Напруга кроку та дотику. 7. Технічні способи та засоби захисту

7. Технічні способи та засоби захисту

1. Дія електричного струму на організм людини. Електричні травми.

Основними причинами електротравматизму на виробництві є: випадкове дотор­кання до неізольованих струмопровідних частин електроустаткування; використання несправних ручних електроінструментів; застосування нестандартних або несправних переносних світильників напругою 220 чи 127 В; робота без надійних захисних засобів та запобіжних пристосувань; доторкання до незаземлених корпусів електроустаткування, що опинилися під напругою внаслідок пошкодження ізоляції; недотримання правил улаштування, технічної експлуатації та правил техніки безпеки при експлуатації електроустановок та ін.

Електроустаткування, з яким доводиться мати справу практично всім працівникам на виробництві, становить значну потенційну небезпеку ще й тому, що органи чуття людини не здатні на відстані виявляти наявність електричної напруги. В зв'язку з цим захисна реакція організму проявляється лише після того, як людина потрапила під дію електричної напруги. Проходячи через організм людини електричний струм справляє на нього термічну, електролітичну, механічну та біологічну дію.

Термічна дія струму проявляється опіками окремих ділянок тіла, нагріванням кровоносних судин, серця, мозку та інших органів, через які проходить струм, що призводить до виникнення в них функціональних розладів.

Електролітична дія струму характеризується розкладом крові та інших органічних рідин, що викликає суттєві порушення їх фізико-хімічного складу.

Механічна дія струму проявляється ушкодженнями (розриви, розшарування тощо) різноманітних тканин організму внаслідок електродинамічного ефекту.

Біологічна дія струму на живу тканину проявляється небезпечним збудженням клітин та тканин організму, що супроводжується мимовільним судомним скороченням м'язів. Таке збудження може призвести до суттєвих порушень і навіть повного припинення діяльності органів дихання та кровообігу.

Види електричних травм. Причини летальних наслідків від дії електричного струму

Електротравма — це травма, яка спричинена дією електричного струму чи електричної дуги. За наслідками електротравми умовно підрозділяють на два види: місцеві електротравми, коли виникає місцеве ушкодження організму, та загальні електротравми (електричні удари), коли уражається весь організм внаслідок порушення нормальної діяльності життєво важливих органів і систем

Характерними місцевими електричними травмами є електричні опіки, електричні знаки, металізація шкіри, механічні ушкодження та електроофтальмія.

Електричний опік — найбільш поширена місцева електротравма (близько 60%), яка, в основному, спостерігається у працівників, що обслуговують діючі електроустановки.

Електричні опіки залежно від умов їх виникнення бувають двох видів: струмові (контактні), коли внаслідок проходження струму електрична енергія перетворюється в теплову, та дугові, які виникають внаслідок дії на тіло людини електричної дуги. Залежно від кількості виділеної теплоти та температури, а також і розмірів дуги електричні опіки можуть уражати не лише шкіру, але й м'язи, нерви і навіть кістки. Такі опіки називаються глибинними і заживають досить довго.

Електричні знаки (електричні позначки) являють собою плями сірого чи блідо-жовтого кольору у вигляді мозоля на поверхні шкіри в місці її контакту із струмопровідними частинами.

Металізація шкіри — це проникнення у верхні шари шкіри найдрібніших часточок металу, що розплавляється внаслідок дії електричної дуги. Такого ушкодження, зазвичай, зазнають відкриті частини тіла — руки та лице. Ушкоджена ділянка шкіри стає твердою та шорсткою, однак за відносно короткий час вона знову набуває попереднього вигляду та еластичності.

Механічні ушкодження — це ушкодження, які виникають внаслідок судомних скорочень м'язів під дією електричного струму, що проходить через тіло людини. Механічні ушкодження проявляються у вигляді розривів шкіри, кровоносних судин, нервових тканин, а також вивихів суглобів і навіть переломів кісток.

Електроофтальмія — це ураження очей внаслідок дії ультрафіолетових випромінювань електричної дуги.

