2015年6月22日 星期一

電弧閃絡危害的介紹與計算(三) _Introduction and Calculation of Arc Flash Hazard -3

3.         他山之石 - 美國法規標準
美國國家職業安全與健康管理局(The Occupational Safety and Health Administration ,OSHA)要求非住宅場所,雇主須提出電弧危害評估分析,確認電弧閃絡的危害距離與事件能量等計算結果,分類危害等級選擇適當的個人保護設備,最終須將評估得結果列印成標籤黏貼在電氣開關盤體上,一旦未符合法規需求,發生工安事故的雇主,除了設備損失外,法院判定雇主需付高額的賠償金,嚴重時可能被要求停工,損失會相當慘重,在官方依照法規要求之下,雇主們都已接受並遵從規範。
因此,欲了解計算的觀念及規範的精神,借助美國經驗是條可行的捷徑,畢竟目前全世界對電弧危害研究最積極最有成果的就是美國了,美國政府自西元2000年初期陸續將研究成果表現在各標準規章內,這些文件標準包含了OSHA、NESC、NEC、NFPA-70E及IEEE 1584等,分別略述如下。

3.1    OSHA(The Occupational Safety and Health Administration)即美國國家職業安全與健康管理局,其標準CFR Part 1910內規範了雇員在或靠近電氣設備工作時,提供安全的工作環境是屬於雇主的責任。
3.2    NESC(National Electrical Safety Code)即美國國家電氣安全規範,最新的是2012年版,其中第 410條A項3款條文規範要求當雇員工作在通電設備或其附近,有可能暴露在電弧的潛在危險下,雇主必須確實執行防範電弧危害的評估分析,雇主必須要求雇員穿著高於評估結果的防護配備進行施作。
3.3    NEC(National Electrical Code,即NFPA-70)亦即是美國國家電氣法規,最新的是2014年版。在第110.16節即有規定於可能潛藏電弧閃絡可能的電氣開關盤和控制盤上必須明顯標示「電弧閃絡危險」的標記,警告現場人員在進行維修檢查工作之前注意。
3.4    NFPA-70E(Standard for Electrical Safety in the Workplace),最新的是2015年版,防範電弧灼傷有一系列標準作法和建議,包括電弧危害評估、電弧計算與分類、防護配備標準以及保護衣著如何搭配應用等等許多細節的實務建議,其中防護配備除了保護衣著外,還包含耳塞、護目鏡、頭罩等等。

3.5    IEEE  1584(IEEE Guide for Performing Arc-Flash Hazard Calculations)是執行電弧閃絡危害的距離與能量計算的指導手冊。於2002年出版初版,後來在2004年做了些微修正,目前未再進版,消息指出可能會於2015年再進版。主要是計算交流三相電力系統的閃絡保護界限(Flash Protection Boundary)及工作人員可能承受得電弧能量(Incident Energy, IE)再去選擇適當的個人保護設備(Personal Protective Equipment,PPE),雖然實驗的電壓範圍是從208V至15kV,理論上任何電壓皆可適用,目前尚未含蓋交流單相系統和直流系統的電弧閃絡計算。

2015年6月20日 星期六

電弧閃絡危害的介紹與計算(二) _Introduction and Calculation of Arc Flash Hazard -2

2.         電弧閃絡的形成與危害
電弧閃絡(Arc Flash)的起因可經由意外碰觸、短路電流額定不足的保護設備、受到污染的絕緣表面、劣化或腐蝕的設備或零件以及其他的原因造成。

當有帶電的暴露導體短路排出大量致命能量,使空氣開始電離時發生的現象,在空氣電離的期間,大量的電弧故障電流產生巨大的熱量,溫度可高達華氏35000度比太陽表面的溫度還要高,可以嚴重燒傷人體皮膚和甚至使得衣服著火。並可以液化或汽化附近的金屬物,如銅,鋁導線或鐵件,此時的金屬體積快速膨脹,因其從固體改變狀態成蒸汽,導致爆炸性壓力和聲波,強力的聲波衝擊可能造成失聰,伴隨的明亮的光線可導致暫時或永久失明。固體金屬碎片和其它鬆散物如工具等,可能變成向外飛散的致命爆炸物,造成人體嚴重的傷害。發生電弧閃絡可能產生的現象如圖1所示。
圖1電弧閃絡產生的現象


