Højspænding

Internationalt sikkerhedssymbol: “Forsigtig, risiko for elektrisk stød” (ISO 7010 W012), også kendt som højspændingssymbol

Sej også: Elektrisk skade

Voltager på over 50 V, der påføres over tør, ubrudt menneskelig hud, kan forårsage hjerteflimmer, hvis de producerer elektriske strømme i kropsvæv, der tilfældigvis passerer gennem brystområdet. Den spænding, ved hvilken der er fare for elektrochok, afhænger af den elektriske ledningsevne af tør menneskelig hud. Levende menneskeligt væv kan beskyttes mod skader af den tørre huds isolerende egenskaber op til ca. 50 volt. Hvis den samme hud bliver våd, hvis der er sår, eller hvis spændingen anvendes på elektroder, der trænger ind i huden, kan selv spændingskilder under 40 V være dødelige.

En utilsigtet kontakt med enhver højspænding, der leverer tilstrækkelig energi, kan medføre alvorlig skade eller død. Dette kan ske, når en persons krop danner en vej for strømmen, hvilket forårsager vævsskader og hjertesvigt. Andre skader kan omfatte forbrændinger fra den lysbue, der opstår ved den utilsigtede kontakt. Disse forbrændinger kan være særligt farlige, hvis offerets luftveje er påvirket. Der kan også opstå skader som følge af de fysiske kræfter, som personer, der falder fra stor højde eller kastes langt væk, udsættes for.

Eksponering for højspænding med lav energi kan være ufarlig, som f.eks. den gnist, der opstår i et tørt klima, når man rører ved et dørhåndtag efter at have gået over et gulvtæppebelagt gulv. Spændingen kan være i tusindvoltområdet, men den gennemsnitlige strømstyrke er lav.

De standardmæssige forholdsregler for at undgå skader omfatter arbejde under forhold, der vil undgå, at elektrisk energi strømmer gennem kroppen, især gennem hjerteregionen, f.eks. mellem armene eller mellem en arm og et ben. Elektricitet kan strømme mellem to ledere i højspændingsudstyr, og kroppen kan slutte kredsløbet. For at undgå, at det sker, bør arbejdstageren bære isolerende tøj som f.eks. gummihandsker, bruge isolerede værktøjer og undgå at røre udstyret med mere end én hånd ad gangen. Der kan også løbe en elektrisk strøm mellem udstyret og jordforbindelsen. For at forhindre dette bør arbejdstageren stå på en isoleret overflade, f.eks. på gummimåtter. Sikkerhedsudstyret testes regelmæssigt for at sikre, at det stadig beskytter brugeren. Testreglerne varierer alt efter land. Testvirksomheder kan teste ved op til 300.000 volt og tilbyder tjenester fra handsketest til test af Elevated Working Platform (eller EWP).

DistributionEdit

Kontakt med eller nærkontakt med ledningsledere udgør en fare for elektrochok. Kontakt med luftledninger kan medføre personskade eller død. Metalstiger, landbrugsudstyr, bådmaster, entreprenørmaskiner, antenneantenner og lignende genstande er ofte involveret i dødelig kontakt med luftledninger. Uautoriserede personer, der klatrer op på elmaster eller elektriske apparater, bliver også ofte ofre for elektrisk stød. Ved meget høje transmissionsspændinger kan selv en nærkontakt være farlig, da højspændingen kan skabe en lysbue over en betydelig luftspalte.

Det kan også være farligt at grave i et nedgravet kabel for arbejderne på et udgravningssted. Graveudstyr (enten håndværktøj eller maskindrevet), der kommer i kontakt med et nedgravet kabel, kan sætte rørledninger eller jorden i området under spænding, hvilket kan resultere i elektrochok for arbejdere i nærheden. En fejl i en højspændingsledning eller en understation kan resultere i høje strømme, der flyder langs jordoverfladen, hvilket giver en stigning i jordpotentialet, som også udgør en fare for elektrisk stød.

