आर्क फ्लैश क्या है?
आर्क फ्लैश को एक इलेक्ट्रिक आर्क घटना के रूप में परिभाषित किया जाता है, जहां चरण कंडक्टरों के बीच हवा के माध्यम से करंट प्रवाहित होता है और थर्मल ऊर्जा विकिरण, संवहन और प्रवाहकीय गर्मी के रूप में फैल जाती है। आर्क फ्लैश एक विस्फोटक घटना है जो खतरनाक स्थिति पैदा करती है, जिसके परिणामस्वरूप श्रमिकों या आस-पास के लोगों को गंभीर चोट या यहां तक कि मौत भी हो सकती है, ज्वलनशील पदार्थों में आग लग सकती है और उपकरणों को नुकसान हो सकता है।
50 V AC या 120 V DC (रिपल फ्री) पर या इससे अधिक पर संचालित होने वाले विद्युत उपकरण, जो कार्य के दौरान ऊर्जा विहीन अवस्था में नहीं जाएंगे, उनका आर्क फ्लैश और शॉक सुरक्षा के लिए मूल्यांकन किया जाना चाहिए।
यह मूल्यांकन घटना की ऊर्जा, आर्क फ्लैश सीमाओं का निर्धारण करेगा और सुरक्षा लेबल विद्युत कर्मचारियों को सूचित करेगा कि उन्हें क्या पीपीई पहनना चाहिए।
आर्क फ्लैश का क्या कारण है?
आर्क फ्लैश विस्फोट न केवल श्रमिकों द्वारा औजार गिराने या गलती से छू जाने के कारण होता है, बल्कि कई अन्य कम स्पष्ट कारकों के कारण भी हो सकता है, जैसे धूल या संघनन का जमाव, सामग्री की विफलता, संक्षारण, या दोषपूर्ण स्थापना।
श्रमिकों की तीन सबसे खतरनाक गतिविधियाँ जिनमें आर्क फ्लैश का सबसे अधिक जोखिम होता है वे हैं [3]:
- किसी खराबी के बाद या संभावित दोष वाले उपकरणों के संचालन के बाद मरम्मत।
- रैकिंग (पैनल खुला) - रैकिंग सर्किट ब्रेकर, रैकिंग हैंडल के साथ पैनल खुला।
- कमीशनिंग - पहली बार विद्युत उपकरण चालू करना।
श्रमिकों के योगदान देने वाले मानवीय कारकों में यह शामिल है कि उन्होंने जोखिम आकलन नहीं किया है, या उनका जोखिम आकलन अपर्याप्त था, वे अलगाव करने या अलगाव का परीक्षण करने में असफल रहे, अनुभव या योग्यता की कमी थी।
आर्क फ्लैश के दौरान क्या होता है?
आर्क फ्लैश ऊर्जा को विद्युत आर्क प्लाज्मा (5000˚C से अधिक तापमान पर अति-गर्म आयनीकृत गैस) के माध्यम से प्रवाहित होने वाली फॉल्ट करंट द्वारा खिलाया जाता है, जिसे आर्क द्वारा बाहर निकाला जाता है और केवल तभी बंद होता है जब विद्युत सुरक्षा द्वारा आर्किंग करंट को बाधित किया जाता है। आर्क फ्लैश विस्फोट के कारण कई प्रभाव होते हैं जिनमें तीव्र प्रकाश, दबाव तरंगें, ध्वनि तरंगें, गर्म हवा और वाष्प शामिल हैं, हालांकि आर्क प्लाज्मा जो बाहर निकलता है वह किसी व्यक्ति के लिए सबसे बड़ा खतरा है।
आर्क फ्लैश चोट की गंभीरता को निर्धारित करने वाले तीन मुख्य कारक हैं:
- कार्यकर्ता की आर्क फ्लैश से निकटता।
- आर्किंग धारा का परिमाण और परिणामी तापमान।
- एक्सपोजर का समय अर्थात आर्क फॉल्ट को साफ करने में कितना समय लगता है।
यह आवश्यक है कि विद्युत उपकरणों पर या उनके निकट कार्य करने वाले श्रमिकों के लिए, जोखिम उन्मूलन और न्यूनीकरण के माध्यम से विद्युत आर्क फ्लैश खतरों के हानिकारक प्रभावों से उनकी सुरक्षा के लिए सभी व्यावहारिक उपाय किए जाएं।
आर्क फ्लैश के परिणाम
आर्क फ्लैश की हिंसक प्रकृति के कारण, जो कर्मचारी इसके संपर्क में आते हैं और घायल होते हैं, उनके लिए परिणाम विनाशकारी हो सकते हैं, यहां तक कि उनकी मृत्यु भी हो सकती है।
एक तकनीकी अध्ययन से पता चला है कि त्वचा के ऊतकों को केवल 0.1 सेकंड (50/60 हर्ट्ज करंट के 5/6 चक्र) के लिए 96 डिग्री सेल्सियस के तापमान तक पहुंचने के लिए असाध्य जलन की आवश्यकता होती है [1]।
जब आर्क फ्लैश होता है तो अत्यधिक उच्च तापमान लगभग 1.5 मीटर की दूरी पर घातक जलन और आर्क से लगभग 3 मीटर की दूरी पर गंभीर जलन पैदा कर सकता है [1]।
आर्क फ्लैश खतरों से श्रमिकों की सुरक्षा
आर्क फ्लैश से श्रमिकों को बचाने का सबसे अच्छा तरीका ऊर्जाविहीन विद्युत उपकरणों पर काम करना है।
अगर यह संभव नहीं है और काम को ऊर्जायुक्त उपकरणों पर किया जाना है, तो सुरक्षा से संबंधित कार्य पद्धतियाँ होनी चाहिए। इनमें ऊर्जायुक्त विद्युत कार्य परमिट, व्यक्तिगत सुरक्षा उपकरण, इंसुलेटेड उपकरण, लिखित सुरक्षा कार्यक्रम और नौकरी संबंधी ब्रीफिंग शामिल हो सकते हैं।
मानक कार्य दूरी
IEEE मानक 1584-2018 उच्च वोल्टेज (> 1 kV) स्विचगियर = 914.4 मिमी (36 इंच), निम्न वोल्टेज स्विचगियर = 609.6 मिमी (24 इंच), LV MCC और केबल बॉक्स = 457.2 मिमी (18 इंच) के लिए कार्य दूरी प्रदान करता है।
मानकों और मार्गदर्शिकाओं से सामान्य कार्य दूरियां नीचे सूचीबद्ध हैं।
आर्क फ्लैश अध्ययन प्रक्रिया
नवीनतम IEEE मानक 1584-2018 एक आर्क फ्लैश अध्ययन प्रक्रिया प्रदान करता है जिसे हमने 8 चरणों में समेकित किया है। यह मानक अनुभवजन्य समीकरण प्रदान करता है जो 16-50 kA से दोष धाराओं के साथ 600 V पर तीन-चरण परीक्षणों को शामिल करने वाले परीक्षण मापों के सांख्यिकीय विश्लेषण पर आधारित मॉडल से प्राप्त (प्रत्यारोपित) होते हैं [2]।
आर्क फ्लैश खतरा अध्ययन गणना के मुख्य परिणाम आर्क फ्लैश सीमा और विद्युत प्रणाली में चयनित स्थानों के लिए आर्किंग स्रोत से निर्धारित कार्य दूरी पर आर्क फ्लैश घटना ऊर्जा हैं। अध्ययन के परिणाम घटना ऊर्जा विश्लेषण का दस्तावेजीकरण करेंगे और श्रमिकों द्वारा समग्र विद्युत सुरक्षा जोखिम मूल्यांकन के भाग के रूप में उपयोग किए जा सकते हैं।
ध्यान दें कि IEEE मानक 1584 आर्क फ्लैश खतरों को कम करने के लिए PPE हेतु सिफारिशें प्रदान नहीं करता है।
आर्क फ्लैश अध्ययन करने के मुख्य चरण इस प्रकार हैं:
चरण 1 – सिस्टम, सुरक्षात्मक उपकरण और उपकरण डेटा एकत्र करें
- लघु-सर्किट गणनाओं के लिए सिस्टम डेटा, जैसे नाममात्र वोल्टेज, प्रतिबाधा, X/R अनुपात, आदि।
- आर्क अवधि निर्धारित करने के लिए सुरक्षात्मक उपकरण डेटा, जैसे रेटिंग, टीसीसी, उपकरण सेटिंग्स, आदि।
- घटना ऊर्जा और आर्क फ्लैश सीमा के लिए उपकरण डेटा। डेटा में शामिल हैं:
- कार्य दूरी - संभावित चाप स्रोत और कार्य करने वाले कार्यकर्ता के चेहरे और छाती के बीच की दूरी।
- इलेक्ट्रोड विन्यास - इलेक्ट्रोडों का अभिविन्यास और व्यवस्था।
- कंडक्टर/इलेक्ट्रोड सामग्री.