電弧閃絡危害的介紹與計算(一) _Introduction and Calculation of Arc Flash Hazard -1

電弧閃絡危害的介紹與計算

1.         前言
電弧(Electric Arc)在一般大眾的眼中可能只不過是與自身不會有太大關聯的視覺強光罷了,可是一道電氣弧光釋出的高溫高能量帶來的破壞力與殺傷力,遠遠大於火焰灼傷帶來的嚴重性,每每對現場維修及操作人員的安全產生極大的威脅。
在日常的系統運行中,往往無法預知下一秒可能發生的工安職災,尤其當斷路器或開關進行電力切換操作或供電中設備開箱巡檢時,都有高度電弧危害的風險,威脅作業範圍內的設備及人員安全,使得因電弧導致傷亡事件的新聞時有所聞,看到的圖片影像更是令人怵目驚心。
電弧所造成的傷亡,根據統計雖然沒有比感電事故來得高,卻一直佔有一定的高比率,僅次於感電事故,一樣有著高的致死率,從統計數字來看,美國一年不計大小發生將近30000件的電弧事故,其中約有1000件致死案例,在重視人員生命安全的先進社會,防範未然確實是一件重要的課題。
多年來,美國政府有鑑於電弧對人員與設備可能造成的傷害,投入大量資金與人力進行許多的研究與探討,並將研究及實驗的成果轉化為實際可依循的量化數值與分類,據此持續更新其電氣法規,具體規範並嚴格執行各項標準要求,為改善電氣工作人員工作環境不斷的努力,一旦,違反了要求便處以重罰,絕不寬貸,也因此收到了一定的效果。
相較於美國各機關積極提升電氣人員的工作環境,修訂包含了NESC、NEC、NFPA-70E及IEEE 1584等相關規範來降低電弧所造成的危害,國內法規在這一方面便相形見絀了,除了行政院勞動部訂定之職業安全衛生法之第二章安全衛生設施第6條說明”雇主對防止電、熱或其他之能引起之危害應有符合規定之必要安全衛生設備及措施”外,缺乏實質具體可遵循的依歸。
隨著美國管理機關的強力執行,電弧閃絡評估分析成為熱烈討論的議題,在西元2002年左右,各大電力系統分析軟體公司紛紛陸續的出版電弧閃絡計算模組,結合既有短路計算模組和保護協調模組,搶入市場佔有率,經過多年來的更新改版,目前電弧閃絡計算已經是相當成熟了,這些軟體包括CYME, EasyPower, EDSA, ETAP及SKM等等,個人僅接觸過ETAP及SKM兩種,為求簡單易懂電腦軟體的表現方式,在本文後面章節,藉由SKM軟體架構一個系統單線圖,介紹目前軟體呈現電弧閃絡計算與分析的方式,供各界先進參考。

本文介紹電弧閃絡危害計算是以IEEE 1584-2002為主軸,希望藉由對電弧危害的了解,能夠讓現場人員和工程師更加明瞭電弧危害可能造成人員傷害的嚴重程度,在戒慎恐懼之餘能夠相對的做好工作前的防備事宜,降低可能的工安傷害,創造安全的工作環境,保障第一線電氣工作人員的安全。

2015年5月27日 星期三

電力系統分析軟體 Power System Analysis by Software

利用電腦軟體的計算能力,節省繁冗計算時間,避免人工計算可能產生的錯誤,可靠度大大的提升,因此,採用分析軟體已普遍被各廠商公司所接受,也是一種趨勢。

電力系統分析軟體包含CYME, EasyPower, EDSA, ETAP, PSS/E及SKM等等,真的要一個一個去了解學會操作還真的需花費很多的時間,個人真正使用過ETAP及SKM兩種,兩者比較各有其優缺點,端看需求而定,主要的差別在於ETAP注重報表的輸出,SKM在圖面上表示能力較強。

Use the ability of computer software, saving tedious calculation time and avoid manual calculation errors may occur, reliability is greatly improved, therefore, the use of analysis software has generally been accepted by engineer, is a trend.
Power system analysis software include CYME, EasyPower, EDSA, ETAP, PSS / E and SKM etc., if you want to learn how to operate one by one that need to take a lot of time. Up to now, I actually used two of them, ETAP and SKM .
The main difference between them is that ETAP focus on the output of the report, SKM is good at express on one line diagram.

Short Circuit Result shown on one line diagram

2015年2月4日 星期三

用EXCEL建立保護協調曲線 To build TCC by EXCEL

花了好多時間用EXCEL去建立保護協調曲線,EXCEL是非常好用的計算軟體,只要寫好計算式,再輸入儲存格內的數字,便可得到計算結果。
用在畫曲線,是將計算結果列出後轉為曲線,在對數表上表現出來。

I spent a lot of time to build protection coordination curve with EXCEL. It is very useful to calculate. You as long as wrote formula in advance, and enter figures within the cells, then you can get the results.
To show Coordination Curve on the log-log paper after transferring the calculation results into a curve.

2015年1月4日 星期日

電弧閃絡危害 Arc Flash Hazard

過去三個月完成了兩件電弧閃絡危害檢討報告,有人問及什麼是Arc Flash呢?
我覺得在Youbute上有一則工安意外可以很震撼的且不必言語的表達出它代表的意思!
I almost finished two studies about Arc Flash in past three months. Therefore, somebody ask me what Arc Flash is. From my point, there is a accident video in the Youbute can terribly express the meaning of Arc Flash.

Electrical Safety: Slow Motion 480 Volt Arc Flash



2014年12月19日 星期五

什麼是”NDA”? What is the "NDA"?

即Non-DiscLOSURE Agreement,保密合約。
最近有些案子特別要求簽NDA,不可洩漏承接工作內容,
供參考。
Stand for Non-Disclosure Agreement, means to keep confidential.
Recently, some cases were requested to sign NDA, to keep secret about work.
For your information.