在過去十年里，對電弧事故本質(zhì)及其對電弧附近的人身傷害等方面的認(rèn)知取得了顯著進(jìn)展。除了觸電和電擊等顯著傷害外，還有其它形式的傷害，也許影響相對不直觀，如電弧事故中形成的熱效應(yīng)。說這些傷害較不直觀，原因是電弧產(chǎn)生較大比例的熱輻射肉眼不可見，盡管如此，卻可能會對人體皮膚造成二度和三度灼傷，導(dǎo)致更嚴(yán)重甚至致命的傷害。

灼傷程度測量

在19世紀(jì)60年代2，3，Stoll和Chianta的研究有助于人體皮膚和組織對熱能的響應(yīng)給出定量結(jié)果。當(dāng)人體組織溫度從36.5℃提高到大約44℃，開始發(fā)生皮膚灼傷，皮膚灼傷等級取決于溫度的升高程度。例如，在50℃，皮膚傷害速度比45℃快100倍。在72℃幾乎立刻發(fā)生表皮損傷?？紤]到電弧的高強(qiáng)度熱能會產(chǎn)生大約13000℃的高溫，是太陽表面溫度的2倍多4。因此，事故附近人體造成2度或3度灼傷的風(fēng)險(xiǎn)非常高。
Stoll和Chianta以及其他工作者研究早期，就發(fā)展了溫度傳感器用來測量人體皮膚對高溫的反應(yīng)情況，描述在可控實(shí)驗(yàn)室條件下，2度灼傷的起始溫度。這些傳感器是已知熱容的銅片，后面粘附熱電偶，向計(jì)算機(jī)程序傳遞溫度變化信息， 
形成圖像輸出。 
圖1給出了Stoll曲線的典型輸出結(jié)果，即在傳感器一側(cè)的溫度升高速度（攝氏度）。測試可以在臺式測量儀上進(jìn)行，使用可控的對流熱源，輻射熱源或者是兩者結(jié)合的熱源。一旦熱源的熱能水平已知，將織物放置到傳感器前方，由于織物能夠阻止熱量傳輸?shù)絺鞲衅?，從而可以測量出織物的熱防護(hù)性能。本防護(hù)參數(shù)單位為卡/平方厘米（cal/cm2），該數(shù)值越大，說明織物的熱防護(hù)性能越高。這樣就可以對不同織物的熱防護(hù)性能進(jìn)行評價(jià)。
除去在臺式測量儀上進(jìn)行織物性能測試外，本理論還可以擴(kuò)展使用，檢測人體模型上的服裝系統(tǒng)。該模型與熱量傳感器連接方式相似，帶有計(jì)算機(jī)軟件，用于定量分析。一種這樣的人體模型是杜邦熱人模型（圖2），全身配有122個傳感器，燃燒時(shí)產(chǎn)生一定時(shí)間的明火，軟件將溫度升高數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為2度和3度灼傷預(yù)測百分比。
由于電弧熱能遠(yuǎn)高于典型明火，因此發(fā)展了專門裝備產(chǎn)生可控電弧。一種這樣的裝置就是杜邦電弧-人（圖3），該裝置安裝在日內(nèi)瓦杜邦歐洲技術(shù)中心附近。根據(jù)美國標(biāo)準(zhǔn)ASTM F19585 和F19596，這些測試裝置可以幫助最終用戶對織物和服裝系統(tǒng)進(jìn)行定性和定量評價(jià)，獲得產(chǎn)品對電弧熱效應(yīng)的防護(hù)性能。圖4給出了織物和防護(hù)服測試裝置示意圖。 
 

電弧防護(hù)服必須具有永久阻燃性能，暴露于電弧時(shí)絕對不能夠熔化或點(diǎn)燃以及持續(xù)燃燒。不能開裂，能夠?qū)﹄娀崮芷鸬礁綦x作用。很多日常工作服均能被點(diǎn)燃并燃燒，增加了工人灼傷范圍。容易點(diǎn)燃的織物包括棉、粘膠和羊毛，能夠點(diǎn)燃并熔化的織物包括聚酯和尼龍。如今，有大量的工人還使用這些織物制備的防護(hù)服。在電弧事故中，防護(hù)服不能夠?qū)Υ罅康臒崮苓M(jìn)行防護(hù)，從而造成嚴(yán)重灼傷甚至喪命，因此應(yīng)該使用耐熱和阻燃纖維制備的防護(hù)服，提高電弧危害的防護(hù)水平，這方面還有很多工作要做。

電弧熱效應(yīng)防護(hù)