- संलग्नक आयाम - उपकरण संलग्नक की ऊंचाई, चौड़ाई और गहराई।
- कस्टम आर्क फ्लैश सीमा का निर्धारण करने के लिए घटना ऊर्जा स्तर का अध्ययन
IEEE मानक 1584-2018 [संदर्भ 4] से विशिष्ट उपकरण डेटा नीचे सूचीबद्ध है।
चरण 2: संचालन के तरीके/व्यवस्था का निर्धारण करें
संचालन के सभी तरीकों के लिए उपलब्ध शॉर्ट-सर्किट करंट का निर्धारण करें जो अधिकतम और न्यूनतम उपलब्ध शॉर्ट-सर्किट करंट दोनों प्रदान करता है। 'सबसे खराब स्थिति' में शॉर्ट-सर्किट करंट को आगे की आर्किंग करंट गणनाओं के लिए माना जाता है। IEEE1584-2018 से संचालन के मोड के कई उदाहरण हैं:
- सेवा में एक या अधिक उपयोगिता फीडर
- उपयोगिता इंटरफ़ेस सबस्टेशन सेकेंडरी बस टाई सर्किट ब्रेकर खुला या बंद
- एक या दो प्राथमिक फीडरों वाला यूनिट सबस्टेशन
- दो ट्रांसफार्मरों वाला यूनिट सबस्टेशन, जिसमें सेकेंडरी टाई खुली या बंद हो
- एक या दो फीडरों के साथ एमसीसी, एक या दोनों सक्रिय
- उपयोगिता आपूर्ति के समानांतर या स्टैंडबाय में चलने वाले जेनरेटर
- उपयोगिता प्रणाली सामान्य स्विचिंग अधिकतम संभव दोष मेगावोल्ट एम्पीयर के लिए कॉन्फ़िगर किया गया
- उपयोगिता प्रणाली सामान्य स्विचिंग न्यूनतम संभव दोष मेगावोल्ट एम्पीयर के लिए कॉन्फ़िगर किया गया
- अलग से प्राप्त स्रोत (जनरेटर) - लाइन पर अधिकतम क्षमता
- अलग-अलग व्युत्पन्न स्रोत (जनरेटर) - ऑनलाइन न्यूनतम संख्या
- सभी मोटरों के बंद होने पर शटडाउन या स्टार्ट-अप की स्थिति - दोष योगदान में कमी
चरण 3: बोल्टेड फॉल्ट धाराओं का निर्धारण करें
शॉर्ट-सर्किट करंट की गणना करें। गणना में सिस्टम डेटा और संचालन के तरीकों को ध्यान में रखना चाहिए।
तीन चरण और एकल-चरण शॉर्ट-सर्किट धाराओं पर विचार किया जाना चाहिए। एकल-चरण शॉर्ट-सर्किट धारा का उपयोग एकल-चरण आर्क फ्लैश गणना करने के लिए किया जाता है। हालांकि, अधिकांश मामलों में तीन चरण शॉर्ट सर्किट धाराएं आमतौर पर सबसे अधिक संभव शॉर्ट सर्किट ऊर्जा देती हैं और इसे सबसे खराब स्थिति माना जा सकता है। उपकरणों या हवा में आर्किंग दोष जो लाइन-टू-ग्राउंड दोषों के रूप में शुरू होते हैं, वे बहुत तेज़ी से 3-चरण दोषों में बदल सकते हैं क्योंकि हवा चरणों में आयनित होती है। यह उन्नति कुछ चक्रों के भीतर होती है।
चरण 4: आर्किंग धारा की गणना करें
आर्किंग करंट आमतौर पर बोल्टेड फॉल्ट करंट से कम होता है, हालांकि आर्किंग करंट एचवी के लिए बोल्टेड फॉल्ट करंट के करीब होता है। अधिकतम शॉर्ट-सर्किट को आमतौर पर सबसे खराब स्थिति माना जाता है, कम आर्किंग करंट के कारण अक्सर फॉल्ट क्लियरिंग का समय काफी लंबा हो जाता है , जिसके परिणामस्वरूप उच्च घटना ऊर्जा हो सकती है। इसलिए, अधिकतम और न्यूनतम शॉर्ट-सर्किट दोनों पर विचार करना आवश्यक है।
चिंता के बिंदु पर कुल आर्किंग करंट और अपस्ट्रीम सुरक्षात्मक डिवाइस(ओं) से गुजरने वाले उस करंट के हिस्से को निर्धारित किया जाना चाहिए।
अतिधारा सुरक्षात्मक उपकरण चाप की अवधि निर्धारित करता है।
ऐसे स्थानों के मामले में जहां एकाधिक फीडरों द्वारा ऊर्जा प्राप्त की जा रही हो, प्रत्येक सुरक्षात्मक उपकरण के माध्यम से गुजरने वाले कुल आर्क धारा के हिस्से को निर्धारित करना आवश्यक है ताकि प्रत्येक उपकरण के लिए समाशोधन समय निर्धारित किया जा सके।
चरण 5: चाप अवधि की गणना करें
आर्क अवधि को उस समय के रूप में परिभाषित किया जाता है जो आर्किंग धारा के अपस्ट्रीम ऊर्जा स्रोत(ओं) को आर्क दोष को धारा या ऊर्जा प्रदान करना बंद करने में लगता है, जो आमतौर पर समय-अतिधारा सुरक्षात्मक उपकरण के संचालन समय पर निर्भर करता है।
श्रृंखला में अतिधारा सुरक्षात्मक उपकरणों के लिए, या ऐसे स्थानों पर जहां एक से अधिक प्रकार के सुरक्षात्मक उपकरण आर्किंग दोष को दूर कर सकते हैं (जैसे, समय-अतिधारा रिले या विभेदक रिले), संचालन समय की तुलना यह निर्धारित करने के लिए की जानी चाहिए कि कौन सा पहले संचालित होगा।
यह देखते हुए कि आर्क फ्लैश के स्थान पर व्यक्ति के कितने समय तक रहने की संभावना है, यह संभावना है कि आर्क फ्लैश के संपर्क में आने वाला व्यक्ति शारीरिक रूप से संभव होने पर जल्दी से दूर चला जाएगा। घटना ऊर्जा का निर्धारण करने के लिए अधिकतम आर्क अवधि के लिए आमतौर पर दो सेकंड एक उचित धारणा है।
चरण 6: आपतित ऊर्जा की गणना करें
घटना ऊर्जा - विद्युत चाप घटना के दौरान स्रोत से एक निश्चित दूरी पर स्थित सतह पर प्रभावित ऊष्मीय ऊर्जा की मात्रा।
घटना ऊर्जा की गणना कार्यशील दूरी पर की जाती है। संभावित चाप स्रोत से दूरी कम होने पर घटना ऊर्जा बढ़ती है, और दूरी बढ़ने पर घटना ऊर्जा घटती है।
यह ध्यान रखना महत्वपूर्ण है कि एक ही उपकरण के भीतर कई आर्किंग स्थान पाए जा सकते हैं। घटना ऊर्जा गणना प्रत्येक आर्किंग स्थान पर की जानी चाहिए जो उच्चतम परिमाण की घटना ऊर्जा या "सबसे खराब स्थिति" स्थिति निर्धारित करने के लिए परिभाषित की गई है।
विचाराधीन प्रत्येक फॉल्ट करंट मामले के लिए, आर्किंग करंट वेरिएशन सुधार कारक के आधार पर न्यूनतम आर्क करंट और उचित आर्क अवधि का उपयोग करके दूसरी घटना ऊर्जा की गणना करें। गणना की गई घटना ऊर्जा के रूप में दो घटना ऊर्जा मूल्यों में से उच्चतर को चुनें।
चरण 7: आर्क फ्लैश सीमा की गणना करें
आर्क फ्लैश सीमा एक संभावित आर्क स्रोत से दूरी है जिस पर घटना ऊर्जा की गणना 5.0 जूल/सेमी 2 (1.2 कैलोरी/सेमी 2 ) के रूप में की जाती है, जो दूसरे दर्जे के जलने की शुरुआत का कारण बन सकती है। आर्क फ्लैश सीमा की गणना के लिए कस्टम घटना ऊर्जा स्तर का उपयोग करना भी संभव है। आर्क फ्लैश सीमा कार्य दूरी, आर्किंग करंट, आर्क अवधि, इलेक्ट्रोड अंतराल आदि पर निर्भर करती है।