For højspændings- og ekstra højspændingsledninger anvender særligt uddannet personale “strømførende ledningsmetoder” for at muliggøre praktisk kontakt med strømførende udstyr. I dette tilfælde er arbejdstageren elektrisk forbundet med højspændingsledningen, men grundigt isoleret fra jorden, så han befinder sig på samme elektriske potentiale som ledningen. Da uddannelse til sådanne operationer er langvarig og stadig udgør en fare for personalet, er det kun meget vigtige transmissionsledninger, der vedligeholdes under spænding. Uden for disse korrekt konstruerede situationer garanterer isolering fra jorden ikke, at der ikke flyder strøm til jorden – jording eller lysbuer mod jorden kan forekomme på uventede måder, og højfrekvente strømme kan brænde selv en ujordet person. Det er af denne grund farligt at røre ved en sendeantenne, og en højfrekvent Tesla-spole kan opretholde en gnist med kun ét endepunkt.

Beskyttelsesudstyr på højspændingsledninger forhindrer normalt dannelse af en uønsket lysbue eller sikrer, at den slukkes inden for nogle få ti millisekunder. Elektrisk udstyr, der afbryder højspændingskredsløb, er konstrueret til sikkert at lede den opståede lysbue, således at den afbrydes uden skade. Højspændingsafbrydere bruger ofte en højtryksluftstorm, en særlig dielektrisk gas (f.eks. SF6 under tryk) eller nedsænkning i mineralolie til at slukke lysbuen, når højspændingskredsløbet er afbrudt.

Ledninger i udstyr som f.eks. røntgenmaskiner og lasere kræver omhu. Højspændingsafsnittet holdes fysisk fjernt fra lavspændingssiden for at mindske muligheden for, at der dannes en lysbue mellem de to. For at undgå koronalt tab holdes lederne så korte som muligt og fri for skarpe punkter. Hvis den er isoleret, skal plastbelægningen være fri for luftbobler, som resulterer i koronale udladninger i boblerne.

Elektrostatiske generatorerRediger

Hovedartikel: Elektrostatisk generator

En høj spænding er ikke nødvendigvis farlig, hvis den ikke kan levere en væsentlig strøm. På trods af at elektrostatiske maskiner som Van de Graaff-generatorer og Wimshurst-maskiner producerer spændinger, der nærmer sig en million volt, leverer de et kortvarigt sting. Det skyldes, at strømmen er lav, dvs. at kun relativt få elektroner bevæger sig. Disse apparater har en begrænset mængde lagret energi, så den gennemsnitlige strøm, der produceres, er lav og normalt i kort tid, med impulser, der topper i 1 A-området i et nanosekund.

Udladningen kan indebære ekstremt høj spænding i meget korte perioder, men for at frembringe hjerteflimmer skal en elektrisk strømforsyning producere en betydelig strøm i hjertemusklen, der fortsætter i mange millisekunder, og skal deponere en samlet energi i størrelsesordenen mindst millijoule eller højere. Relativt høj strøm ved alt over ca. 50 volt kan derfor være medicinsk betydningsfuld og potentielt dødelig.

Ved udladningen anvender disse maskiner højspænding på kroppen i kun en milliontedel af et sekund eller mindre. Der anvendes altså en lav strøm i meget kort tid, og antallet af involverede elektroner er meget lille.

Tesla-spolerRediger

Hovedartikel: Teslaspoler § Sundhedsfarer

Selv om Teslaspoler overfladisk ligner Van de Graaff-generatorer, er de ikke elektrostatiske maskiner og kan producere betydelige radiofrekvensstrømme kontinuerligt. Den strøm, der tilføres et menneskeligt legeme, vil være relativt konstant, så længe kontakten opretholdes, i modsætning til elektrostatiske maskiner, som generelt tager længere tid om at opbygge ladninger, og spændingen vil være meget højere end nedbrydningsspændingen i den menneskelige hud. Som en konsekvens heraf kan udgangen fra en Tesla-spole være farlig eller endog dødelig.

LysbuefareRediger

Hovedartikel: Arc flash
Højspændingsprøvearrangement med stor kondensator og testtransformator

Afhængigt af den forventede kortslutningsstrøm, der er til rådighed ved en koblingslinje, er der en fare for vedligeholdelses- og driftspersonalet på grund af muligheden for en højintensiv lysbue. Den maksimale temperatur af en lysbue kan overstige 10.000 kelvin, og strålevarmen, den ekspanderende varme luft og den eksplosive fordampning af metal og isoleringsmateriale kan forårsage alvorlige skader på ubeskyttet personale. Sådanne koblingsanlæg og lysbuekilder med høj energi er almindeligt forekommende i understationer og kraftværker, industrianlæg og store kommercielle bygninger. I USA har National Fire Protection Association, National Fire Protection Association, offentliggjort en vejledende standard NFPA 70E til vurdering og beregning af lysbueflash-faren, og den indeholder standarder for den beskyttelsesbeklædning, der kræves for elarbejdere, der udsættes for sådanne farer på arbejdspladsen.

