8 stappen om veilig aan hoogspanning te werken

Vlamboog en elektrisering voornaamste gevaren

Gelukkig zijn er in ons land maar weinig dodelijke ongevallen met hoogspanning, maar wanneer ze toch gebeuren is de impact enorm. Sensibilisering is dus nodig, zeker omdat sommige onderaannemers minder vertrouwd zijn met de mogelijke gevaren van hoogspanning.

Welke gevaren?

De meeste ongevallen met hoogspanning spruiten voort uit onwetendheid. Wie vertrouwd is met hoogspanning en daartoe de nodige opleidingen zoals BA4 en BA5 gevolgd heeft, wéét welk gevaar hoogspanningsleidingen kunnen inhouden.

Dat ligt anders bij wie die kennis niet in huis heeft. We willen bijvoorbeeld de niet-elektriciens niet te eten geven die niet weten dat aanraking niet noodzakelijk vereist is om slachtoffer te worden van een vlamboog. Een aanzienlijk deel van de ongevallen is dan ook te wijten aan het te dichtbij komen met geleidende voorwerpen zoals ladders of hoogwerkers. De gevaren gaan met andere woorden verder dan rechtstreekse aanraking.

Toch staan we eerst even stil bij de gevaren van een rechtstreekse elektrische schok.

Elektrocutie/elektrisering

Elke elektricien krijgt vroeg of laat wel eens een elektrische schok, we spreken dan officieel van ‘elektrisering van het lichaam’. Met elektrocutie wordt dan weer ‘de dood als gevolg van elektrisering’ bedoeld. Maar hoe komt het nu dat elektrisering zo kan variëren tussen een lichte tinteling en regelrechte elektrocutie?

Het antwoord vinden we in de wet van Joule. Die stelt dat energiedissipatie (verlies aan nuttige energie door onder andere wrijving en warmte, uitgedrukt in Wh of J) het product is van I² x R. Met andere woorden: de opgewekte energie in een lichaam is het resultaat van de stroomsterkte en de weerstand van dat lichaam.

Vermogen over een bepaalde tijdsperiode ((E = R x I² x t) geeft energie (eenheid = kWh of Joule). Ook de tijdsduur van de blootstelling is dus een zeer belangrijke factor. Bemerk ook het kwadraatteken bij de stroomsterkte, een indicatie van het belang van deze factor. Over het algemeen wordt aangenomen dat zelfs een stroom van 10 mA reeds een risico kan inhouden. Een eenvoudige rekensom met de wet van Ohm in het achterhoofd maakt deze theoretische formule tastbaar.

Stel dat een persoon in normale droge toestand geëlektriseerd wordt door netspanning van 230 V. We nemen aan dat de lichaamsweerstand 30 kOhm bedraagt. De stroom die door het lichaam voert, bedraagt dan (wet van Ohm, U/R) = 7,67 mA. Dat benadert dus al de risicowaarde.

Onder natte omstandigheden daalt de elektrische weerstand van het menselijk lichaam zienderogen. Als we de weerstandswaarde die in het AREI vermeld wordt – 1000 Ohm – gebruiken, leert dezelfde rekensom volgens de wet van Ohm ons dat de stroomsterkte stijgt tot maar liefst 230 mA. Het is vooral de stroom die gevaarlijk is; een stroomsterkte tussen 30 en 50 mA kan al dodelijk zijn door hartfibrillatie.

We kunnen het vermogen (volgens de wet van Ohm) berekenen dat door het natte lichaam wordt verwerkt met de formule P = U x I. Voor een spanning van 230 V en een stroom van 230 mA, krijgen we P = 230 × 0.23, wat neerkomt op ongeveer 53 Watt. Dit vermogen wordt voornamelijk als warmte in het lichaam ontwikkeld.

Op basis hiervan kan de lichaamsweerstand van 1000 Ohm gebruikt worden om te bepalen dat een spanning boven 50 V gevaarlijk kan zijn. Daarom wordt vaak een veiligheidsspanning van 50 V aangehouden. In het algemeen wordt er vaker over stroom dan over vermogen gesproken wanneer het gaat om het effect op het menselijk lichaam.

Dit voorbeeld rekent nog altijd met netspanning van 230 V. Als we werken aan een transformator van pakweg 24 kV, dan leert de berekening meteen waarom de meeste ongevallen met hoogspanning tot zware brandwonden en elektrocutie leiden. De combinatie van een nat lichaam met spanning van 24 kV leidt tot een stroom van 24 A. Het vermogen wordt dan maar liefst 576 kW. We moeten geen tekeningetje maken bij wat dat betekent voor de warmteontwikkeling in het menselijk lichaam.

