Téma

15. července 2019

Vědci z FEKT VUT testovali nebezpečné působení elektrického oblouku

Vznik elektrického oblouku je doprovázen vysokou teplotou a obrovskou tlakovou vlnou, která často vede ke vznícení | Autor: Zdeněk Hanák

K popáleninám způsobeným elektrickým obloukem dochází u pracovníků v energetickém průmyslu téměř každý rok. Společnost E.ON se proto rozhodla provést ve spolupráci se zkratovnou VUT sérii testů, které ukážou nevyzpytatelnost tohoto elektrického jevu a současně umožní navrhnout lepší ochranné pracovní pomůcky a oděvy. Na testování spolupracovali s vědci z Centra výzkumu a využití obnovitelných zdrojů energie (CVVOZE) na FEKT VUT a Střední školou elektrotechnickou a energetickou v Sokolnici.

Elektrický oblouk vzniká v okamžiku, kdy dojde k mechanickému rozpojení elektrického obvodu pod zátěží nebo při zkratu. S malým obloukem se téměř každý setkal při vypojení zapnutého spotřebiče ze zásuvky. O něco vyšší proud protéká obloukem třeba při zapojení klasické svářečky. „Řádově jsou to desítky až stovky ampérů pod nízkým napětím. U rozvaděčů v distribučních sítích, které využívá energetický průmysl, je napětí mnohem vyšší a jedná se o desetitisíce ampérů. Samozřejmě čím je proud vyšší, tím může mít vzniklý elektrický oblouk fatálnější důsledky pro lidský organismus,“ vysvětlil Jiří Valenta z FEKT VUT, vedoucí tzv. zkratovny – laboratoře, kde je díky speciálnímu vybavení možné testovat zařízení při velkých elektrických zkratech.

K vypnutí elektrického oblouku dochází díky pojistkám a jisticím prvkům během několika desítek milisekund. Přesto se během krátké chvíle uvolní velké množství energie. „Je to jako regulérní exploze se vším všudy, navíc s vysokou teplotou a obrovskou tlakovou vlnou. Dokáže způsobit popáleniny nejvyššího stupně,“ řekl Valenta. „Konkrétně u námi provedených experimentů se teplota částí oblouku zasahující lidské tělo pohybovala okolo 8000 K,“ doplnil David Šimek, který se na zkratovně měřením záření oblouku pomocí optické emisní spektroskopie zabývá.

Elektrický oblouk podle Valenty může vzniknout nejen při poruchách v distribuční síti, ale také v důsledku špatně namontovaných zkratových propojek. „Dochází k němu i v případě, že pracovník na elektrickém zařízení někde zapomene třeba montážní nářadí, síť se zapne a vznikne nechtěná vodivá cesta. V důsledku jejího přerušení se vytvoří elektrický oblouk,“ popsal výzkumník. Právě pro pracovníky v energetice, kteří často v časové tísni zapomenou na ochranné pomůcky, vzniklo při zkoumání účinku elektrického oblouku osvětové video. To je aktuálně překládáno do několika jazyků a bude zařazeno také do výuky na FEKT VUT, aby poučilo studenty o bezpečnosti práce na elektrických zařízeních.

„Testovali jsme působení elektrického oblouku ve třech scénářích s různými ochrannými pomůckami. Nejlépe dopadl test na figuríně, která měla žáruvzdornou helmu s ochranným obličejovým štítem a nehořlavé montérky. Ale zjistili jsme, že i v tomto případě by mohlo dojít k menším popáleninám v oblasti krku. Proto chceme výsledky testu využít ke zdokonalení pracovních pomůcek,“ upozornil Petr Dadák, hlavní provozní technik společnosti E.ON. V dalších dvou případech byl testován běžný pracovní oděv se starším typem helmy a civilní oděv z umělého materiálu. V obou situacích by elektrický oblouk způsobil vzplanutí oděvů, které by vedlo k vážným popáleninám s trvalými následky a ohrožení života.

„Pracovníci si někdy říkají – kdyby se mi to stalo, tak se otočím nebo uskočím. Ale to je nesmysl, byť to tak na videu nevypadá, celý jev během testování trval pouze 200 milisekund. V praxi to bývá ještě o něco méně. Tak rychle nedokáže zareagovat nikdo a následky bývají fatální,“ varoval Dadák. Bleskové působení elektrického oblouku se podařilo detailně zaznamenat díky vysokorychlostní kameře, kterou je zkratovna VUT vybavena. Kamera dokáže pořídit až jeden milion snímků za sekundu.

Starší typy helmy a ochranných štítů nejsou vždy dostačující | Autor: Zdeněk Hanák
„Celá naše práce je zaměřená na zvyšování bezpečnosti v energetice. Ať už se to bude týkat vývoje lepších ochranných pomůcek nebo vývoje bezpečnějších elektrických zařízení, která dokážou elektrický oblouk co nejefektivněji potlačit a uhasit,“ dodal Dadák. Ve spolupráci s odborníky z CVVOZE chce i nadále pokračovat. Tentokrát se však zaměří na nebezpečné působení elektrického oblouku při přelézání vlakových vagónů – aktivitě, které se někteří dospívající věnují na opuštěných nádražích. „Máme informace od lékařů, že ročně ošetří až padesát případů takto popálených nezletilých. Ti většinou věděli, že se při přelézání nesmí dotknout zdroje napětí, ale nedošlo jim, že výboj je může zasáhnout, i když jsou třeba půl metru daleko,“ uzavřel Dadák. Další video, které zřejmě opět vznikne v prostorách zkratovny VUT, se tak bude zaměřovat na osvětu studentů středních škol i laické veřejnosti.

(mar)
Vstoupit do fotogalerie

TémataFakulta elektrotechniky a komunikačních technologií CVVOZE

Související články:
Ve zkratovně testují zahraniční firmy svá elektrická zařízení před uvedením na trh
Laboratoř velmi vysokých napětí slouží zájemcům z celého světa. Její vybavení i zaměření nemá v Česku obdoby
Amir Mamaghani: Ze začátku jsme museli dělat pod cenou
Výuka v Singapuru se příliš neliší. Školné jde ale do milionů
VUT v Brně představí na IDETu nové roboty a další novinky pro armádní průmysl