Rules of Reducing the Effects of Arc Faults Applied in Poland

Zasady ograniczania skutków zwarcia łukowego stosowane w Polsce

Henryk BORYN, Daniel KOWALAK

Abstract

Arc flashes in HV power systems pose serious electric shock hazard to people and endanger devices and buildings. This problem is discussed in the article. The fire hazard due to arc faults occurring in LV networks is also described. The Polish provisions for reducing the negative consequences of arc flashes are discussed. Attention is drawn to positive results of the risk analysis, which is conducted in accordance with American or international standards as well as the obligatory use of personal protective equipment for employees engaged in live work.

Streszczenie

W pracy omówiono problemy związane z łukiem elektrycznym występujące w sieciach elektroenergetycznych wysokiego napięcia, stwarzające zatrudnionym pracownikom poważne zagrożenie porażeniem oraz zniszczeniem urządzeń i obiektów. Przedstawiono również istotne zagrożenie pożarowe dla obiektów budowlanych wynikające z występowania w instalacjach nn zwarć łukowych. Omówiono stosowane w Polsce metody ograniczania wskazanych negatywnych skutków. Zwrócono uwagę na pozytywne rezultaty analizy takich zagrożeń, która jest prowadzona według norm amerykańskiej i międzynarodowej oraz obligatoryjnego stosowania zestawu środków ochrony osobistej wyznaczonych w ten sposób do prac eksploatacyjnych pod napięciem.

Keywords

arc faults, mitigation of electric arc shock effects, analysis of arc flash hazard

Słowa kluczowe

zwarcie łukowe, ograniczanie skutków porażenia łukiem elektrycznym, analiza zagrożenia łukiem

Rys. / Fig.

