6バナー

 

40.電気

チャプターエディター:  ドミニク・フォリオ

 


 

目次 

図表

電気 - 生理学的影響
ドミニク・フォリオ

静電気
クロード・マンギー

予防と基準
レンゾ・コミニ

テーブル類

以下のリンクをクリックして、記事のコンテキストで表を表示します。

1. 感電死率の推定-1988
2. 静電気の基本的な関係 - 方程式のコレクション
3. 選択したポリマーの電子親和力
4. 典型的な可燃性下限
5. 選択された産業オペレーションに関連する特定の料金
6. 静電気放電に敏感な機器の例

フィギュア

サムネイルをポイントすると、図のキャプションが表示されます。クリックすると、記事のコンテキストで図が表示されます。

ELE030F1ELE030F2ELE040F1

月曜日、2月28 2011 19:19

電気生理学的効果

危険、電気生理学、および電気事故の防止の研究には、いくつかの技術的および医学的概念の理解が必要です。

以下の電気生物学用語の定義は、International Electrotechnical Vocabulary (Electrbiology) (International Electrotechnical Commission) (IEC) (891) の第 1979 章から引用されています。

An 電気ショック 外部電流が身体を直接または間接的に通過することによって生じる生理病理学的影響です。 これには、直接接触と間接接触、およびユニポーラ電流とバイポーラ電流の両方が含まれます。

生きているか死んでいるかにかかわらず、電気ショックを受けた人は苦しんでいると言われています 電化; 用語 感電 死に至った場合のために取っておかなければなりません。 落雷 落雷による致命的な電気ショックです (Gourbiere et al. 1994)。

電気事故に関する国際統計は、国際労働機関 (ILO)、欧州連合 (EU)、 Union internationale des producteurs et distributionurs d'énergie électrique (UNIPEDE)、国際社会保障協会 (ISSA)、および国際電気標準会議の TC64 委員会。 これらの統計の解釈は、国によってデータ収集技術、保険契約、および死亡事故の定義が異なるために妨げられています。 それにもかかわらず、以下の感電率の推定が可能です (表 1)。

表 1. 感電死率の推定値 - 1988 年

 

感電死
XNUMX万人あたり

トータル
死亡

米国*

2.9

714

フランス

2.0

115

ドイツ

1.6

99

オーストリア

0.9

11

日本

0.9

112

Sweden

0.6

13

 

* 全米防火協会 (マサチューセッツ州、米国) によると、これらの米国の統計は、より危険な環境よりも、広範なデータ収集と法的報告要件をより反映しています。 米国の統計には、公共事業の送電システムへの暴露による死亡や、消費者製品による感電死が含まれています。 1988 年には、消費者製品が原因で 290 人が死亡しました (1.2 万人の住民あたり 1993 人の死亡)。 550 年には、すべての原因による感電死の割合は 2.1 人 (住民 38 万人あたり 0.8 人) に減少しました。 XNUMX% が消費者製品に関連していました (XNUMX 万人の住民あたり XNUMX 人の死亡)。

 

感電死の数は、絶対的にも、さらに驚くべきことに、電気の総消費量の関数としても、ゆっくりと減少しています。 電気事故の約半分は職業に起因し、残りの半分は家庭や余暇活動中に発生しています。 フランスでは、1968 年から 1991 年までの平均死亡者数は、年間 151 人でした。 国立衛生医学研究所 (挿入)。

帯電の物理的および生理病理学的根拠

電気の専門家は、電気接点を XNUMX つのグループに分けます。通電中のコンポーネントとの接触を含む直接接点と、接地接点を含む間接接点です。 これらのそれぞれには、根本的に異なる予防措置が必要です。

医学的な観点からは、体内を流れる電流の経路が予後と治療の重要な決定要因となります。 たとえば、子供の口と延長コードのプラグとのバイポーラ接触は、口に極度の重度のやけどを引き起こしますが、子供が地面から十分に絶縁されていれば、死に至ることはありません。

高電圧が一般的な職業環境では、高電圧を運ぶ能動部品と近づきすぎる作業員との間でアークが発生する可能性もあります。 特定の作業状況も、電気事故の結果に影響を与える可能性があります。たとえば、労働者は、比較的無害な感電に驚いて転倒したり、不適切な行動をとったりする可能性があります。

電気事故は、職場に存在する電圧の全範囲によって引き起こされる可能性があります。 すべての産業部門には、直接、間接、単極、双極、アーク放電、または誘導接触、そして最終的には事故を引き起こす可能性のある独自の条件があります。 もちろん、電気に関連するすべての人間の活動を説明することは、この記事の範囲を超えていますが、次の章で説明されている国際的な予防ガイドラインの対象となっている次の主要なタイプの電気作業を読者に思い出させることは有用です。防止:

  1. 活線での作業を含む活動 (非常に厳格なプロトコルの適用により、この種の作業中の電化の数を減らすことに成功しています)
  2. 電源のないワイヤーでの作業を伴う活動、および
  3. 活線の近くで実行される活動 (これらの活動は、多くの場合、電気技師ではない担当者によって実行されるため、最も注意が必要です)。

 

生理病理学

直流のジュールの法則のすべての変数—

W=V x I x t = RI2t

(電流によって生成される熱は、抵抗と電流の 1982 乗に比例します) — は密接に相互に関連しています。 交流の場合、周波数の影響も考慮に入れなければなりません (Folliot XNUMX)。

生物は電気伝導体です。 帯電は、生体内の XNUMX 点間に電位差がある場合に発生します。 電気事故の危険性は、通電中の導体との単なる接触からではなく、通電中の導体と異なる電位にある別の物体との同時接触から生じることを強調することが重要です。

電流経路に沿った組織および器官は、場合によっては不可逆的な機能的運動興奮を受けるか、一般に火傷の結果として一時的または永久的な損傷を受ける可能性があります。 これらの損傷の程度は、放出されるエネルギーまたはそれらを通過する電気の量の関数です。 したがって、電流の通過時間は、損傷の程度を判断する上で重要です。 (例えば、電気ウナギやエイは、意識を失うほどの非常に不快な放電を起こします。しかし、これらの魚は、電圧600V、電流約1A、対象抵抗約600オームにもかかわらず、意識障害を誘発することはできません。放電持続時間が数十マイクロ秒と短すぎるため、致死的なショックが発生する可能性があります。) したがって、高電圧 (>1,000V) では、火傷の程度が原因で死亡することがよくあります。 低電圧では、死は電気量の関数です (Q=私 x t)、接触点の種類、場所、面積によって決定される心臓に到達します。

次のセクションでは、電気事故による死亡のメカニズム、最も効果的な応急処置、および損傷の重症度を決定する要因 (抵抗、強度、電圧、周波数、波形) について説明します。

産業における電気事故の死因

まれに、窒息が死因となる場合があります。 これは、横隔膜の長期にわたる破傷風、頭部と接触した場合の呼吸中枢の抑制、または例えば落雷の結果としての非常に高い電流密度に起因する可能性があります (Gourbiere et al. 1994)。 XNUMX分以内に処置ができれば、数回口移しで蘇生できる。

一方、心室細動に続発する末梢循環虚脱は依然として主な死因です。 これは、口から口への蘇生と同時に適用される心臓マッサージがない場合に常に発生します。 すべての電気技師に教えるべきこれらの介入は、ほとんどの場合 1987 分以上かかる緊急医療援助の到着まで維持する必要があります。 世界中の非常に多くの電気病理学者とエンジニアが、より優れた受動的または能動的保護手段を設計するために、心室細動の原因を研究してきました (International Electrotechnical Commission 1994; XNUMX)。 心筋のランダムな非同期化には、特定の周波数、強度、および通過時間の持続的な電流が必要です。 最も重要なことは、電気信号がいわゆる心筋層に到達しなければならないことです。 心周期の脆弱期、心電図の T 波の開始に対応します。

International Electrotechnical Commission (1987; 1994) は、体重 70 kg の健康な男性の細動および手足の電流経路の確率 (パーセンテージで表される) に対する電流強度と通過時間の影響を表す曲線を作成しました。 これらのツールは、15 ~ 100 Hz の周波数範囲の工業用電流に適しており、より高い周波数は現在調査中です。 通過時間が 10 ミリ秒未満の場合、電気信号曲線の下の領域は、電気エネルギーの妥当な近似値です。

さまざまな電気的パラメータの役割

電気的パラメーター (電流、電圧、抵抗、時間、周波数) と波形のそれぞれは、それ自体で、またそれらの相互作用のおかげで、損傷の重要な決定要因です。

電流のしきい値は、交流および上記で定義したその他の条件に対して確立されています。 接触時の組織抵抗の関数であるため、帯電中の電流強度は不明です。 (I = V/R)、しかし、一般的に約 1 mA のレベルで知覚可能です。 比較的低い電流は筋肉の収縮を引き起こし、犠牲者がエネルギーを与えられた物体を手放すのを妨げる可能性があります. この電流のしきい値は、密度、接触面積、接触圧力、および個人差の関数です。 実質的にすべての男性、ほとんどすべての女性と子供は、最大 6 mA の電流で手放すことができます。 10 mA では、男性の 98.5%、女性の 60%、子供の 7.5% が手放すことができることが観察されています。 男性の 7.5% だけが 20mA で手放すことができ、女性や子供はいません。 30mA以上では誰も手放せません。

約 25 mA の電流は、最も強力な呼吸筋である横隔膜の破傷風を引き起こす可能性があります。 接触が XNUMX 分間続くと、心停止に至ることもあります。

心室細動は約 45 mA のレベルで危険になり、5 秒間の接触後に成人で 5% の確率で発生します。 心臓手術中、確かに特殊な状態で、20 ~ 100 × 10 の電流-6心筋に直接適用される A は、細動を誘発するのに十分です。 この心筋の感受性が、電気医療機器に適用される厳格な基準の理由です。

その他すべて (V, R、周波数) が等しい場合、電流のしきい値は、波形、動物の種類、体重、心臓の電流の方向、心周期に対する電流の通過時間の比率、電流が到達する心周期のポイント、および個々の要因。

事故に関係する電圧は一般的に知られています。 直接接触した場合、心室細動と熱傷の重症度は電圧に正比例します。

V = RI および W = V x I x t

高電圧の感電による火傷は多くの合併症を伴いますが、予測可能なものはごく一部です。 したがって、事故の被害者は、知識のある専門家によってケアされなければなりません。 熱放出は、主に筋肉と神経血管束で発生します。 組織損傷後の血漿漏出は、場合によっては急速かつ激しいショックを引き起こします。 特定の表面積の場合、電熱熱傷 (電流によって引き起こされる熱傷) は、他の種類の熱傷よりも常に重度です。 電熱熱傷は外的および内的の両方であり、これは最初は明らかではないかもしれませんが、重大な二次的影響を伴う血管損傷を引き起こす可能性があります。 これらには、内部狭窄および血栓が含まれ、それらが誘発する壊死のために、しばしば切断を必要とする.

