dla jednego z koncernów energetycznych) podano w tabeli 1, natomiast procentowy udział czynnika ludzkiego w tabeli 2.

Najczęstsze skutki wypadków śmiertelnych:

• działanie prądu na serce i układ oddechowy – 91%,
• oparzenia – 44%,
• upadek z wysokości – 15,3%.

Tabela 1. Rozkład wypadków elektrycznych ciężkich i śmiertelnych przy urządzeniach elektroenergetycznych energetyki zawodowej, wyrażony w procentach:

Tabela 2. Udział przyczyn ludzkich w wypadkach ciężkich i śmiertelnych w energetyce zawodowej, wyrażony w procentach: