Zwarcie łukowe – palący problem infrastruktury energetycznej. Jak minimalizować jego skutki?

271

Występowanie zwarć łukowych to jedno z największych zagrożeń w trakcie pracy elektryków. Mogą one osiągać temperaturę nawet 19 tys. stopni Celsjusza, czyli ponad trzy razy większą niż ta panująca na powierzchni Słońca. Zjawisko to może prowadzić do poważnego zagrożenia zdrowia i życia pracowników, ale także zniszczenia sprzętu, pożarów czy kosztownych przestojów. Eksperci firmy Eaton podkreślają, że dla bezpieczeństwa infrastruktury energetycznej niezbędna jest edukacja pracowników oraz wdrażanie odpowiednich rozwiązań technicznych, takich jak systemy wykrywania i gaszenia łuku elektrycznego.

Infrastruktura krytyczna ma kluczowe znaczenie dla bezpieczeństwa państwa i obywateli, dlatego niezbędne jest zapewnienie jej nieprzerwanego funkcjonowania. W przypadku infrastruktury energetycznej ciągłość jej działania zależy od pracy m.in. elektryków. Wdrażając środki zabezpieczające sprzęt i instalację elektryczną, nie można zapominać o zapewnieniu ochrony pracownikom. Jednym z największych zagrożeń, na jakie są narażeni elektrycy, jest zwarcie łukowe.

Zagrożenie z ogromną mocą

Łuk elektryczny to przedłużone w czasie wyładowanie, które powstaje w wyniku przebicia izolacji (np. powietrza) między dwoma punktami o dużej różnicy potencjałów. W momencie powstawania łuku elektrycznego przez powietrze (które w normalnych warunkach nie jest przewodnikiem) przepływa prąd i tworzy tzw. plazmę. W kontrolowanych warunkach łuk elektryczny wykorzystywany jest np. w spawarkach do rozpuszczania materiału i spoiwa. Jednak zjawisko to może pojawić się także w wyniku niekontrolowanego przebicia izolacji w instalacji elektrycznej. Powstałemu w ten sposób zwarciu łukowemu towarzyszy wybuch ogromnej ilości energii cieplnej, toksycznych gazów, promieniowania oraz fali akustycznej. Może również wiązać się z wyrzutem odłamków metali w stanie płynnym i stałym.

Łuk elektryczny w rozdzielnicach niskiego napięcia może powstać zarówno w wyniku błędu ludzkiego, jak i awarii sprzętu. Przyczyny tego zjawiska to m.in. wady konstrukcyjne lub materiałowe, przepięcia łączeniowe, uszkodzenia izolacji, warunki środowiskowe, skroplenie pary wodnej czy ingerencja zwierząt.

Zwarcia łukowe mogą być wywołane przez różne czynniki. Czasem wystarczy, że mysz znajdzie się między przewodnikami głównych szyn zbiorczych rozdzielnicy albo pracownik pozostawi w niej narzędzia, aby doszło do poważnego incydentu. Taka sytuacja może też szybko przeobrazić się w pożar, który będzie w stanie zniszczyć nie tylko rozdzielnicę, ale także cały budynek. Jeśli w pobliżu znajduje się pracownik, ryzyko porażenia prądem, poparzenia, a nawet śmiertelnego wypadku jest bardzo wysokie. Regularne przeglądy i konserwacja, a także szkolenia dla personelu mogą znacznie zredukować ryzyko wystąpienia takich niebezpiecznych zdarzeń – wskazuje Paweł Karwowski, Business Development Manager w firmie Eaton.

Gaszenie (ryzyka) przed pożarem to podstawa bezpieczeństwa

Podstawowa ochrona przed zwarciami łukowymi to sprawdzanie stanu rozdzielnic, ocena ryzyka związanego z obsługą urządzeń oraz wdrażanie środków minimalizujących zagrożenie. Nowoczesne rozdzielnice często są wyposażone w aktywny system wykrywania łuku elektrycznego, który dodatkowo może być połączony z urządzeniem gaszącym. Warto pamiętać również o bezpośrednim zabezpieczeniu personelu za pomocą odpowiednich środków ochrony indywidualnej (ŚOI), czyli ubioru i sprzętu dostosowanego do nagłego kontaktu z energią cieplną, emitowaną przy zwarciu łukowym.

System detekcji, połączony z instalacją gaszącą łuk elektryczny, to obecnie najnowocześniejsze rozwiązanie na rynku, zapewniające aktywną ochronę personelu i urządzeń. Po wykryciu zwarcia jednostka gasząca (odbierająca energię), która jest umieszczona blisko źródła zasilania, tworzy drugie zwarcie powodujące spadek napięcia na szynach rozdzielnicy i natychmiast gasi łuk. Czas reakcji systemu gaszenia to zaledwie kilka milisekund. Pozwala to minimalizować szkody do lekkiego osmolenia elementów instalacji – tłumaczy Paweł Karwowski.

Patrząc w przyszłość, niebagatelne znaczenie będzie miał rozwój inteligentnych systemów zarządzania infrastrukturą energetyczną, które dzięki analizie danych i algorytmom sztucznej inteligencji będą w stanie przewidywać i zapobiegać awariom, zanim się pojawią. Jednak zanim to nastąpi, już teraz kluczową rolę odgrywa edukacja i regularne szkolenia personelu, które pozwalają zwiększyć świadomość zagrożeń oraz umiejętność szybkiego i skutecznego reagowania w sytuacjach awaryjnych.

Źródła: The National Fire Protection Association (NFPA): https://www.nfpa.org/news-blogs-and-articles/blogs/2024/05/01/what-is-arc-flash-and-how-can-you-stay-safer

Źródło:EATON