Руководством ieee 1584 2002

Current projects that have been authorized by the IEEE SA Standards Board to develop a standard.

---

Standards approved by the IEEE SA Standards Board that are within the 10-year lifecycle.

---

These standards have been replaced with a revised version of the standard, or by a compilation of the original active standard and all its existing amendments, corrigenda, and errata.

---

These standards have been removed from active status through a ballot where the standard is made inactive as a consensus decision of a balloting group.

---

No Inactive-Withdrawn Standards

These standards are removed from active status through an administrative process for standards that have not undergone a revision process within 10 years.

---

No Inactive-Reserved Standards

120

охрана труда

Влияние параметров 
электрической дуги на 
выбор СИЗ персонала 
электроэнергетики

УДК 331.453:621.31

Э

нергетическая  отрасль 

во  всем  мире  традици-

онно связана с высоким 

уровнем  электротравма-

тизма. При этом одним из самых 

опасных  факторов  поражения 

является  электрическая  дуга,  ко-

торая  характеризуется  большой 

плотностью  тока  и  высокой  тем-

пературой.

По  экспертным  оценкам,  на 

российских  энергетических  объ-

ектах  в  результате  воздействия 

электрической  дуги  ежегодно  по-

гибает от 7 до 10 человек. Схожую 

ситуацию можно увидеть и в дру-

гих странах. Так, например, в США 

каждый день происходят от 10 до 

15 серьезных вспышек электриче-

ской  дуги,  которые  приводят  как 

к летальным исходам, так и к ожо-

говым травмам, требующим лече-

ния в специальных ожоговых цен-

трах [1]. 

Учитывая  достаточно  весо-

мый  вклад  несчастных  случаев 

в результате поражения персона-

ла  электрической  дугой  в  общий 

уровень  электротравматизма  на 

энергетических  объектах,  выбор 

средств  индивидуальной  защи-

ты  (СИЗ),  способных  обеспечить 

максимально возможную безопас-

ность  работника,  имеет  особую 

актуальность. Основные подходы 

к  выбору  таких  СИЗ  во  многом 

определяет сам механизм возник-

новения дуги.

Электрическая  дуга  по  своей 

сути представляет собой молнию 

(разряд),  при  мгновенном  пере-

крытии воздушного зазора между 

проводниками  или  проводниками 

и  землей.  При  этом  всегда  име-

ется запускающее такую вспышку 

событие,  часто  связанное  с  вме-

шательством человека.

Основными  причинами  и  спо-

собствующими  факторами  вспы-

шек электрической дуги являются:

– неисправность/отказ  электро-

оборудования; 

– ошибочные действия персонала;

– внешние воздействия. 

Процесс  образования  элек-

трической дуги может быть упро-

щенно  представлен  следующим 

образом:  в  момент  расхождения 

контактов  на  контактном  проме-

жутке  быстро  восстанавливается 

напряжение.  Поскольку  при  этом 

расстояние  между  контактами 

мало,  возникает  электрическое 

поле  высокой  напряженности, 

под  воздействием  которого  с  по-

верхности  электрода  вырывают-

ся  электроны.  Они  разгоняются 

в электрическом поле и при ударе 

в  нейтральный  атом  отдают  ему 

свою кинетическую энергию. Если 

этой  энергии  достаточно,  чтобы 

оторвать  хотя  бы  один  электрон 

с  оболочки  нейтрального  атома, 

то происходит процесс ионизации.

Образовавшиеся  свободные 

электроны  и  ионы  составляют 

плазму  ствола  дуги,  то  есть  ио-

низированного канала, в котором 

горит  дуга  и  обеспечивается  не-

прерывное движение частиц. При 

В

статье

описан

процесс

образования

дуги

, 

рассмотрены

методики

опреде

—

ления

падающей

энергии

электрической

дуги

и

основные

подходы

к

выбору

термостойких

СИЗ

для

защиты

персонала

электроэнергетических

предприятий

от

воздействия

дуги

, 

а

также

даны

предложения

по

улучшению

методики

опре

—

деления

падающей

энергии

электрической

дуги

, 

обеспечивающие

дальнейшее

повышение

безопасности

данного

вида

работ

.

Королев

И

.

В

.,

к.т.н., доцент кафедры 

ИЭиОТ ФГБОУ ВО 

«НИУ «МЭИ»

Галунов

И

.

С

.,

руководитель 

отдела АО «ФПГ 

ЭНЕРГОКОНТРАКТ»

Щербачева

О

.

