V TOMTO VYDÁNÍ DOPORUČUJEME:

Ochranné oděvy Nomex® proti tepelným účinkům elektrického oblouku

Evropské statistiky evidují ročně několik set úrazů způsobených tepelnými účinky elektrického oblouku. Mnoho z nich končí trvalým poškozením zdraví nebo i smrtí následkem popálenin 2. a 3. stupně. Účinný ochranný oděv je jedním z opatření, zaměřených na eliminaci rizik obloukového výboje.

Nebezpečí elektrického oblouku

Elektrický oblouk je výboj v ionizovaném vzduchu, který vzniká v podmínkách silného elektrického pole, přehřátí vzduchu u zkratovaných vodičů, odtržení kontaktů, kterými protéká vysoký proud apod. Účinky výboje jsou podobné explozi. Během zlomku sekundy se uvolní obrovské množství energie v podobě sálavého tepla, UV záření, tlakové vlny, úletu roztaveného kovu a toxických zplodin. V blízkosti oblouku tak hrozí nejen těžké popáleniny, ale i pohmoždění (trauma) a poškození zraku, sluchu a dýchacích cest.

Základní ochranou proti elektrickému oblouku je snížení rizika jeho vzniku formou technických opatření (návrh zařízení, poruchové detekční systémy, dálkové spínače, nastavení ochranných prvků). Dalším krokem je posouzení rizik pro každé zařízení (činnost), zavedení bezpečných pracovních postupů a školení pracovníků. Poslední "obrannou linií" je pak vhodný ochranný oděv včetně potřebných doplňků v závislosti na vyhodnocení rizik (ochranné brýle, štít, rukavice, přilba apod.). Samotný oděv musí být permanentně odolný proti ohni a roztržení i při žáru a musí mít schopnost izolovat uživatele před teplem a zabránit jeho popáleninám.

Posouzení rizik

Nebezpečí obloukového výboje jsou potenciálně vystaveni nejen zaměstnanci velkých elektrorozvodných závodů, ale i velký počet pracovníků, obsluhujících "běžné" nízkonapěťové rozvodny v průmyslových podnicích. Nevhodný pracovní oděv (např. bavlněné montérky) může na těle hořet a tím ještě podstatně zhoršit popáleniny, způsobené obloukovým výbojem.

Pro výběr vhodného ochranného oděvu je potřeba vyhodnotit rizika jednotlivých částí elektrického výkonového systému a souvisejících pracovních činností. K typickým rizikovým činnostem patří např. testování, vizuální a IR inspekce, zapínání/vypínání jističů a práce na zařízení pod napětím.

Nízkonapěťová zařízení mohou být při posuzování rizik podceňována, i když právě zde mohou nastat poruchy s obloukovými výboji o vysokých hodnotách tepelné energie. Cílem posouzení rizik je proto stanovit tzv. energii incidentu obloukového výboje, která se může uvolnit při výboji na konkrétním zařízení v určité pracovní vzdálenosti. Této energii je pak potřeba přizpůsobit tepelnou odolnost ochranného oděvu.

Výpočet energie incidentu el. oblouku je poměrně komplikovaný a je proto vyhrazen kvalifikovaným a zkušeným odborníkům, kteří jsou obeznámeni s technickými parametry posuzovaného zařízení, jeho normálními i abnormálními provozními podmínkami a nastavením. Klíčem k výpočtu energie incidentu je stanovení zkratového proudu výboje. Dalšími vstupními údaji jsou napětí, vzdálenost elektrod, počet fází, trvání oblouku, prostředí (otevřené, uzavřené) a vzdálenost pracovníka od oblouku.

Při posouzení rizik el. oblouku lze s výhodou využít dostupných podkladů, jako např. směrnice IEEE1584, nebo aplikací, které provedou výpočty na základě zadaných parametrů zařízení (mimo jiné např. nedávno spuštěný DuPont™ Arc-Guide).

Normy a zkušební postupy

Na certifikovaném ochranném oděvu lze nalézt údaj o hodnotě ATPV (Arc Thermal Performance Value), udávané v cal/cm2 nebo kJ/m2. Jedná se o nejvyšší hodnotu tepelné energie el. oblouku, které oděv odolá, než uživatel utrpí popáleniny 2. stupně. Vyšší ATPV tedy znamená vyšší ochranu a hodnota ATPV musí být vyšší, než stanovená energie incidentu.

Požadavky na ochranný oděv proti tepelným účinkům elektrického oblouku stanoví norma IEC 61482-2. Oděv musí být testován podle EN 61482-1-1 (zkouška s otevřeným obloukem) a dosáhnout minimální hodnoty ATPV 4 cal/cm2, případně podle EN 61482-1-2 (tzv. soustředěný oblouk, zkouška v boxu) a dosáhnout alespoň třídy 1. Oba postupy umožňují zkoušky tkaniny i celého oděvu. Podle stanovených kritérií nesmí dojít k dohořívání delšímu než 5 s, tavení, tvoření děr nad 5 mm a přenosu tepla, které by způsobilo popáleniny 2. stupně.

Na rozdíl od zkoušky s otevřeným obloukem ale zkouška v boxu neumožňuje stanovení hodnoty ATPV a hodnotit lze pouze soulad se stanovenými kritérii pro dvě úrovně proudu: 4 kA (třída 1) a 7 kA (třída 2).

Výběr ochranného oděvu

Účinnou a osvědčenou ochranu proti tepelným rizikům elektrického oblouku poskytují aramidové tkaniny z vláken Nomex® a Kevlar®. Pro nižší úrovně ochrany (nižší hodnoty ATPV) se používají lehké jednovrstvé oděvy, které jsou prakticky totožné s oblečením používaným v petrochemických nebo plynárenských provozech (např. Nomex® Comfort 220 g, ATPV 7 cal/cm2). Pro vyšší úrovně tepelných rizik platí, že více vrstev tkaniny (oděvu) poskytne lepší ochranu než jedna vrstva o stejné celkové plošné hmotnosti. Například dvouvrstvý oděv z tkaniny Nomex® Comfort 220 g (celková hmotnost 440 g/m2) dosáhne ATPV 22 cal/cm2. Ochrannou funkci svrchního oděvu podpoří i vhodně zvolené spodní prádlo. Pro náročné a rizikové činnosti lze doporučit antistatické prádlo z pleteniny Nomex®, pokud uživatel zvolí "běžné" prádlo, mělo by být z materiálu, který se netaví (např. bavlna).

Tkaniny a pleteniny Nomex® jsou inherentně nehořlavé a jejich ochranná funkce se proto nesnižuje ani častým a mnohonásobným praním. Vysoká mechanická pevnost a odolnost proti oděru je předpokladem jejich dlouhé životnosti, což má příznivý vliv na nákladovou efektivnost pořízených oděvů. Nejnověji výrobci uspokojí i uživatele, kteří vyžadují antistatický oděv s odolností proti ohni a zároveň vysokou viditelností. Pro ně je určen Nomex® ProVis, splňující požadavky normy EN 471.

Autor: Ing. Jaroslav Bürger, MSc.,
konzultant DuPont Protection Technologies