組織の破壊は、ミオグロビンなどの色素タンパク質の放出にも関与しています。 このような放出は、高電圧熱傷の犠牲者で顕著な放出の程度ですが、圧挫の犠牲者でも観察されます。 無酸素症および高カリウム血症によって引き起こされるアシドーシスに続発する腎尿細管でのミオグロビンの沈殿は、無尿症の原因であると考えられています。 この理論は、実験的に確認されていますが、広く受け入れられているわけではなく、即時のアルカリ化療法を推奨する根拠となっています。 血液量減少および細胞死に続発するアシドーシスも是正する静脈内アルカリ化が推奨される方法です。

間接接点の場合、接点電圧 (V) また、従来の電圧制限も考慮する必要があります。

接触電圧とは、絶縁不良のために電圧差が存在する XNUMX つの導体に同時に触れたときに人が受ける電圧です。 結果として生じる電流の流れの強さは、人体と外部回路の抵抗に依存します。 この電流は、安全なレベルを超えないようにする必要があります。つまり、安全な時間 - 電流曲線に従わなければなりません。 電気病理学的影響を誘発することなく無期限に許容できる最高の接触電圧は、 従来の電圧制限 または、より直感的に、 安全電圧。

電気事故時の抵抗の実際の値は不明です。 衣服や靴などの直列抵抗の変動は、表向きは類似した電気事故の影響で観察される変動の多くを説明しますが、バイポーラ接触や高電圧帯電を伴う事故の結果にはほとんど影響しません。 交流電流の場合、電圧と電流に基づく標準的な計算に、容量性および誘導性の現象の影響を追加する必要があります。 (R=V/I).

人体の抵抗は皮膚抵抗の総和 (R) 接触の XNUMX 点とボディの内部抵抗で (R). 皮膚抵抗は環境要因によって変化し、Biegelmeir (International Electrotechnical Commission 1987; 1994) によって指摘されているように、部分的に接触電圧の関数です。 圧力、接触面積、接触点での皮膚の状態、および個々の要因などの他の要因も抵抗に影響します。 したがって、皮膚抵抗の推定値に基づいて予防措置を講じようとすることは非現実的です。 予防は、その逆ではなく、機器と手順を人間に適応させることに基づいている必要があります。 問題を単純化するために、IEC は XNUMX 種類の環境 (乾燥、多湿、湿潤、浸水) を定義し、それぞれの場合の防止活動の計画に役立つパラメータを定義しています。

電気事故の原因となる電気信号の周波数は、一般的に知られています。 ヨーロッパではほとんどの場合 50 Hz で、アメリカでは一般的に 60 Hz です。 ドイツ、オーストリア、スイスなどの国の鉄道が関係するまれなケースでは、16 2/3 Hz は、テタニゼーションおよび心室細動のリスクを理論的に表す周波数です。 細動は筋肉の反応ではなく、約 10 Hz で最大感度を持つ反復刺激によって引き起こされることを思い出してください。 これは、特定の電圧に対して、非常に低い周波数の交流が、火傷以外の影響に関して直流よりも XNUMX 倍から XNUMX 倍危険であると考えられている理由を説明しています。

前述のしきい値は、電流の周波数に正比例します。 したがって、10 kHz では、検出しきい値は 1,000 倍高くなります。 IEC は、1994 Hz を超える周波数の改訂された細動ハザード曲線を研究しています (国際電気標準会議 XNUMX)。

特定の周波数を超えると、体内への電流の浸透を支配する物理法則が完全に変化します。 容量性および誘導性現象が優勢になり始めると、放出されるエネルギー量に関連する熱効果が主な効果になります。

通常、電気事故の原因となる電気信号の波形はわかっています。 コンデンサや半導体との接触事故では、傷害の重要な決定要因となる可能性があります。

電気ショックの臨床研究

従来、帯電は低電圧 (50 ~ 1,000 V) と高電圧 (>1,000 V) に分けられてきました。

低電圧はよく知られており、実際に遍在する危険であり、それによるショックは、家庭、レジャー、農業、病院の環境だけでなく、産業でも発生します。

最も些細なものから最も深刻なものまで、低電圧の電気ショックの範囲を検討する際には、単純な電気ショックから始めなければなりません。 このような場合、犠牲者は自力で危害から逃れ、意識を保ち、通常の換気を維持することができます。 心臓への影響は、軽度の心電図異常の有無にかかわらず、単純な洞性頻脈に限定されます。 このような事故の結果は比較的軽微であるにもかかわらず、心電図検査は依然として適切な医学的および医療法上の予防措置です。 これらの潜在的に深刻なインシデントの技術的調査は、臨床検査を補完するものとして示されています (Gilet and Choquet 1990)。

幾分強く、より長く続く電気接触ショックを伴うショックの犠牲者は、摂動や意識喪失に苦しむかもしれませんが、多かれ少なかれ急速に完全に回復します。 治療は回復を早めます。 検査では、一般に、神経筋緊張亢進、過反射性換気の問題、およびうっ血が明らかになり、その最後のものは、しばしば口腔咽頭閉塞に続発します。 心血管障害は、低酸素症または無酸素症に続発するか、または頻脈、高血圧、場合によっては梗塞の形を取ることもあります。 これらの状態の患者には、病院での治療が必要です。

接触から数秒以内に意識を失う時折の犠牲者は、顔面蒼白またはチアノーゼのように見え、呼吸を停止し、脈拍がほとんど知覚できず、急性脳損傷を示す散瞳を示します。 通常は心室細動が原因ですが、この明らかな死の正確な病因は無関係です。 重要な点は、明確な治療法を迅速に開始することです。これは、この臨床状態が実際の死に至ることは決してないことがしばらく前から知られているためです。 これらの感電の場合の予後は、完全に回復する可能性がありますが、応急処置の迅速さと質に依存します。 統計的には、これは医療従事者以外が実施する可能性が最も高く、したがって、生存を確保する可能性が高い基本的な介入についてすべての電気技師を訓練することが示されています。

明らかな死の場合、緊急治療が優先されなければなりません。 しかし、他の場合では、激しい破傷風、落下、または犠牲者が空中に飛び出すことによる複数の外傷に注意を払う必要があります。 差し迫った生命を脅かす危険が解決されたら、低電圧接触によるものを含め、外傷や火傷に注意を払う必要があります。

高電圧が関係する事故は、重度の火傷や低電圧事故で説明した影響をもたらします。 電気エネルギーの熱への変換は、内部と外部の両方で発生します。 電力会社 EDF-GDF の医療部門がフランスで行った電気事故の調査では、犠牲者のほぼ 80% が火傷を負いました。 これらは、次の XNUMX つのグループに分類できます。

  1. アーク火傷、通常は露出した皮膚を含み、場合によっては衣服の火傷による火傷によって複雑になります
  2. 高電圧の接触によって引き起こされる、複数の広範囲にわたる深い電熱熱傷
  3. 古典的な火傷は、衣類の燃焼と燃焼物質の投射によって引き起こされます。
  4. アーク放電、燃焼、および電流の流れによって引き起こされる混合熱傷。

 

事故の内容に応じて、必要に応じて事後調査や補完調査を行います。 予後を確立するため、または医療法的目的のために使用される戦略は、もちろん、観察または予想される合併症の性質によって決定されます。 高電圧帯電 (Folliot 1982) および落雷 (Gourbiere et al. 1994) では、酵素学と、色素タンパク質および血液凝固パラメーターの分析が必須です。

電気的外傷からの回復過程は、早期または後期の合併症、特に心血管系、神経系、および腎臓系に関係する合併症によって損なわれる可能性があります。 これらの合併症は、それ自体が高圧電化の犠牲者を入院させる十分な理由です。 一部の合併症は、機能的または美容的な後遺症を残すことがあります。

かなりの電流が心臓に到達するような電流経路である場合、心血管合併症が発生します。 これらの中で最も頻繁に観察され、最も良性のものは、臨床的相関の有無にかかわらず、機能障害です。 不整脈 - 洞性頻脈、期外収縮、粗動、および心房細動 (この順で) - は、最も一般的な心電図異常であり、永続的な後遺症を残す可能性があります。 伝導障害はまれであり、以前の心電図がない場合、電気事故と関連付けることは困難です。

心不全、弁損傷、心筋火傷などのより深刻な障害も報告されていますが、高電圧事故の犠牲者であってもまれです。 狭心症やさらには梗塞の明確な症例も報告されています.

末梢血管損傷は、高圧電化の次の週に観察されることがあります。 いくつかの病原性メカニズムが提案されています:動脈痙攣、中膜および血管の筋肉層への電流の作用、および血液凝固パラメーターの変更。

さまざまな神経学的合併症が発生する可能性があります。 犠牲者が最初に意識喪失を経験したかどうかに関係なく、最も早く現れるのは脳卒中です。 これらの合併症の生理病理学には、頭蓋外傷(その存在を確認する必要があります)、頭部への電流の直接的な影響、または脳血流の変化と遅発性脳浮腫の誘発が含まれます。 さらに、髄質および二次末梢合併症は、外傷または電流の直接作用によって引き起こされる可能性があります。

感覚障害には、目と聴覚前庭系または蝸牛系が含まれます。 角膜、水晶体、眼底をできるだけ早く検査し、アーク放電や頭部への直接接触の犠牲者をフォローアップして、遅延効果がないか確認することが重要です。 白内障は、数か月の無症状期間の後に発症することがあります。 前庭障害と難聴は、主に爆発の影響によるものであり、電話回線を介して送信された落雷の犠牲者では、電気的外傷によるものです (Gourbiere et al. 1994)。

モバイル救急医療の改善により、高圧電化の犠牲者における腎合併症、特に少尿症の頻度が大幅に減少しました。 早期の注意深い水分補給と静脈内アルカリ化は、重度の火傷の犠牲者に最適な治療法です。 数例のアルブミン尿および持続性の顕微鏡的血尿が報告されています。

臨床像と診断上の問題

感電の臨床像は、電気のさまざまな産業用途と、電気の医療用途の頻度と種類の増加によって複雑になっています。 しかし、長い間、電気事故は落雷のみによって引き起こされていました (Gourbiere et al. 1994)。 落雷は非常に大量の電気を伴う可能性があり、落雷の犠牲者の XNUMX 人に XNUMX 人が死亡します。 落雷の影響 (火傷および見かけ上の死亡) は、工業用電気による影響に匹敵し、電気ショック、電気エネルギーの熱への変換、爆風効果、および雷の電気的特性に起因します。

落雷は、女性よりも男性の方が XNUMX 倍多く発生しています。 これは、雷にさらされるリスクが異なる作業パターンを反映しています。

電気メスの接地された金属面との接触による火傷は、医原性帯電の犠牲者に見られる最も一般的な影響です。 電気医療機器の許容漏れ電流の大きさは、機器ごとに異なります。 少なくとも、メーカーの仕様と使用上の推奨事項に従う必要があります。

このセクションを締めくくるために、妊婦が関与する感電の特別なケースについて説明したいと思います。 これにより、女性、胎児、またはその両方が死亡する可能性があります。 注目に値する 15 つのケースでは、220 V の電気ショックによる感電死の結果、母親が死亡してから 1982 分後に、生きた胎児が帝王切開で分娩に成功しました (Folliot XNUMX)。

電気ショックによる流産の病態生理学的メカニズムについては、さらなる研究が必要です。 電圧勾配にさらされた胚の心管の伝導障害によって引き起こされたのか、それとも血管収縮に続発する胎盤の裂傷によって引き起こされたのか?