चरण 8: गणना की गई घटना ऊर्जा के आधार पर पीपीई का चयन करें
एनएफपीए 70ई-2021 [5] और इलेक्ट्रिकल आर्क फ्लैश हैज़र्ड मैनेजमेंट गाइडलाइन [6] पीपीई श्रेणियां प्रदान करते हैं जिन्हें घटना ऊर्जा के आधार पर वर्गीकृत किया जाता है। उचित पीपीई का चयन गणना की गई घटना ऊर्जा के अनुसार किया जाना चाहिए।
एनएफपीए 70ई-2021[5] तीन अलग-अलग श्रेणियां प्रदान करता है – घटना ऊर्जा विश्लेषण विधि के लिए , पीपीई श्रेणी विधि के लिए और पीपीई श्रेणी विधि के लिए सरलीकृत श्रेणी ।
घटना ऊर्जा के संबंध में पीपीई श्रेणियां [संदर्भ 6] नीचे दर्शाई गई हैं।
आर्क फ्लैश चेतावनी लेबल
उपकरण पर आर्क फ्लैश खतरा चेतावनी लेबल चिपका होना चाहिए तथा वह उन कर्मचारियों के लिए आसानी से उपलब्ध होना चाहिए जो विद्युत चालित उपकरण पर काम कर रहे हों।
प्रासंगिक दिशानिर्देशों की मूल आवश्यकताएं इस प्रकार हैं।
विद्युत आर्क फ्लैश खतरा प्रबंधन दिशानिर्देश
नीचे सूचीबद्ध आइटम न्यूनतम विवरण हैं जिन्हें लेबल में शामिल किया जाना चाहिए:
- बस का नाम या उपकरण का नाम
- बस वोल्टेज स्तर
- निष्पादित की जाने वाली गतिविधि
- घटना ऊर्जा स्तर
- आर्क फ्लैश सीमाएं
- बदलती गतिविधि और स्विचबोर्ड स्थिति (उदाहरण के लिए दरवाजा खुला/दरवाजा बंद) के लिए आवश्यक पीपीई स्तर।
- पीपीई - जो अन्य सभी नियंत्रण विफल होने और आर्क फ्लैश होने पर लोगों को घटना ऊर्जा से बचाता है।
एनएफपीए 70ई-2021 (धारा 130.5 (एच) उपकरण लेबलिंग)
लेबल में निम्नलिखित बातें होनी चाहिए:
- नाममात्र सिस्टम वोल्टेज
- आर्क फ्लैश सीमा
- पर निम्न में से कम से कम एक (परन्तु दोनों नहीं):
- उपलब्ध घटना ऊर्जा और संगत कार्य दूरी; या
- उपकरण के लिए 'पीपीई श्रेणी विधि' से प्राप्त आर्क फ्लैश पीपीई श्रेणी
- कपड़ों की न्यूनतम आर्क रेटिंग
- पीपीई का साइट-विशिष्ट स्तर
आर्क फ्लैश खतरा चेतावनी लेबल उदाहरण [संदर्भ 6] नीचे दिखाया गया है।
संदर्भ:
[1] अन्य विद्युत खतरा: इलेक्ट्रिक आर्क ब्लास्ट बर्न्स, ली, आर. आईईईई ट्रांजेक्शन ऑन इंडस्ट्री एप्लीकेशन, 1982.
[2] 600-वी पावर डिस्ट्रीब्यूशन सिस्टम पर इलेक्ट्रिक आर्क खतरे को बेहतर ढंग से प्रबंधित करने के लिए घटना ऊर्जा की भविष्यवाणी करना, आईईईई ट्रांजेक्शन ऑन इंडस्ट्री एप्लीकेशन, 2000।
[3] ईएनए एनईएनएस 09-2014, विद्युत आर्क खतरों के लिए व्यक्तिगत सुरक्षा उपकरण के चयन, उपयोग और रखरखाव के लिए राष्ट्रीय दिशानिर्देश।
[4] आईईईई मानक 1584-2018, आर्क-फ्लैश खतरा गणना करने के लिए आईईईई गाइड।
[5] एनएफपीए 70ई-2021, कार्यस्थल में विद्युत सुरक्षा के लिए मानक।
[6] इलेक्ट्रिकल आर्क फ्लैश खतरा प्रबंधन दिशानिर्देश-2019।