С

.,

аспирант кафедры 

ИЭиОТ ФГБОУ ВО

«НИУ «МЭИ»

Ключевые

слова

: 

электрическая дуга, 

вспышка дуги, безопас-

ность работ, термостой-

кие СИЗ

121

этом  отрицательно  заряженные 

частицы  (в  первую  очередь  — 

электроны)  движутся  в  одном 

направлении  (к  аноду),  а  атомы 

и  молекулы  газов,  лишенные  од-

ного  или  нескольких  электронов 

и  являющиеся  положительно  за-

ряженными  частицами,  —  в  про-

тивоположном направлении (к ка-

тоду). 

В  стволе  дуги  проходит  боль-

шой  ток  и  создается  высокая 

температура.  Такая  температура 

ствола  дуги  приводит  к  термо-

ионизации — процессу образова-

ния ионов вследствие соударения 

молекул  и  атомов,  обладающих 

большой  кинетической  энергией 

при высоких скоростях их движе-

ния (молекулы и атомы среды, где 

горит  дуга,  распадаются  на  элек-

троны  и  положительно  заряжен-

ные  ионы).  Интенсивная  термо —

ионизация  поддерживает  высо-

кую проводимость плазмы. Поэто-

му падение напряжения по длине 

дуги невелико.

В  дуге  можно  отметить  три 

области,  весьма  различные  по 

характеру  протекающих  в  них 

процессов. Непосредственно к от-

рицательному  электроду  (катоду) 

дуги  прилегает  область  катодно-

го  падения  напряжения.  Далее 

идет плазменный ствол дуги. Не-

посредственно к положительному 

электроду  (аноду)  прилегает  об-

ласть анодного падения напряже-

ния.  Эти  области  схематично  по-

казаны на рисунке 1.

В обычных условиях воздух яв-

ляется  хорошим  изолятором.  Не-

обходимое для пробоя воздушно-

го промежутка в 1 см напряжение 

составляет  около  30  кВ.  Чтобы 

воздушный промежуток стал про-

водником,  необходимо  создать 

в  нем  определенную  концентра-

цию заряженных частиц (электро-

нов и ионов).

Очевидно, что при выборе СИЗ 

для  защиты  от  дуги  необходимо 

учитывать  потенциальную  опас-

ность  воздействия  дуги,  которая 

во многом зависит:

– от  мощности  источника  излу-

чения, характеризующегося си-

лой  тока  короткого  замыкания, 

и  (как  следствие)  силой  тока 

в самой дуге, и длительностью 

ее горения;

– от  удаленности  персонала  от 

источника излучения;

– от  параметров  окружающей 

среды  (влажности  воздуха 

и атмосферного давления).

Основным показателем защит-

ных  свойств  СИЗ  является  спо-

собность ослаблять тепловое воз-

действие  электрической  дуги  на 

кожу человека до уровня, который 

не сможет вызвать тяжелые ожо-

говые  травмы.  Этот  показатель 

устанавливается 

эксперимен-

тально на основании результатов 

испытаний,  проходящих  в  соот-

ветствии с требованиями методи-

ки ГОСТ Р 12.4.234-2012 [3] в ак-

кредитованных  лабораториях  на 

специальной установке.

В основе методики лежат под-

твержденные экспериментальные 

данные (эталонная кривая Столл), 

которые  определяют  предел  фи-

зиологических способностей кожи 

человека  противостоять  воздей-

ствию  теплового  излучения  до 

возникновения  ожогов  II  степени. 

Кривая  задает  предельные  зна-

чения  скорости  изменения  тем-

пературы  на  поверхности  кожи 

человека,  которые  не  приведут 

к  возникновению  ожогов  (рису-

нок 2).

В  России  для  определения 

основных  принципов  выбора 

комплектов  для  защиты  от  воз-

действия  электрической  дуги 

используются 

Методические 

указания  [6],  в  которых  указаны 

требования к СИЗ от термических 

воздействий, то есть обеспечение 

комплексной термостойкой защи-

ты работающего. Но данный доку-

мент в настоящее время не имеет 

правового статуса и может приме-

няться только как справочный.

В мире существуют различные 

методики  определения  падающей 

энергии  электрической  дуги.  На-

циональный  электротехнический 

кодекс (NEC) [2] представляет со-

бой  стандарт  конструирования, 

монтажа  и  проверки  электриче-

ского оборудования и систем. Для 

обеспечения безопасности работы 

около находящегося под напряже-

нием электрооборудования введен 

стандарт  обеспечения  безопас-

ного  проведения  электротехниче-

ских  работ  —  общенациональное 

соглашение  NFPA  70E,  которое 

применяется  в  США  на  промыш-

ленных  предприятиях.  В  стандар-

те NFPA 70E рассматриваются во-

просы,  связанные  с  безопасными 

методами  работы,  безопасностью 

технического обслуживания и тре-

бованиями  к  безопасности  для 

специального оборудования. 

