Elektrisitet og brannyrket

1. Elektrisitet og brannyrket Presentasjonen er identisk med en artikkel som er trykket i Tidsskriftet Brannmannen Artikkelforfatter: Steinar JøransenOslo brann- og redningsetat

2. Det er sagt at "ilden er en god tjener, men en slett herre". Man kan i enda sterkere grad si det samme om elektrisiteten. Ilden kan vi som regel både se, lukte og høre enten den er i vår tjeneste eller utfolder seg i frihet. Elektrisiteten kan vi ikke oppfatte med de samme sansene.

3. Noen stikkord kan være, berøringsfaren, arbeid på skadestedet, slokketaktikk, førstehjelp, fysiologiske virkninger, litt om elektriske begreper og lover, osv. Vi som brannfolk skal jo kunne litt om alt. Det kan fort oppstå forvirring når en fagmann ramser opp en rekke forskjellige elektriske begreper.

4. La oss derfor se på noen av de viktigste ord og utrykk det er greit å kunne. Det må presiseres at innholdet i artiklene er sterkt forenklet slik at en lekmann skal kunne fatte interesse for stoffet. Flere blant oss har en elektrobakgrunn på forskjellige nivåer, så dette er ikke først og fremst beregnet på dem. For å forstå forskjellen mellom strøm og spenning, kan vi litt forenklet tenke oss en trykksatt vannslange, der vannføringen l/min er strømmen som måles i amper (A).

5. Trykket m.v.s. er spenningen som måles i volt (U). Den siste faktoren som vi bør ha kjennskap til er motstand som måles bl.a. i ohm (R). Motstanden kan sammenlignes med motstanden innvendig i vannslangen, slangens lengde, dimensjon og strålerørets vann- føring. Strømmen er altså helt avhengig av motstanden og/eller spenningens størrelse. Ut fra disse tre faktorer kan vi utlede ohm's lov.

6. Denne lov har vi nytte av når vi skal ta for oss emnet berøringsfare. lavspenning og høyspenning, skillet går ved 1000 volt vekselspenning eller 1500 volt likespenning. Det er viktig å huske at det er liten forskjell vedr. fare ved berøring enten det gjelder veksel eller likespenning. Det er i prinsippet de samme forholdsregler som gjelder så lenge vi snakker om spenninger over 50 volt. (høyeste tillatte berøringsspenning). Den viktigste forskjell mellom lav eller høyspenning er sikkerhetsavstander under arbeid på skadested.

7. Sterkstrøm og svakstrøm, her er det spenningen som avgjør forskjellen, selv om det snakkes om strøm. Grensen er 42 volt. Enfas og trefas, oppbygningen av installasjonen, apparatet eller utformingen av linjestrekket avgjør forskjellen. Enfas er et toledersystem. Trefas er et treledersystem. Vekselstrøm og lik m, forskjellen kommer av hvordan elektrisiteten blir produsert.

8. De to vanligste elektriske spenningskilder er galvaniske elementer (kjemisk energi) og generatorer både like og vekselstrøm (induksjon). Elektrisk effekt (kraftmengde), måles i Watt. Enkelt forklart er det spenningen x strømmen, når vi ser bort fra eventuell virkningsgrad. Eks. sikringskursen på 16 A ved 230 V kan belastes i korte perioder med max: 16 x 230 = 3680 W. Statisk elektrisitet, er betegnelsen på elektriske ladninger som opptrer i naturen i arbeid og dagligliv.

9. Statisk elektrisitet var den første form for elektrisitet som menneske lærte å kjenne. Den vanligste form for statisk elektrisitet som opptrer i hjemmene er ladninger som dannes ved gniding av faste stoffer eller væsker. Dette har fått særlig aktualitet i de senere år på grunn av økt anvendelse av kunststoffer. Statisk oppladning av personer skjer som oftest der det forekommer høyisolerende gulvbelegg, skotøy med gummisåler o.l.

10. Utladningen kan foregå langsomt og umerkelig, men kan også inntreffe hurtig ved å berøre et ledende stoff eks. metall. Det kan oppstå ganske høye spenninger som ved utladningen kan forårsake en gnist på flere millimeters lengde.

11. Strømstyrken er liten og utladningen medfører ikke noe berøringsfare. Gnisten som oppstår kan imidlertid antenne brennbare gasser og støv konsentrasjoner. l industribedrifter hvor brannfarlige og eksplosjonsfarlige gasser benyttes og/eller en blanding av luft /støv forefinnes, kan statisk elektrisitet by på store problemer. Husk at energi er bevegelse, bevegelse kan danne statisk elektrisitet, en brennbar væske eks. bensin som drypper, er bevegelse.

