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電弧危害及防護(hù)

文檔作者：蔣平鎖文檔來源：大唐甘肅發(fā)電有限公司		點(diǎn) 擊數(shù)：	更新時間： 2022年01月23日
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第10 卷( 2008 年第7 期) 電力安全技術(shù)
電弧事故是一種不可預(yù)測的事故。每天，都有
成千上萬的工作者暴露在電弧的危險之中。這個巨
大的人群不僅包括電力工人，還包括在石化、化工
工業(yè)、燃?xì)?、自來水公司、煉油廠及其他一些大中
型企業(yè)的雇員。
絕大多數(shù)歐洲國家每年對電弧事故都有記錄，
包括事故的次數(shù)、事故發(fā)生時的設(shè)備安裝類型、事
故設(shè)備電壓等級等內(nèi)容。例如1997年的瑞典，有48
項(xiàng)電弧事故的報道。其中，大約1/ 3 的事故發(fā)生在
配電網(wǎng)，幾乎90 %的事故都發(fā)生在不超過1 000V
的低電壓下，超過1/ 2的事故發(fā)生在開關(guān)組件附近，
包括電纜終端盒。最近2～3年中，英國發(fā)生了許多
由于地下導(dǎo)線穿透引起的嚴(yán)重?zé)齻鹿?。?987-
1998 年間，共有10起災(zāi)難、727 起傷害事故和1 197
人次超過3天的曠工紀(jì)錄匯報給英國健康與安全部，
絕大多數(shù)涉及到低電壓電纜。在法國，在平均每年
125 起電氣事故中，電弧事故占70 ％，這其中造成
永久傷害的占20 ％以上。
雖然對高壓工人面臨的危險進(jìn)行了很好的評
估，而且為這些工人配備了合適的個人防護(hù)裝置，
但在整個歐洲，成千上萬的產(chǎn)業(yè)工人面臨著低電壓
電弧事故的潛在威脅，可能引起嚴(yán)重甚至致命的后
果，并且由于對此危險的疏忽而導(dǎo)致2度、3度燒傷
事故正在不斷增加?？紤]事故受害者的醫(yī)療費(fèi)用，
誤工費(fèi)、設(shè)備損壞費(fèi)、訴訟費(fèi)和賠償費(fèi)，根據(jù)不同
國家的估計，平均一起電弧事故的損失在50萬德國
馬克(約合237.68 萬元人民幣)以上。因此，評估特
定工作環(huán)境下的危險程度，為勞動者提供合適的個
人防護(hù)裝置對雇主來說是有益的。
1 電弧事故的特性
在過去的20年，對于電弧事故的特性以及事故
對附近工人潛在危害的了解取得了較大進(jìn)展。電弧
事故除了有明顯的電死和休克的危險外，另一種比
較敏感的威脅就是它的熱效應(yīng)。說它敏感是因?yàn)樵?
這個過程中會產(chǎn)生大面積的輻射熱，這是人眼看不
到的，但是卻能夠?qū)θ说钠つw產(chǎn)生～3 度灼傷，進(jìn)
而產(chǎn)生嚴(yán)重甚至致命的后果。
蔣平鎖
（大唐甘肅發(fā)電有限公司，甘肅蘭州730050）
電弧危害及防護(hù)
電弧事故是一種意外事故，因此它是無法預(yù)期
的。與人們所熟悉的電火花相比，電弧發(fā)生速度非
常快，基本持續(xù)不到1 s。電弧事故產(chǎn)生的總能量是
嚴(yán)重火災(zāi)所產(chǎn)生的總能量的3～4倍，核心溫度可達(dá)
攝氏20 000 ℃，比太陽表面溫度高2 倍多。這種短
時間內(nèi)聚集的高能量會對在電弧界面附近的工人產(chǎn)
生致命傷害。另外一個重要的區(qū)別在于火災(zāi)產(chǎn)生的
火焰具有視覺沖擊，其熱能大約有50%的對流熱(如
火焰)和50 %的輻射熱，而在電弧事故中，輻射熱
可以達(dá)到90%以上。這就意味著即使事故只產(chǎn)生一
點(diǎn)火焰或者根本沒有火焰也會引起嚴(yán)重的傷害。
2 電弧的形成
根據(jù)國外的研究和試驗(yàn)結(jié)果，電弧的形成可分