このようにめったにない電気事故の発生は、電気に起因する傷害のすべてのケースの通知を必要とするもう XNUMX つの理由です。

陽性および法医学的診断

感電が発生する状況は、一般に明確な病因学的診断を可能にするのに十分明確です。 ただし、これは産業環境であっても常に当てはまるわけではありません。

感電後の循環不全の診断は非常に重要です。なぜなら、電流が遮断されたら、傍観者はすぐに基本的な応急処置を開始する必要があるからです。 脈拍がない場合の呼吸停止は、心臓マッサージと口対口蘇生の開始の絶対的な兆候です。 以前は、急性脳損傷の診断的徴候である散瞳 (瞳孔の散大) が存在する場合にのみ、これらが行われていました。 しかし、現在の慣例では、脈が検出できなくなったらすぐにこれらの介入を開始します。

心室細動による意識喪失は発症するのに数秒かかることがあるため、被害者は事故の原因となった機器から距離を置くことができる場合があります。 これは、医療法的に重要な場合があります。たとえば、事故の犠牲者が電気キャビネットまたはその他の電圧源から数メートル離れた場所で、電気的損傷の痕跡がないことが判明した場合などです。

電気火傷がないからといって、感電死の可能性がなくなるわけではないことは、いくら強調してもしすぎることはありません。 電気環境または危険な電圧を発生させる可能性のある機器の近くで発見された被験体の検死により、目に見えるジェリネックの病変がなく、明らかな死の兆候が見られない場合は、感電死を検討する必要があります。

死体が屋外で発見された場合、消去法により落雷の診断が下されます。 落雷の兆候は、身体の半径 50 メートル以内で検索する必要があります。 ウィーンの電気病理学博物館では、炭化した植生やガラス化した砂など、そのような兆候の驚くべき展示を提供しています。 被害者が身に着けている金属製の物体が溶ける可能性があります。

電気的手段による自殺は業界ではありがたいことに依然としてまれですが、寄与過失による死亡は依然として悲しい現実です. これは、標準外の現場、特に過酷な条件下での暫定的な電気設備の設置と運用を伴う現場で特に当てはまります。

記事「予防と基準」で説明されている効果的な予防措置が利用可能であることを考えると、電気事故はもはや絶対に発生しないはずです。

 

戻る

月曜日、2月28 2011 19:25

静電気

すべての物質は、電荷が通過できる程度が異なります。 コンダクター 電荷が流れるようにする一方で、 絶縁体 電荷の移動を妨げます。 静電学は、電荷、または静止状態の荷電体の研究に特化した分野です。 静電気 動かない電荷が物体に蓄積されたときに発生します。 電荷が流れると電流が発生し、電気は静的ではなくなります。 電荷の移動によって生じる電流は、素人には一般的に電気と呼ばれ、この章の他の記事で説明されています。 静電気の帯電 は、正電荷と負電荷の分離をもたらすプロセスを示すために使用される用語です。 導電率は、と呼ばれる特性で測定されます コンダクタンス、 一方、絶縁体はその特徴があります 抵抗率. 帯電につながる電荷分離は、物体間の接触や摩擦、XNUMX つの表面の衝突などの機械的プロセスの結果として発生する可能性があります。 サーフェスは、XNUMX つの固体、または固体と液体のいずれかです。 機械的プロセスは、あまり一般的ではありませんが、固体または液体の表面の破裂または分離です。 この記事では、接触と摩擦に焦点を当てています。

電化プロセス

摩擦による静電気の発生 (摩擦帯電) の現象は、何千年も前から知られていました。 XNUMX つの物質間の接触は、帯電を誘発するのに十分です。 摩擦とは、接触面積を増やして熱を発生させる相互作用の一種です。摩擦 接触している XNUMX つのオブジェクトの動きを表す一般的な用語です。 加えられる圧力、そのせん断速度、および発生する熱は、摩擦によって発生する電荷の主な決定要因です。 場合によっては、摩擦によって固体粒子が引き裂かれることもあります。

接触している XNUMX つの固体が金属の場合 (金属間接触)、電子は一方から他方へ移動します。 金属にはそれぞれ異なる初期ポテンシャル(フェルミポテンシャル)という特徴があり、自然界は常に平衡に向かう、つまり自然現象はポテンシャルの差を解消しようとしています。 この電子の移動により、接触電位が発生します。 金属の電荷は非常に移動しやすいため (金属は優れた伝導体です)、電荷は XNUMX つの金属が分離される前の最後の接触点で再結合します。 したがって、XNUMX つの金属を一緒にしてからそれらを分離することによって帯電を誘発することは不可能です。 電荷は常に電位差をなくすように流れます。

金属 インシュレータ 真空中でほぼ摩擦なしで接触すると、金属内の電子のエネルギーレベルは絶縁体のエネルギーレベルに近づきます。 表面またはバルクの不純物が原因でこれが発生し、分離時のアーク放電 (1 つの荷電体 - 電極間の放電) も防止されます。 絶縁体に転送された電荷は、金属の電子親和力に比例し、すべての絶縁体には電子親和力、またはそれに関連する電子に対する引力もあります。 したがって、絶縁体から金属への正または負のイオンの移動も可能です。 接触および分離後の表面の電荷は、表 1 の式 XNUMX で表されます。


表 1. 静電気の基本的な関係 - 方程式のコレクション

式 1: 金属と絶縁体の接触による帯電

一般に、表面電荷密度 () 接触と分離の後 

次のように表すことができます。

コラボレー

e 電子の電荷です
NE 絶縁体の表面におけるエネルギー状態密度
fi は絶縁体の電子親和力であり、
fm は金属の電子親和力

式 2: XNUMX つの絶縁体間の接触に続く充電

次の式 1 の一般的な形式は、電荷転送に適用されます。
異なるエネルギー状態を持つ XNUMX つの絶縁体の間 (完全にきれいな表面のみ):

コラボレー NE1 および NE2 は、XNUMX つの絶縁体の表面でのエネルギー状態密度です。 

および  Ø1 および Ø 2 は、XNUMX つの絶縁体の電子親和力です。

式 3: 最大表面電荷密度

絶縁耐力 (EG) は、周囲のガスの電荷に上限を課します。
平らな絶縁面に発生可能。 放送中、 EG 約 3 MV/m です。
最大表面電荷密度は次の式で与えられます。

式 4: 球状粒子の最大電荷

公称球形の粒子がコロナ効果によって帯電すると、最大
各粒子が取得できる電荷は、ポーテニエの限界によって与えられます。

コラボレー

qマックス 最大料金です
a は粒子半径です
eI は比誘電率、

式 5: 導体からの放電

電荷を運ぶ絶縁導体の電位 Q によって与えられます V = Q/C および
蓄えられたエネルギー:

式 6: 帯電した導体の電位の時間経過

定電流で充電された導体(IG)、の時間経過
可能性は次のように記述されます。

コラボレー Rf 導体の漏れ抵抗

式 7: 帯電した導体の最終電位

長時間コースの場合、 t >Rf C、これは次のように縮小されます。

蓄えられたエネルギーは次の式で与えられます。

式 8: 帯電した導体の蓄積エネルギー


2 つの絶縁体が接触すると、表面エネルギーの状態が異なるため、電荷移動が発生します (式 1、表 XNUMX)。 絶縁体の表面に移動した電荷は、材料内のより深いところまで移動できます。 湿度と表面の汚れは、電荷の挙動を大きく変える可能性があります。 特に表面湿度は、表面伝導を増加させることによって表面エネルギー状態密度を増加させ、電荷再結合を促進し、イオン移動を促進します。 ほとんどの人は、乾燥した状態で静電気にさらされる傾向があるという事実によって、日常生活の経験からこれを認識するでしょう. 一部のポリマー (プラスチック) は、充電すると含水量が変化します。 水分含有量の増加または減少は、電荷の流れの方向 (極性) を逆にすることさえあります。

互いに接触している 2 つの絶縁体の極性 (相対的な正と負) は、各材料の電子親和力に依存します。 絶縁体は、電子親和力によってランク付けできます。いくつかの例示的な値を表 XNUMX に示します。絶縁体の電子親和力は、この記事の後半で説明する予防プログラムにとって重要な考慮事項です。

表 2. 選択したポリマーの電子親和力*

料金

材料

電子親和力 (EV)

PVC(ポリ塩化ビニル)

4.85

 

ポリアミド

4.36

 

ポリカーボネート

4.26

 

PTFE(ポリテトラフルオロエチレン)

4.26

 

PETP(ポリエチレンテレフタレート)

4.25

 

ポリスチレン

4.22

+

ポリアミド

4.08

※上の物質と接触すると正電荷、下の物質と接触すると負電荷を帯びます。 ただし、絶縁体の電子親和力は多因子的です。

 

材料と接触すると正電荷を獲得するものは、接触すると負電荷を獲得するものよりもシリーズで高く見えるように材料をランク付けする摩擦電気シリーズを確立する試みがありましたが、普遍的に認識されたシリーズは確立されていません.

