Теоретические сведения. Факторами опасного и вредного воздействия на человека, связанными с использованием электрической энергии
ДЕЙСТВИЕ ЭЛЕКТРОТОКА НА ЧЕЛОВЕКА, ВИДЫ ЭЛЕКТРОТРАВМ
Факторами опасного и вредного воздействия на человека, связанными с использованием электрической энергии, являются: · протекание электрического тока через организм человека; · воздействие электрической дуги; · воздействие биологически активного электрического поля; · воздействие биологически активного магнитного поля; · воздействие электростатического поля; · воздействие электромагнитного излучения (ЭМИ). Биологически активными являются электрические и магнитные поля, напряженность которых превышает предельно допустимые уровни (ПДУ) - гигиенические нормативы условий труда. Опасные и вредные последствия для человека от воздействия электрического тока, электрической дуги, электрического и магнитного полей, электростатического поля и ЭМИ проявляются в виде электротравм, механических повреждений и профессиональных заболеваний. Степень воздействия зависит от экспозиции фактора, в том числе от рода и величины напряжения и тока, частоты электрического тока, пути тока через тело человека, продолжительности воздействия электрического тока или электрического и магнитного полей на организм человека, условий внешней среды. Экспозиция - продолжительность действия опасного или вредного фактора. Электротравмы: · локальные поражения тканей (металлизация кожи, электрические знаки и ожоги); · органов (резкие сокращения мышц, фибриляция сердца, электроофтальмия, электролиз крови) являются результатом воздействия электрического тока или электрической дуги на человека (электрическийудар). По степени воздействия на организм человека различаются четыре стадии электрического удара: I - слабые, судорожные сокращения мышц; II - судорожные сокращения мышц, потеря сознания; III - потеря сознания, нарушение сердечной и дыхательной деятельности; IV - клиническая смерть, т. е. отсутствие дыхания и кровообращения. Механические повреждения, явившиеся следствием воздействия опасных факторов, связанных с использованием электрической энергии (падение с высоты, ушибы), также могут быть отнесены к электротравмам. Кроме того, электрический ток вызывает непроизвольное сокращение мышц (судороги), которое затрудняет освобождение человека от контакта с токоведущими частями. Проходя через организм, электрический ток оказывает на него термическое, электролитическое и биологическое действия. Термическое действие выражается в ожогах отдельных участков тела, Электролитическое действие выражается в разложении крови и Биологическое действие является особым специфическим процессом, Таб. 1 ВОЗДЕЙСТВИЕ ІЧЕЛ НА ОРГАНИЗМ ЧЕЛОВЕКА
Профессиональные заболевания проявляются, как правило, в нарушениях функционального состояния нервной и сердечно-сосудистой систем. У людей, работающих в зоне воздействия электрического и магнитного полей, электростатического поля, электромагнитных полей радиочастот, появляются раздражительность, головная боль, нарушение сна, снижение аппетита, нарушение репродуктивной функции и др. Следствием воздействия вредных факторов могут явиться болезни глаз или лейкемия (белокровие). Переменный ток промышленной частоты человек начинает ощущать при 0, 6-15 мА. Ток 12-15 мА вызывает сильные боли в пальцах и кистях. Человек выдерживает такое состояние 5-10 с и может самостоятельно оторвать руки от электродов. Ток 20-25 мА вызывает очень сильную боль, руки парализуются, затрудняется дыхание; человек не Может самостоятельно освободиться от электродов. При токе 50-80 мА наступает паралич дыхания, а при 90-100 мА наступает паралич сердца и смерть. Менее чувствительно человеческое тело к постоянному току. Его воздействие ощущается при 12-15 мА. Ток 20-25 мА вызывает незначительное сокращение мышц рук. Только при токе 90-110 мА наступает паралич дыхания. Самый опасный - переменный ток частотой 50-60 Гц. С увеличением частоты токи начинают распространяться по поверхности кожи, вызывая сильные ожоги, но не приводя к электрическому удару. Величина тока, проходящего через тело человека, зависит от сопротивления тела и приложенного напряжения. Наибольшее сопротивление току оказывает верхний роговой слой кожи, лишенный нервов и кровеносных сосудов. При сухой неповрежденной коже сопротивление человеческого тела электрическому току равно 40-100 кОм. Роговой слой имеет незначительную толщину (0, 05-0, 2 мм) и при напряжении 250 В мгновенно пробивается. Повреждение рогового слоя уменьшает сопротивление человеческого тела до 0, 8-1 кОм. Сопротивление уменьшается также с увеличением времени воздействия тока. Поэтому очень важно быстро устранить соприкосновение пострадавшего с токо-ведущими частями. Исход поражения во многом зависит также от пути тока в теле человека. Наиболее опасны пути руки-ноги и рука-рука, когда наибольшая часть тока проходит через сердце. На величину сопротивления, а, следовательно, и на исход поражения электрическим током большое влияние оказывает физическое и психическое состояние человека. Повышенная потливость кожного покрова, переутомление, нервное возбуждение, опьянение приводят к резкому уменьшению сопротивления тела человека (до 0, 8-1 кОм). Поэтому даже сравнительно небольшие напряжения могут привести к поражению электрическим током. Кроме того, на общее сопротивление человека большое влияние оказывают: - сопротивление изоляции проводов сети относительно земли; - сопротивление пола (или основания), на котором стоит человек; - сопротивление обуви и другие факторы. Таб. 2 СОПРОТИВЛЕНИЕ РАСТЕКАНИЮ ТОКА ПОЛА RП, кОм
Таб. 3 СОПРОТИВЛЕНИЕ ПОДОШВЫ ОБУВИ Rоб, кОм.
Нужно обязательно помнить, что человеческий организм поражает не напряжение, а величина тока. При неблагоприятных условиях даже низкие напряжения (30-40 В) могут быть опасными для жизни. Если сопротивление тела человека равно 700 Ом, то опасным будет напряжение 35 В.
СИСТЕМА ЭЛЕКТРОЗАЩИТЫ При работе в электроустановках используются: - средства защиты от поражения электрическим током (электрозащитные средства); - средства защиты от электрических полей повышенной напряжённости -коллективные и индивидуальные (в электроустановках напряжением 330 кВ и выше); - средства индивидуальной защиты (СИЗ) в соответствии с государственным стандартом (средства защиты головы, глаз и лица, рук, органов дыхания, от падения с высоты, одежда, специальная защита); К электрозащитным средствам относятся: • изолирующие штанги всех видов; • изолирующие клещи; • указатели напряжения; • сигнализаторы наличия напряжения - индивидуальные и стационарные; • устройства и приспособления для обеспечения безопасности работ при измерениях и испытаниях в электроустановках (указатели напряжения для проверки совпадения фаз, клещи электроизмерительные, устройства для прокола кабеля); • диэлектрические перчатки, галоши, боты; • диэлектрические ковры и изолирующие подставки; • защитные ограждения (щиты и ширмы); • изолирующие накладки и колпаки; • ручной изолирующий инструмент; • переносные заземления; • плакаты и знаки безопасности; • специальные средства защиты, устройства и изолирующие приспособления для работ под напряжением в электроустановках напряжением 110 кВ и выше; • гибкие изолирующие покрытия и накладки для работ под напряжением в электроустановках напряжением до 1000 В; • лестницы приставные и стремянки изолирующие стеклопластиковые. Изолирующие электрозащитные средства делятся на основные и дополнительные для напряжения до 1000 В и выше 1000 В. Основные изолирующие электрозащитные средства для электроустановок напряжением выше 1000 В: - изолирующие штанги всех видов; - изолирующие клещи; - указатели напряжения; - устройства и приспособления для обеспечения безопасности работ при измерениях и испытаниях в электроустановках (указатели напряжения для проверки совпадения фаз, клещи электроизмерительные, устройства для прокола кабеля и т. п.); - специальные средства защиты, устройства и изолирующие приспособления для работ под напряжением в электроустановках напряжением 110 кВ и выше (кроме штанг для переноса и выравнивания потенциала). Дополнительные изолирующие электрозащитные средства для электроустановок напряжением выше 1000 В: - диэлектрические перчатки и боты; - диэлектрические ковры и изолирующие подставки; - изолирующие колпаки и накладки; - штанги для переноса и выравнивания потенциала; - лестницы приставные, стремянки изолирующие стеклопластиковые. Основные изолирующие электрозащитные средства для электроустановок напряжением до 1000 В: • изолирующие штанги всех видов; • изолирующие клещи; • указатели напряжения; • электроизмерительные клещи; • диэлектрические перчатки; • ручной изолирующий инструмент. Дополнительные изолирующие электрозащитные средства для электроустановок напряжением до 1000 В: • диэлектрические галоши; • диэлектрические ковры и изолирующие подставки; • изолирующие колпаки, покрытия и накладки; • лестницы приставные, стремянки изолирующие стеклопластиковые. Кроме перечисленных средств защиты в электроустановках • средства защиты головы (каски защитные); • средства защиты глаз и лица (очки и щитки защитные); • средства защиты органов дыхания (противогазы и респираторы); • средства защиты рук (рукавицы); • средства защиты от падения с высоты (пояса предохранительные и канаты страховочные); • одежда специальная защитная (комплекты для защиты от электрической дуги). Выбор необходимых электрозащитных средств защиты от электрических полей повышенной напряжённости и средств индивидуальной защиты регламентируется Межотраслевыми правилами по охране труда (правилами безопасности) при эксплуатации электроустановок, санитарными нормами и правилами выполнения работ в условиях воздействия электрических полей промышленной частоты, руководящими указаниями по защите персонала от воздействия электрического поля и другими соответствующими нормативно-техническими документами с учётом местных условий. При выборе конкретных видов СИЗ следует пользоваться соответствующими каталогами и рекомендациями по их применению.
ОКАЗАНИЕ ПЕРВОЙ ПОМОЩИ ПРИ ПОРАЖЕНИИ ЭЛЕКТРИЧЕСКИМ ТОКОМ
Освободить пострадавшего от воздействия электрического тока. Отключить электроэнергию, если нет возможности быстрого отключения электроэнергии, следует перерубить линию топором, либо другим инструментом с изолированными ручками. При отсутствии возможности отключить электроэнергию следует освободить пострадавшего от воздействия электрическим током. При этом следует иметь в виду, что прикасаться к человеку, находящегося под током, без применения мер предосторожности, опасно для жизни оказывающего помощь. Необходимо быстро отключить ту часть установки, которая касается пострадавшего. При этом необходимо учесть следующее: ^ В случае нахождения пострадавшего на высоте, должны быть приняты меры, исключающие опасность падения пострадавшего. ^ При отключении установки следует обеспечить освещение от другого источника (фонарь, аварийное освещение) не задерживая, однако, отключение установки и оказания помощи пострадавшему. ^ Следует иметь в виду, что после отключения линии в ней может сохраняться электрический заряд. ^ Для откидывания провода следует воспользоваться специальным приспособлением или другими подручными средствами (канатом, ^ Для удаления пострадавшего от токоведущих частей можно также взяться за его одежду, если она сухая и отстает от тела. ^ Для изоляции рук оказывающий помощь должен надеть диэлектрические перчатки или обмотать себе руки материей, можно также изолировать себя, став на сухую доску или какую-нибудь другую, не проводящую электрический ток подстилку, сверток одежды и т. д. ^ При отделении пострадавшего от токоведущих частей рекомендуется действовать по возможности одной рукой. ^ Для отделения пострадавшего от токоведущих частей, находящихся под высоким напряжением (1 кВ) следует надеть диэлектрические перчатки и боты и действовать штангой или клещами, рассчитанными на напряжение данной установки. После освобождения пострадавшего, если он находится в сознании, следует уложить в удобное положение и накрыть одеждой до прибытия врачей, обеспечивать покой, наблюдать за дыханием и пульсом. Если пострадавший находится в бессознательном состоянии, но с устойчивым дыханием и пульсом, его следует ровно и удобно положить, расстегнуть одежду, создать приток свежего воздуха, дать нюхать нашатырный спирт, обеспечить полный покой. Если у пострадавшего отсутствует дыхание и пульс или дышит очень редко и судорожно, то ему следует делать искусственное дыхание и массаж сердца. Самым эффективным является способ искусственного дыхания «рот в рот», проводимый одновременно с непрямым массажем сердца. Начинать искусственное дыхание следует немедленно после освобождения пострадавшего от электрического тока, и производить непрерывно до прибытия врача. Поражение молнией является разновидностью поражения электрическим током и первая помощь пострадавшему от молнии должна быть такой же, как при поражении электрическим током. Местные повреждения обработать спиртом, раствором марганцовки, наложить стерильную повязку. Дать пострадавшему таблетку анальгина или амидопирина, настой валерианы, капли Зеленина. В тяжелых случаях провести искусственное дыхание методом «рот в рот», непрямой массаж сердца. Первая помощь при остановке сердца должна быть начата в течение 3 минут после несчастного случая. Вызвать «скорую помощь», так как состояние пострадавшего может резко ухудшиться в ближайшие часы после травмы. При поражении молнией, если человек лишь оглушен, нужно дать ему доступ воздуха, опрыскать или облить холодной водой, растереть конечности, грудь и спину спиртом, водой или уксусом, к носу поднести ватку с нашатырным спиртом или хрен, положить горчичники на икры ног. Каждый должен быть знаком с основными признаками наличия жизни, к которым относятся: - сердцебиение, определяемое плотным прикладыванием уха или ладони к грудной клетке в ее левой половине на уровне левого соска; - пульсация артерий в левой или правой половине шеи» в области лучезапястного сустава; в середине паховой области по передневнут-ренней поверхности, где располагается бедренная артерия - дыхание, определяемое глазом или прикладыванием ладоней к груди и животу по движению грудной клетки или передней брюшной стенки, а также по у помутнению зеркальца или какого-нибудь гладкого блестящего предмета и минимальному движению разволокненного кусочка ваты, поднесенного к носовым отверстиям и рту; - реакция зрачков на свет, влажность и блеск роговиц, подтверждающие наличие жизни. Реакцию зрачков на свет проверяют, заслонив глаза от дневного света и резко отдернув ладони от глаз. При этом можно заметить сужение зрачка, что расценивается как положительная реакция. Однако необходимо знать, что отсутствие вышеперечисленных признаков может быть при резко сниженных жизненных процессах в организме при так называемой клинической смерти, поэтому совершенно необходимо незамедлительно приступить к оказанию до врачебной помощи и продолжать ее в течение 2 ч и более, до появления явных признаков смерти. Прекращать оказывать помощь следует только при появлении явных признаков смерти», к которым относятся: > высыхание и помутнение роговицы глаз; > возникновение деформации зрачка при сдавливании глазного яблока между пальцами; > ощутимое снижение температуры (холодное) тела, легко ощутимое ладонями, и появление сине-фиолетовых (трупных) пятен на коже. При положении на спине трупные пятна возникают в области ягодиц, лопаток, поясницы; на животе - в области лица, шеи, груди, передней брюшной стенки; на боку, в области крыльев таза, т. е. в местах соприкосновения с полом, землей и т. д. Самым достоверным признаком смерти, когда нет сомнения в бессмысленности дальнейшего оказания помощи, является развитие трупного окоченения, которое чаще всего возникает через 2-4 ч после смерти. Приступая к оказанию первой помощи, нередко приходится снимать с пострадавшего одежду. Поэтому для того чтобы не причинить дополнительной боли, оказывающий помощь должен знать основные принципы и порядок снятия одежды и обуви. Прежде всего снимать их надо с неповрежденной части тела - это общее положение. Так, например, при повреждении руки или ноги начинать следует со здоровой конечности. Только после этого, осторожно потягивая за рукав или брючину и придерживая поврежденную конечность, освобождают ее от одежды. В том случае, если тяжело больной или пострадавший лежит на спине и посадить его невозможно, одежду начинают снимать с верхней половины туловища. При сильномкровотечении, ожогах, а также загорании одежды ее лучше разрезать. Обгоревшую и прилипшую к коже ткань не надо «отдирать» от кожи - ее либо оставляют на месте, либо обстригают ножницами вокруг обожженной кожи. В холодное время года одежду и обувь также следует разрезать или разорвать по швам.