Область катодного

падения напряжения

Плазменный ствол

Электрическая дуга

Область анодного

падения напряжения

Рис

. 1. 

Строение

электрической

дуги

Рис

. 2. 

Эталонная

кривая

Столл

По

дъе

м те

мперат

уры о

т нор

м

альной 

те

мперат

уры тела чел

ов

ека (36,6°С)

Время воздействия, сек

25

25°С

20°С

15°С

10°С

5°С

20

15

10

5

№

 3 (60) 2020

122

ОХРАНА ТРУДА

Данный  документ  предпола-

гает выбор СИЗ с соответствую-

щим уровнем защиты по уровню 

риска рабочего места. В соответ-

ствии с NFPA 70E, работодатели 

при определении потенциальной 

энергии  опасности  и  защитных 

границ  зон  для  безопасной  ра-

боты обязаны выполнять анализ 

опасности  вспышки  дуги,  кото-

рая  представляет  собой  неже-

лательный  электрический  раз-

ряд,  проходящий  через  воздух, 

сопровождающийся  ярким  све-

том  и  интенсивным  тепловыде-

лением.

Анализ опасности дугового за-

мыкания  может  быть  выполнен 

путем  расчета  потенциальной 

падающей  энергии  оборудования 

или с использованием классифи-

кации категорий опасности/риска. 

Защитная  одежда  должна  соот-

ветствовать расчетной падающей 

энергии или соответствующей ка-

тегории риска.

Анализ  опасности  поражения 

электрическим  током  позволяет 

определить напряжение, под кото-

рое может попасть работник, тре-

бования  к  границам  зон  для  без-

опасной работы и характеристики 

СИЗ,  необходимые  для  сведения 

к  минимуму  возможности  пора-

жения  человека  электрическим 

током.  В  рамках  стандарта  NFPA 

70E  предусмотрено  определение 

зон  и  границ  зон  (расстояний)  от 

электрооборудования,  в  которых 

возможно  поражение  работника 

электрической  дугой  (таблица  1). 

При этом выделяют три вида зон: 

допустимую,  ограниченную  и  за-

прещенную  (рисунок  3).  В  Рос-

сии аналогичный подход отражен 

в Правилах охраны труда при экс-

плуатации  электроустановок  [4], 

где  регламентируются  допусти-

мые  расстояния  до  токоведущих 

частей  электроустановок,  нахо-

дящихся  под  напряжением.  При 

этом  в  NFPA  70E  не  только  учи-

тывается  безопасная  дистанция 

от  электроустановки,  но  и  произ-

водится расчет границы вспышки 

дуги. 

Анализ  опасности  дугового 

разряда проводится с целью за-

щиты персонала от травм, полу-

чаемых при термическом воздей-

ствии  вспышки  электрической 

дуги.  С  учетом  анализа  опасно-

сти  вспышки  или  оценки  риска 

выполняемой  работы  можно  по-

добрать  оптимальный  уровень 

защиты СИЗ.

Для  подбора  термостойкой 

спецодежды для защиты от терми-

ческих рисков электрической дуги 

используют следующие основные 

параметры в качестве оценки воз-

действия на человека [2, 3]: 

– падающая  энергия 

E

п

  (incident 

energy)  —  тепловая  энергия, 

получаемая  единицей  площа-

ди,  как  прямой  результат  воз-

действия электрической дуги;

– пороговая  энергия  вскрытия 

E

пв50

 (break open threshold ener-

gy)  —  значение  падающей 

энергии  на  ткань  или  пакет 

материалов,  при  котором 

существует  50%  вероятности, 

что  количество  тепла,  пере-

данного через образец, доста-

точно для его вскрытия;

– значение электродугового тер-

мического  воздействия  ЗЭТВ 

(arc thermal performance value, 

ATPV)  —  количество  пада-

ющей  энергии,  прошедшее 

сквозь  материал  или  пакет 

материалов и с 50-процентной 

вероятностью 

достаточной 

для  возникновения  ожоговой 

травмы второй степени (в соот-

ветствии с кривой Столл). 

При  электродуговых  испыта-

ниях для определения уровня за-

щиты материала или пакета мате-

риалов, из которых в дальнейшем 

изготавливаются 

термостойкие 

костюмы  и  комплектующие,  па-

дающая энергия измеряется в ка-

лориях на квадратный сантиметр 

(кал/см

2

).  Общие  технические 

требования  и  методы  испытаний 

к специальной одежде для защи-

ты  от  термических  рисков  элек-

трической дуги прописаны в ГОСТ 

Р 12.4.234-2012 [3].