固体と液体が出会うとき( 固液界面)、液体中に存在するイオンの移動により電荷移動が発生します。 これらのイオンは、存在する可能性のある不純物の解離から、または電気化学的な酸化還元反応によって発生します。 実際には、完全に純粋な液体は存在しないため、液体と固体の界面に結合するために利用可能な液体には、少なくともいくつかの陽イオンと陰イオンが常に存在します。 この結合が発生するメカニズムには多くの種類があります (例: 金属表面への静電付着、化学吸収、電解注入、極性基の解離、および容器壁が絶縁されている場合は液固反応)。

溶解(解離)する物質は、そもそも電気的に中性なので、正負同数の電荷を発生します。 帯電は、正または負の電荷が固体の表面に優先的に付着する場合にのみ発生します。 これが発生すると、ヘルムホルツ層として知られる非常にコンパクトな層が形成されます。 ヘルムホルツ層は帯電しているため、逆極性のイオンを引き寄せます。 これらのイオンは、コンパクトなヘルムホルツ層の表面の上にあるグイ層として知られる、より拡散した層に集まります。 グイ層の厚さは、液体の抵抗率とともに増加します。 導電性液体は非常に薄いグイ層を形成します。

この二重層は、液体が流れると分離し、ヘルムホルツ層は界面に結合したままになり、グイ層は流れる液体に同伴されます。 これらの荷電層の動きにより、電位差が生じます ( ゼータ 電位)、および移動電荷によって誘導される電流は、として知られています ストリーミング電流. 液体に蓄積される電荷​​の量は、イオンが界面に向かって拡散する速度と液体の抵抗率に依存します。 (r)。 ただし、ストリーミング電流は時間の経過とともに一定です。

絶縁性の高い液体も導電性の液体も帯電しません。10 つ目は、存在するイオンがほとんどないためであり、XNUMX つ目は、電気を非常によく伝導する液体では、イオンが非常に急速に再結合するためです。 実際には、帯電は抵抗率が XNUMX を超える液体でのみ発生します。7Ωm以下10以下11Ωm、観察された最高値 r 109 10へ11 Ωm。

流れる液体は、液体が流れる絶縁面に電荷の蓄積を引き起こします。 表面電荷密度が蓄積する程度は、(1) 液体中のイオンが液体と固体の界面で再結合する速さ、(2) 液体中のイオンが絶縁体を介して伝導される速さ、または ( 3) 絶縁体を通る表面アーク放電またはバルクアーク放電が発生し、電荷が放電されるかどうか。 乱流と粗い表面上の流れは、帯電に有利に働きます。

数キロボルトの高電圧が半径の小さな帯電物体 (電極) に印加されると (ワイヤなど)、帯電物体のすぐ近くの電界は高くなりますが、急速に減少します。距離。 蓄積された電荷の放電が発生した場合、放電は電界が周囲大気の絶縁耐力よりも強い領域に限定されます。この現象はコロナ効果として知られています。これはアーク放電も発光するためです。 (静電気によるショックを個人的に経験したときに、小さな火花が形成されるのを見たことがあるかもしれません。)

絶縁表面の電荷密度は、高強度の電界によって生成された電子の移動によっても変化します。 これらの電子は、接触する大気中のガス分子からイオンを生成します。 体の電荷が正の場合、帯電した体は生成された正イオンを反発します。 負に帯電した物体によって生成された電子は、電極から遠ざかるにつれてエネルギーを失い、大気中のガス分子に付着して負イオンを形成し、電荷点から遠ざかり続けます。 これらの正と負のイオンは、絶縁面に留まることができ、表面の電荷密度を変更します。 このタイプの電荷は、摩擦によって生成される電荷​​よりも制御がはるかに簡単で、より均一です。 この方法で生成できる料金の範囲には制限があります。 制限は、表 3 の式 1 で数学的に説明されます。

より高い電荷を生成するには、真空を作成するか、絶縁フィルムの反対側の表面を金属化することによって、環境の絶縁耐力を高める必要があります。 後者の戦略は、電界を絶縁体に引き込み、その結果、周囲のガスの電界強度を低下させます。

電界中の導体の場合 (E) が接地されている場合 (図 1 を参照)、誘導によって電荷を生成できます。 これらの条件下では、電場は分極を誘発します。これは、導体の陰イオンと陽イオンの重心の分離です。 一点だけで一時的に接地された導体は、接地から切断されると、点の近くで電荷が移動するため、正味の電荷を運びます。 これは、均一な電界内にある導電性粒子が電極間で振動し、各接点で充電および放電する理由を説明しています。

図 1. 誘導による導体の帯電メカニズム

ELE030F1

静電気に関連する危険

静電気の蓄積によって引き起こされる悪影響は、ドアハンドルなどの帯電した物体に触れたときに経験する不快感から、静電気によって引き起こされる爆発によって発生する可能性のある非常に深刻な怪我、さらには死亡にまで及びます。 人間に対する静電気放電の生理学的影響は、不快な刺痛から激しい反射行動までさまざまです。 これらの影響は、放電電流、特に皮膚上の電流密度によって生じます。

この記事では、表面や物体が帯電する (帯電する) いくつかの実際的な方法について説明します。 誘導された電界が周囲環境の電荷に耐える能力を超える (つまり、環境の絶縁耐力を超える) と、放電が発生します。 (空気中では、絶縁耐力はパッシェン曲線で表され、圧力と荷電物体間の距離の積の関数です。)

破壊的な放電は、次の形式を取ることができます。

  • XNUMX つの荷電体 (XNUMX つの金属電極) を橋渡しする火花またはアーク
  • 金属電極と絶縁体、または XNUMX つの絶縁体を橋渡しする部分放電またはブラシ放電。 これらの放電は、導電経路が XNUMX つの金属電極を完全に短絡するわけではなく、通常は複数のブラシ状であるため、部分放電と呼ばれます。
  • 点効果としても知られるコロナ放電は、小半径の荷電体または電極の周囲の強い電界で発生します。

 

絶縁された導体には正味の静電容量があります C 地面に対して。 この電荷と電位の関係は、表 5 の式 1 で表されます。

絶縁靴を履いている人は、絶縁導体の一般的な例です。 人体は静電導体であり、グランドに対する一般的な静電容量は約 150 pF で、電位は最大 30 kV です。 人は絶縁導体である可能性があるため、手がドア ハンドルやその他の金属製の物体に近づくと発生する多かれ少なかれ痛みを伴う静電気放電を経験する可能性があります。 電位が約 2 kV に達すると、0.3 mJ のエネルギーに相当するエネルギーが発生しますが、このしきい値は人によって異なります。 より強い放電は、制御不能な動きを引き起こし、転倒につながる可能性があります。 工具を使用する労働者の場合、無意識の反射運動により、犠牲者や近くで働いている可能性のある他の人が負傷する可能性があります。 表 6 の式 8 ~ 1 は、電位の時間経過を示しています。

誘導電界の強度が空気の絶縁耐力を超えると、実際のアーク放電が発生します。 導体内の電荷は急速に移動するため、本質的にすべての電荷が放電点に流れ、蓄積されたすべてのエネルギーが火花に放出されます。 これは、可燃性または爆発性の物質を扱う場合、または可燃性の環境で作業する場合に深刻な影響を与える可能性があります。

接地された電極が帯電した絶縁表面に近づくと、電界が変化し、電極に電荷が誘導されます。 表面が互いに近づくにつれて電界強度が増加し、最終的に帯電した絶縁表面からの部分放電につながります。 絶縁表面の電荷はあまり移動しないため、放電に関与するのは表面のごく一部であり、このタイプの放電によって放出されるエネルギーはアークよりもはるかに低くなります。

電荷と移動エネルギーは、最大約 20 mm の金属電極の直径に正比例するようです。 絶縁体の初期極性も、電荷と移動エネルギーに影響を与えます。 正に帯電した表面からの部分放電は、負に帯電した表面からの部分放電よりもエネルギーが低くなります。 断定はできませんが、 アプリオリ、導電面を含む状況とは対照的に、絶縁面からの放電によって伝達されるエネルギー。 実際、絶縁表面は等電位ではないため、関連する静電容量を定義することさえできません。

忍び寄る放電

式 3 (表 1) で、空気中の絶縁表面の表面電荷密度が 2,660 pC/cm を超えることはできないことがわかりました。2.

絶縁板や厚みのあるフィルムを考えると a、金属電極上にある、または2,660つの金属面を持っている場合、電荷が非金属面に堆積するにつれて、電極上の誘導電荷によって電界が絶縁体に引き込まれることを実証するのは簡単です。 その結果、空気中の電界は非常に弱く、面の XNUMX つが金属ではない場合よりも低くなります。 この場合、空気の絶縁耐力は絶縁表面上の電荷蓄積を制限せず、非常に高い表面電荷密度 (>XNUMX pC/cm) に達することが可能です。2)。 この電荷蓄積により、絶縁体の表面導電率が増加します。

電極が絶縁表面に近づくと、導電性になった帯電表面の大部分を含む沿面放電が発生します。 関与する表面積が大きいため、このタイプの放電は大量のエネルギーを放出します。 フィルムの場合、空気場は非常に弱く、電極とフィルムの間の距離は、放電が発生するためにフィルムの厚さを超えてはなりません。 沿面放電は、帯電した絶縁体が金属下地から離れたときにも発生する可能性があります。 これらの状況下では、空気場が急激に増加し、絶縁体の表面全体が放電して平衡を再確立します。

静電放電と火災および爆発の危険

爆発性雰囲気では、大気へのエネルギー移動を伴う激しい発熱酸化反応が次の原因で引き起こされる可能性があります。

  • 直火
  • 電気火花
  • 強力な電波源の近くで高周波スパークが発生する
  • 衝突によって発生する火花(例:金属とコンクリートの間)
  • 静電気放電。

 

ここでは、最後のケースのみに関心があります。 さまざまな液体の引火点 (液体蒸気が裸火と接触して発火する温度) と、さまざまな蒸気の自己発火温度は、本書の化学セクションに記載されています。 百科事典. 静電気放電に関連する火災の危険性は、ガス、蒸気、および固体または液体のエアロゾルの可燃性の下限を参照して評価できます。 表 3 が示すように、この制限はかなり異なる場合があります。

表 3. 一般的な可燃性下限

Discharge

リミット

一部の粉末

数ジュール

非常に細かい硫黄とアルミニウムのエアロゾル

数ミリジュール

炭化水素およびその他の有機液体の蒸気

200マイクロジュール

水素とアセチレン

20マイクロジュール

爆発物

1マイクロジュール

 

空気と可燃性ガスまたは蒸気の混合物は、可燃性物質の濃度が爆発限界の上限と下限の間にある場合にのみ爆発する可能性があります。 この範囲内で、最小点火エネルギー (MIE) — 静電放電が混合物に点火するために必要なエネルギー — は濃度に大きく依存します。 最小点火エネルギーは、エネルギー放出の速度、ひいては放電時間に依存することが一貫して示されています。 電極の半径も要因です。

