Arc électrique (Arc Flash) : Causes, risques et protection des travailleurs

Selon l'estimation du Bureau of Labor Statistics, cinq à dix incidents d'arc électrique se produisent chaque jour aux États-Unis. L'arc électrique projette des gouttelettes de métal fondu à très haute vitesse vers les personnes près du site. Ces gouttelettes sont assez fortes pour percer le corps. De même, la pression peut projeter les travailleurs à plusieurs mètres dans la pièce.

Les arcs électriques de faible énergie peuvent causer des brûlures au troisième degré ou la mort par blessure. De plus : cécité permanente, perte auditive, troubles cardiaques, lésions nerveuses. Des brûlures graves peuvent survenir même à 3 mètres (10 pieds) des systèmes électriques. Qu'est-ce qu'un arc électrique ? Pourquoi de tels dangers ? Comment organiser l'équipement de protection ?

Qu'est-ce qu'un arc électrique (Arc Flash) ?

Selon la National Fire Protection Association (NFPA), l'arc flash est une onde de particules chargées traversant l'air. Explication : l'isolation entre deux conducteurs métalliques sous tension peut devenir insuffisante, ne supportant plus la tension de phase entrante. L'air s'ionise et gagne de l'énergie. L'équipement électrique produit alors des arcs électriques.

Même si l'éclair ne dure que quelques secondes, les dégâts sont massifs. Chaque année, des milliers de personnes vont aux centres de brûlures pour traiter des brûlures graves. Notez : les victimes ne subissent pas d'électrocution, mais des brûlures. Il n'est pas vital d'être en contact direct ; il suffit d'être dans certaines limites autour de l'incident.

La NFPA 70E définit des sphères ou limites imaginaires autour d'une zone. Dans ces limites, vous risquez une brûlure au deuxième degré en cas de danger d'arc flash. Les arcs électriques peuvent produire des ondes de pression à température extrême.

Ces ondes peuvent atteindre 19 426 °C, soit quatre fois la température de surface du soleil (4 982 °C). La norme indique que le niveau d'énergie d'incident augmente aussi. Des recherches montrent que les personnes brûlées étaient exposées à environ 225 °C ou plus.

Types d'arcs électriques

Dans la plupart des calculs, les électriciens ne considèrent que deux types. En réalité, il y en a quatre :

• Arc à l'air libre – arc familier considéré lors des tests d'arc
• Arc dans une boîte – couramment utilisé en Europe pour tests d'arc
• Arc éjecté – quand le métal fondu ou plasma cause la mort des travailleurs
• Arc de poursuite (tracking arc) – plasma d'arc créant un chemin conducteur à travers la peau. Se forme généralement à haute tension.

En laboratoire, on contrôle le mouvement d'un arc à l'air libre. Mais exposé à plus de 480 V, il peut se transformer en arc de poursuite ou éjecté.

Causes des arcs électriques

Plusieurs choses peuvent causer des explosions d'arc flash :

• Manipulation imprudente des outils
• Particules de poussière
• Contact accidentel avec la surface
• Air condensé
• Rouille et corrosion
• Courant de défaut d'installations défectueuses
• Matériaux de mauvaise qualité

Ces facteurs compromettent la distance de limite d'arc flash. Oublier de mettre hors tension correctement les systèmes électriques mène aussi au risque. L'intense lumière et énergie thermique font dilater l'air et créent une explosion. Cet arc blast peut avoir une pression d'air très élevée.

Impact des arcs électriques

Selon les normes Occupational Safety and Health, risques typiques :

• Brûlures de peau ou vêtements fondus sur la peau
• Propagation rapide du feu dans les bâtiments
• Objets volants,通常 boules de plasma fondu
• Pression de blast > 2000 lb/pied²
• Énergie sonore > 140 dB
• Énergie thermique radiante > 19 426 °C

Mesures préventives pour éviter les arcs électriques

Heureusement, avec mesures de sécurité et équipements de protection adaptés, on peut minimiser les dangers. Voici quelques étapes reconnues pour la sécurité des travailleurs.

Mettre hors tension l'équipement électrique

Pour prévenir un maximum de dégâts du courant de défaut, mettez hors tension le système soigneusement. Si zéro énergie ne soutient pas les particules chargées, pas de surtension d'arc flash possible.
Si vous devez réactiver ou actionner un disjoncteur, faites-le à distance. Ainsi, en cas de problème, vous êtes hors de la zone de risque et à distance de sécurité.

Assurer la sécurité si travail « sous tension »

Dans bien des cas, mettre hors tension ne convient pas. L'employeur doit développer et imposer des pratiques de sécurité. Construisez les mesures après évaluation du niveau de danger pour qu'elles soient efficaces. Cohérence nécessaire dans ces pratiques.
Les normes de sécurité électrique peuvent inclure :

• Isolation des outils
• Rédaction de mesures de sécurité
• Briefing pour nouveaux employés
• Équipements de protection individuelle (EPI) personnalisés
• Permis de travail pour équipements sous tension

Opter pour l'équipement de protection contre l'arc flash

Avec la prise de conscience croissante, les entreprises proposent de nouveaux EPI : combinaisons, casques, bottes, gants, sur-vêtements en bon matériau isolant pour électriciens.