雇主在這方面進(jìn)行改進(jìn)，首先必須對具體工作環(huán)境進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)，要考慮到最大的電弧電流、電弧電壓、電弧距離以及電弧持續(xù)時(shí)間等造成的最苛刻的情況，同時(shí)還要考慮工人和事故電弧源之間的常規(guī)距離。采用這些輸入數(shù)據(jù)就可以計(jì)算出那些具體工況下的電弧熱能，卡/平方厘米（cal/cm2）。
同時(shí)，對織物進(jìn)行多次電弧暴露測試，使用已有的電弧測試裝置，測量織物的熱防護(hù)性能，單位為卡/平方厘米（cal/cm2）。在具體的電弧防護(hù)情況下，這個熱防護(hù)性能參數(shù)稱為電弧熱性能值（ATPV）。這個數(shù)值定義為使用者出現(xiàn)2度灼傷前能夠承受的最大事故熱能。顯然ATPV值越大，織物的熱防護(hù)性能越好。
雇主結(jié)合風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)以及不同織物的ATPV測量結(jié)果，就可以為工人選擇正確的防護(hù)服。例如，在最惡劣的條件下，如果風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)電弧產(chǎn)生的熱能為6卡/平方厘米（cal/cm2），則防電弧服的ATPV值至少為6卡/平方厘米（cal/cm2）。 

事故熱能測量值，cal/cm2 服裝級別 服裝描述（層數(shù)） 總重量，g/m2 2度灼傷的防護(hù)測量水平，cal/cm2
0-2 0 非阻燃（1層） 150-240 N/A
2-5 1 阻燃襯衫、褲子（1層） 150-270 5-7
5-8 2A 非阻燃內(nèi)衣+阻燃襯衫和褲子（2層） 300-400 8-18
5-16 2B 阻燃內(nèi)衣+阻燃襯衫和褲子（2層） 340-480 16-22
8-25 3 非阻燃內(nèi)衣+阻燃襯衫和褲子+阻燃連體服（3層） 540-680 25-50
25-40 4 非阻燃內(nèi)衣+阻燃襯衫和褲子+雙層外衣（4層） 800-1000 40->60

杜邦在可控實(shí)驗(yàn)室條件下已經(jīng)進(jìn)行了8000多次電弧測試，制定了導(dǎo)則表（表1），該表給出了不同工作條件7－9下可以使用的工作服。例如，按照此表，最壞條件下電弧熱能為6卡/平方厘米（cal/cm2）工作環(huán)境中使用的工作服總類為2A。對于這種情況，一般的棉質(zhì)內(nèi)衣（未處理）+單層阻燃服就可以為電弧熱能進(jìn)行有效防護(hù)，多次測試表明，這種工作服一般具有的ATPV最小值為8卡/平方厘米（cal/cm2）。
隨著工作服的重量增加，ATPV也增加。另外，雙層輕薄織物相對于單層厚重織物具有相對較高的電弧防護(hù)性能，并且是單層輕薄織物防護(hù)服防護(hù)能力的2倍以上。其主要作用是2層織物間的空氣起到了隔離效果。例如，220g/m2 的Nomex舒適型防護(hù)服的ATPV值為8.7 cal/cm2，這種布料的雙層防護(hù)服ATPV值不是17.4 cal/cm2(2×8.7)，而是33.1 cal/cm2。熱防護(hù)性能增加了15.7l/cm2。
回到上個范例，最壞條件下電弧能量值為6卡/平方厘米（cal/cm2）：這個能量等級可以通過不同方式獲得，因?yàn)槟芰坑?jì)算結(jié)果中結(jié)合了電弧電流、電弧電壓、電弧持續(xù)時(shí)間、電弧間距以及工人和電弧之間的距離等綜合因素。6卡/平方厘米（cal/cm2）可以采用表2中給出的方式獲得，其中電弧電流是4kA，電弧持續(xù)時(shí)間為0.5s，電弧電壓為300V，電弧間距為15cm，工人與電弧之間的距離為30cm（表示肘部到指尖的距離，這是一個典型的低壓操作工況）。從表2可以看出，如果電弧電流或電弧持續(xù)時(shí)間增加，電弧熱能將顯著提高。
對于電弧間距，結(jié)果相同。工人和電弧之間的距離平方與電弧熱能成反比，并且非常關(guān)鍵；將工作距離減少一半，即工人靠近電弧，電弧能量相對于原來的工作距離將增加到4倍。

采用其它方式，改變工作方法和工作規(guī)范，例如增加工人與帶電設(shè)備的距離，可以大幅度降低電弧熱效應(yīng)。此外，有一點(diǎn)也非常明確，在較高的電弧能量水平下，工人也不能夠僅僅依靠PPE就能夠獲得足夠的熱防護(hù)能力，還應(yīng)當(dāng)增加自身和帶電設(shè)備之間的距離。
在電弧實(shí)驗(yàn)室裝備上進(jìn)行的服裝測試屬于織物體系A(chǔ)TPV值的補(bǔ)充試驗(yàn)，這是一個定性測試方法，可以對ATPV值已知的服裝進(jìn)行目測檢查，服裝測試表明是否會產(chǎn)生點(diǎn)燃、熔化或開裂現(xiàn)象，同時(shí)，如果熱點(diǎn)偶連接了合適的計(jì)算機(jī)軟件，就能夠生成Stoll曲線圖。
服裝的對應(yīng)曲線位于Stoll曲線參考值的上方或下方。如果曲線在參考曲線的上方，就表明服裝使用者在測試條件下不能對2度灼傷產(chǎn)生有效防護(hù)。如果曲線位于Stoll曲線下方，就表明服裝使用者在測試條件下能針對電弧熱量具備防護(hù)能力。