  • 小径の電極 (数ミリ程度) では、火花ではなくコロナ放電が発生します。
  • より大きな直径の電極 (数センチメートルのオーダー) では、電極の質量が火花を冷却する役割を果たします。

 

一般に、最小の MIE は、コロナ放電を防ぐのに十分な大きさの電極で得られます。

MIEは電極間距離にも依存し、消光距離(「ピンセット距離」)、すなわち反応ゾーンで生成されたエネルギーが電極での熱損失を超える距離で最も低くなる。 各可燃性物質には、爆発が発生する可能性のある最小電極間距離に対応する最大安全距離があることが実験的に実証されています。 炭化水素の場合、これは 1 mm 未満です。

粉体爆発の確率は濃度に依存し、200 から 500 g/mXNUMX 程度の濃度に関連する確率が最も高くなります。3. MIE は粒子サイズにも依存し、細かい粉末ほど爆発しやすくなります。 ガスとエアロゾルの両方で、MIE は温度とともに減少します。

産業事例

化学物質の取り扱いと輸送に日常的に使用される多くのプロセスでは、静電荷が発生します。 これらには以下が含まれます:

  • 袋から粉末を注ぐ
  • スクリーニング
  • 配管での輸送
  • 液体の攪拌、特に多相、懸濁固体、または非混和性液体の液滴が存在する場合
  • 液体の噴霧または噴霧。

 

静電気の発生の結果には、機械的な問題、オペレータに対する静電気放電の危険、さらには可燃性の溶剤または蒸気を含む製品を使用した場合の爆発が含まれます (表 4 を参照)。

表 4. 選択された産業オペレーションに関連する特定料金

操作

特定料金
(q/m) (C/kg)

スクリーニング

10-8 -10-11

サイロの充填または空化

10-7 -10-9

ワームコンベアによる搬送

10-6 -10-8

研削

10-6 -10-7

微粉化

10-4 -10-7

空気輸送

10-4 -10-6

 

油、灯油、および多くの一般的な溶剤などの液体炭化水素には、静電気の問題に特に敏感な XNUMX つの特性があります。

  • 抵抗率が高いため、高レベルの電荷を蓄積できます
  • 可燃性蒸気。これにより、低エネルギー放電が火災や爆発を引き起こすリスクが高まります。

 

料金は、輸送の流れの際に発生する可能性があります (例: 配管、ポンプ、またはバルブを介して)。 飛行機のタンクの充填時に使用されるような細かいフィルターを通過すると、XNUMX立方メートルあたり数百マイクロクーロンの電荷密度が発生する可能性があります。 粒子の沈降およびタンクのフロー充填中の帯電したミストまたは泡の生成も、電荷を生成する可能性があります。

1953 年から 1971 年の間に、静電気が原因で、灯油タンクの充填中または充填後に 35 件の火災と爆発が発生し、トラックのタンクへの充填中にさらに多くの事故が発生しました。 フィルターの存在または充填中の飛散 (泡またはミストの生成による) は、最も一般的に特定された危険因子でした。 油タンカーでも事故が発生しており、特にタンクの清掃中に発生しています。

静電気防止の原理

静電気に関連するすべての問題は、次のことに起因します。

  • 電荷の発生
  • これらの電荷の絶縁体または絶縁導体への蓄積
  • これらの電荷によって電界が生成され、力または破壊的な放電が発生します。

 

予防策は、静電荷の蓄積を回避しようとするものであり、選択される戦略は、そもそも電荷の生成を回避することです。 これが不可能な場合は、電荷を接地するように設計された対策を実施する必要があります。 最後に、放電が避けられない場合は、敏感なオブジェクトを放電の影響から保護する必要があります。

静電気発生の抑制または低減

これは、問題を発生源から取り除く唯一の予防策であるため、最初に実施すべき静電気防止のアプローチです。 ただし、前述のように、少なくとも一方が絶縁体である XNUMX つの材料が接触し、その後分離するたびに電荷が発生します。 実際には、物質同士の接触や分離でも電荷が発生することがあります。 実際、電荷の生成には材料の表面層が関係しています。 わずかな表面湿度の差や表面の汚れが原因で静電気が発生するため、完全に帯電を避けることはできません。

接触する表面によって生成される電荷​​の量を減らすには:

  • 電子親和力が非常に異なる場合、つまり、摩擦電気系列で非常に離れている場合は、材料が互いに接触しないようにしてください。 たとえば、ガラスとテフロン (PTFE) の間、または PVC とポリアミド (ナイロン) の間の接触を避けます (表 2 を参照)。
  • 材料間の流量を減らします。 これにより、固体材料間のせん断速度が低下します。 たとえば、プラスチック フィルムの押し出し、コンベア上の破砕材料の移動、またはパイプライン内の液体の流量を減らすことができます。

 

流量に対する決定的な安全限界は確立されていません。 英国規格 BS-5958-Part 2  望ましくない静電気を制御するための実施基準 速度 (メートル/秒) とパイプ直径 (メートル) の積は、導電率が 0.38 pS/m (ピコジーメンス/メートル) 未満の液体の場合は 5 未満、液体の場合は 0.5 未満であることを推奨しています。 5 pS/m を超える導電率。 この基準は、7 m/s 以下の速度で輸送される単相液体に対してのみ有効です。

せん断速度または流速を下げると、電荷の生成が減少するだけでなく、生成された電荷の消散にも役立つことに注意してください。 これは、流速が遅いと、パイプの直径を大きくするなどの戦略によって流速が低下する緩和ゾーンに関連する滞留時間よりも長い滞留時間が生じるためです。 これにより、接地が強化されます。

静電気の接地

静電気防止の基本は、物体間の電位差をなくすことです。 これは、それらを接続するか、接地 (接地) することによって行うことができます。 ただし、絶縁導体は電荷を蓄積することができるため、誘導によって帯電する可能性があります。これは絶縁導体に固有の現象です。 導体からの放電は、高エネルギーで危険な火花の形をとることがあります。

この規則は、感電の防止に関する推奨事項と一致しており、電気機器のすべてのアクセス可能な金属部分をフランスの規格のように接地する必要があります。 低電圧電気設備 (NFC 15-100)。 ここでの懸念事項である静電気の安全性を最大限に高めるには、この規則をすべての導電性要素に一般化する必要があります。 これには、金属製のテーブル フレーム、ドア ハンドル、電子部品、化学産業で使用されるタンク、および炭化水素の輸送に使用される車両のシャーシが含まれます。

静電気の安全性の観点から、理想的な世界は、すべてが導体であり、永久に接地され、すべての電荷が大地に移動する世界です。 このような状況下では、すべてが恒久的に等電位になり、結果として電界 (および放電のリスク) はゼロになります。 ただし、次の理由により、この理想を達成することはほとんど不可能です。

  • 取り扱う必要があるすべての製品が導体であるとは限らず、多くの製品は添加剤を使用しても導電性を持たせることができません。 農産物や医薬品、高純度液体などがその例です。
  • 光透過性や低熱伝導率などの望ましい最終製品の特性により、導電性材料の使用が妨げられる場合があります。
  • 金属カート、コードレス電子ツール、車両、さらには人間のオペレーターなどのモバイル機器を永久的に接地することは不可能です。

 

静電気放電に対する保護

このセクションは、静電気に敏感な機器を避けられない放電から保護し、電荷の発生を減らし、電荷を除去することのみに関係していることに注意してください。 機器を保護する機能は、そもそも静電荷の蓄積を防止するという基本的な必要性を排除するものではありません。

図 2 が示すように、すべての静電気の問題には、静電気放電の発生源 (最初に帯電した物体)、放電を受けるターゲット、および放電が移動する環境 (誘電体放電) が関係しています。 ターゲットまたは環境のいずれかが静電気に敏感である可能性があることに注意してください。 表 5 に、センシティブな要素の例をいくつか示します。

図 2. 静電気放電の問題の概略図

ELE030F2

表 6. 静電気放電に敏感な機器の例

センシティブな要素

ソース

車のドアハンドルやシャシーに触れる作業者 A
帯電した電子部品が接触する
接地オブジェクト

ターゲット

帯電した作業者が触れる電子部品または材料

環境

静電気放電によって点火される爆発性混合物

 

労働者の保護

帯電したと信じるに足る理由がある労働者 (たとえば、乾燥した天候での車両からの降車時や特定の種類の靴での歩行時) は、次のような多くの保護対策を講じることができます。

  • キーやツールなどの金属片で接地された導体に触れて、皮膚レベルで電流密度を減らします。
  • 消散する物体がある場合は、その物体に放電して電流のピーク値を減らします (卓上または直列抵抗を備えた保護用リスト ストラップなどの特別なデバイス)。

 

爆発性雰囲気での保護

爆発性雰囲気では、静電気放電に敏感なのは環境そのものであり、放電は発火または爆発を引き起こす可能性があります。 これらの場合の保護は、酸素含有量が爆発下限未満のガス混合物、または窒素などの不活性ガスで空気を置換することで構成されます。 不活性ガスは、化学および製薬業界のサイロや反応容器で使用されてきました。 この場合、作業者が適切な空気供給を受けられるようにするための適切な予防措置が必要です。

 

戻る

月曜日、2月28 2011 19:43

予防と基準

電気設備における危険と予防措置

電気設備を構成する多くのコンポーネントは、さまざまなレベルの堅牢性を示します。 ただし、固有の脆弱性に関係なく、すべてが厳しい条件下で確実に動作する必要があります。 残念なことに、最良の状況下でも、電気機器は人身傷害または物的損害につながる可能性のある故障の対象となります。

電気設備の安全な運用は、安全システムの単なる改造ではなく、優れた初期設計の結果です。 これは、電流が光の速度で流れる一方で、すべての電気機械および電子システムが、主に熱慣性、機械慣性、およびメンテナンス条件によって引き起こされる反応待ち時間を示すという事実の当然の帰結です。 これらの潜伏期間は、その原因が何であれ、人間が負傷したり、機器が損傷したりするのに十分な長さです (Lee、Capelli-Schellpfeffer および Kelly 1994; Lee、Cravalho および Burke 1992; Kane および Sternheim 1978)。

資格のある担当者が機器を設置および保守することが不可欠です。 技術的対策は、設備の安全な運用を確保し、人や機器を保護するために必要であることを強調する必要があります。

