Короткі теоретичні відомості. Широке використання електричної енергії в усіх галузях господарства та побуті приводить до зростання ризику ураження електричним струмом

 

Широке використання електричної енергії в усіх галузях господарства та побуті приводить до зростання ризику ураження електричним струмом. Так електротравми складають 0.5...1% від всіх травм, але серед травм із смертельними наслідками електротравми складають 20...40%. Особливо при напругах <1000 В – 70...80% (частіше при 127...380 В) [1-5, 9-11, 22-24, 33-34].

Негативна дія електричного струму на організм людини має різноманітний характер. Розрізняють:

·термічну дію струму, яка проявляється в опіках окремих ділянок тіла, нагріванні до високих температур судин, нервів, серця, мозку інших органів, що призводить до значних функціональних змін;

·електрохімічну дію струму, яка виявляється в електролітичному розкладі крові, лімфи тощо, що супроводжується значними змінами їх фізико-хімічного складу;

·механічну дію струму, яка виявляється в розшаруванні та пошкодженні тканин організму (м’язів, стінок судин) внаслідок електродинамічного ефекту, а також миттєвого вибухоподібного утворення пари від нагрітої струмом рідини тканин та крові;

·біологічну дію струму, яка проявляється в подразненні та збудженні тканин, а також порушенні внутрішніх біоелектричних процесів.

Такі види дії електричного струму часто призводять до електротравм. Є електротравми місцевого (локального) пошкодження: електрознаки, металізація шкіри, механічні пошкодження, електрофтальмія (запалення зовнішньої рогівки ока). Загальні електротравми (електроудари) – ураження організму із збудженням живої тканини, із судомним скороченням м’язів, 5 ступенів:

І – судомне, ледве відчутне скорочення м’язів;

ІІ – судомне скорочення м’язів з сильними болями;

ІІІ – із втратою свідомості (але зі збереженням дихання, роботи серця);

ІV – з втратою свідомості, з порушенням дихання і (чи) серцевої діяльності;

V – клінічна смерть (відсутність дихання, кровообігу).

Більш 85% смертельних уражень людини електрострумом викликані саме електричними ударами. Вони також зменшують стійкість організму до захворювань.

Ступінь небезпечного впливу електричного струму на організм людини залежить від: I, U, R, f,t, виду струму. Основним фактором впливу є сила струму I, а також опір R (в розрахунках опір тіла людини приймають R=1000 Ом). Внутрішні органи мають менший опір (R=300…500 Ом), шкіра-більший (3...100 кОм). Залежність опору тіла людини від величини прикладеної напруги наведена в табл. 4.1. При напрузі 50...200 В може бути електричний пробій шкіри, з різким зменшенням R. Пошкодження на шкірі, волога значно (на порядок) знижують R і підвищують небезпеку ураження електрострумом. Найбільш небезпечні частоти f = 20…100 Гц, змінний струм більш небезпечний, ніж постійний (до U = 250…300 В). Вище цих значень постійний струм є більш небезпечним, ніж змінний. Для характеристики дії струму на людину встановлено 3 критерії струму:

·відчутний струм, викликає ледь відчутне подразнення при проходженні через організм (0,6...1,5 мА змінного струму, f=50 Гц і 5...7 мА постійного струму);

·невідпускаючий, викликає при проходженні через тіло людини неподоланне судомне скорочення м’язів – людина не може розняти руку і ніби прикута до струмоведучої частини (6...20 мА і більше змінного струму. Постійний струм не викликає невідпускаючий ефект, але при І=15...80 мА та більше призводить до сильних больових відчуттів.);

·фібріляційний, викликає фібриляцію серця, тобто хаотичне скорочення серцевого м’язу (50 мА змінного струму, f=50 Гц і 200 мА постійного струму, при t=1с; при t=0,2 с:250 і 400 мА, відповідно).

Струм >5 А, t=1…2 с, (змінний, f=50 Гц), постійний викликає миттєву зупинку серця (без фібриляції), можливий також параліч дихання (необхідні термінові штучне дихання, закритий масаж серця).