Bibliografia / Bilbiography

[1] B. Bouman , J. Verstraten , R. Vervaet , W. Oomen: „Arc fault free design for electrical assemblies”, Conference Papers: Petroleum and Chemical Industry Conference PCIC 06, 2006.
[2] S. Czapp: „Wymagania stawiane urządzeniom do detekcji zwarć łukowych w instalacjach niskiego napięcia.”, //W: Zeszyty Naukowe Wydziału Elektrotechniki i Automatyki Politechniki Gdańskiej / Stowarzyszenie Elektryków Polskich. Oddział Gdańsk. - (Gdańsk: SEP Oddz. Gdańsk), 2019. - (XLIII Konferencja Naukowo - Techniczna Gdańskie Dni Elektryki 2019). - Nr 64/2019 - S. 9-12.
[3] L. Danielski, P. Danielski: „Statystyka śmiertelnych wypadków porażeń prądem elektrycznym w Polsce w latach 2005 – 2009.”, Politechnika Wrocławska Instytut Energoelektryki, https://sep.krakow.pl/biuletyn/nbiuletyn/nr52ar2.pdf
[4] R. L. Doughty, T. E. Neal, T. A. Dear, A. H. Bingham: „Testing update on protective clothing and equipment for electric arc exposure”, IEEE Industry Applications Society 44th Annual Petroleum and Chemical Industry Conference, Banff, Alberta 1997.
[5] G. Dominguez, M. Becerra, D. Piva, R. Gati: „On the optical radiation of ablation dominated arcs in air”, XVIXth Symposium on Physics of Switching Arc, Czech Republic, 5-9 September 2011.
[6] G. Drescher, H. Spack, M. Betzmann: „Controlled pressure stress on switchgear rooms during internal arc faults”, 9th International Conference Trends in Distribution Switchgear: 400V-145 kV for Utilities and Private Networks, 1998 (Conf. Publ. No. 459).
[7] G. Drescher, H. Spaeck, M. Betzmann: „Pressure stress of switchgear and compact substations in case of internal arcs”, IEE Conf. Publ. No. 438:14th International Conference and Exhibition on Electricity Distribution, Part 1, CIRED 1997.
[8] S. Finke, D. Koenig, U. Kaltenborn: „Effects of fault arcs on insulating walls in electrical switchgear”, IEEE International Symposium on Electrical Insulation, Anaheim CA USA, 2000.
[9] J. Glensk, K. Maźniewski, E. Siwy, R. Sosiński, M. Kaźmierczak: „Ochrona ludzi i urządzeń – zagrożenie łukiem elektrycznym i możliwości jego ograniczenia.”, XIX Seminarium „Automatyka w Elektroenergetyce”, Energotest, Szczyrk, 2016. Referat nr 12.
[10] E. Hoagland: „Shell of Protection: “Arc-Flash PPE Research Update”, IEEE Industry Applications Magazine, Vol. 18 , Issue 3, 2012.
[11] B. Koch: „Zwarcia łukowe. Przyrosty ciśnienia i produkty łuku”, Elektroinstalator nr 6, 2002.
[12] D. Kowalak.: „Model empiryczny określający dynamikę niskonapięciowego łuku zwarciowego”, Widomości Elektrotechniczne nr. 12/2011, str. 15-17.
[13] D. Kowalak, R. Partyka R.: „Zwarcia łukowe w rozdzielnicach osłoniętych i sposoby ograniczania ich skutków” - materiały konferencyjne: Gdańskie Dni Elektryki nt. Ekologiczne, bezpieczne i nowoczesne instalacje oraz sieci w elektryce, Dom Technika Gdańsk 2009,
str. 84-92.
[14] D. Kowalak: „Dynamika niskonapięciowego łuku awaryjnego” - rozprawa doktorska, Politechnika Gdańska, 2013, str. 13-24.
[15] T. E. Neal, A. H. Bingham, R. L. Doughty: „Protective clothing guidelines for electric arc exposure”, IEEE Transactions on industry applications, Vol. 33, No. 4, July/August 1997.
[16] R. Partyka: „Badanie skutków zwarć łukowych w rozdzielnicach osłoniętych.”, Wydawnictwo Politechniki Gdańskiej, Gdańsk 2006.
[17] P. Styczeń: „Odpowiedź podsekretarza stanu w Ministerstwie Transportu, Budownictwa i Gospodarki Morskiej – z upoważnienia ministra – na interpelację nr 19761 w sprawie wyrażenia stanowiska na temat charakteru prawnego Polskich Norm.”, Warszawa, dnia 19 sierpnia 2013 r. http://orka2.sejm.gov.pl
[18] S. Wapniarki: „Sposoby ochrony rozdzielnic średniego napięcia przed skutkami łuku wewnętrznego”, Energetyka, Nr 12/2003.
[19] J. Volger: “Reed of arc-fault protection from employers liability insurance association point of view”, Moeller GmbH, Bonn 2008.
[20] IEC 61482-1-1:2019 Live working - Protective clothing against the thermal hazards of an electric arc - Part 1-1: Test methods - Method 1: Determination of the arc rating (ELIM, ATPV and/or EBT) of clothing materials and of protective clothing using an open arc
[21] IEC 61482-2:2018 Live working - Protective clothing against the thermal hazards of an electric arc - Part 2: Requirements
[22] IEEE Std 1584TM-2002: „IEEE Guide for Performing Arc-Flash Hazard Calculations”, The Institute of Electrical and Electronics Engineers, Inc. 3 Park Avenue, New York, NY 10016-5997, USA 2002, ISBN: 0-7381-3352-3.
[23] IEEE Std 1584aTM-2004: „IEEE Guide for Performing Arc-Flash Hazard Calculations—Amendment 1”, The Institute of Electrical and Electronics Engineers, Inc. 3 Park Avenue, New York, NY 10016-5997, USA 2004.
[24] NFPA 70E® -2015 – Standard for Electrical Safety in the Workplace, ISBN: 978-145590926-1.
[25] PN-EN 60909-0:2016-09 Prądy zwarciowe w sieciach trójfazowych prądu przemiennego -- Część 0: Obliczanie prądów, ISBN: 83-236-8657-2
[26] PN-HD 60364-4-42:2011 Instalacje elektryczne niskiego napięcia. Część 4-42: Ochrona dla zapewnienia bezpieczeństwa – Ochrona przed skutkami oddziaływania cieplnego.
[27] PN-HD 60364-4-42:2011/A1:2015-01 Instalacje elektryczne niskiego napięcia. Część 4-42: Ochrona dla zapewnienia bezpieczeństwa – Ochrona przed skutkami oddziaływania cieplnego.
[28] PN-HD 60364-5-51:2011 Instalacje elektryczne niskiego napięcia. Część 5-51 Dobór i montaż wyposażenia elektrycznego – Postanowienia ogólne.
[29] PN-EN 62606:2014-05 Wymagania ogólne dla urządzeń do detekcji zwarć łukowych
[30] Rozporządzenie Ministra Infrastruktury w sprawie warunków technicznych, jakim powinny odpowiadać budynki i ich usytuowanie. Dz.U.2022.0.1225 (Stan prawny aktualny na dzień: 10.10.2023)