電気的危険の概要

電気設備の適切な運用には、機械、設備、電気回路およびラインを、内部要因 (すなわち、設備内で発生する) と外部要因の両方によって引き起こされる危険から保護する必要があります (Andreoni and Castagna 1983)。

内部の原因には次のものがあります。

  • 過電圧
  • 短絡
  • 電流波形の修正
  • 誘導
  • 干渉
  • 過電流
  • 腐食、地面への電流漏れにつながる
  • オペレーターの火傷、有毒ガスの放出、コンポーネントの火災、および可燃性雰囲気での爆発を引き起こす可能性のある導電性および絶縁性材料の加熱
  • オイルなどの絶縁流体の漏れ
  • 爆発性混合物の形成につながる可能性のある水素またはその他のガスの生成。

 

危険と機器の組み合わせごとに特定の保護対策が必要であり、その一部は法律または内部の技術規則によって義務付けられています。 メーカーには、リスクを軽減できる特定の技術戦略を認識する責任があります。

外部の原因には次のものがあります。

  • 機械的要因 (落下、衝突、振動)
  • 物理的および化学的要因 (自然または人工放射線、極端な温度、油、腐食性液体、湿度)
  • 風、氷、雷
  • 植生(木と根、乾燥したものと湿ったものの両方)
  • 動物(都市部と農村部の両方); これらは電力線の絶縁を損傷し、短絡や誤接触の原因となる可能性があります

最後になりましたが、

  • 不注意、無謀、またはリスクや操作手順を知らない大人や子供。

 

その他の外的原因には、高圧線、無線受信機、溶接機 (一時的な過電圧を発生する可能性がある)、およびソレノイドなどのソースによる電磁干渉が含まれます。

最も頻繁に発生する問題の原因は、誤動作または非標準に起因します。

  • 機械的、熱的または化学的保護具
  • 換気システム、機械冷却システム、機器、ラインまたは回路
  • プラントのさまざまな部分で使用される絶縁体の調整
  • ヒューズと自動回路遮断器の調整。

 

XNUMX つのヒューズまたは自動サーキット ブレーカーでは、XNUMX つの異なる回路の過電流に対して適切な保護を提供することはできません。 ヒューズまたは自動サーキット ブレーカは、フェーズ ニュートラル障害に対する保護を提供できますが、フェーズ グラウンド障害に対する保護には、自動残留電流サーキット ブレーカが必要です。

  • 保護システムを調整するための電圧リレーと放電器の使用
  • 設備の保護システム内のセンサーおよび機械部品または電気部品
  • 異なる電圧での回路の分離 (導体間に適切な空隙を維持する必要があります。接続は絶縁する必要があります。変圧器には、接地されたシールドと過電圧に対する適切な保護を装備し、一次コイルと二次コイルを完全に分離する必要があります)
  • ワイヤーの誤認を避けるためのカラーコードまたはその他の適切な規定
  • 有効相を中性線と間違えると、機器の外部金属部品が帯電します。
  • 電磁干渉に対する保護装置。

 

これらは、データ伝送または保護および/または制御信号の交換に使用される計装およびラインにとって特に重要です。 ライン間に適切なギャップを維持するか、フィルターとシールドを使用する必要があります。 最も重大なケースでは、光ファイバー ケーブルが使用されることもあります。

電気設備に関連するリスクは、機器が過酷な動作条件にさらされると増加します。最も一般的なのは、湿度の高い環境や湿った環境での電気的危険の結果です。

湿度の高い環境や湿った環境で金属表面や絶縁表面に形成される薄い液体導電層は、新しい不規則で危険な電流経路を作り出します。 水が浸入すると絶縁効率が低下し、浸水すると漏電やショートの原因となります。 これらの影響は、電気設備に損傷を与えるだけでなく、人的リスクを大幅に増大させます。 この事実は、野外サイト、農業施設、建設現場、バスルーム、鉱山、地下室、および一部の工業環境などの過酷な環境での作業に特別な基準が必要であることを正当化します。

雨、サイドスプラッシュ、または完全な浸漬に対する保護を提供する機器が利用可能です。 理想的には、機器は密閉され、絶縁され、耐腐食性である必要があります。 金属製の筐体は接地する必要があります。 これらの湿気の多い環境での障害のメカニズムは、湿気の多い環境で観察されるメカニズムと同じですが、影響はより深刻になる可能性があります。

ほこりの多い環境での電気的危険

機械や電気機器に入る微細な粉塵は、特に可動部品の摩耗の原因となります。 導電性ダストも短絡を引き起こす可能性がありますが、絶縁性ダストは電流の流れを遮断し、接触抵抗を増加させる可能性があります。 機器のケースの周りに細かいまたは粗いほこりがたまると、湿気や水の溜まりになる可能性があります。 乾いたほこりは断熱材であり、熱の分散を減らし、局所的な温度を上昇させます。 これにより、電気回路が損傷し、火災や爆発が発生する可能性があります。

粉塵の多いプロセスが実行される産業または農業の現場では、防水および防爆システムを設置する必要があります。

爆発性雰囲気または爆発性物質を含む場所での電気的危険

爆発性ガスや粉塵を含む雰囲気の爆発を含む爆発は、通電中の電気回路の開閉、または十分なエネルギーの火花を生成できるその他の一時的なプロセスによって引き起こされる可能性があります。

この危険は、次のような場所に存在します。

  • ガス、特にメタンが蓄積する可能性のある鉱山や地下サイト
  • 化学産業
  • 水素が蓄積する可能性のある鉛蓄電池の貯蔵室
  • 天然有機粉末が生成される可能性がある食品産業
  • 合成材料産業
  • 冶金、特にアルミニウムとマグネシウムを含むもの。

 

この危険が存在する場合は、電気回路と機器の数を最小限に抑える必要があります。たとえば、電気モーターと変圧器を取り外したり、空気圧機器に交換したりします。 取り外しできない電気機器は、可燃性ガスや粉塵が火花と接触しないように密閉し、密閉容器内に陽圧の不活性ガス雰囲気を維持する必要があります。 爆発の可能性がある場所では、防爆エンクロージャと耐火電気ケーブルを使用する必要があります。 リスクの高い産業(石油および化学産業など)向けに、あらゆる種類の防爆機器が開発されています。

防爆機器のコストが高いため、プラントは通常、電気的危険ゾーンに分割されています。 このアプローチでは、リスクの高いゾーンでは特別な機器が使用され、その他のゾーンではある程度のリスクが許容されます。 さまざまな業界固有の基準と技術的ソリューションが開発されています。 これらには通常、接地、コンポーネントの分離、およびゾーニング バリアの設置の組み合わせが含まれます。

等電位ボンディング

アースを含め、同時に触れることができるすべての導体が同じ電位であれば、人体に危険はありません。 等電位結合システムは、この理想的な状態を達成するための試みです (Andreoni and Castagna 1983; Lee, Cravalho and Burke 1992)。

等電位ボンディングでは、非伝送電気機器のすべての露出した導体と、同じ場所にあるすべてのアクセス可能な外部導体が保護接地導体に接続されます。 非伝送機器の導体は、通常の動作中は死んでいますが、絶縁不良の後に活線になる可能性があることを思い出してください。 接触電圧を下げることにより、等電位ボンディングは、金属部品が人間と機器の両方に危険な電圧に達するのを防ぎます。

実際には、同じマシンを複数のポイントで等電位ボンディング グリッドに接続する必要がある場合があります。 たとえば、潤滑剤や塗料などの絶縁体の存在が原因で、接触不良の領域を慎重に特定する必要があります。 同様に、すべてのローカルおよび外部サービス配管 (例: 水、ガス、暖房) を等電位ボンディング グリッドに接続することをお勧めします。

接地

ほとんどの場合、設備の導体とアース間の電圧降下を最小限に抑える必要があります。 これは、導体を接地された保護導体に接続することによって実現されます。

接地接続には次の XNUMX つのタイプがあります。

  • 機能接地 — たとえば、三相システムの中性線の接地、または変圧器の二次コイルの中点の接地
  • 保護接地 — たとえば、機器のすべての導体を接地します。 このタイプの接地の目的は、障害電流、特に人間に影響を与える可能性のある電流の優先経路を作成することにより、導体電圧を最小限に抑えることです。

 

通常の動作状態では、グランド接続に電流は流れません。 ただし、回路が偶発的に起動した場合、低抵抗の接地接続を流れる電流は、ヒューズまたは接地されていない導体を溶かすのに十分な高さになります。

ほとんどの規格で許容される等電位グリッドの最大障害電圧は、乾燥した環境では 50 V、湿った環境または湿度の高い環境では 25 V、医療研究所やその他のリスクの高い環境では 12 V です。 これらの値はガイドラインにすぎませんが、職場、公共スペース、特に住宅で適切な接地を確保する必要性を強調する必要があります。

接地の効率は、主に大きくて安定した接地漏れ電流の存在に依存しますが、等電位グリッドの適切なガルバニック結合と、グリッドにつながる導体の直径にも依存します。 漏電は重要であるため、正確に評価する必要があります。

接地接続は、等電位グリッドと同じくらい信頼性が高く、適切な動作を定期的に検証する必要があります。

接地抵抗が増加すると、接地導体と導体の周囲のアースの両方の電位が電気回路の電位に近づきます。 導体の周りのアースの場合、発生する電位は導体からの距離に反比例します。 危険なステップ電圧を避けるために、接地導体を適切にシールドし、適切な深さで地面に設置する必要があります。

機器の接地に代わるものとして、標準では二重絶縁機器の使用が許可されています。 住宅環境での使用に推奨されるこの機器は、XNUMX つの独立した絶縁システムを提供することにより、絶縁不良の可能性を最小限に抑えます。 一部の国のプラグおよびコンセントの規格では、このようなプラグの使用に対応していないため、二重絶縁機器は、プラグが緩んでいるが活電している場合などに関連するインターフェイス障害から適切に保護することに依存することはできません。

サーキットブレーカ

人や機器への電気的危険を軽減する最も確実な方法は、理想的には電気エネルギーが増加し始める前に、障害電流と電圧の増加の期間を最小限に抑えることです。 通常、電気機器の保護システムには XNUMX つのリレーが組み込まれています。接地に対する障害から保護するための残留電流リレー、過負荷や短絡から保護するための磁気リレー、サーマル リレーです。

漏電遮断器では、回路内の導体がリングに巻き付けられ、保護対象の機器に出入りする電流のベクトル和を検出します。 ベクトル和は、通常の動作中はゼロに等しくなりますが、故障の場合は漏れ電流に等しくなります。 漏れ電流がブレーカーのしきい値に達すると、ブレーカーがトリップします。 残留電流サーキット ブレーカは、わずか 30 mA の低電流で作動し、遅延は 30 ms です。