В  зависимости  от  значения 

падающей  энергии,  выделяемой 

электрической  дугой,  термостой-

кую спецодежду подразделяют по 

ЗЭТВ или 

E

пв50

 в кал/см

2

 на следу-

ющие уровни защиты [3]:

1-й уровень — не менее 5;

2-й уровень — не менее 10;

3-й уровень — не менее 20;

Табл. 1. Зоны и границы зон (расстояния)

для безопасной работы и защиты от электрической дуги 

Системное

напряжение

Допустимая

зона

Ограниченная 

зона

Запрещенная

зона

До 750 В

1070 мм

305 мм

25 мм

От 750 В до 15 кВ

1525 мм

660 мм

178 мм

От 15 кВ до 36 кВ

1830 мм

788 мм

254 мм

От 36 кВ до 46 кВ

2440 мм

840 мм

432 мм

Рис

. 3. 

Зоны

и

границы

зон

для

безопасной

работы

и

защиты

от

электри

—

чес

кой

дуги

Граница

вспышки

дуги

Граница

ограниченного

подхода

Граница

опасного

подхода

Запре-

щенная

зона

Ограни-

ченная

зона

Допус-

тимая

зона

123

4-й уровень — не менее 30;

5-й уровень — не менее 40;

6-й уровень — не менее 60;

7-й уровень — не менее 80;

8-й уровень — 100±5.

На величину падающей энер-

гии  Eп  влияет  ориентация  элек-

тродов  (токоведущих  частей) 

в  пространстве.  Основное  отли-

чие — в конвективной составля-

ющей  теплообмена.  Массы  теп-

лого  воздуха  всегда  стремятся 

переместиться вверх, что оказы-

вает  значительное  расхождение 

результатов  при  проведении  ис-

пытаний  при  вертикальной  и  го-

ризонтальной ориентации прово-

дников.

Обзор  основных  существую-

щих в мире методик определения 

падающей  энергии  электриче-

ской дуги и соответствующих про-

граммных продуктов представлен 

в таблице 2.

Для оценки значения электро-

дугового  термического  воздей-

ствия  конкретной  электроуста-

новки  необходимы  следующие 

данные:

– величина тока короткого замы-

кания;

– расстояние  между  электрода-

ми электрической дуги; 

– напряжение  электрооборудо-

вания; 

– расстояние от источника элек-

трической  дуги  до  тела  чело-

века; 

– продолжительность 

воздей-

ствия  электрической  дуги  до 

момента срабатывания отклю-

чающих устройств; 

– т и п   р а с п р ед ел и тел ь н о го 

устройства (ОРУ или ЗРУ);

– вариант  расположения  токо-

ведущих частей (электродов). 

Методологию для расчета по-

тенциальных опасностей вспыш-

ки  дуги  предоставляет  стандарт 

IEEE  1584-2018  «Руководство 

IEEE  для  выполнения  расчетов 

опасности  вспышки  дуги»  [5]. 

Важным  параметром  для  расче-

та энергии дуги в соответствии с 

данным стандартом является ток 

короткого замыкания (Iкз), так как 

он  существенно  влияет  на  силу 

тока в теле самой дуги, что также 

влияет  на  итоговые  результаты 

расчетного  значения  падающей 

энергии. 

Комитет  IEEE  Std  1584-2002 

Guide  for  Performing  Arc-Flash 

Табл. 2. Обзор существующих в мире методик определения падающей энергии электрической дуги

№ 

Методы расчета

дуговой вспышки

Преимущества

Недостатки

1

Модели и методы, описан-

ные в стандарте IEEE Std 

1584

TM

-2018 «Руководство 

Института инженеров по 

электротехнике и электро-

ники по методике рас-

чета опасных факторов 

дуговой вспышки» (Guide 

for Performing Arc-Flash 

Hazard Calculations)

Наиболее полный документ, описывающий методи-

ку определения параметров электрооборудования 

для проведения расчета потенциальной падающей 

энергии.  Основан  на  анализе  результатов  более 

2300  лабораторных  испытаний.  Разработан  при 

содействии NFPA. Применяется для расчета тока 

дуги,  теплового  потока  дуги,  определения  границ 

дуговой  вспышки  и  подбора  защитных  устройств 

(времени их срабатывания) для ограничения тер-

мического  воздействия  и  установления  безопас-

ных расстояний. В редакции 2018 года множество 

изменений  (относительно  редакции  2002  года) 

и  дополнительно  —  учет  пространственного  рас-

положения электродов и размера ячейки.

Имеются 2 модели с эмпирически 

выведенными формулами: для ЭУ 

до 600 В и для ЭУ до 15 кВ с токами 

короткого  замыкания  0,5÷106  кА 

и  0,2  ÷  65  кА  соответственно,  то 

есть  для  ЭУ  с  классом  напряже-

ния выше 15 кВ может быть при-

менена  только  экстраполяция  со 

значительными  погрешностями.