Pour mesurer l'efficacité du matériau, les fabricants utilisent le calibre d'arc (arc rating) : valeur maximale de résistance énergétique avant perforation par l'arc. Unités : cal/cm².

Deux façons de sélectionner l'EPI approprié :

• Consulter le tableau des catégories de danger NFPA 70E Table 130.7(C)(15)(a) décrivant le niveau de danger par tâche et type d'EPI.
• Calculer l'énergie d'incident dans les circonstances et choisir l'EPI supportant cette énergie.

Bien que l'EPI protège au maximum, il est toujours préférable de réduire la gravité par une évaluation complète des risques.

Réaliser une analyse d'arc flash

Pour analyser les dangers, engagez un ingénieur professionnel pour l'évaluation des risques d'arc flash. L'expert détermine l'énergie thermique d'incident à chaque point autour de l'installation électrique, puis fournit l'analyse et recommande le type d'EPI à porter selon les distances.

L'expert doit aussi suggérer les étapes pour réduire la catégorie de danger d'arc flash. L'ingénieur doit avoir une solide connaissance des courts-circuits, qualité d'énergie, NFPA 70E, et IEEE 1584.

Dans la NFPA 70E, les catégories de risque sont :

Catégorie de risque	Vêtements	Énergie d'incident cal/cm²
0	Matériau non-fondant, non-inflammable (laine, coton non traité, rayonne, ou mélange) poids ≥ 4,5 oz/yd²	N/A
1	Chemise et pantalon ignifugés + sur-vêtement ignifugé	4
2	Sous-vêtements coton, manches courtes conventionnelles, slip, + chemise/pantalon ignifugés	8
3	Sous-vêtements coton + chemise/pantalon ignifugés + sur-vêtement ignifugé, OU sous-vêtements coton + deux sur-vêtements ignifugés	25
4	Sous-vêtements coton + chemise/pantalon ignifugés + combinaison multi-couches arc flash	40
Danger Extrême	Aucun EPI disponible	> 40

Se maintenir à distance de sécurité

La NFPA a divisé les zones de danger en limites d'arc flash pour protéger les employés près de systèmes sous tension. Les limites :

• Limite de protection arc flash – la plus éloignée de la source. En cas d'incident, employés exposés à brûlure 2e degré, facilement curable (1,2 cal/cm²). Cause principale : chaleur du blast.
• Approche limitée – limite à distance où vous risquez un choc électrique.
• Approche restreinte – limite à distance avec risque accru de choc.
• Approche interdite – distance la plus proche de la source vive, dangers équivalents au contact direct.

Créez les distances exactes autour de chaque source sous tension. Les distances entre limites varient selon l'équipement. Testez chaque catégorie individuellement pour conclure sur la limite d'arc flash.

Former les travailleurs

Toute organisation doit former ses travailleurs à la sécurité électrique. Concevez les programmes selon les exigences des normes. Dans la formation protection arc, les stagiaires apprennent à : reconnaître les niveaux de danger, éviter les accidents, lire les étiquettes arc flash, utiliser les EPI soigneusement.

Interpréter les étiquettes d'arc flash

Le Code Électrique National (NEC) exige des étiquettes d'avertissement sur les équipements pour signaler les dangers potentiels. Chaque panneau doit avoir son étiquette pour comprendre les limites d'arc flash et sélectionner l'EPI par zone.
Comme dit, chaque équipement doit être évalué pour déterminer les limites. Une fois fini, placez les étiquettes d'avertissement sur l'équipement. Vous pouvez aussi les donner aux employés pour consultation avant nouveau projet.

Effectuer des tests d'arc flash

On peut tester l'arc flash pour déterminer la réponse des matériaux de protection à l'énergie thermique. Parfois, le test évalue la réponse à des surtensions spécifiques et si le matériau s'enflamme.

Pour fabricants d'EPI, calculer les calibres d'arc selon méthodes conformes aux normes est essentiel. L'OSHA exige que toutes entreprises fassent des tests d'arc flash pour anticiper le niveau de danger et planifier. Les normes interdisent strictement les matériaux fondants. Même en mélange, test obligatoire pour vérifier conformité aux standards minimaux.

De plus, le test d'arc flash est nécessaire pour tout travailleur électrique potentiellement exposé à énergie d'incident > 2 cal/cm². Choisissez les EPI adaptés pour chaque situation.

Conclusion

L'arc flash est un phénomène dangereux : bouffées de chaleur soudaines, gouttelettes de métal volantes, choc. Le niveau d'exposition dépend de la distance à la source. Pour éviter les conséquences : mise hors tension, analyse de danger, sélection EPI adapté.

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