EksplosionsfareRediger

Hovedartikel: Elektrisk udstyr i eksplosionsfarlige områder

Selv spændinger, der er utilstrækkelige til at nedbryde luft, kan levere nok energi til at antænde atmosfærer, der indeholder brændbare gasser eller dampe eller svævestøv. For eksempel kan brintgas, naturgas eller benzin/benzindampe blandet med luft antændes af gnister fra elektrisk udstyr. Som eksempler på industrianlæg med farlige områder kan nævnes petrokemiske raffinaderier, kemiske anlæg, kornelevatorer og kulminer.

Målinger, der træffes for at forhindre sådanne eksplosioner, omfatter bl.a:

  • Indvendig sikkerhed ved brug af apparater, der er konstrueret til ikke at akkumulere tilstrækkelig meget oplagret elektrisk energi til at udløse en eksplosion
  • Højere sikkerhed, som gælder for apparater, der anvender foranstaltninger som f.eks. oliefyldte indkapslinger for at forhindre gnister
  • Eksplosionssikre (flammesikre) indkapslinger, som er konstrueret således, at en eksplosion i indkapslingen ikke kan slippe ud og antænde en omkringliggende eksplosiv atmosfære (denne betegnelse indebærer ikke, at apparatet kan overleve en intern eller ekstern eksplosion)

I de seneste år er standarderne for beskyttelse mod eksplosionsfare blevet mere ensartede mellem europæisk og nordamerikansk praksis. “Zone”-klassifikationssystemet anvendes nu i modificeret form i den amerikanske National Electrical Code og i den canadiske Electrical Code. Apparater med egensikkerhed er nu godkendt til brug i nordamerikanske applikationer.

Giftige gasserRediger

Elektriske udladninger, herunder partielle udladninger og korona, kan producere små mængder giftige gasser, som i et lukket rum kan udgøre en sundhedsfare. Disse gasser omfatter oxidationsmidler som f.eks. ozon og forskellige nitrogenoxider. De kan let identificeres ved deres karakteristiske lugt eller farve, og derfor kan kontakttiden minimeres. Nitrogenoxid er usynlig, men har en sødlig lugt. Det oxideres i løbet af få minutter til nitrogendioxid, som har en gul eller rødbrun farve afhængig af koncentrationen og lugter af klorgas som i en swimmingpool. Ozon er usynlig, men har en skarp lugt som luften efter et lynnedslag. Det er en kortlivet art, og halvdelen af den nedbrydes til O
2 inden for et døgn ved normale temperaturer og atmosfærisk tryk.

LynEdit

Farer som følge af lynnedslag omfatter naturligvis et direkte nedslag på personer eller ejendom. Lynnedslag kan imidlertid også skabe farlige spændingsgradienter i jorden samt en elektromagnetisk puls og kan oplade udstrakte metalgenstande som telefonkabler, hegn og rørledninger til farlige spændinger, der kan transporteres mange kilometer fra nedslagsstedet. Selv om mange af disse genstande normalt ikke er ledende, kan meget høj spænding forårsage elektrisk nedbrydning af sådanne isolatorer og få dem til at fungere som ledere. Disse overførte spændinger er farlige for mennesker, husdyr og elektronisk udstyr. Lynnedslag starter også brande og eksplosioner, som medfører dødsfald, personskader og materielle skader. F.eks. startes hvert år i Nordamerika tusindvis af skovbrande som følge af lynnedslag.

Måder til at kontrollere lynnedslag kan mindske faren; disse omfatter bl.a. lynafledere, afskærmningskabler og sammenkobling af elektriske og strukturelle dele af bygninger for at danne en sammenhængende indkapsling.

Skriv et svar

Din e-mailadresse vil ikke blive publiceret.