導体が安全に流すことができる最大電流は、その断面積、絶縁、および設置の関数です。 最大安全負荷を超えた場合、または熱放散が制限されている場合、過熱が発生します。 ヒューズやマグネトサーマル サーキットブレーカなどの過電流デバイスは、過電流、地絡、過負荷、または短絡が発生した場合に回路を自動的に遮断します。 過電流デバイスは、導体の容量を超えたときに電流の流れを遮断する必要があります。

人員と機器の両方を保護できる保護機器の選択は、電気設備の管理における最も重要な問題の XNUMX つであり、導体の電流容量だけでなく、回路の特性と接続されている機器も考慮に入れる必要があります。彼ら。

非常に高い電流負荷がかかる回路では、特別な大容量ヒューズまたは回路遮断器を使用する必要があります。

ヒューズ

いくつかのタイプのヒューズが利用可能で、それぞれが特定のアプリケーション用に設計されています。 間違った種類のヒューズや間違った容量のヒューズを使用すると、けがや装置の破損の原因となります。 過熱すると配線や機器が過熱し、火災の原因となることがよくあります。

ヒューズを交換する前に、回路をロックアウトし、タグを付けてテストし、回路が機能していないことを確認します。 テストは命を救うことができます。 次に、短絡や過負荷の原因を特定し、切れたヒューズを同じタイプと容量のヒューズと交換します。 通電中の回路にヒューズを挿入しないでください。

サーキットブレーカ

サーキットブレーカは、大電流容量の高電圧回路で長い間使用されてきましたが、他の多くの種類の回路で使用されることが増えています。 多くのタイプが利用可能で、即時および遅延開始、および手動または自動操作の選択を提供します。

サーキットブレーカは、熱と磁気の XNUMX つの一般的なカテゴリに分類されます。

サーマル サーキット ブレーカは、温度の上昇のみに反応します。 したがって、サーキット ブレーカの周囲温度の変化は、ブレーカがトリップするポイントに影響します。

一方、磁気回路遮断器は、回路を通過する電流の量にのみ反応します。 このタイプのブレーカーは、温度変動が大きく、回路ブレーカーを過大評価する必要がある場合、またはブレーカーが頻繁にトリップする場合に適しています。

高電流負荷を運ぶラインと接触した場合、保護回路は、障害によって引き起こされる過電流から電力線とシステムを保護するためだけに設計されているため、人身事故や機器の損傷を防ぐことはできません。

アースとの接触抵抗のため、ラインとアースに同時に接触している物体を通過する電流は、通常、トリップ電流よりも小さくなります。 人体に流れる故障電流は、身体の抵抗によってブレーカーが落ちない点までさらに減少する可能性があり、非常に危険です。 関連する回路保護デバイスのトリップしきい値が人的危険レベルをはるかに超えているため、有用なエネルギー伝送システムを維持しながら、電力線に障害を起こす物体への傷害または損傷を防ぐ電力システムを設計することは事実上不可能です。

基準と規制

国際規格と規制の枠組みを図 1 に示します (Winckler 1994)。 行は標準の地理的範囲 (世界 (国際)、大陸 (地域)、国内) に対応し、列は標準の適用分野に対応します。 IEC と国際標準化機構 (ISO) は両方とも、傘下の組織である合同会長調整グループ (JPCG) を共有しています。 ヨーロッパに相当するものは、Joint Presidents Group (JPG) です。

図 1. 国際規格と規制の枠組み

ELE040F1

各標準化団体は定期的に国際会議を開催しています。 さまざまな団体の構成は、標準化の進展を反映しています。

  Comité Europeen de normalization électrotechnique (CENELEC) は、欧州経済共同体を設立する 1957 年のローマ条約に署名した国の電気工学委員会によって作成されました。 13 人の創設メンバーは後に欧州自由貿易協会 (EFTA) のメンバーに加わり、現在の形の CENELEC は 1972 年 XNUMX 月 XNUMX 日にさかのぼります。

国際電気標準会議 (IEC) とは対照的に、CENELEC は、新しい標準の作成ではなく、加盟国における国際標準の実施に重点を置いています。 加盟国による IEC 規格の採用は任意ですが、欧州連合では CENELEC 規格および規制の採用が義務付けられていることを思い出すことは特に重要です。 CENELEC 規格の 90% 以上は IEC 規格から派生しており、それらの 70% 以上は同一です。 CENELEC の影響力は東ヨーロッパ諸国の関心も集めており、そのほとんどが 1991 年に加盟メンバーになりました。

今日知られている ISO の前身である国際試験材料協会は、1886 年に設立され、第一次世界大戦まで活動し、その後、国際協会としての機能を停止しました。 米国材料試験協会 (ASTM) のようないくつかの国家組織は生き残った。 1926 年、国際標準協会 (ISA) がニューヨークで設立され、第二次世界大戦まで活動を続けました。 ISA は 1946 年に ISO に置き換えられ、ISO は電気工学と電気通信を除くすべての分野を担当しています。 の ヨーロッパ正規化委員会 (CEN) は ISO に相当する欧州規格であり、CENELEC と同じ機能を持っていますが、CEN 規格の 40% のみが ISO 規格から派生しています。

国際的な経済統合の現在の波は、標準化の分野で共通の技術データベースの必要性を生み出しています。 このプロセスは現在、世界のいくつかの地域で進行中であり、新しい標準化団体がヨーロッパ以外で発展する可能性があります。 CANENA は、北米自由貿易協定 (NAFTA) 加盟国 (カナダ、メキシコ、および米国) によって作成された地域標準化機関です。 米国内の施設の配線は、National Electrical Code、ANSI/NFPA 70-1996 によって管理されています。 この規範は、北米および南米の他のいくつかの国でも使用されています。 これは、電気事業システムへの接続ポイントを超えた構内配線設備の設置要件を提供します。 これは、公共および民間の建物内または上への導電体および機器の設置を対象としています。これには、モービル ホーム、RV 車、フローティング ビルディング、ストック ヤード、カーニバル、駐車場およびその他の敷地、工業用変電所が含まれます。 浮体式建造物以外の船舶または船舶(鉄道のローリングストップ、航空機、または自動車)への設置は対象外です。 また、National Electric Code は、National Electrical Safety Code によって通常規制されているその他の領域 (通信ユーティリティ機器の設置や電気ユーティリティの設置など) には適用されません。

電気設備の操作に関するヨーロッパおよびアメリカの規格

ヨーロッパ規格EN 50110-1、 電気設備の操作 (1994a) CENELEC タスク フォース 63-3 によって作成されたもので、電気設備の操作および電気設備の近くでの操作および作業活動に適用される基本文書です。 この規格は、すべての CENELEC 加盟国の最小要件を設定しています。 追加の国家規格は、規格 (EN 50110-2) の別のサブパートで説明されています。

この規格は、電力の生成、送電、変換、配電、および使用のために設計され、一般的に遭遇する電圧レベルで動作する設備に適用されます。 一般的な設備は低電圧で動作しますが、この規格は超低電圧および高電圧の設備にも適用されます。 設置は、恒久的かつ固定的 (例えば、工場やオフィス複合体での配電設備) または可動式のいずれかです。

電気設備上またはその近くでの作業の安全な操作および保守手順は、規格に定められています。 対象となる作業には、あらゆる種類の電気工事に加えて、架空線や地中ケーブルの近くでの建設などの非電気工事が含まれます。 航空機や船に搭載されているものなど、特定の電気設備は、規格の対象外です。

米国における同等の規格は、National Electrical Safety Code (NESC)、American National Standards Institute (1990) です。 NESC は、電力および通信信号の生成ポイントから送電網を介して顧客の施設への配送ポイントまでのユーティリティ施設および機能に適用されます。 鉱山や船舶など、特定の施設は NESC の対象外です。 NESC のガイドラインは、電力供給、通信回線、および関連機器の設置、操作、または保守に従事する作業員の安全を確保することを目的としています。 これらのガイドラインは、指定された条件下での労働安全および公衆安全の最低限の許容基準を構成します。 このコードは、設計仕様または取扱説明書として意図されたものではありません。 正式には、NESC は米国に適用される国家安全コードとみなされなければなりません。

ヨーロッパとアメリカの両方の規格の広範な規則は、電気設備での作業の安全な遂行を規定しています。

欧州基準 (1994a)

定義

この規格は、最も一般的な用語の定義のみを提供します。 詳細については、International Electrotechnical Commission (1979) を参照してください。 この規格の目的上、電気設備とは、電気エネルギーの生成、伝送、変換、配電、および使用に関与するすべての機器を指します。 これには、電池やコンデンサを含むすべてのエネルギー源が含まれます (ENEL 1994; EDF-GDF 1991)。

基本理念

安全な操作: 電気設備の上、またはその近くでの安全な作業の基本原則は、作業を開始する前に電気的リスクを評価する必要があることです。

担当者: 電気設備のある場所、またはその近くで作業するための最良の規則と手順は、作業者がそれらに完全に精通しておらず、それらを厳密に遵守していない場合、何の価値もありません。 電気設備の上、電気設備、または電気設備の近くでの作業に携わるすべての人員は、その作業に適用される安全要件、安全規則、および会社のポリシーについて説明を受けなければなりません。 作業が長い場合や複雑な場合は、この指示を繰り返す必要があります。 労働者は、これらの要件、規則、および指示に従う必要があります。

組織: 各電気設備は、電気設備を管理する指定された担当者の責任の下に置かれるものとします。 複数の施設を含む事業の場合、各施設を管理する指定された担当者が互いに協力することが不可欠です。

各作業活動は、作業を管理する指名された人物の責任となります。 作業がサブタスクで構成される場合、各サブタスクの安全に責任を持つ担当者が指定され、それぞれがコーディネーターに報告します。 同じ人物が、指定された作業管理者と指定された電気設備管理者を兼ねることができます。

コミュニケーション: これには、人と人の間で情報を伝達するすべての手段、つまり、話し言葉(電話、ラジオ、スピーチを含む)、書面(ファックスを含む)、視覚的手段(インストルメント パネル、ビデオ、信号、ライトを含む)が含まれます。