Сложные  и  громоздкие  формулы 

с  поэтапными  промежуточными 

расчетами.  Применение  Руковод-

ства не гарантирует точность рас-

четов и защиту персонала.

2

Программы по инженерно-

му анализу электрических 

цепей на основе прин-

ципиальных схем (SKM, 

EasyPower

®

, ETAP) 

Позволяют производить автоматизированный рас-

чет токов КЗ с интегрированными калькуляторами 

расчета возможной энергии электродуги. 

Требуется  закупка  ПО,  установ-

ка  и  применение  на  всем  пред-

приятии.  Требует  сбора  огром-

ного  количества  данных  (более 

1000  параметров).  В  подобных 

программах невозможна отрисов-

ка  реально  существующих  схем 

ЭУ,  реализованных  в  РФ.  Огра-

ничен выбор заданных вариантов 

оборудования (некоторое предла-

гается на выбор только из выпада-

ющего списка).

3

Готовые таблицы амери-

канской Национальной 

ассоциации пожарной за-

щиты NFPA 70E ed.2018 

Применяются в США на промышленных предпри-

ятиях без проведения расчета оценки риска. Обо-

рудование  подлежит  классификации  по  уровням 

риска. По уровню риска рабочего места подбира-

ются СИЗ с соответствующим уровнем защиты.

Не  применяются  в  электроэнер-

гетике,  где  действуют  стандарты 

NEC  и  ASTM.  Имеет  классифи-

кацию  оборудования  на  4  класса 

опасности до 40 кал/см

2

.

4

Программный продукт, 

разработанный лаборато-

рией Kinectrics Inc., Toronto: 

Калькулятор ARCPRO

TM

версия 3.0 (2017 год) 

Простота в использовании. Возможность расчетов 

E

п

 при однофазных и трехфазных КЗ, а также воз-

можность  выбора  ОРУ/ЗРУ.  Дополнительно  есть 

возможность расчета для ЭУ постоянного тока до 

1000 В.

Модель  ARCPROTM  3.0  имеет 

ограничения и оговорки: не прини-

мает  во  внимание  перемещение 

дуги, имеет диапазон применения 

(ЭУ до 120 кВ).

5

Калькулятор Duke Heat 

Flux Calculator Software 

by Alan Privette 

Бесплатная программа в свободном доступе, вы-

дает  приемлемые  результаты  при  расчетах  тока 

в диапазоне 1–10 кА.

Имеет  ограничения  по  диапазону 

применения.  Для  магистральных 

электросетей не применима.

№

 3 (60) 2020

124

Hazard  Calculations  на  основе 

тес товых данных разработал эм-

пирические  уравнения  для  рас-

чета  энергии  вспышки  дуги  для 

систем  переменного  тока.  Фор-

мулы стандарта IEEE 1584, полу-

чившиеся  на  основе  измерений, 

достаточно сложны, так как дуга 

является  случайным  динамиче-

ским процессом, и испытания на 

тестовых  установках  не  всегда 

будут  давать  данные,  идентич-

ные конкретному случаю.

Расчет энергии дуги зависит от 

многих составляющих, чья вариа-

тивность вносит значительную по-

грешность в измерения. Парамет-

ры самой установки существенно 

влияют  на  количество  падающей 

энергии,  но  также  дополнитель-

ное влияние оказывают и те фак-

торы, которыми пренебрегали при 

проведении испытаний, такие как 

влажность воздуха, наличие пере-

ходных  процессов,  нелинейность 

тока  КЗ  во  времени,  взаимное 

влияние элементов цепи и многое 

другое. 

Из всех факторов наибольшее 

влияние оказывают мощность ис-

точника излучения (дуга), характе-

ризующаяся силой тока КЗ и, как 

следствие,  силой  тока  в  самой 

дуге и длительностью ее горения, 

а  также  удаленность  персонала 

от источника излучения. Для воз-

можности аппроксимации резуль-

татов  на  другое  оборудование, 

отличное от испытательных уста-

новок,  принимается,  что  физика 

дуги  не  меняется,  импеданс  дуги 

остается  неизменным,  геометри-

ческая  пространственная  форма 

дуги  постоянна  и  прямолинейна, 

и  сохраняются  все  расстояния. 

Такие же факторы, как влажность 

воздуха,  атмосферное  давление, 

частички  испаренного  металла, 

конечно, тоже вносят коррективы, 

но  в  сравнении  с  основными  вы-

шеперечисленными параметрами 

ими можно пренебречь. 

