Les travaux sur vos installations électriques comportent inévitablement un risque d'arc électrique. Ce danger survient, par exemple, lors de l'ouverture d'une armoire sous tension ou lorsque des employés se trouvent à proximité de barres omnibus ou de conducteurs ouverts. Travailler sur une armoire hors tension dont les composants sont encore sous tension par inadvertance présente également un risque critique. Bien que les arcs électriques soient relativement rares, les conséquences peuvent être désastreuses pour votre personnel et votre infrastructure.
Dans un espace confiné, un arc électrique se forme en une fraction de seconde ; ce processus dure généralement de quelques millisecondes à une demi-seconde. Pendant ce laps de temps extrêmement court, la pression continue d'augmenter de manière continue. La durée exacte de ce phénomène dépend fortement de la caractéristique courant-temps et de la vitesse de réaction de vos dispositifs de protection, tels que les fusibles ou les disjoncteurs. Dans ce laps de temps, la pression dans la pièce peut atteindre un multiple de la pression atmosphérique standard.
Cette accumulation de pression est particulièrement dangereuse pour toute personne se trouvant à proximité, et peut même entraîner la destruction totale ou partielle des bâtiments. Tout ce qui se trouve dans un certain rayon peut être détruit en quelques secondes. Les fenêtres se brisent, le bois éclate et même la maçonnerie lourde et le métal peuvent se rompre. Des mesures pratiques montrent qu'une augmentation de la pression atmosphérique de 20 % seulement peut suffire à détruire des murs. Pour des raisons de sécurité, il est donc nécessaire de calculer comment cette onde de pression s'accumule et quelle pression une personne subit à une distance donnée.
De nombreux bâtiments n'ont pas été conçus à l'origine pour accueillir les lourdes installations électriques qu'ils abritent aujourd'hui. En outre, les gens ne sont pas toujours conscients de l'effet destructeur d'un arc électrique et ne réalisent pas qu'une frugalité excessive pendant la construction peut augmenter de manière significative le risque de dommages. Si l'utilisation d'équipements de protection individuelle (EPI) est essentielle pour atténuer les risques thermiques immédiats, il est tout aussi important de comprendre l'accumulation de pression pour réduire les dommages structurels.
Prédire le comportement de ces arcs électriques par des calculs précis contribue directement à la sécurité, car vous obtenez une vision précise des risques et apprenez à les minimiser. Le volume de votre bâtiment ou de votre espace est très important à cet égard. En fonction du volume disponible, une explosion d'arc peut repousser les employés, voire entraîner la désintégration complète de structures physiques telles que des panneaux moteurs et des pièces entières. Les panneaux doivent idéalement être conçus pour résister à une explosion d'arc. Lorsque les armoires sont ouvertes, la pression est libérée de tous les côtés, ce qui fait que le bâtiment ou l'espace environnant agit comme un nouveau compartiment.
En prenant en compte les scénarios d'explosion d'arc dès la phase de conception d'une installation, vous pouvez prendre des mesures appropriées. Par exemple, les éléments structurels peuvent être modifiés ou renforcés, et vous pouvez définir des voies d'évacuation par lesquelles la pression peut s'échapper avec un minimum de dégâts. Il vaut vraiment la peine d'effectuer ces calculs sur les compartiments d'armoires, car cela permet d'avoir l'esprit tranquille en ce qui concerne les impacts de l'explosion d'arc.
Alors que l'industrie se concentre traditionnellement sur l'énergie thermique d'un arc électrique, relativement peu de recherches ont été menées sur les explosions d'arc qui y sont associées. Une explosion d'arc s'étend à partir de sa source en trois dimensions. La quantification de cette pression est définie comme une combinaison de la pression initiale attendue au moment de la création de l'arc et de l'augmentation ultérieure de la pression jusqu'à l'extinction complète de l'arc.
Bien que les méthodologies d'étude du souffle de l'arc soient moins bien établies et moins largement acceptées que celles des calculs de l'arc thermique, il existe des approches basées sur des études et des publications scientifiques. Ces approches nécessitent une compréhension approfondie des hypothèses, des limites et des divergences qui y sont associées.