12. Til slutt ord og utrykk som "strøm på ville veier", jordslutning, jordfeil, overbelastning, overledning, krypestrøm og isolasjonssvikt. Dette er alle begreper med et negativt fortegn. Disse blir ofte i flere sammenhenger brukt galt. Uttrykkene taler for seg, men er lette å blande. Vi som yrkesgruppe, bør vite at disse begreper kan alle være relatert til ordet brann.

13. Tenk bare på branner oppstått grunnet "strøm på ville veier" i gamle bygårder (1890-gård) med Rabitz-puss eller bruken av reflekspapp. Eller en skjøtekontakt under overbelastning, påfølgende isolasjonssvikt, overledning med lysbue og til slutt brann. Slutt på del 1

14. Del 2 I del 2 av elektrisitet og brannyrket skal vi ta for oss slokking i og ved spenningsførende deler, sikkerhetsavstander, bruk av høyderedskaper og berøringsfaren.

15. Vi starter med et kapittel jeg har kalt berøringsfaren. Sist var vi innom ohms lov. Denne loven er til stor nytte når vi skal beregne strømgjennomgangen i menneskekroppen. l forrige utgave av "Brannmannen" nevnte jeg at høyeste tillatte berøringsspenning er 50 Volt. Vi skal nå se hva som skjer når kroppen blir utsatt for 220 Volt. Ohms lov: R = U: l eller omskrevet slik l = U: R.

16. Strømmen l er altså lik spenningen U delt på motstanden R. Motstanden i menneskekroppen varierer fra titusentalls ohm ved tørr hud og ned til ca. 800 - 1000 ohm ved fuktig hud. Gjennomsnittlig motstand er satt til 2500 ohm. Forskning viser at all strøm over 15 - 20 mA (tusendelsamper) anses som livsfarlig. 30 mA er grensen for hva et normalt hjerte tåler.

17. Vi setter inn de verdier vi kjenner i loven, l = 220: 2500. l blir 0,088 A eller 88 mA. Dette betyr at direkte berøring med naken hud på 220 Volt er livsfarlig. Vi må altså utøve forsiktighet ved arbeid eller opphold i nærheten av spenningsførende deler. Husk! Hold sikkerhetsavstand, bruk vernetøy og egnet verktøy.

18. Hva skjer når spenningen stiger? Skadene på menneskekroppen er av samme karakter, men langt mer alvorlige. Forbrenningen av menneskekroppen øker proporsjonalt med spenningen i 2. potens. Det vil si at øker spenningen til det dobbelte, så øker effekten til det fire dobbelte. Som vi var inne på tidligere, så måles effekten i watt.

19. Et eksempel er menneskekroppens effektutvikling ved 250 Volt og motstanden fortsatt er 2500 ohm. P (watt) = U 2: R = 250 x 250: 2500 25 watt. Se hva som skjer ved å øke spenningen til 500 Volt. P = 500 x 500: 2500 = 100 watt. Forbrenningene blir straks mer omfattende, men det skumle ved dette er at på hundoverflaten behøver man ikke å merke noen forandring. Forbrenningene kan være i vev i selve kroppen.

20. Arbeid på skadestedet. Som kjent leder rent vann strøm dårlig. En teskje med bordsalt i et par liter vann, er imidlertid nok til å "forurense" vannet slik at det leder strøm. Sikkerhetsreglene opererer med forskjellige sikkerhetsavstander når det blir benyttet vann. Lengre sikkerhetsavstander må holdes når det brukes samlet stråle, mens spredt stråle krever kortere sikkerhetsavstander. Med dagens bruk av avanserte strålerør bør vi kunne forenkle dette, slik at regelen blir at kun spredt stråle brukes ved slokking ved elektriske installasjoner.

21. For lavspenningsanlegg inntil 1000/I 500 Volt er sikkerhets- avstanden 0,5 meter. For høy- spenningsanlegg over 1000/1500 Volt er sikkerhetsavstanden 5 meter. Når spenningsførende anleggdeler (ledninger) ligger på bakken etter brudd o.l. er minsteavstanden 10 meter. Sikkerhetsavstanden for høyspentanlegg (5 meter) er den samme avstand som er angitt som minste tillatte avstand til spenningsførende deler under enhver omstendighet.