Существенным  недостатком 

методологии  расчета,  предлага-

емой  в  [5],  является  достаточно 

большая  погрешность,  связан-

ная  с  высокой  неопределенно-

стью  и  вариативностью  данных, 

особенно при проведении расче-

тов  для  крупногабаритного  обо-

рудования  сверхвысоких  и  уль-

травысоких классов напряжения.

Ни одна из существующих ме-

тодик,  моделей  и  методов  рас-

чета  не  может  быть  применена 

без изменений для определения 

вероятного  значения  падаю-

щей энергии электрической дуги 

в  целях  выбора  оптимальных 

параметров  (уровня  защиты) 

термостойкой  спецодежды,  ис-

пользуемой  производственным 

персоналом  предприятий  рос-

сийской энергетики.

Наиболее  применимым  алго-

ритмом  определения  вероятно-

го  значения  падающей  энергии 

электрической дуги, основанным 

на использовании минимального 

набора  входных  данных  и  под-

твердившим  свою  эффектив-

ность,  в  частности,  в  условиях 

Северной  Америки,  является 

следующий:

– сбор данных об оборудовании;

– отнесение  электроустановки 

(рабочего места) к классу опас-

ности  поражения  термически-

ми  факторами  электрической 

дуги;

– определение  соответствующе-

го  классу  опасности  оборудо-

вания  уровня  защиты  термо-

стойкой спецодежды.

ВЫВОДЫ

1.  В  настоящее  время  в  нашей 

стране выбор СИЗ для защиты от 

воздействия  электрической  дуги 

на  персонал  электроэнергетиче-

ских  объектов  проводится  с  уче-

том  потенциальной  падающей 

энергии оборудования, но не учи-

тывает  ориентацию  электродов 

(токоведущих частей) в простран-

стве.  При  этом  учет  ориентации 

электродов  необходим,  так  как 

при этом увеличивается точность 

расчета падающей энергии.

2.  Для расчета вероятных значе-

ний  падающей  энергии  дуговых 

разрядов  от  электрооборудова-

ния,  эксплуатируемого  на  терри-

тории РФ, необходима разработка 

документа,  совмещающего  тре-

бования  стандартов  NFPA  70E, 

методологию  подхода  стандар-

та  IEEE-1584  и  адаптированного 

под  требования  ПОТЭЭ  по  без-

опасным  расстояниям  и  возмож-

ности  соотнесения  с  уровнями 

защиты СИЗ, указанных в ГОСТ Р 

12.4.234-2012.  

ЛИТЕРАТУРА

1.  NFPA 70E, arc fl ash, and safe and effi  cient thermography 

practices reliableplant. URL: https://www.reliableplant.com.

2.  NFPA  70.  Национальный  электротехнический  кодекс 

(NEC). Национальная ассоциация противопожарной за-

щиты (NFPA). URL: https://www.nfpa.org.

3.  ГОСТ  Р  12.4.234-2012.  Система  стандартов  безопас-

ности труда (ССБТ). Одежда специальная для защиты 

от термических рисков электрической дуги. Общие тех-

нические  требования  и  методы  испытаний.  URL:  http://

docs.cntd.ru/document/1200104572.

4.  Правила  по  охране  труда  при  эксплуатации  электро-

установок, утвержденные приказом Минтруда России от 

24 июля 2013 г. № 328н (с изменениями на 19 февраля 

2016 года). URL: https://base.garant.ru/70543150/. 

5.  IEEE  Std  1584-2002  Guide  for  Performing Arc-Flash  Ha-

zard Calculations. URL: https://standards.ieee.org/stan dard/

1584-2002.html.

6.  Методические  указания  по  выбору  комплектов  для  за-

щиты  от  воздействия  электрической  дуги.  URL:  https://

www.el-info.ru/metodicheskie-ukazaniya-po-vyboru-komp/.

REFERENCES

1.  NFPA 70E, arc fl ash, and safe and effi  cient thermography 

practices  reliableplant.  URL:  https://www.reliableplant.

com.

2.  NFPA 70. National Electrotechnical code (NEC). National Fire 

Protection Association. (NFPA). URL: https://www.nfpa.org.

3.  State  Standard  GOST  R  12.4.234-2012.  Occupational 

safety  standards  system.  Protective  clothing  for  thermal 

hazards  of  an  electric  arc.  General  technical  require-

ment  and  test  methods.  URL:  http://docs.cntd.ru/docu-

ment/1200104572.

4.  Rules of labor protection in electric installation operation 

approved by the order of the Ministry of Labor of RF dated 

July, 24, 2013 no. 328n (with amendments dated February, 

19, 2016). URL: https://base.garant.ru/70543150/. 

5.  IEEE Std 1584-2002 Guide for Performing Arc-Flash Haz-

ard Calculations. URL: https://standards.ieee.org/standard/

1584-2002.html.