Belang weerstand

In het voorgaande voorbeeld zagen we dat het belang van de weerstand aanzienlijk is. De impact van elektrisering beperken, kan door die weerstand zo hoog mogelijk te maken.

Veel beschermende maatregelen vinden hier hun oorsprong. Als we de totale weerstand analyseren die een stroom op zijn weg tegenkomt, zien we dat deze uit drie pijlers bestaat: de aanraakweerstand tussen geleider en persoon, de lichaamsweerstand van de persoon zelf en tot slot de contactweerstand tussen persoon en aarde.

De stroomsterkte is dus afhankelijk van de spanning gedeeld door de optelsom van deze drie weerstanden. De lichaamsweerstand is niet beïnvloedbaar en ook de spanning waarmee gewerkt wordt, is in theorie vast; beschermende maatregelen zullen dus inspelen op het vergroten van ofwel de contactweerstand ofwel de aanraakweerstand.

Handschoenen

Handschoenen vergroten de aanraakweerstand tussen leiding en lichaam, en verminderen zo de stroom die door het lichaam voert. Een wel vaker voorkomende misvatting is dat eender welke handschoenen gedragen mogen worden bij werken aan installaties. Niets is minder waar. Handschoenen worden opgedeeld in klassen afhankelijk van hun maximum werkspanning, die op zijn beurt afhangt van de dikte en samenstelling van de handschoenen.

Laarzen/hoogspanningsmat/bankje

Aan de andere kant van de geleiding verminderen we de contactweerstand door beschermende laarzen te voorzien. Ook deze oplossing wordt opgedeeld in beschermklassen.

Let wel dat laarzen alleen niet voldoende zijn om deze weerstand voldoende in te perken, daarom moet ook een hoogspanningsmat of voetbank ingezet worden. Op het voetbankje of de vloermat staat altijd de maximale grensspanning vermeld.

Vlamboog

Tot nog toe hadden we altijd een rechtstreekse elektrisering voor ogen, maar een tweede groot gevaar bij hoogspanning zijn de vlambogen bij onrechtstreekse aanraking. Hoewel een vlamboog zichtbaar is, en stroom niet, maakt het onvoorspelbare karakter ervan het des te gevaarlijker.

Het risico is mogelijk nog groter omdat we niet altijd kunnen zien of we ons in de gevaarzone bevinden. Wanneer we te dicht bij een hoogspanningsgeleider staan, kan een vlamboog plotseling optreden zonder waarschuwing. Dat maakt het risico onbekend en onderschat bij aannemers die niet vertrouwd zijn met hoogspanning.

Afstand houden tot hoogspanningskabels klinkt eenvoudig, maar dat is het in werkelijkheid niet altijd voor bouwondernemingen. Zeker de plaatsing van bouwkranen is vaak problematisch. 

De gevolgen van een vlamboog zijn ernstig en heel uiteenlopend: de hitte kan oplopen tot maar liefst 20.000 °C, het felle licht kan dan weer leiden tot blindheid en de geluids- en drukgolf kan zeer ernstige verwondingen opleveren. Als toemaatje kan u nog worden geconfronteerd met vrijgekomen giftige stoffen en ultra­violette straling.

Veiligheidsafstanden

De minimumafstand die BA4 of BA5-elektriciens volgens het AREI ten opzichte van niet-geïsoleerde kabels (bij hoogspanningslijnen) in acht moeten nemen, is 2,5 m (het zogenaamde genaakbaarheidsgabarit). Voor niet-elektriciens zijn de veiligheidsafstanden veel groter. 

De precieze formule voor het bepalen van de afstand is: afstand = 2,5 + 0,01 x ($U_{\mathrm{n\; -}}$ 20) met een minimum van 2,5 m.

Het resultaat is de veiligheidsafstand in meters. $U_n$ is hierbij de nominale spanning tussen de geleiders, uitgedrukt in kV. Een voorbeeld: voor een hoogspanningslijn van 150 kV betekent dat 2,5 + ((150 - 20) × 0,01 ) = 3,8 meter.

Voor de veiligheidsafstanden is een goede (en veilige) schatting voor DL (afstand buitengrens zone onder spanning) 1 kV per cm. Binnen deze DL zal je een vlamboog veroorzaken.

