Wat is een vlamboog?

Er is sprake van een vlamboog als stroom zich door de lucht beweegt. In de natuur kennen we dit fenomeen als bliksem. Lassen, het smelten van metaal en ontsteking van brandstof zijn gecontroleerde toepassingen van vlambogen. Mensen die veel aan elektrische installaties werken denken bij een vlamboog meestal aan een gevaarlijke explosie als gevolg van een kortsluiting. Wat gebeurt er precies als er onbedoeld een vlamboog ontstaat in elektrische installaties, wat zijn de oorzaken en wat bepaalt nu hoe gevaarlijk een vlamboog is?

Hoe ontstaat een vlamboog?

Een vlamboog kan ontstaan tijdens werkzaamheden aan elektrische installaties die onder spanning staan. Denk hierbij aan schakelen, zekeringen trekken en thermografische inspecties. Als een verdeelkast onder spanning wordt geopend en afschermingen worden verwijderd, is het risico het grootst. Op dat moment liggen er namelijk actieve delen bloot die onder spanning staan. In die situatie is een klein vonkje voldoende om een vlamboog te laten ontstaan. De algemene inschatting is dat er in ongeveer 70% van de gevallen sprake is van een menselijke fout. Denk hierbij aan vallend gereedschap dat zorgt voor dat vonkje. Andere oorzaken zijn bijvoorbeeld mechanische fouten, losse verbindingen en ongedierte. Als de afstand tussen het vonkje en het contactpunt klein genoeg is, beweegt de stroom zich door de lucht en ontstaat er een geleidende plasmawolk. Op dit moment is er sprake van een vlamboog die gepaard kan gaan met een explosie, extreme hitte tot wel 19.000 C°, rondvliegende metalen onderdelen, drukgolven en giftige dampen.

Hoe gevaarlijk is een vlamboog?

Of een vonkje ook daadwerkelijk een gevaarlijke vlamboog kan veroorzaken is onder andere afhankelijk van de spanning. Neem bijvoorbeeld het verschil tussen 230 volt en 400 volt wisselspanning. Een kortsluiting bij één fase voor 230 volt leidt doorgaans tot een kleine vlamboog met beperkte energie, omdat deze uitdooft op het moment dat de sinusvormige stroom door het nulpunt gaat. Het resultaat is vaak een korte lichtflits zonder noemenswaardig letsel of schade aan installaties. Een kortsluiting bij drie fasen voor 400 volt is een veel betere voedingsbodem voor vlambogen. Omdat de sinusvormige stroom van elke fase op een ander moment door het nulpunt gaat, wordt de vlamboog in stand gehouden door een constante toevoer van stroom. Hierdoor neemt de hitte in milliseconden extreem toe waardoor ernstig letsel kan ontstaan en elektrische installaties onherstelbaar beschadigd kunnen raken. De vlamboog dooft pas uit op het moment dat de installatie wordt uitgeschakeld en spanningsloos is.

Vlambogen: een onzichtbaar gevaar

Bij veel werksituaties is het in één oogopslag duidelijk hoe groot het gevaar is en dat werken zonder veiligheidsmaatregelen geen optie is. Denk hierbij aan werken op hoogte. Het vereist geen specifieke vakkennis om in te zien dat werken op 100 meter hoogte veel gevaarlijker is dan werken op 2 meter hoogte. Iedereen zal het erover eens zijn dat er bij werkzaamheden op 100 meter hoogte maatregelen getroffen moeten worden zoals het gebruik van een valharnas en een uitgebreide instructie vooraf over het juiste gebruik hiervan. Bij werkzaamheden aan elektrische installaties bestaat, naast elektrocutie, het gevaar dat er een vlamboog optreedt. Het grote verschil met werken op hoogte is dat het gevaar van de buitenkant niet zichtbaar is. Tijdens een kortsluiting in een verdeelkast met een relatief lage stroom kan er in sommige gevallen toch een grote hoeveelheid energie vrijkomen met fatale gevolgen. Van twee verdeelkasten die er identiek uitzien kan er bij het openen van de één een levensgevaarlijke vlamboog ontstaan terwijl er bij de andere in hetzelfde geval niets aan de hand is. Om de grootte van het vlambooggevaar zichtbaar te maken is het noodzakelijk om een vlambooganalyse uit te voeren. Dat betekent dat er aan de hand van factoren zoals kortsluitstroom, afschakeltijden van beveiligingen en kabellengtes wordt berekend hoeveel energie er maximaal vrijkomt tijdens een kortsluiting. Het vaststellen van vlambooggevaar vereist veel expertise en ervaring. Het is daarom raadzaam om een expert in te schakelen voor een verdiepende RI&E voor vlambooggevaar om het vlamboogrisico tot een minimum te beperken.

Wat is vlamboogenergie in cal/cm²?

Een vlamboog is in potentie een levensgevaarlijk fenomeen doordat er in korte tijd extreem veel energie vrijkomt waarbij de temperatuur kan oplopen tot bijna 20.000 C°. Om te bepalen hoe hoog het vlambooggevaar is, wordt gebruik gemaakt van de eenheid cal/cm². Hierbij wordt overigens geen rekening gehouden met de giftige metaaldampen, drukgolven en rondvliegende onderdelen die gepaard gaan met deze vrijkomende energie. Hoewel deze factoren het vlambooggevaar en de kans op letsel vergroten, is het niet mogelijk om ze vooraf goed in te schatten. Bij het bepalen van veiligheidsmaatregelen om het vlamboogrisico te beperken wordt gewerkt met de grens van 1,2 cal/cm². Je ervaart een thermische energie van 1,2 cal/cm² wanneer je gedurende één seconde een vingertop direct boven de vlam van een aansteker of kaars houdt. Deze hoeveelheid vrijkomende energie kan een pijnlijke tweedegraads brandwond, zwellingen en blaren veroorzaken, maar leidt niet tot blijvende schade. Als is vastgesteld dat er tijdens werkzaamheden aan elektrische installaties een hogere energie kan vrijkomen dan 1,2 cal/cm², dan zijn aanvullende veiligheidsmaatregelen zoals vlamboogbestendige PBM’s verplicht.