Найбільш небезпечним видом електротравм є електричний удар, який у більшості випадків (близько 80%, включаючи й змішані травми) призводить до смерті потерпілого.

Електричний удар — це збудження живих тканин організму електричним струмом, що супроводжується судомним скороченням м'язів. Залежно від наслідків ураження електричні удари можна умовно підрозділити на чотири ступеня:

I — судомні скорочення м'язів без втрати свідомості;

II — судомні скорочення м'язів з втратою свідомості, але зі збереженням дихання та роботи серця;

III — втрата свідомості та порушення серцевої діяльності чи дихання (або одного і другого разом);

IV — клінічна смерть.

*****Клінічна смерть — це перехідний період від життя до смерті, що настає з моменту зупинки серцевої діяльності та легенів і триває 6—8 хвилин, доки не загинули клітини головного мозку. Після цього настає біологічна смерть, внаслідок якої припиняються біологічні процеси у клітинах і тканинах організму і відбувається розпадання білкових структур.

Якщо при клінічній смерті негайно звільнити потерпілого від дії електричного струму та терміново розпочати надання необхідної допомоги (штучне дихання, масаж серця), то існує висока імовірність щодо збереження йому життя.

Причинами летальних наслідків від дії електричного струму можуть бути: зупинка серця чи його фібриляція (хаотичне скорочення волокон серцевого м'яза); припинення дихання внаслідок судомного скорочення м'язів грудної клітки, що беруть участь у процесі дихання; електричний шок (своєрідна нервово-рефлекторна реакція організму у відповідь на подразнення електричним струмом, що супроводжується розладами кровообігу, дихання, обміну речовин і т. п.). Можлива також одночасна дія двох або навіть усіх трьох вищеназваних причин. Слід зазначити, що шоковий стан може тривати від кількох десятків хвилин до діб. При тривалому шоковому стані, зазвичай, настає смерть.

2. Чинники, що впливають на наслідки ураження електричним струмом.

Характер дії електричного струму на організм людини та важкість враження залежить від слідуючих основних факторів: сили струму, протекаючого через тіло людини, тривалості його дії, роду і частоти струму, шляху струму у тілі людини, індивідуальних властивостей людини.

Сила струму, що проходить через тiло людини, (I_h), являється основним фактором обумовлюючим наслідок враження. Різні по величині струми оказують різну дію на організм людини.

Розрізняють відчутні, невідпускаючі та фібриляційні струми, порогові значення яких приведені у таблиці.

Порогові значення зміного та постійного струму

Опір тiла людини (R_h) визначається опором внутрішніх органів R_вн, та опором зовнішніх шкіряних тканин, причому опір шкіри складає основну долю загального опору. Найбільший опір має верхній шар шкіри (епідерміс) і може складати десятки кОм. Опір внутрішніх тканин тіла людини незначний і складає 300-500 Ом.

Так як при зволожені, забруднені та пошкоджені шкіри (потовиділення, порізи, царапини і т. п.), збільшенні сили струму та часу його дії, збільшені площі контакту з струмоведучими елементами опір тіла людини зменшується до мінімального значення - опору внутрішніх органів а також при частоті струму 50 Гц ємнісні опори малі, то для розрахунків опір тіла людини приймають чисто активним та рівним 1 кОм

Напруга дотику (U_дот) впливає на наслідки враження. Чим вище напруга дотику тим небезпека поразки бiльше, так як при напрузi бiльше 100 В вiдбувається пробій зовнiшнього шкіряного покрову, загальний опір людини зменшується і струм, протікаючий по тiлу, збiльшується.

Тривалість дії електричного струму в багатьох випадках є визначаючим фактором, від якого залежить наслідки враження струмом: з збiльшенням тривалостi впливу електричного струму загальний опір людини зменшується, тому небезпека поразки збiльшується.

Рід та частота струму також впливає на наслідки враження. При напрузi до 500 В змiнний струм у 4-5 разiв небезпечнiше постiйного. При бiльш високій напрузi - постiйний струм бiльш небезпечний через можливостi загоряння електричної дуги.