22. Høyspentanlegg inndeles i forskjellige grupper, alt fra lysrøranlegg (neonbelysning) til kraftoverføringsnett på eksempelvis 400 kV. Vi benytter minsteavstanden for høyeste spenning i tabellen, fordi det er vanskelig å se for en legmann om spenningen f. eks. er 30 kV eller 400 kV. Høyspenningsanlegg skal bare angripes i nærvær av ansvarlig fagpersonell og bare de slokkemannskaper som er umiddelbart nødvendige skal gå inn på slike steder.

23. Anvisninger fra elektrisitetsverkets eller bedriftens fagfolk skal følges. Det må hele tiden påses at minsteavstandene ikke overskrides, verken ved bruk av vann, andre slokkemidler, verktøy eller ved bruk av høyderedskap. Ved røykdykking hvor ofte sikten er lik null, må en være spesielt varsom. Avbrent isolasjon på kabler og ledninger er en stor risiko. Det er ingen garanti at sikringene har gått selv om installasjonen ser ut som en bunt med blank kobbertråd. Prøv å holde vernetøyet mest mulig tørt.

24. Rød og gul servicebryter for henholdsvis lysrøranlegg og oljefyranlegg, slås av før arbeid starter. Rød bryter er montert på fasade ved naturlig hovedinngang. Gul bryter på utsiden av dør til fyrrom. Sikkerhetsavstanden ved disse bygninger og hus er nå redusert fra fem meter til 0,5 meter.

25. Høydemateriell Det må settes høye krav til førere av høydemateriell som stigebiler og snorkelbiler. Dette gjelder både plassering og jording av høydemateriellet. Skal en innsats gjøres nær spenningsførende deler må høydemateriellet ikke isoleres fra bakken. Har høydemateriellet isolerende kurv, bom eller stigetopp er jording unødvendig. Materiell av denne type benyttes vesentlig av elektrisitetsverk.

26. Tenk deg at bommen på en snorkelbil er nær et uisolert luftstrekk og bilens støttebein ligger an på skolinger laget av tre. Bilen er altså isolert fra jord. Hva skjer når en person tar tak i en av bilens ledende deler? Jo, personen lager en forbindelse til jord og det blir en strømgjennomgang. Dette er bare et eksempel på hvordan kroppen kan bli brukt som leder av strøm.

27. Vi har nå tatt for oss arbeid på skadestedet med spenning påsatt. Det må poengteres at kun livreddende innsats nær høyspentanlegg er akseptabelt. I de aller fleste tilfeller har vi tid til utkobling, en bekreftelse fra E-verket på utkobling og sikkerhetsjording.

28. Del 3 Elektrisitet er ikke noe som er oppfunnet. Historien forteller oss hvordan menneskeheten gradvis har oppdaget fenomenet og sett de store mulighetene elektrisiteten utgjør. Mange lurer nok på hva elektrisitet egentlig er. Det er vanskelig å forklare i enkle og korte ordelag, men jeg tar sjansen på å prøve Men først starter vi opp med et par momenter vedrørende arbeid på skadestedet.

29. For å unnvike langvarige driftsstopp er de fleste driftsrom og kraftledningsnett utstyrt med automatisk igjeninnkobling. Automatikken tester 1-2 ganger for siden å slå seg helt ut. Husk derfor at disse elektriske installasjonene må betraktes som spenningsførende helt til driftspersonell har meldt fra om det motsatte. Lysbuer har vært omtalt i tidligere artikkel, men det er verdt å nevne et annet moment angående lysbuer som kan være viktig. Ved høyspenningsførende anleggsdeler kan det oppstå lysbuer ikke bare grunnet bruk av slokkevann, men også på grunn av den forurensede luften en brann utvikler.

30. I tillegg har det blitt konstatert at kraftoverføringsnetts ledninger har "utvidet" seg slik at avstanden til bakken nærmest har blitt halvert. Sterk soloppvarming kan forårsake dette og resultatet kan igjen forårsake skogbrann. Den sterke heten en skogbrann utvikler har ytterligere minsket ledningens høyde over bakken. Arbeid under og like ved slike objekter, må derfor vurderes nøye.

31. Oljekjølte transformatorer, kondensatorer og brytere På grunn av tapene blir det ved belastning utviklet atskillig varme i slike installasjoner. Derfor må det sørges for tilstrekkelig kjøling. Små transformatorer og enkelte spesialtransformatorer er tørre og har naturlig luftkjøling. Middelsstore og større transformatorer kan ha oljekjøling. Transformatoren er da senket ned i en tett "jernkasse" fylt med renset mineralolje. Større transformatorer kan inneholde 30 kubikkmeter olje.