 

Таблиця 4.1 – Залежність повного опору тіла людини, Z, Ом від напруги – U, В

U, В
Z, Ом	>17000

 

Гранично допустимий струм через тіло людини при нормальному (неаварійному) режимі електроустановок не повинен перевищувати таких значень: 0,3 мА змінний струм (f=50 Гц) і 1 мА – постійний струм. Гранично допустима напруга на людині при нормальному (неаварійному) режимі електроустановок не повинна перевищувати: 2 В – змінний струм (f=50 Гц) і 8 В (постійний струм). При високій температурі (>25⁰С) та вологості повітря (>75%) граничний струм та напругу треба зменшити в три рази.

Електроустановки бувають за ПУЕ (правила устрою електроустановок) з напругою >1000 В і <1000 В з заземленою нейтраллю, що характеризується великими струмами замикання на землю через робоче заземлення струмоведучих провідників або, з ізольованою нейтраллю (з малим виходом струму в землю). Всі приміщення за електробезпекою (ПУЕ) поділяються на 3 категорії:

1 – з підвищеною небезпекою (W>75%, Т>35⁰, струмопровідна підлога тощо): кухні, підвали, балкони;

2 – особливо небезпечні (W 100%, з хімічно активним середовищем): лазні, металеві гаражі, зовнішнє електроустаткування;

3 – без підвищеної небезпеки (відсутні умови за п. 1, 2).

Небезпека від дії електричного струму виникає при кроковій напрузі (на відстані кроку – 0.8 м):

 

U_кр=(U₁ –U₂)^.ß; (4.1)

де U₁ >U_2., ß – коефіцієнт кроку.

 

Вона виникає при обриві проводу або, коли людина знаходиться в зоні дії заземлювача. U_кр=0 на відстані 20 м від заземлювача або обірваного проводу, який торкається землі. Щоб зменшити U_кр треба якомога зменшити до мінімуму довжину шагу.

Заходи безпеки при використанні електроустаткування: застосування разом з робочою додаткової електроізоляції (напр., пластмасовий корпус), подвійної або посиленої електроізоляції; малих напруг (<42 В змінного струму і <110 В постійного) вирівнювання потенціалів (з’єднання між собою і приєднані до заземлювача провідники). Електроприлади, електротехнічні вироби бувають 5 класів захисту: класи 0, 01, І, ІІ – більше 42 В (0 – з основною ізоляцією, без заземлення, це більшість побутових електроприладів; 01 і І – із заземляючим контактом із зовнішнього боку або в середині приладу, відповідно, ІІ – з подвійною посиленою ізоляцією без заземлення, ІІІ – з напругою <42В. Електроприлади, електромашини класу 01 і І не можна застосовувати в побуті із-за відсутності в ньому заземлення. Самий надійний електрозахист – ІІ (електробритви, пральні машини). Основними методами електрозахисту є: захисне заземлення (ЗЗ), занулення (З), захисне автоматичне вимкнення (0.2 с). Схеми ЗЗ і З наведені в додатку З. Заземлювачі: труби (25...62 мм, l =2...3 м; стержні dст.=10...12 мм, l=10 м, кутники (40´40, 60´60 мм) і т.і. ЗЗ в ЕУ<1000В – обов’язково з ізольованою нейтраллю, для ЕУ>1000В - будь-яка нейтраль.

Заземлення – навмисне з’єднання металевих неструмоведучих частин ЕО із заземляючим пристроєм. Занулення – навмисне з’єднання ЕО з НЗ (нульовим захисним провідником). Не можна використовувати в якості НЗ нульовий робочий провідник – НР, який призначений для живлення ЕО [10,11, 22,23, 33, 34]. Крім того, для захисту застосовують захисні засоби та запобіжні пристрої. Захисні засоби: 1) основні (ними можна доторкатися до струмоведучих частин): ізолюючі – основні (оперативні штанги, ізолюючий електроінструмент з посиленою електроізоляцією) та додаткові (діелектричні боти, галоші і т.і.; 2) огороджуючі (щити, бар’єри, клітки); 3) допоміжні (кігті, пояс, рукавиці, окуляри, щітки) – 12.1.038-82, 12.1.013-78 (83).