為4 個階段。
2.1 壓縮階段
這一階段持續(xù)時間5～15ms。在這一階段溫度
上升，并產(chǎn)生動態(tài)壓力波。
2.2 膨脹階段
這一階段持續(xù)時間5～15ms。在這一階段短暫
的時間內(nèi)，因燃弧區(qū)和周圍空氣之間存在壓力差，
開始產(chǎn)生氣流。
2.3 排放階段
這一階段可能持續(xù)幾百毫秒。在這一階段由于
電弧能量繼續(xù)輸入燃弧點(diǎn)，產(chǎn)生空氣流、氣流和微
粒流。這種強(qiáng)力高速氣流的熱量及其所帶的熾熱微
粒，內(nèi)部電弧開始形成對外部的影響。
2.4 熱效應(yīng)階段
熱效應(yīng)階段即燃弧的最后階段。在這一階段最
終使包圍短路電弧的空氣幾乎達(dá)到電弧的溫度。從
這一階段開始，大部分燃弧能量作用于開關(guān)設(shè)備的
固體零部件。此時開關(guān)設(shè)備有燒穿的危險。故障清
除后，這一階段隨之結(jié)束。
電弧產(chǎn)生的能量可高達(dá)8～60MW，其大小與
電弧的燃燒時間以及短路電流的平方成正比，其他
影響因素則包括柜體幾何尺寸以及所使用的材料
等。電弧燃燒持續(xù)時間超過，所釋放的能量
開始急劇增加， 5 左右電纜開始燃燒，
Anq uan jiangzuo
安全講座
9
2 100 ms
1 0ms 200 ms
電力安全技術(shù) 第10 卷 ( 2008年第7期)
左右銅排燃燒，到了250ms 左右鋼材開始燃燒。所
以，從保護(hù)設(shè)備的角度來說，目前所采用的變壓器
過流保護(hù)長達(dá)1.2～2.0 s 的動作時間，對于開關(guān)柜
內(nèi)部弧光短路來說，其保護(hù)效果是很差的，往往是
在開關(guān)柜燒得面目全非后保護(hù)才動作，致使事后故
障電弧起始地點(diǎn)沒有辦法確定，而在這一期間電弧
燃燒所釋放的巨大能量對附近工作人員的傷害已不
可避免，特別是在開關(guān)柜門打開維修的情形下。
3 電弧對人身的傷害
電弧故障是一種不可預(yù)測的偶發(fā)事故。與大多
數(shù)人非常熟悉的火災(zāi)情況相比，電弧故障是一種發(fā)
展非?？斓氖录?，在一個非常短的時間內(nèi)高度集中
釋放的能量，因而可能對附近工作人員造成致命的
危害。電弧對人的主要傷害有以下幾個方面。
3.1 電擊致死
當(dāng)工作者直接觸電，可能造成觸電身亡或嚴(yán)重
灼傷。事實(shí)上，即使具有防火功能的防護(hù)衣也不能
夠使工作者免于觸電身亡的危險。
3.2 衣服燃燒造成的嚴(yán)重灼傷
工人未必要被電弧接觸到才會受傷。電弧產(chǎn)生
的輻射熱可以在很短的時間內(nèi)熔化工具、使日常衣
物起火燃燒。如棉衣及聚酯衣服在沒有火焰的情況
下也會起火燃燒，且此種衣服一旦被點(diǎn)燃，便會繼
續(xù)燃燒從而對穿著者造成致命的傷害。
3.3 衣服爆裂造成嚴(yán)重灼傷
電弧所產(chǎn)生的爆炸或震蕩力會使日常衣服繃裂
開，而使工作人員的身體直接暴露于高熱、火焰或
熔融的金屬(如熔化的金屬工具及設(shè)備)當(dāng)中。
3.4 合成纖維內(nèi)衣滴熔造成嚴(yán)重灼傷
即使在外衣沒有燃燒的情況之下，電弧所產(chǎn)生
的高熱也足以熔化由合成纖維材料制成的內(nèi)衣，由
于內(nèi)衣緊貼皮膚，而給穿著者造成非常嚴(yán)重的、甚
至是致命的傷害。
3.5 續(xù)發(fā)性火焰引起嚴(yán)重傷害
電弧的高熱足以引起續(xù)發(fā)性火災(zāi)，并引起更多
的爆炸。例如，使變壓器燃燒或使附近建筑物爆炸。
3.6 其他傷害
巨大而集中的輻射能量從開關(guān)設(shè)備向外爆發(fā)，
所產(chǎn)生的壓力波可能損壞人的聽力；高強(qiáng)度的閃光
可能損壞人的視力；超高溫的電弧火球可能嚴(yán)重?zé)?