32. Transformatoren blir fylt helt opp og utstyrt med et ekspansjonskar på toppen. Det er også vanlig med en pumpe som pumper den varme oljen tilbake til bunnen gjennom en varmeveksler. Den vanligste årsaken til brann i en transformator er isolasjonsfeil med lysbue. Ved brann er det klart en risiko for at "jernkassa", pakninger eller annet som får oljen til å sirkulere, går i stykker og oljen antennes. Kommer vann til den brennende oljen, kan damp forårsake at olje sprutes ut og forverrer brannen. I denne situasjonen må det benyttes slokkemidler som er betydelig lettere enn vann og den brennende oljen. Flere taktikker kan benyttes og avstanden til objektet avgjør tildels valget.

33. Skumprinsippet med et ekspanderende skum er en løsning. Med et skumtall på ca. 100 har dette en kastelengde på ca. 20 meter ved bruk av et vanlig mellomskumrør. Man kan forlenge avstanden med bruk av tungtskum/mellomskum i kombinasjon eller med vifter. Ved bruk av skum med filmdannende hinne, nyttiggjør man seg av et skumvæskekonsentrat som bryter vannets overflatespenning i en enda sterkere grad enn den tradisjonelle skumvæsken. Faktisk blir vannets overflatespenning lavere enn oljens overflatespenning. Dermed får vi en vannfilm til å flyte over den brennende oljen.

34. Denne taktikken kan også benyttes i kombinasjon med pulver. Man kan bruke både ekspanderende eller ikke-ekspanderende skum. En premix av vann og skumvæske leder strøm i betydelig grad bedre enn vann. En slik innsats utføres kun etter at spenningen er bekreftet utkoblet.

35. Brannen i denne trafokiosken skyldtes overbelastning med påfølgende varmgang. Dette førte til at isolasjonen i forbindelsesledningene smeltet med den følge at det oppsto kraftige lysbuer mot jord inne i traforommet. (Foto: Viken Energinett)

36. Elektronteorien En god forklaring på elektrisitet har vi i elektronteorien. Alt stoff kan gjøres elektrisk. Noen stoffer er mer elektriske enn andre stoffer. Gnir vi to forskjellige typer stoff mot hverandre, vil stoffene tiltrekke seg hverandre. Gnir vi to stoffer av samme type mot hverandre, vil disse støtes fra hverandre. like "elektrisitetstyper" frastøtes hverandre mens ulike tiltrekker hverandre. Alle stoffer inneholder like mye positiv og negativ elektrisitet. Når et stoff er i bevegelse eller blir gnidd på, forandres denne balansen.

37. Vi kjenner til oppbygningen av atomet med den positive kjernen (protoner) og de negative ladningene (elektronene) i baner rundt kjernen. Elektronets hastighet rundt kjernen er ufattelig høy, ca. 2200 km/sek og avstanden til kjernen kan forklares slik: Tenk deg atomet sterkt forstørret, kjernen er på størrelsen med en ert og elektronet er så stort som et knappenålshode, avstanden er da ca. 50 meter. Oppbygningen er altså temmelig luftig og superrask.

38. Grunnstoffene har forskjellig antall elektroner og protoner og avstanden mellom dem er ulik. Metaller inneholder mange frie elektroner. Disse går i bane langt fra kjernen og kan sporadisk rive seg løs. Derfor er metaller som kobber, sølv, aluminium etc. glimrende til å lede elektrisitet. Enkelt forklart er det de frie elektronene som vandrer, som kolliderer med andre elektroner og vi får biljardprinsippet. Har den ene enden av en metalltråd flere elektroner enn den andre (spenningsforskjell) vil det vandre elektroner fra den rike siden til den elektronfattige siden av lederen.

39. Kan vi erstatte hvert elektron som forlater minusklemma (den elektronrike siden) med et nytt, får vi en vedvarende elektrostrøm. De vanligste måtene å erstatte elektronene på (opprettholde spenningsforskjellen) er galvaniske elementer (kjemisk energi) eller generatorer (induksjon). En annen type ledere er gasser og saltoppløsninger (elektrolytter). Kroppen vår benytter seg av disse typer ledere når hjernen sender ut sine elektriske impulser.

40. Denne artikkelen kan man også finne ved å besøke hjemmesiden til Tidsskriftet Brannmannen www.brannmannen.no SLUTT