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 5 Определение степени опасности поражения людей электричеством однофазной цепи Цель работы: приобретение студентами навыков оценки условий степени электрической опасности однофазной цепи для людей. Приборы и оборудование: 1. Вольтметр на номинальное напряжение 250 В; 2. Амперметр на номинальный ток 10 А; 3. Стенд для исследования электрической опасности трехпроводных и четырехпроводных сетей
ХОД РАБОТЫ
1. Дать оценку рабочего места по возможности поражения электрическим током. 2. Расчитать силу тока проходящего через тело человека и дать заключение о его безопасности:
U – напряжение Rh – сопротивлении U – 380, 220, 110, 42, 36, 12 В Rh – 500000-200000 Ом, такое сопротивление имеет кожа человека. Ih – 0, 5-1, 5 мА – безопасный ток 10 – 16 мА – удерживающий ток 50 – 80 мА – опасный ток, затрагивает легкие и сердце 100 мА – летальный исход
Например, Ih = 220/220000=0.001 A=1 мА, следует безопасный ток. Rp =1000 Ом – сопротивление внутренних органов. Ih =220/1000=0, 22 А=220мА, следовательно летальный исход. Действие тока зависит от пути прохождения электрического тока через тело человека: опасным считается путь через сердце и легкие. Длительность воздействия тока 0, 1 сек. может быть безопасной. 3. Дать оценку степени электрической опасности установки.
Рис.1 Поражение электрическим током фаза-ноль «рука-рука».
Рис.2 Поражение электрическим током фаза-земля «рука-нога». 4. Собрать лабораторную установку согласно приведенным ниже электрическим схемам.
Рис.3 Схема поражение электрическим током фаза-ноль «рука-рука».
Рис.4 Схема поражение электрическим током фаза-земля «рука-нога»
5. Выбрать из таблиц № 2; № 3 параметры сопротивлений согласно варианта и произвести расчет. 6. Выполнить измерения напряжения и силы тока при заданных параметрах сопротивлений.
7. Сделать выводы, дав оценку степени поражения электрическим током и предложив защитные меры. 8. Подготовить ответы на вопросы. ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 6 Определение степени опасности поражения людей электричеством трехфазной цепи с изолированной нейтралью Цель работы: приобретение студентами навыков оценки условий степени электрической опасности электроустановки с изолированной нейтралью для людей. Приборы и оборудование: 4. Вольтметр на номинальное напряжение 250 В; 5. Амперметр на номинальный ток 10 А; 6. Стенд для исследования электрической опасности трехпроводных и четырехпроводных сетей
ХОД РАБОТЫ
1. Дать оценку рабочего места по возможности поражения электрическим током. 2. Рассчитать силу тока проходящего через тело человека и дать заключение о его безопасности: Как видно из рис 1, ток, проходящий через тело человека в землю, возвращается к источнику тока через изоляцию проводов сети, обладающую в исправном состоянии большим сопротивлением. С учётом сопротивлений обуви и пола, на котором стоит человек, включённых последовательно сопротивлению тела человека, ток, проходящий через тело человека, определяется уравнением: Iчел = UФ / (RЧЕЛ + R ОБ + RП + RИЗ / 3)
где Rиз - сопротивление изоляции одной фазы сети относительно земли, Ом. Но даже в наиболее неблагоприятном случае - человек имел на ногах токопроводящую обувь, стоял на токопроводящем полу и нечаянно прикоснулся к одной фазе, - поражающий (т. е. проходящий через его тело) ток рассчитывается по упрощенному уравнению:
Iчел = UФ / (RЧЕЛ + RИЗ / 3).
Например, в сети с фазным напряжением 220 В и сопротивлением изоляции фазы 90 000 Ом ток, проходящий через человека, будет равен:
Iчел = 220 / (1000 + 90 000/3) = 0, 007 А = 7 мА
Этот ток значительно меньше тока (220 мА), вычисленного нами для случая однофазного прикосновения при одинаковых условиях, но в сети с заземлённой нейтралью он определяется в основном сопротивлением изоляции проводов относительно земли.
Рис. 2 Однофазное прикосновение к исправному проводу в сети с изолированной нейтралью при аварийном режиме работы При аварийном режиме работы сети (рис. 2), когда один из фазных проводов замкнулся на землю, опасность поражения током человека, прикоснувшегося к исправному фазному проводу, значительно возрастает. В этом случае ток через тело человека будет равен:
Iчел = UФ / (RЧЕЛ + RЗМ) где RЗМ - сопротивление растеканию тока в месте замыкания фазного провода на землю. 4. Собрать лабораторную установку согласно приведенным ниже электрическим схемам.
Рис.2 Схема поражение электрическим током фаза-земля.
