油气行业企业如何消除弧闪危害？

　　夏季由于气温骤升，电气设备会出现发热、高温现象，再加上线路老化等原因，容易发生电气火灾，而弧闪就是引起电气火灾的重要原因之一。安全工作规范和PPE已大大减少了美国工作场所的电气事故死亡人数。在油气行业中，弧闪引发的电气事故引起了人们越来越多的关注，如何预防弧闪事故成为企业新的电气安全防护需求。
　　视频加载中...
　　弧闪事故现场令人触目惊心。
　　预防弧闪事故
　　在石油和天然气行业工作具有危险性。无论是处理原油、NGLs、炼化产品还是电力生产，安全都是首要任务。人们对弧闪关注的增强让事故预防产生了新的需求。
　　过去电气作业人员的安全管理主要集中在电气系统的电击、触电和火灾。然而在过去的20年中，安全管理的重点已经扩展，将与弧闪相关的危害也纳入管理范围中。
　　随着电气系统越来越庞大和复杂，暴露于电气事故和电弧隐患中的风险急剧增加。随着人们对电气事故危害认识的不断增强，更好的工具和技术得到发展，从而对危害进行量化和缓解。此外，2018年NFPA（美国消防协会）发布的《 NFPA 70E-工作场所的电气安全标准》提供了风险评估的指南，以便确定危害的严重程度和操作电气设备所需的正确工作规范及PPE。
　　弧闪事故发生后的现场。
　　利用安全的工作规范和PPE来减轻弧闪事故的影响，已大大减少了美国工作场所电气死亡的人数。尽管如此，美国因电接触或放电导致的死亡率仍然是英国的3.8倍。
　　英国的电气事故死亡率较低可能是由于数十年来一直强调通过设计应用分级控制进行风险评估和预防。美国领先工程设计企业Burns & McDonnell的电气工程师Tim Howd建议采用一种类似的方法进行预防，在一开始就将弧闪事故预防集成到项目设计中，这一方法着重于消除或减轻弧闪事故本身的危害性，而不是简单地减少弧闪事故对工作人员的影响。
　　什么是弧闪
　　弧闪是由设备短路、绝缘击穿等电弧故障产生的超高温放电现象，当电流流过导体之间的气隙时会发生这种情况，这通常是由于工具与带电表面意外接触引起的。弧闪发生的可能性还取决于各个装置之间众多不同变量，包括设备状况、空气中的污染物、环境湿度或动物。
　　弧闪事故是一种不可预测的事故。虽然弧闪事故比许多其他事故（电气事故和非电气事故）都少见，但它们很可能造成严重的人身伤害甚至死亡。弧闪通常持续时间很短，甚至不足一秒，但会产生高达19,000℃的温度，这一温度是太阳表层温度的3倍，并以最高450kg的力爆炸。弧闪的辐射热远超火灾，达到90%以上，产生的热量可以融化弹片，而火灾的辐射热为50%。不到一秒的弧闪释放出的能量是严重火灾释放出的总能量的3-4倍，一束弧闪可以产生140dB的噪音，像枪击声一样响。因此，即使事故只产生一点火焰，甚至没有火焰，也会产生灾难性的后果。
　　弧闪的发生原理。
　　当工作人员接近弧闪时，会造成严重危害甚至死亡。由此产生的辐射和碎片可以造成严重的皮肤烧伤和眼睛损伤，压力波产生的爆炸力足以将人或物体推到房间的另一头，并造成肺部和听力损伤。OSHA（美国职业安全与健康管理局）报告称，所有合规作业的电工伤亡事件中，多达80%不是由于电击而是由于电弧故障/电弧爆炸产生的强烈辐射热和能量造成的外部烧伤。在弧闪发生位置电弧的强度、人员距离电弧的距离，以及他们暴露于电弧的时间长短都会影响受伤程度。WPSAC（工作场所安全意识委员会）报告说，甚至在距离电弧位置超过3米的地方也会发生致命的烧伤。每年有30,000起弧闪事故，7,000人遭受烧伤，其中2,000人受伤严重，需要住院治疗。
　　根据国际电气安全基金会（ESFI）的数据表明，由于人为因素的影响，如果经验不足或长时间工作的人员更有可能受伤。虽然并非总是能够消除所有电气风险或用较小风险替换较大风险，但可以使用不需要人为干预的工程控制将风险降低到可以接受的水平。
　　风险评估
　　每个人每天都在进行风险评估，每个人的风险承受能力都不同。无论决定如何，人们都会根据结果权衡风险的严重性和可能性。如果风险过高，则必须将其降低到可接受的水平。
　　需要注意的是，虽然安全规范会通过降低潜在事故的严重程度来减少危害，但并不能防止事故发生。这些规范被认为是低级控制，也需要人为干预才能实现。
　　风险控制层级。
　　在汽车工业中，正在引入新的高级工程控制，例如盲点监控、自适应巡航控制、车道偏离警告、自动停车等。这些工程控制不仅可以减少事故的严重性，还可以防止事故发生。它们在降低总体风险方面更为有效，并且不需要人工干预即可实施。在石油和天然气行业中，也需要增加这种高级控制的应用。
　　减轻风险
　　每个码头项目和管道项目都应包括风险评估或PHA（工艺危害分析）。
　　PHA可以：  识别处于风险中的人或物是什么，该风险的潜在成本是什么
　　确定现有的降低风险措施是否充分，或是否需要做更多工作
　　根据控制等级对降低风险的活动进行优先级排序
　　逐步解决风险
　　一旦发现风险存在，业主必须确定可以接受的风险级别。如果风险可以接受，则无需采取任何措施。如果不可接受，则必须使用控制层级体系来降低风险的可能性或严重性，或同时降低两者。
　　消除、替代和工程控制被认为是高级控制，而且在降低弧闪事故风险方面最有成效。它们是在设计阶段实现的，在工作期间不需要人为干预。并且有研究发现，其余的低级控制效果不佳，很大程度上是因为它们需要主管和操作工的实时信息共享、持续的关注和果断的行动。