Une mesure "normale" du souffle d'arc (visant à déterminer l'EPI approprié sur la base des valeurs d'énergie) nécessite principalement des détails sur l'armoire et l'installation. Cependant, un calcul de l'effet d'arc nécessite davantage : vous avez également besoin de données détaillées sur le bâtiment, y compris l'agencement, les dimensions et le volume. Les résultats de ces calculs indiquent exactement les niveaux d'énergie auxquels on peut s'attendre et les pressions qui se produiront dans un bâtiment, y compris les forces qui se produisent à différents endroits et à différentes distances.
Pour traduire la théorie en pratique, nous expliquons deux cas où l'augmentation de la pression de l'arc électrique a été calculée avec précision sur la base de mesures et de documentation. Ces analyses débouchent sur des recommandations ciblées visant à atténuer les conséquences d'un incident. Il est essentiel de mentionner ici que l'optimisation du moment de l'arrêt de l'arc électrique réduit directement le niveau de pression global. L'exposition d'une personne est également influencée par l'explosion initiale et la distance de travail habituelle par rapport à l'usine.
Dans cette situation, un nouveau bâtiment a été raccordé au réseau public avec un courant de court-circuit de 8,77 kA au point de raccordement. La tension a été réduite à 400 V par l'intermédiaire d'un transformateur de 630 kVA avec une valeur de court-circuit Uk de 6 %. Le problème était qu'un arc électrique pouvait potentiellement se produire du côté moyenne tension ou basse tension du transformateur, qui était situé dans une pièce d'un grand bâtiment. Le client voulait s'assurer que les murs spécifiés par le constructeur et le disjoncteur installé résisteraient effectivement à différents scénarios d'arc électrique. Pour calculer la pression d'arc au niveau du transformateur, il était important de déterminer les dimensions de la pièce et la distance entre les électrodes (pour la moyenne et la basse tension).
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Ce cas concernait une chaudière de 5 MW située à côté d'un escalier et alimentée en moyenne tension par l'intermédiaire d'un coffret électrique ouvert surmonté d'électrodes. Les calculs HyTEPS de l'énergie incidente, de la pression initiale, de l'augmentation de la pression, de la température et du transfert de chaleur ont montré que l'on pouvait s'attendre à des niveaux d'énergie élevés. Cependant, le grand volume du bâtiment a eu une influence positive : la pression n'a pas pu monter aussi haut qu'elle l'aurait fait à l'intérieur d'un petit compartiment d'armoire. Le point chaud de la température se situait au niveau des électrodes, le transfert de chaleur diminuant au fur et à mesure que l'objet ou la personne s'éloignait du point d'arc. Il est essentiel de comprendre que même une augmentation de la pression atmosphérique de seulement 20 % peut littéralement détruire les murs.
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En pratique, le calcul et l'atténuation des explosions d'arc impliquent une augmentation fondamentale de la sécurité et de l'intégrité structurelle de votre installation. Les connaissances ainsi acquises vous fournissent les outils nécessaires pour investir de manière ciblée dans les dispositifs de protection et les systèmes d'évacuation adéquats. Dans le même temps, vous assurez la protection de votre personnel et évitez des dommages physiques catastrophiques ou de longs arrêts de production après un incident. Vous assurez ainsi la sécurité de l'installation. En effet, personne ne devrait avoir à se soucier de la fiabilité et de la sécurité de l'électricité.
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La sécurité de votre personnel et la continuité de vos processus ne tolèrent aucune hypothèse. Chaque installation électrique réagit différemment à un arc électrique, car l'impact est déterminé par le volume de la pièce et les caractéristiques spécifiques du courant et du temps.
Voici un point de vue clair sur la situation de votre sécurité électrique : en comprenant les risques à l'avance, vous pouvez éviter des dommages structurels imprévus. Voyons comment nous pouvons calculer et minimiser les risques physiques d'une explosion d'arc électrique pour votre installation spécifique.