電気設備の安全な運用に必要なすべての情報、たとえば、ネットワーク配置、開閉装置の状態、および安全装置の位置を正式に通知する必要があります。

職場: 適切な作業スペース、アクセス、および照明は、作業が行われる電気設備、その近く、または電気設備に提供されるものとします。

ツール、機器、および手順: ツール、機器、および手順は、関連する欧州規格、国内規格、および国際規格が存在する場合、これらの要件に準拠するものとします。

図面とレポート: 設備の図面とレポートは最新のもので、すぐに利用できるものでなければなりません。

看板: 設備の稼働中および作業中は、必要に応じて、特定の危険に注意を喚起する適切な標識を表示する必要があります。

標準作業手順

営業活動: 操作アクティビティは、電気設備の電気的状態を変更するように設計されています。 次の XNUMX つのタイプがあります。

  • 電気設備の電気的状態を変更することを意図した操作。たとえば、機器を使用するため、設備または設備のセクションを接続、切断、開始または停止して作業を実行するため。 これらのアクティビティは、ローカルまたはリモート コントロールで実行できます。
  • 有資格者または訓練を受けた作業者が実行するデッドワーキング前またはデッドワーキング後の再接続。

 

機能チェック: これには、測定、テスト、および検査手順が含まれます。

測定は、電気設備で物理データを収集するために使用される活動の全範囲として定義されます。 測定は、有資格の専門家が行うものとします。

テストには、電気設備の動作または電気的、機械的、または熱的状態を検証するために設計されたすべての活動が含まれます。 試験は有資格者が実施するものとします。

検査とは、電気設備が適用される指定された技術および安全規則に準拠していることを確認することです。

作業手順

一般: 電気設備の管理責任者と作業の管理責任者の両方が、作業開始前と完了時に、労働者が具体的かつ詳細な指示を受けられるようにするものとします。

作業の開始前に、指定された作業管理者は、指定された電気設備管理者に、意図する作業の性質、場所、および電気設備への影響を通知するものとします。 この通知は、特に作業が複雑な場合は、できれば書面で行う必要があります。

作業活動は、デッドワーク、ライブワーク、ライブ設備の近くでの作業の XNUMX つのカテゴリに分類できます。 作業の種類ごとに、感電、短絡、およびアークから保護するように設計された対策が開発されています。

誘導: 誘導電流の影響を受ける電線で作業する場合は、次の予防措置を講じる必要があります。

  • 適切な間隔で接地する。 これにより、導体とアース間の電位が安全なレベルに低下します
  • 作業現場の等電位ボンディング; これにより、ワーカーが誘導ループに入るのを防ぎます。

 

気象条件: 稲妻が見えたり、雷鳴が聞こえたりした場合、屋外の設備または架空送電線に直接接続された屋内の設備で、作業を開始または継続してはなりません。

デッドワーキング

以下の基本的な作業慣行は、作業中、作業現場の電気設備が停止したままであることを保証します。 明確な禁忌がない限り、記載されている順序で実践を適用する必要があります。

完全な切断: 作業が行われる設備のセクションは、すべての電源から絶縁され、再接続されないように保護されなければなりません。

再接続に対する保護: 作業のために電気設備を分離するために使用されるすべての回路遮断装置は、できれば操作機構をロックすることによって、ロックアウトする必要があります。

インストールが停止していることの確認: 電流が流れていないことは、作業現場または作業現場にできるだけ近い電気設備のすべての極で検証されるものとします。

接地と短絡: すべての高電圧および一部の低電圧の作業現場では、作業するすべての部品を接地し、接続を外した後に短絡する必要があります。 接地および短絡システムは、最初にアースに接続する必要があります。 接地するコンポーネントは、接地してからシステムに接続する必要があります。 実用的な限り、接地および短絡システムは作業現場から見えるようにする必要があります。 低電圧および高電圧の設備には、固有の要件があります。 これらのタイプの設置では、作業現場のすべての側面と現場に入るすべての導体を接地し、短絡する必要があります。

隣接する充電部からの保護: 作業現場付近の電気設備の一部を停止できない場合は、追加の保護手段が必要です。 労働者は、作業を管理する指定された人から許可を得る前に作業を開始してはならず、電気設備を管理する指定された人から許可を受けなければなりません。 作業が完了したら、作業員は作業現場を離れ、工具と機器を保管し、接地および短絡システムを取り外す必要があります。 作業を管理する指名された担当者は、電気設備を管理する指名された担当者に、設備が再接続できるようになったことを通知するものとします。

ライブワーキング

一般: ライブワーキングとは、電流の流れのあるゾーン内で行われる作業です。 ライブ作業ゾーンの寸法に関するガイダンスは、標準 EN 50179 に記載されています。感電、アーク放電、および短絡を防止するように設計された保護手段を適用する必要があります。

トレーニングと資格: 有資格者または訓練を受けた労働者が実際の作業を行う能力を開発および維持するために、特定の訓練プログラムを確立するものとします。 プログラムを完了すると、労働者は特定の電圧で特定のライブワークを実行するための資格評価と承認を受け取ります。

資格の維持: ライブワーキングを実行する能力は、練習または新しいトレーニングのいずれかによって維持されるものとします。

仕事のテクニック: 現在、さまざまなタイプの充電部と、感電、アーク放電、および短絡を防ぐために必要な機器への適用性によって区別される、XNUMX つの認識された技術があります。

  • ホットスティック作業
  • 絶縁手袋作業
  • 素手での作業。

 

各技法には異なる準備、機器、およびツールが必要であり、最も適切な技法の選択は、問題の作品の特性によって異なります。

道具と機材: ツール、機器、およびシステムの特性、保管、保守、輸送、および検査を指定する必要があります。

気象条件: 断熱性、視認性、労働者の機動性がすべて低下するため、悪天候でのライブ作業には制限が適用されます。

作業組織: 作業は適切に準備されなければなりません。 複雑な作業については、書面による準備を事前に提出する必要があります。 設置全般、特に作業が行われるセクションは、必要な準備と一致する状態に維持する必要があります。 指定された作業管理者は、指定された電気設備管理者に、作業の性質、作業が行われる設備内の場所、および作業の推定所要時間を通知するものとします。 作業を開始する前に、作業者は、作業の性質、関連する安全対策、各作業者の役割、および使用するツールと機器について説明を受けなければなりません。

超低電圧、低電圧、および高電圧の設置には、特定の慣行が存在します。

充電部付近での作業

一般: 公称電圧が 50 VAC または 120 VDC を超える充電部の近くでの作業は、充電部に触れたり、充電部に立ち入らないようにするための安全対策が適用されている場合にのみ実行する必要があります。 この目的のために、スクリーン、バリア、エンクロージャー、または断熱カバーを使用することができます。

作業を開始する前に、指定された作業管理者は作業員、特に充電部付近での作業に不慣れな作業員に、作業現場で守らなければならない安全距離、従うべき主な安全慣行、および作業員全体の安全を確保する行動の必要性。 作業場の境界を正確に定義してマークし、異常な作業条件に注意を向ける必要があります。 この情報は、特に労働条件の変更後、必要に応じて繰り返されるものとします。

労働者は、自分の体の一部や物体がライブ ゾーンに入らないようにする必要があります。 工具、ケーブル エンド、パイプ、はしごなどの長い物体を取り扱うときは、特に注意する必要があります。

スクリーン、バリア、エンクロージャーまたは断熱カバーによる保護: これらの保護装置の選択と設置により、予測可能な電気的および機械的ストレッサーに対する十分な保護を確保する必要があります。 作業中は、機器を適切に保守し、安全に保つ必要があります。

メンテナンス

一般: メンテナンスの目的は、電気設備を必要な状態に維持することです。 メンテナンスには、予防的(つまり、故障を防ぎ、機器を正常な状態に保つために定期的に実施する)または是正的(つまり、欠陥のある部品を交換するために実施する)があります。

メンテナンス作業は、次の XNUMX つのリスク カテゴリに分類できます。

  • 電気ショックの危険を伴う作業。ライブ作業および充電部の近くでの作業に適用される手順に従う必要があります。
  • 完全なライブ作業手順がない場合でも、機器の設計によりメンテナンス作業を実行できる作業。

 

担当者: 作業を実施する人員は、適切な資格または訓練を受けており、適切な測定および試験ツールおよびデバイスを備えている必要があります。

修理作業: 修理作業は次の手順で構成されます。 障害の修正および/またはコンポーネントの交換; インストールの修理されたセクションの再試運転。 これらの各ステップには、特定の手順が必要になる場合があります。

交換作業: 一般に、高電圧設備のヒューズ交換はデッドワークとして行われます。 ヒューズの交換は、資格のある作業者が適切な作業手順に従って行う必要があります。 ランプやスターターなどの取り外し可能な部品の交換は、デッドワークとして実施する必要があります。 高電圧設備では、修理手順は交換作業にも適用されるものとします。

電気的危険に関する担当者のトレーニング

効果的な作業組織と安全トレーニングは、組織、予防プログラム、および労働安全衛生プログラムを成功させるための重要な要素です。 労働者は、安全かつ効率的に仕事を行うための適切なトレーニングを受けなければなりません。

従業員のトレーニングを実施する責任は経営陣にあります。 経営陣は、組織が目標を達成する前に、従業員が一定のレベルで実行する必要があることを認識しなければなりません。 これらのレベルを達成するためには、労働者のトレーニング ポリシー、ひいては具体的なトレーニング プログラムを確立する必要があります。 プログラムには、トレーニングと資格認定の段階を含める必要があります。

ライブワーキングプログラムには、次の要素を含める必要があります。

トレーニング: 一部の国では、プログラムとトレーニング施設は、ライブワーキング委員会または同様の機関によって正式に承認される必要があります。 プログラムは主に実践的な経験に基づいており、技術的な指導によって補完されます。 トレーニングは、実際の作業が行われるものと同様に、屋内または屋外のモデルの設置に関する実践的な作業の形を取ります。

資格: ライブ ワーキングの手順は非常に厳しいものであり、適切な人を適切な場所で使用することが不可欠です。 これは、さまざまなスキル レベルの有資格者が利用できる場合に最も簡単に達成できます。 作業を管理する指名された人は、資格のある労働者でなければなりません。 監督が必要な場合は、有資格者が行う必要があります。 作業者は、電圧と複雑さが資格またはトレーニングのレベルに対応する設備でのみ作業する必要があります。 一部の国では、資格は国家基準によって規制されています。

最後に、労働者は、基本的な救命技術について指導および訓練を受ける必要があります。 詳細については、応急処置の章を参照してください。

 

戻る

免責事項: ILO は、この Web ポータルに掲載されているコンテンツが英語以外の言語で提示されていることについて責任を負いません。英語は、オリジナル コンテンツの最初の制作およびピア レビューに使用される言語です。その後、特定の統計が更新されていません。百科事典の第 4 版 (1998 年) の作成。

内容