使用完全集成的自动化减少电弧闪光事故

几年前,亨利是一家大型制造工厂的维修经理。

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他已婚,性格非常乐观,在公司里有一个好职位,和人相处也很愉快。有一天,亨利试图追踪一个低电压问题,并在上层夹层的4160 v至480V干式变压器上进行电压测量。他取下变压器盖,拿着仪表跪在变压器前测试480V侧,误测出4160v侧。由此产生的电弧闪光爆炸使一个火球从橱柜中炸出,击中了他的躯干和腹股沟,然后把他的脸卷了起来。

尽管衣服着火了,亨利还是设法从梯子上爬了下来。同事们扑灭了大火,并迅速将他送往医院,在那里他被诊断为身体大部分部位三度烧伤。他在医院里痛苦地呆了7天,然后去世了。

“从那一刻起,我对电力的看法永远改变了,”第二天被叫来进行法医调查的吉姆·菲利普斯(Jim Phillips)说。今天,吉姆是美国最重要的电弧闪光专家之一,并通过他的公司T2G技术培训集团教授许多关于电气安全的研讨会,并撰写了一本关于该主题的书,将于秋季出版。“如果你在这个行业工作的时间足够长,你要么认识电弧闪光受害者,要么认识认识受害者的人。”

根据Capelli-Schellpfeffer, Inc.编制的一份报告,美国每天发生5到10次电弧闪光爆炸,导致1到2人死亡。此外,在美国劳工部劳工统计局进行的一项为期7年的追踪电气事故的研究中,由于触电或烧伤,美国有2576名工人死亡,另有32807人受伤——平均失去13天的工作时间。第二项涉及12万多名员工的研究确定,电弧闪光伤害占所有记录的电气伤害的77%。

什么是Arc Flash?

根据IEEE和美国国家防火协会(NFPA)的定义,电弧闪光是当带电导体之间的绝缘不再足以容纳其内部电压时,通过空气的强电流,通常是全面爆炸。这就创造了一条“捷径”,使得电流在导体之间流动,对站在附近的工人造成了极大的伤害。

电弧闪光类似于闪电般的电荷,释放出极高的热量——高达35000华氏度,是太阳表面温度的四倍。如果没有足够的个人防护装备(PPE),暴露在爆炸或高温下的任何人都会受到严重的——往往是致命的——伤害。

电弧闪光事故会造成几种类型的伤害。像亨利一样,受害者可能会被烧死。他们也可能被爆炸的力量抛出去,造成脑震荡和骨折等冲击伤害,或者被爆炸的巨响震聋,爆炸的声音可达160分贝,比喷气发动机的声音还大。爆炸的高温还可能熔化和粉碎金属线路和设备,并以弹丸的形式喷射到整个房间,造成弹片伤、烧伤和点燃衣服。

根据大多数研究,这些事故最常见的原因是人为失误。亨利的悲剧性错误就是一个很好的例子,他测量错了内阁的尺寸。但许多其他因素也可能引发事件。在某些情况下,仅仅是太靠近带有导电物体的大电流源就会导致电流闪过。其他原因还包括由于使用不合格的部件、安装不当、甚至正常磨损、绝缘断裂或间隙或灰尘、导体表面腐蚀或其他杂质导致的设备故障。

西门子能源与自动化公司的自动化顾问格雷格•理查兹表示:“完全消除电弧闪光事故实际上是不可能的。”“避免电弧闪光事件的最好方法是避免在带电设备上工作,但这并不总是现实的,”理查兹补充说。“如果你在一个连续的过程环境中,或者像空中交通管制塔这样的设施中,那么你可能不得不处理它。”

“然而,有很多方法可以显著降低风险,首先要了解这些事件的危险程度,按照IEEE和NFPA法规(参见NFPA 70E“工作场所电气安全标准”和IEEE 1584“IEEE电弧闪光计算指南”)进行所有适当的基础工作,并确保在带电设备上工作时始终穿着适当的PPE。”

使用TIA降低电弧闪光风险

理查兹也有自己的电弧闪电侠恐怖故事。在加入西门子之前,他在一家工厂工作,在那里,一名工人因检查电路电压以确保它有足够的电力驱动另一台设备而严重受伤。“他腰部以上有二度和三度烧伤。他在医院住了将近一年,需要多处皮肤移植。”

这一事件导致该公司在北美的五家工厂成立了Arc Flash特别工作组。“我们开始确保我们有合适的个人防护装备,但后来我们开始寻找完全消除电弧闪光的方法。”

最终,理查兹意识到,首先减少打开橱柜的需要是实现这一目标的最佳途径之一。他说:“人们打开橱柜的原因有很多,但最主要的原因通常是,他们不知道里面发生了什么。”“他们知道有问题;他们会收到警报或者电路跳闸之类的。但他们不知道具体是什么。如果我们不用打开柜子就能得到信息呢?”

通过将所有相关设备(如电机、驱动器和开关设备)与西门子称为完全集成自动化(TIA)架构的通信网络集成,操作员能够监控和提取诊断信息,执行趋势和根本原因分析,并在派遣电工进入工厂处理问题之前更好地了解问题所在。随着时间的推移,理查兹发现工人们进入电气柜的次数越来越少了。

理查兹说:“随着我们使用得越来越多,这些家伙学会了相信他们得到的信息。”“如果断路器跳闸,他们就会知道。但是,在TIA系统出现之前,除了重置断路器别无他法。TIA诊断允许工程师返回并跟踪数据,从而在外部执行和处理诊断。例如,如果我想知道驱动电流是多少,我可以查一下。结果,我们发现,随着时间的推移,人们进入内阁的次数越来越少。”

Phillips同意TIA方法是可靠的。“如果有办法监视和控制事情,阻止人们打开橱柜,那么这是一个更好的方法。最好的选择永远是避免危险。通过自动化和控制来做到这一点是一个很好的方法。”

理查兹警告说:“获得这些数据并不能阻止电弧闪光。”“为了避免这种情况,你能做的第一件事就是协调你的电力系统,减少你对潜在事故的暴露。你整合得越多,你就越不可能首先打开内阁。”

Arc Flash资源:

www.SafetyBase.com

许多免费文章和下载-www.brainfiller.com

一个关于电弧闪光和电气安全的全球社区www.ArcFlashForum.com

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