　　一个人在某些设备上是合规的，但是在其它情况下可能仍然不合规。
　　自ANSI Z10标准于2005年发布以来，安全管理专家一直鼓励有纪律地应用高级控制来减少电气事故风险。然而这一方法的采用出现了矛盾。随着NFPA 70E 2018的发布，新法规中增加了ANSI Z10和控制层级系统的部分内容，这种情况开始有所改变。
　　随着石油和天然气行业开始更加关注各级控制的效果，人们越来越明显地看到，虽然安全工作规范和PPE是很好的工具，但它们的使用效果容易遭受错误的人为干预影响，更好的选择是通过设计进行预防。
　　通过设计预防事故
　　通常油气项目在考虑到预防弧闪事故之前就已经完成了设计和建造。这是可以理解的，因为准确的弧闪风险计算需要详细而精确的信息，而这些信息通常仅在项目设计结束时、甚至在建造结束后才能获取。
　　用这种方式创建预防系统并非最有效的途径，常常可能需要对设备或操作限制进行重大变更，从而解决弧闪问题。不幸的是，目前此类措施对系统产生积极影响的能力非常有限。从成本和效果的角度来看，在项目的设计阶段采取弧闪事故预防措施是更好的选择。
　　每个项目和设施都具有会增加与电气设备相关风险的独特组件，如果在设计阶段就考虑弧闪事故风险的预防，所有项目都将从中受益。
　　图为不同系统如何在危害预防或缓解中发挥作用。
　　首先，每个电气系统都设计为在一定范围内运行。基本的电气防护系统旨在发生过载和短路时，系统仍然保持在该范围内运行。系统开始老化时，需要对系统进行预防性维护，从而保持系统按设计运行，并防止诸如灰尘或绝缘层老化等情况产生的污染物增加发生电气事故的可能性。
　　主动安全保护系统也可以用来防止危害加剧，但是并不是每个电气系统都具有这种保护系统（预防性维护和主动安全保护系统是经常被业主忽略的部分）。其他保护层级不能防止电气事故，而只是减轻危害。例如耐电弧设备不会阻止电弧产生，但是会吸收大部分能量并重新定向到安全位置将能量排出。
　　同理，PPE、安全工作规范和应急响应可以减少事故的影响，但不会减少事件发生的可能性。
　　优化安全性
　　虽然弧闪事故危险的严重性取决于许多变量，但是短路电流、距离和时间起着重要作用。在设计阶段开始预防时，工程师可以通过工程控制优化这些因素之间的关系。
　　给定电源系统的短路电流取决于电源系统阻抗和故障电流。设计工艺的过程中，电源确定的情况下，只有在选择配电设备、变压器和电缆的尺寸时，这些值才会受到影响。在计划早期将事故风险纳入设计范围，可以优化这些值并最终实现危害预防。
　　典型的弧闪个人防护服。
　　人员与危险的机件/工具/设备之间的距离是危害严重程度计算中的关键变量，但不能轻易更改。此类距离基于行业标准和设备结构，可以通过实施工程控制使人员和设备保持距离，同时仍然允许他们执行许多日常任务。其中包括断路器和开关的远程操作、远程开关、远程诊断以及用于识别问题或改善预防性维护的传感器。
　　当暴露在弧闪中的时间缩短，危害的严重性也就随之降低。暴露时间与保护装置的故障清除时间直接相关，在这一点上可以最大程度地防止弧闪事故危险。差动继电器、区域选择互锁和主动电弧探测等技术可以大大减少识别和清除故障所需的时间，使用耐电弧设备还可以降低危害的严重性。
　　其它措施
　　以上技术可以大大降低弧闪事故的风险。如果设计合理，即使是标准的保险丝、断路器或继电器也可以进行优化，从而实现风险最小化。例如，大多数电弧闪光从单线接地故障开始。因此，引入阻抗接地系统可以消除接地故障引起的电弧闪光，从而大大降低事件发生的可能性。也可以通过只允许合规的电气作业人员执行操作以及实施全面的预防性维护计划来降低产生弧闪事故的可能性。
　　虽然这些技术大多都不是新技术，但并非总是有一种技术能够满足所有项目的需求，因此在项目早期就确定并采用有效的解决方案至关重要。
　　多年来，弧闪事故危险一直是油气行业中为人熟知的问题，并且已经采取了许多方法来减轻弧闪事故的影响。NFPA 70E-2018将重点放在完全使用控制层级系统消除弧闪危害上，越早将预防概念引入项目生命周期中，从安全和成本的角度来看，它们将越有效。此外，完善的设计并不能替代PPE和安全规范的遵守，企业的安全管理需要多角度、全方面地联合，才能真正实现防患于未然。
　　引用  1. https://www.oilandgaseng.com/articles/eliminate-arc-flash-hazards-upfront/
　　2. http://www.shahpe.com/arc-flash.php
　　3. https://www.119.gov.cn/article/3xBeEJjR54K
　　4. http://www.360doc.com/content/18/1213/09/29585900_801453839.shtml
　　5. http://www.doc88.com/p-8106035547145.html
　　6.http://www.doc88.com/p-8778931072302.html
　　7.https://www.youtube.com/watch?v=JzQqmsxEXe4
　　8. https://testguy.net/content/225-NFPA-70E-Who-is-a-Qualified-Worker
　　本文来自上海汉洁，未经允许请勿转载，如有需要请联系marketing@haaenclean.com。