Найбiльш небезпечний електричний струм частототою до 200 Гц. Пpи бiльш високих частотах струм сприймається як постiйний і небезпечність враження помітно знижується.

Шлях струму у органiзмi людини суттєво впливає на наслідки враження. Небезпечність враження особливо велика якщо струм проходить через життєво важливі органи - серце, легені, головний мозг та безпосередньо діє на ці органи.

Умови оточуючого середовища визначають ступень небезпеки враження людини. Згідно ПУЕ приміщення по характеру навколишнього середовища поділяють на: нормальні, сухі, вологі, сирі, особливо сирі, жарові, пилові, та з хімічно активною середовищем.

3. Надання першої допомоги при ураженні електричним струмом.

Основною умовою успішного надання першої допомоги при ураженні електрич­ним струмом є швидка та правильна дія тих, хто надає допомогу. В той же час, зволікання, запізніле та некваліфіковане надання допомоги може призвести до смерті потерпілого. Ось чому важливо, щоб кожен знав і вмів правильно та швидко надати необхідну допомогу потерпілому.

Перша допомога при ураженні електричним струмом складається з двох етапів: звільнення потерпілого від дії електричного струму; надання йому необхідної долікарської допомоги.

Звільнення потерпілого від дії електричного струму. При ураженні електричним струмом необхідно, перш за все, негайно звільнити потерпілого від дії струму, оскільки від тривалості такої дії вагомо залежить важкість електротравми. Необхідно пам'ятати, що діяти треба швидко, але в той же час обережно, щоб самому не потрапити під напругу. Найбезпечніший спосіб звільнення потерпілого від дії електричного струму - - це вимкнення електроустановки, до якої доторкається потерпілий за допомогою найближчого вимикача, рубильника, чи іншого апарата для знеструмлення (рис. 3.1, а).

а б в г

Рис. 3.1. Способи звільнення потерпілого від дії електричного струму:

а — знеструмлення установки за допомогою вимикача (рубильника); б — відкидання проводу сухою палицею; в — перерубування проводів сокирою; г — відтягнення потерпілого від електромережі

Якщо вимкнути установку досить швидко немає змоги, то необхідно звільнити потерпілого від струмопровідних частин, до яких він доторкається.

Для звільнення потерпілого від струмопровідних частин або проводу напругою до 1000 В необхідно скористатись палицею, дошкою, або будь-яким іншим сухим предметом, що не проводить електричний струм (рис. 3.1, б). При цьому бажано ізолювати себе від землі (стати на суху дошку, неструмопровідну підстилку). Можна також перерубати проводи сокирою з сухим дерев'яним топорищем (рис. 3.1, в) або перекусити їх інструментом з ізольованими ручками (кусачками, пасатижами і т. п.). Перерубувати чи перекушувати проводи необхідно пофазно, тобто кожний провід окремо.

Для звільнення потерпілого від струмопровідних частин можна також відтягнути його за одяг (якщо він сухий і відстає від тіла), наприклад за поли халата чи піджака (рис. 3.30, г). При цьому необхідно уникати доторкання до навколишніх металевих предметів та відкритих частин тіла. Для ізоляції рук, особливо коли необхідно доторкнутися до тіла потерпілого, рятівник повинен надягнути діелектричні рукавички або обмотати руку сухим одягом (наприклад шарфом або сухою матерією). При відтягуванні потерпілого від струмопровідних частин рекомендується це робити однією рукою.

Якщо електричний струм проходить у землю через потерпілого і він судомно стискає у руці один струмопровідний елемент (наприклад провід), то простіше припинити дію струму, відокремивши потерпілого від землі (підсунувши під нього суху дошку або відтягнувши ноги від землі мотузкою, чи за сухі штани). При цьому необхідно пам'ятати про особисту безпеку.

Для звільнення потерпілого від струмопровідних частин та проводів, що знаходяться під напругою вище 1000 В необхідно надягнути діелектричні рукавички та боти і діяти ізолювальною штангою або кліщами, що розраховані на відповідну напругу. При цьому необхідно пам'ятати про небезпеку крокової напруги, якщо провід лежить на землі.

