Wysokie napięcie

Międzynarodowy symbol bezpieczeństwa: „Uwaga, ryzyko porażenia prądem” (ISO 7010 W012), znany także jako symbol wysokiego napięcia

Zobacz także: Porażenie prądem elektrycznym

Napięcia większe niż 50 V przyłożone przez suchą, nieuszkodzoną skórę człowieka mogą powodować migotanie serca, jeśli wytwarzają prądy elektryczne w tkankach ciała, które przypadkowo przechodzą przez obszar klatki piersiowej. Napięcie, przy którym istnieje niebezpieczeństwo porażenia prądem elektrycznym, zależy od przewodności elektrycznej suchej skóry ludzkiej. Żywe tkanki ludzkie mogą być chronione przed uszkodzeniem dzięki właściwościom izolacyjnym suchej skóry do około 50 V. Jeśli ta sama skóra stanie się mokra, jeśli są rany lub jeśli napięcie jest stosowane do elektrod, które wnikają w skórę, wtedy nawet źródła napięcia poniżej 40 V mogą być śmiertelne.

Przypadkowy kontakt z jakimkolwiek wysokim napięciem dostarczającym wystarczającej energii może spowodować poważne obrażenia lub śmierć. Może to nastąpić, gdy ciało człowieka stanowi drogę dla przepływu prądu, powodując uszkodzenie tkanek i niewydolność serca. Inne obrażenia mogą obejmować oparzenia spowodowane łukiem elektrycznym powstałym w wyniku przypadkowego kontaktu. Oparzenia te mogą być szczególnie niebezpieczne w przypadku uszkodzenia dróg oddechowych ofiary. Obrażenia mogą być również doznane w wyniku działania sił fizycznych doświadczanych przez osoby, które spadają z dużej wysokości lub są rzucane na znaczną odległość.

Niskoenergetyczne narażenie na wysokie napięcie może być nieszkodliwe, takie jak iskra wytwarzana w suchym klimacie podczas dotykania klamki drzwi po przejściu przez podłogę pokrytą dywanem. Napięcie może być w zakresie tysiąca woltów, ale średni prąd jest niski.

Standardowe środki ostrożności w celu uniknięcia obrażeń obejmują pracę w warunkach, które pozwoliłyby uniknąć przepływu energii elektrycznej przez ciało, szczególnie przez okolice serca, takie jak między ramionami lub między ramieniem a nogą. Prąd elektryczny może przepływać pomiędzy dwoma przewodnikami w urządzeniach wysokiego napięcia, a ciało może zakończyć obwód. Aby tego uniknąć, pracownik powinien nosić odzież izolacyjną, taką jak gumowe rękawice, używać izolowanych narzędzi i unikać dotykania urządzeń więcej niż jedną ręką jednocześnie. Prąd elektryczny może również przepłynąć pomiędzy urządzeniem a uziemieniem. Aby temu zapobiec, pracownik powinien stać na izolowanej powierzchni, np. na gumowych matach. Sprzęt ochronny jest regularnie testowany, aby upewnić się, że nadal chroni użytkownika. Przepisy dotyczące testów różnią się w zależności od kraju. Firmy testujące mogą przeprowadzać testy pod napięciem do 300 000 woltów i oferują usługi od testowania rękawic do testowania podnośników roboczych (EWP).

DystrybucjaEdit

Dotykanie lub zbliżanie się do przewodów linii stanowi zagrożenie porażeniem prądem. Kontakt z przewodami napowietrznymi może spowodować obrażenia lub śmierć. Metalowe drabiny, sprzęt rolniczy, maszty łodzi, maszyny budowlane, anteny lotnicze i inne podobne obiekty są często narażone na śmiertelny kontakt z przewodami napowietrznymi. Nieupoważnione osoby wchodzące na słupy energetyczne lub urządzenia elektryczne również często padają ofiarą porażenia prądem. Przy bardzo wysokich napięciach przesyłowych nawet bliskie podejście może być niebezpieczne, ponieważ wysokie napięcie może spowodować łuk elektryczny przez znaczną szczelinę powietrzną.

Wkopywanie się do zakopanego kabla może być również niebezpieczne dla pracowników w miejscu wykopu. Sprzęt kopiący (narzędzia ręczne lub napędzane maszynowo), który styka się z zakopanym kablem, może spowodować porażenie prądem elektrycznym rurociągów lub ziemi na tym obszarze, co może doprowadzić do porażenia prądem elektrycznym pobliskich pracowników. Usterka w linii przesyłowej wysokiego napięcia lub podstacji może spowodować przepływ prądu o dużym natężeniu wzdłuż powierzchni ziemi, powodując wzrost potencjału ziemi, co również stwarza zagrożenie porażenia prądem elektrycznym.