De nabijheidszone definieert een veiligheidsmarge rondom de DL (1 meter tot 150 kV, 2 meter boven 150 kV). Voor 150 kV betekent dat dus 150 centimeter + 2 meter = 350 cm (of 3,5 meter). 

Bescherming

Er bestaan wel wat componenten die helpen bij het voorkomen en afvoeren van vlambogen. Denk aan vermogensschakelaars en overspanningsafleiders. Belangrijk daarbij is dat vlambogen zelf zelden direct worden gedetecteerd. In plaats daarvan wordt meestal te hoge stroom of te lage spanning gedetecteerd.

Er zijn ook scheidingsschakelaars die dienen om circuits te scheiden en zo veilig werken mogelijk te maken. Omdat we hier voornamelijk over het werken aan hoogspanning hebben, zullen we de specifieke componenten niet verder behandelen, maar ons richten op de beschermende maatregelen die kunnen helpen de gevolgen van een vlamboog te minimaliseren.

Als er een vlamboog optreedt, kan enkel gepaste bescherming enigszins soelaas bieden. Het gaat daarbij niet enkel om gepaste hoofd-, hals-, nek- en gezichtsbescherming maar ook om brandbestendige werkkledij die het lichaam compleet afsluit.

Het schakelen zelf moet met behulp van een schakelstok worden uitgevoerd als dit niet vanop afstand kan. Op die manier wordt de afstand tussen de schakelinrichting en de persoon die de schakeling uitvoert groter gemaakt. De schakelstok is bovendien uit elektrisch isolerend materiaal vervaardigd wat ervoor zorgt dat een extra grote elektrische weerstand in serie met het menselijk lichaam aanwezig is.

Verder laat een spanningsdetector op een telescopische meetstok toe om vanop een veilige afstand de aanwezigheid of afwezigheid van spanning te detecteren.

Acht stappen om veilig aan hoogspanning te werken

• Bereid werkzaamheden voor: Onderzoek aandachtig de installatie waaraan je gaat werken. Ga na hoe je de installatie moet scheiden en welke andere maatregelen je moet nemen om de veiligheid te waarborgen.
• Scheid de elektrische installatie: De elektrische installatie waaraan gewerkt wordt, moet gescheiden worden van alle voedingsbronnen met daarvoor geschikte middelen.
• Voorkom herinschakeling: Herinschakeling voorkomen doe je bij voorkeur door het bedieningsmechanisme te vergrendelen. Indien een mechanische vergrendeling niet mogelijk is, moet je andere maatregelen nemen. Indien de onderbrekingsinrichting een hulpenergiebron nodig heeft, moet ook de voedingsbron buiten bedrijf worden gesteld.
• Controleer spanningsafwezigheid: Met de juiste uitrusting kun je nagaan of de installatie spanningsloos is. Doe dat op alle actieve geleiders binnen de werkzone of in de onmiddellijke nabijheid ervan.
• Aarden, ontladen en kortsluiten: Binnen de werkzone moet je alle hoogspanningsinstallaties en sommige laagspanningsinstallaties aarden en kortsluiten. Aarden en kortsluiten van laagspanningsinstallaties binnen de werkzone is alleen verplicht wanneer het risico bestaat dat de installatie ongewild spanning kan voeren (bv. installaties die gevoed worden door noodstroombronnen).
• Elektrische installatie afbakenen en/of afschermen: Zijn er dichtbij de werkzone delen van een elektrische installatie onder spanning? Dan moet je die afbakenen en afschermen zoals de voorgeschreven procedure in het AREI (art. 266.05.4). Delen van een elektrische installatie dichtbij de werkzone die onder spanning staan, moet men afbakenen en/of afschermen zoals de voorgeschreven procedure in het AREI (art. 266.05.4).
• De elektrische installatie vrijgeven: De werkverantwoordelijke is de enige persoon die aan het uitvoerend personeel de toestemming mag geven om de werkzaamheden te beginnen.
• Terug onder spanning brengen: Wanneer de werkverantwoordelijke zeker is dat de elektrische installatie klaar is om opnieuw op veilige wijze onder spanning te worden gebracht, meldt hij aan de installatieverantwoordelijke dat de werkzaamheden voltooid zijn. Vervolgens mag de procedure voor het herstel van de spanning worden ingezet onder de verantwoordelijkheid van de installatie­verantwoordelijke.

Met medewerking van Elia