6.  Methodical  guidelines  on  selection  of  arc  protection  sets. 

URL: https://www.el-info.ru/metodicheskie-ukazaniya-po-vy —

boru-komp/.

ОХРАНА ТРУДА

*Могут моделироваться большие размеры отверстий, но поправочный коэффициент рассчитан для 49 (дюймов). 

Раздел 4.11 IEEE 1584-2018 все еще рекомендует использование модели для однофазных систем и предполагает получение заниженных результатов.

Сводная информация по фактическим размерам тестовых корпусов, которые использовались для определения диапазонов модели:

Класс оборудования	Высота (mm)	Ширина (mm)	Глубина (mm)
15 kV Распределительное устройство 5 kV Распределительное устройство	1143*	762*	462*
15 kV MCC 5 kV Распределительное устройство	914.4	914.4	914.4
5 kV MCC	660.4	660.4	660.4
Низковольтное распределительное устройство	508	508	508
Поверхностные низковольтные распредустройства и электрощитки Кабельная соединительная коробка	355.6*	304.8*	≤ 203.2*
Глубокие низковольтные распредустройства и электрощитки Кабельная соединительная коробка	355.6*	304.8*	> 203.2*

*На основании размеров корпусов IEEE 1584-2002 

Уровни напряжения

Используемый в IEEE 1584 диапазон напряжений остался неизменным от 208 В до 15 кВ.

Диапазон низкого напряжения теперь составляет от 208 В до 600 В. 

В предыдущей версии IEEE 1584 (2002) ссылка на метод Ральфа Лии (Ralph Lee) позволяла использовать его в этих условиях, хоть и было доказано, что он дает полностью отличные от реальности результаты. Физическое поведение дуги и режимы короткого замыкания также полностью отличаются для подвесного оборудования, работающего на открытом воздухе. В следующей таблице сжато представлено применение различных моделей в зависимости от уровней напряжения в диапазоне от 0,208 до 15 кВ и выше.

Зеленый (G) – непосредственно применимо / Желтый (Y) – возможно с учетом проектных допущений

Не закрашено – неприменимо.

Обратите внимание, что метод Ральфа Лии (Ralph Lee) не должен вообще использоваться при напряжениях свыше 15 кВ, однако, поскольку он ранее применялся ЕТАР в качестве альтернативы методу IEEE 1584-2002, ЕТАР допускала такой вариант расчета, но с выдачей предупреждения.   

Модель тока дуги (0.208 kV to 0.6 kV)

Возможно, наиболее существенным улучшением модели IEEE 1584-2018, является ее способность моделирования пяти различных конфигураций электродов, а также их влияния на ток дуги.  К основным улучшениям можно отнести уточненное физическое поведение предполагаемой дуги, ее повышенная чувствительность к изменению зазора, устранение противоречий (например, когда Ia > Ibf) и т.д. Более подробная информация по улучшениям модели тока дуги приведена в Приложении G.5.5 IEEE 1584-2018. На следующем графике показан сравнительный анализ прогнозов тока дуги новой модули и модели IEEE 1584-2002.

Модель тока дуги (0.6 kV to 15 kV)

Аналогично методу 2002 года метод IEEE 1584-2018 имеет две различных модели для расчета тока дуги. Часть модели, отвечающая за средний уровень напряжений, описана в разделах 4.4 и 4.9 IEEE 1584-2018. Модель использует интерполяционный подход для применения эффекта влияния напряжения на ток дуги. Влияние напряжения на прогнозируемый ток дуги становится менее критичным по мере роста напряжения.

Новая модель строится вокруг расчетов тока дуги при трех различных напряжениях: 600, 2700 и 14300 В перем. тока. На следующем графике показаны изменения параметра расчета значений тока короткого замыкания для модели тока дуги при среднем напряжении.

Поправочный коэффициент изменения тока дуги 

Ток дуги является наиболее важным фактором при определении времени срабатывания устройств максимальной токовой защиты. Поэтому в новой модели  IEEE 1584-2018 применяется улучшенная модель расчета тока дуги. В качестве тока дуги, прогнозируемого такой моделью, принимается средний ток дуги на протяжении всего времени ее существования.  В реальности ток дуги может меняться в зависимости от постоянной и переменной составляющих тока короткого замыкания.  Амплитуда тока дуги также может меняться в процессе возникновения, горения и затухания дуги.  Модель среднего тока, реализованная в стандарте 2002 года, не учитывает ток дуги, измеренный в процессе ее возникновения и затухания. Она содержит только средние значения трехфазных токов дуги. 

Физическая концепция изменения тока дуги не поменялась, но была улучшена.  На основании анализа, сделанного на этапе разработки новой модели вспышки дуги, было выявлено, что изменения тока дуги более существенны при напряжениях ниже 480 В и гораздо меньше при напряжениях 600 и 2700 В.