W przypadku linii przesyłowych wysokiego i bardzo wysokiego napięcia specjalnie przeszkolony personel stosuje techniki „linii pod napięciem”, aby umożliwić kontakt fizyczny z urządzeniami pod napięciem. W tym przypadku pracownik jest połączony elektrycznie z linią wysokiego napięcia, ale dokładnie odizolowany od ziemi, tak że znajduje się pod tym samym potencjałem elektrycznym, co linia. Ponieważ szkolenie w zakresie takich operacji jest długotrwałe i nadal stanowi zagrożenie dla personelu, tylko bardzo ważne linie przesyłowe są poddawane konserwacji pod napięciem. Poza tymi odpowiednio zaprojektowanymi sytuacjami, izolacja od ziemi nie gwarantuje, że do ziemi nie popłynie żaden prąd – uziemienie lub łuk elektryczny do ziemi mogą wystąpić w nieoczekiwany sposób, a prądy wysokiej częstotliwości mogą poparzyć nawet nieuziemioną osobę. Dotykanie anteny nadawczej jest niebezpieczne z tego powodu, a cewka Tesli wysokiej częstotliwości może podtrzymywać iskrę tylko z jednym punktem końcowym.

Urządzenia ochronne na liniach przesyłowych wysokiego napięcia zwykle zapobiegają powstawaniu niepożądanego łuku lub zapewniają, że jest on gaszony w ciągu kilkudziesięciu milisekund. Aparatura elektryczna, która przerywa obwody wysokiego napięcia jest zaprojektowana tak, aby bezpiecznie kierować powstający łuk, tak aby rozproszył się bez uszkodzenia. Wyłączniki wysokiego napięcia często wykorzystują podmuch powietrza pod wysokim ciśnieniem, specjalny gaz dielektryczny (taki jak SF6 pod ciśnieniem) lub zanurzenie w oleju mineralnym do gaszenia łuku, gdy obwód wysokiego napięcia jest przerwany.

Okablowanie w urządzeniach takich jak aparaty rentgenowskie i lasery wymaga ostrożności. Część wysokonapięciowa jest fizycznie oddalona od części niskonapięciowej, aby ograniczyć możliwość powstania łuku elektrycznego między nimi. Aby uniknąć strat koronowych, przewodniki są możliwie jak najkrótsze i pozbawione ostrych punktów. Jeśli są izolowane, powłoka z tworzywa sztucznego powinna być wolna od pęcherzyków powietrza, które powodują wyładowania koronowe wewnątrz pęcherzyków.

Generatory elektrostatyczneEdit

Główny artykuł: Generator elektrostatyczny

Wysokie napięcie nie musi być niebezpieczne, jeśli nie może dostarczyć znacznego prądu. Mimo że maszyny elektrostatyczne, takie jak generatory Van de Graaffa i maszyny Wimshursta, wytwarzają napięcia zbliżone do miliona woltów, dostarczają one krótkotrwałego ukłucia. Dzieje się tak, ponieważ natężenie prądu jest niskie, np. porusza się tylko stosunkowo niewiele elektronów. Urządzenia te mają ograniczoną ilość przechowywanej energii, więc średni prąd wytwarzany jest niski i zazwyczaj przez krótki czas, z impulsami szczytowymi w zakresie 1 A przez nanosecond.

Wyładowanie może obejmować bardzo wysokie napięcie w bardzo krótkich okresach, ale aby wytworzyć migotanie serca, zasilanie elektryczne musi wytwarzać znaczny prąd w mięśniu sercowym trwający przez wiele milisekund, i musi złożyć całkowitą energię w zakresie co najmniej millijoules lub wyższą. Stosunkowo wysoki prąd przy czymkolwiek więcej niż około pięćdziesięciu woltów może być zatem medycznie znaczący i potencjalnie śmiertelny.

Podczas wyładowania, maszyny te stosują wysokie napięcie do ciała tylko przez milionową część sekundy lub mniej. Tak więc niski prąd jest stosowany przez bardzo krótki czas, a liczba elektronów zaangażowanych jest bardzo mała.

Cewki TesliEdit

Main article: Cewka Tesli § Zagrożenia dla zdrowia

Pomimo że cewki Tesli powierzchownie wydają się podobne do generatorów Van de Graaffa, nie są maszynami elektrostatycznymi i mogą w sposób ciągły wytwarzać znaczne prądy o częstotliwości radiowej. Prąd dostarczany do ciała ludzkiego będzie relatywnie stały tak długo jak długo utrzymywany jest kontakt, w przeciwieństwie do maszyn elektrostatycznych, które generalnie potrzebują więcej czasu aby zgromadzić ładunki, zaś napięcie będzie znacznie wyższe niż napięcie przebicia ludzkiej skóry. W konsekwencji wyjście cewki Tesli może być niebezpieczne, a nawet śmiertelne.