Рис.4 Схема поражение электрическим током фаза-земля аварийный режим.
5. Выбрать из таблиц № 2; № 3 параметры сопротивлений согласно варианта и произвести расчет. 6. Выполнить измерения напряжения и силы тока при заданных параметрах сопротивлений.
7. Сделать выводы, дав оценку степени поражения электрическим током и предложив защитные меры. 8. Подготовить ответы на вопросы. ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 7 Определение степени опасности поражения людей электричеством трехфазной цепи с заземленной нейтралью Цель работы: приобретение студентами навыков оценки условий степени электрической опасности электроустановки трехфазной цепи с заземленной нейтралью для людей. Приборы и оборудование: 1. Вольтметр на номинальное напряжение 250 В; 2. Амперметр на номинальный ток 10 А; 3. Стенд для исследования электрической опасности трехпроводных и четырехпроводных сетей
ХОД РАБОТЫ
1. Дать оценку рабочего места по возможности поражения электрическим током. 2. Рассчитать силу тока проходящего через тело человека и дать заключение о его безопасности: На рис.1 представлена трехфазная система с заземленной нейтралью. В такой сети цепь тока, проходящего через тело человека, включает в себя сопротивление тела человека, его обуви, пола (или основания), на котором стоит человек, а также сопротивление заземления нейтрали источника тока. С учётом этих сопротивлений поражающий ток определяется из следующего выражения:
Iчел = Uф / ( Rчел + Rоб + Rп + Rо ),
где иФ - фазное напряжение сети, В; RЧЕЛ - сопротивление тела человека, Ом; Rоб - сопротивление обуви человека, Ом; Rп - сопротивление пола, на котором человек стоит, Ом; Rо - сопротивление заземления нейтрали источника тока, Ом. Но если человек, прикоснувшийся к фазе (или наоборот), будет иметь токопроводящую обувь - сырую или подбитую металлическими гвоздями, стоять на сырой земле или на другом токопроводящем основании -металлическом полу, на заземлённой металлоконструкции, т.е. когда, практически, Rоб = 0 и Rп = 0, уравнение принимает вид: Iчел = UФ / (Rчел + Rо ) Но поскольку сопротивление нейтрали R0 обычно во много раз меньше сопротивления тела человека, то и им можно пренебречь. И тогда при этих обстоятельствах через тело человека пройдёт ток Iчел = Uф / Rчел.
Так, например, в сети с фазным напряжением 220 В ток, проходящий через тело человека, будет иметь значение IЧЕЛ = 220 / 1000 = 220 мА. Такой ток для человека смертельно опасен. Более благополучно сложатся обстоятельства для человека, если на ногах у него будет токонепроводящая обувь (например, резиновые калоши) и стоящего на изолирующем основании (например, на сухом деревянном полу). В этом случае: Iчел = 220 / (1000 + 500 000 + 30 000) = 0, 0004 А = 0, 4 мА, где 500 000 - сопротивление обуви человека, Ом; 30 000 - сопротивление пола, Ом. Вот такой силы ток для человека не опасен. Важный вывод из приведённых данных - для безопасности работающих в электроустановках большое значение имеют изолирующие полы и непроводящая ток обувь.
Действие тока зависит от пути прохождения электрического тока через тело человека: опасным считается путь через сердце и легкие. Длительность воздействия тока 0, 1 сек. может быть безопасной. 3.
Дать оценку степени электрической опасности установки. 4. Собрать лабораторную установку согласно приведенным ниже электрическим схемам.
Рис.2 Схема поражение электрическим током фаза-земля.
Рис.4 Схема поражение электрическим током фаза-фаза.
5. Выбрать из таблиц № 2; № 3 параметры сопротивлений согласно варианта и произвести расчет. 6. Выполнить измерения напряжения и силы тока при заданных параметрах сопротивлений.
7. Сделать выводы, дав оценку степени поражения электрическим током и предложив защитные меры. 8. Подготовить ответы на вопросы.
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 8 Определение сопротивления и качества изоляции проводов Цель работы: приобретение студентами навыков быстрой оценки качества изоляции, изучить методы определения места повреждения изоляции в электрооустановке. Приборы и оборудование: Мультиметр; мегомметр; набор проводов с изоляцией.
|