Величина изменения тока дуги более не фиксируется на 15%, а непрерывно рассчитывается с учетом формул, представленных в разделе 4.5 IEEE 1584-2018. 

Отклонения тока дуги были рассчитаны на основании средних значений измеренных отклонений для каждого уровня напряжения. На графике ниже показано среднее отклонение тока дуги в процентах для каждой из пяти конфигураций электродов.  

Предел устойчивости дуги при низком напряжении 

Причина пересмотра ограничений заключалась в том, что при использовании в ходе испытаний дополнительных конфигураций электродов, таких как VCBB, было выявлено, что дуга может поддерживать горение при гораздо более низких токах короткого замыкания, чем ранее было указано в стандарте 2002 года. 

Предыдущие версии IEEE 1584 рекомендовали ограничить устойчивое горение дуги напряжение 240 В перем. тока с мощностью около 125 кВА (или 10 кA при импедансном трансформаторе  3,5%). Это оставляет существенное количество оборудования за пределами расчетов энергии короткого замыкания. Однако снижение ограничения до 240 В перем. тока при токе короткого замыкания 2,0 кА позволяет анализировать большее количество систем.  Как показано на графике ниже, слишком консервативный коэффициент приведения энергии короткого замыкания был удален из низковольтной модели IEEE 1584-2018: 

Как видно на графике, результаты расчета энергии короткого замыкания для новой модели IEEE 1584-2018 являются более точными и менее консервативными.

Модель расчета энергии короткого замыкания  – (0.208 kV to 0.6 kV)

Модель расчета энергии короткого замыкания подробно описана в разделах 4.3, 4.6, 4.9 и 4.10  IEEE 1584-2018. Общая модель расчета энергии короткого замыкания отличается от модели 2002 года, поскольку она учитывает дополнительные три конфигурации электродов. Помимо этого, для замкнутых конфигураций VCB, VCBB и HCB применяется поправочный коэффициент для замкнутых кожухов. 

Модель расчета энергии короткого замыкания соответствует тем же принципам, что и модель для расчета тока короткого замыкания. При определении энергии короткого замыкания применяется процесс интерполяции.  Интерполяция осуществляется при получении промежуточных значений энергии короткого замыкания для напряжений 600, 2700 и 14300 В перем. тока.  

Модель расчета энергии короткого замыкания – (0.6 kV to 15 kV)

На графике ниже показан сравнительный анализ энергий короткого замыкания, рассчитанных по моделям IEEE 1584-2018 и 2002. Результаты показывают, что энергия короткого замыкания может быть существенно выше, если конфигурация оборудования может быть представлена моделью HCB.  На графике ниже энергия короткого замыкания для конфигурации VCB, рассчитанная по модели 2002 года, составляет 20 кал/см2, тогда как по модели 2018 года, ее значение прогнозируется равным 45 кал/см2, если использовать конфигурацию электродов HCB. 

Модель границы вспышки дуги (0.208 to 0.6 kV)

Используемые методы испытаний позволяют новой модели прогнозировать более близкие границы вспышки дуги. Методы проведения испытаний и обработки данных, используемые для разработки новой модели определения границ вспышки дуги, выявили отличия, которые становятся очевидными при сравнении результатов, полученных при помощи обоих методов (2002 и 2018). 

Модель границы вспышки дуги (0.6 to 15 kV)

Как и для низковольтной модели, имеется существенное сокращение прогнозируемых границ вспышки дуги. Слишком консервативный результат IEEE 1584-2002 неизменно дает самое большое значение границ вспышки дуги при одинаковых значениях энергии короткого замыкания.

На следующем графике показана зависимость границ вспышки дуги от ее длительности и приведено сравнение границ вспышки дуги, полученных по моделям 2018 и 2002 года.  Это сравнение было сделано для напряжения в системе 2700 В перем. тока.  

Влияние заземления на энергию короткого замыкания

Результаты, полученные исследовательской группой, работающей над созданием новой модели IEEE 1584-2018, позволяют больше не учитывать влияние заземления.

Current projects that have been authorized by the IEEE SA Standards Board to develop a standard.

---

Standards approved by the IEEE SA Standards Board that are within the 10-year lifecycle.

---

These standards have been replaced with a revised version of the standard, or by a compilation of the original active standard and all its existing amendments, corrigenda, and errata.

---

These standards have been removed from active status through a ballot where the standard is made inactive as a consensus decision of a balloting group.

---

No Inactive-Withdrawn Standards

These standards are removed from active status through an administrative process for standards that have not undergone a revision process within 10 years.

---

No Inactive-Reserved Standards