Zagrożenie błyskiem łuku elektrycznegoEdit

Main article: Arc flash
Układ do prób wysokonapięciowych z dużym kondensatorem i transformatorem probierczym

Zależnie od perspektywicznego prądu zwarciowego dostępnego w linii rozdzielczej, istnieje zagrożenie dla personelu konserwacyjnego i obsługującego ze względu na możliwość wystąpienia łuku elektrycznego o dużej intensywności. Maksymalna temperatura łuku może przekroczyć 10.000 kelwinów, a promieniujące ciepło, rozprężające się gorące powietrze i wybuchowe parowanie metalu i materiału izolacyjnego może spowodować poważne obrażenia u niechronionych pracowników. Takie linie rozdzielcze i wysokoenergetyczne źródła łuku elektrycznego są powszechnie obecne w podstacjach i stacjach generujących energię elektryczną, zakładach przemysłowych i dużych budynkach komercyjnych. W Stanach Zjednoczonych Narodowe Stowarzyszenie Ochrony Przeciwpożarowej (National Fire Protection Association) opublikowało normę NFPA 70E zawierającą wytyczne dotyczące oceny i obliczania zagrożenia łukiem elektrycznym, a także normy dotyczące odzieży ochronnej wymaganej dla pracowników elektrycznych narażonych na takie zagrożenia w miejscu pracy.

Zagrożenie wybuchemEdit

Główny artykuł: Urządzenia elektryczne w strefach niebezpiecznych

Nawet napięcia niewystarczające do rozbicia powietrza mogą dostarczyć energii wystarczającej do zapalenia atmosfery zawierającej palne gazy lub pary, lub pył zawieszony. Na przykład, gaz wodorowy, gaz ziemny lub opary benzyny zmieszane z powietrzem mogą zostać zapalone przez iskry wytwarzane przez aparaturę elektryczną. Przykładami obiektów przemysłowych z obszarami niebezpiecznymi są rafinerie petrochemiczne, zakłady chemiczne, elewatory zbożowe i kopalnie węgla.

Środki podejmowane w celu zapobiegania takim wybuchom obejmują:

  • Bezpieczeństwo wewnętrzne poprzez zastosowanie aparatury zaprojektowanej w taki sposób, aby nie gromadziła wystarczającej ilości zmagazynowanej energii elektrycznej do wywołania wybuchu
  • Zwiększone bezpieczeństwo, które stosuje się do urządzeń wykorzystujących takie środki, jak obudowy wypełnione olejem w celu zapobiegania iskrzeniu
  • Obudowy przeciwwybuchowe (ognioodporne), które są zaprojektowane tak, że eksplozja wewnątrz obudowy nie może się wydostać i zapalić otaczającej atmosfery wybuchowej (to oznaczenie nie oznacza, że aparat może przetrwać wewnętrzną lub zewnętrzną eksplozję)

W ostatnich latach normy dotyczące ochrony przed zagrożeniem wybuchem stały się bardziej jednolite pomiędzy praktyką europejską i północnoamerykańską. System klasyfikacji „stref” jest obecnie używany w zmodyfikowanej formie w U.S. National Electrical Code i w Canadian Electrical Code. Aparatura iskrobezpieczna jest obecnie zatwierdzona do użytku w zastosowaniach północnoamerykańskich.

Gazy toksyczneEdit

Wyładowania elektryczne, w tym wyładowania częściowe i korona, mogą wytwarzać niewielkie ilości gazów toksycznych, które w zamkniętej przestrzeni mogą stanowić zagrożenie dla zdrowia. Gazy te obejmują utleniacze, takie jak ozon i różne tlenki azotu. Są one łatwo rozpoznawalne dzięki charakterystycznemu zapachowi lub kolorowi, a zatem czas kontaktu z nimi można zminimalizować. Tlenek azotu jest niewidoczny, ale ma słodki zapach. W ciągu kilku minut utlenia się do dwutlenku azotu, który ma żółty lub czerwono-brązowy kolor w zależności od stężenia i pachnie jak chlor w basenie. Ozon jest niewidoczny, ale ma ostry zapach, taki jak powietrze po burzy z piorunami. Jest to gatunek krótkotrwały i połowa z niego rozpada się na O
2 w ciągu jednego dnia w normalnej temperaturze i ciśnieniu atmosferycznym.

LightningEdit

Zagrożenia związane z wyładowaniami atmosferycznymi obejmują oczywiście bezpośrednie uderzenie w osoby lub mienie. Jednakże, piorun może również tworzyć niebezpieczne gradienty napięcia w ziemi, jak również impuls elektromagnetyczny, i może naładować rozszerzone obiekty metalowe, takie jak kable telefoniczne, ogrodzenia i rurociągi do niebezpiecznych napięć, które mogą być przenoszone wiele mil od miejsca uderzenia. Chociaż wiele z tych obiektów normalnie nie przewodzi prądu, bardzo wysokie napięcie może spowodować elektryczny rozpad takich izolatorów, powodując, że zaczną one działać jak przewodniki. Takie przeniesione potencjały są niebezpieczne dla ludzi, zwierząt hodowlanych i urządzeń elektronicznych. Uderzenia pioruna wywołują również pożary i eksplozje, które powodują ofiary śmiertelne, obrażenia i szkody materialne. Na przykład, każdego roku w Ameryce Północnej, tysiące pożarów lasów są uruchamiane przez uderzenia pioruna.

Środki kontroli pioruna może złagodzić zagrożenie; obejmują one piorunochrony, druty osłonowe, i łączenia elektrycznych i strukturalnych części budynków, aby utworzyć ciągłą obudowę.

.

Dodaj komentarz

Twój adres e-mail nie zostanie opublikowany.