傷工作人員的身體；壓力波也可能使某些松脫的材
料拋出，對人造成傷害。還有電弧燃燒所產(chǎn)生的有
毒氣體(一氧化碳、鋁及銅蒸汽等)對人的呼吸系統(tǒng)
也會造成傷害。
在美國，許多實(shí)例顯示，這些工作者在工作時
若穿著日常服裝，往往使他們受到更大的傷害。事
實(shí)上，半數(shù)以上報告至OSHA(美國職業(yè)安全健康委
員會)和電弧相關(guān)的受傷案例，都是由工作者的衣物
燃燒所引起的。因此，評估特定工作環(huán)境下的危險
程度，為勞動者提供合適的電弧個人防護(hù)裝備已成
為歐美國家普遍的安全標(biāo)準(zhǔn)要求?？购怆娀嵝?yīng)
的個人防護(hù)用品可以提供更多的逃離時間和降低燒
傷程度，從而提高事故受害者的生存率。但同時需
要強(qiáng)調(diào)的是，穿戴個人防護(hù)用品永遠(yuǎn)都不能代替對
安全操作規(guī)范的重視。
4 電弧傷害的防護(hù)措施
電弧事故的危害是真實(shí)的，無論是經(jīng)濟(jì)上還是
從生命代價上考慮，其后果都是昂貴的。無論是中
壓設(shè)備還是低壓設(shè)備，故障電弧是偶發(fā)事件，對維
護(hù)操作工作人員來說是防不勝防的，單單強(qiáng)調(diào)執(zhí)行
操作規(guī)程是不夠的。為防止故障電弧可能造成的傷
害，提出以下建議。
(1) 嚴(yán)格執(zhí)行操作規(guī)程是必不可少的，但應(yīng)該
注意， 在各種環(huán)境及心情不佳的情況下，發(fā)生誤操
作等違反規(guī)程的事情還是可能發(fā)生的，危險還是存
在的，最好是在不帶電的情況下工作。
(2) 盡量避免帶電工作。值得注意的是：有些
時候帶電工作是不可避免的，或者只是本間隔停
電，而旁邊間隔是帶電的，因此一樣地存在著危險。
(3) 穿戴電弧防護(hù)裝備，如防護(hù)手套、防護(hù)外
套、防護(hù)面罩及防護(hù)眼鏡等，這在發(fā)達(dá)國家已廣泛
應(yīng)用。應(yīng)注意的是，這里提到的防護(hù)裝備是對某一
工作環(huán)境有針對性地選用的。實(shí)際應(yīng)用中要根據(jù)工
作場所的電壓等級、短路電流大小、工作點(diǎn)與可能
發(fā)生電弧點(diǎn)的距離等，計算出工作人員可能受到的
輻射強(qiáng)度，然后選擇相應(yīng)防護(hù)等級的裝備，才能有
效地達(dá)到防護(hù)作用。
需要強(qiáng)調(diào)的是，使用個人防護(hù)裝置永遠(yuǎn)都不能
代替對安全操作規(guī)范的重視。制定安全措施的目標(biāo)
是消除所有的危險源，對于與電相關(guān)的工作，意味
著首先考慮的是避免帶電工作。如果不能避免，就
必須對特定的工作環(huán)境進(jìn)行危險評估，為勞動者提
供合適的個人防護(hù)裝置。采用個人防護(hù)裝置的目
的，是在發(fā)生電弧事故時為工作人員提供逃離的時
間，并減少電弧熱效應(yīng)的燒傷程度，從而增加了事
故受害者的生存機(jī)會。(收稿日期： 6 )
Anq uanjian gzuo
安全講座
70
2008- 0 - 10

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