Надання долікарської допомоги. Після припинення дії електричного струму на людину необхідно викликати лікаря, однак до його прибуття слід надати потерпілому необхідну допомогу. Заходи долікарської допомоги залежать від стану, в якому перебуває потерпілий. Для оцінки стану потерпілого перевіряють наявність у нього свідомості, дихання, пульсу. Потерпілий, після звільнення від дії електричного струму, може перебувати, як правило, в одному з трьох станів:

- при свідомості;

- непритомний, однак у нього є дихання та пульс;

- в стані клінічної смерті (відсутнє дихання та не прощупується пульс).

Якщо потерпілий при свідомості, то його слід покласти на підстилку із тканини чи одягу, створити приплив свіжого повітря, розстібнути одяг, що стискає та перешкоджає диханню, розтерти та зігріти тіло і забезпечити спокій до прибуття лікаря. Потерпілому, що знаходиться в непритомному стані, слід дати понюхати ватку, змочену нашатирним спиртом або обприскати лице холодною водою. Якщо потерпілий прийде до тями, йому слід дати випити 15—20 крапель настоянки валеріани та гарячого чаю.

При відсутності ознак життя (дихання та пульсу) потрібно негайно розпочати серцево-легеневу реанімацію (СЛР), адже імовірність успіху тим менша чим більше часу пройшло від початку клінічної смерті. До заходів СЛР належать штучне дихання та непрямий (закритий) масаж серця. Штучне дихання виконується способом «з рота в рот» або «з рота в ніс». Людина, яка надає допомогу робить видих із своїх легень в легені потерпілого безпосередньо в його рот чи ніс; у повітрі, що видихається людиною є ще досить кисню. Попередньо потерпілого необхідно покласти спиною на тверду рівну поверхню, звільнити від одягу, що стискає (розстебнути комір сорочки, пасок, послабити краватку), підкласти під лопатки невеликий валик з будь-якого матеріалу (можна одягу), відхилити голову максимально назад (рис. 3.2).

а б

Рис. 3.2. Правильне положення голови потерпілого:

а — рятівник відхиляє голову потерпілого лівою рукою, одночасно підтримуючи його шию правою; б — рятівник утримує голову потерпілого у відхиленому положенні лівою рукою, відтягуючи одночасно щелепу правою

Перед початком штучного дихання слід переконатися в прохідності верхніх дихальних шляхів, які можуть бути закриті запавшим язиком, сторонніми предметами, накопиченим слизом.

Рятівник робить глибокий вдих, а потім, щільно притиснувши свій рот через марлю до рота потерпілого (при цьому, як правило, закриває ніс потерпілого своєю щокою), вдуває повітря в легені (рис. 3.3). При цьому грудна клітка потерпілого розширяється. За рахунок еластичності легенів та грудної стінки потерпілий робить пасивний видих. В цей час його рот повинен бути відкритим. Частота вдування повітря повинна складати 12 разів за хвилину. Аналогічно проводиться штучне дихання способом «з рота в ніс», при цьому вдувають повітря через ніс, а рот потерпілого повинен бути закритим.

При проведенні штучного дихання слід бути уважним, оскільки коли у потерпілого з'являються перші ознаки слабкого поверхневого дихання, то необхідно до нього пристосувати ритм штучного дихання.

а б

Рис. 3.3. Штучне дихання способом «з рота в рот»:

а — рятівник вдихає свіже повітря, в той час як потерпілий видихає використане повітря; б — вдування повітря в рот потерпілого

У випадку зупинки серця, яку можна визначити за відсутністю у потерпілого пульсу на сонній артерії (рис. 3.3, а) і за розширенням зіниці (рис. 3.3, б) або його фібриляції, необхідно одночасно з штучним диханням проводити непрямий масаж серця.

При необхідності проведення непрямого масажу серця потерпілого кладуть спиною на тверду поверхню (підлога, стіл), оголюють його грудну клітку, розстібають пасок. Рятівник стає зліва чи справа від потерпілого, поклавши на нижню третину грудної клітки кисті рук (одна на другу), енергійно (поштовхами) натискує на неї. Натискувати потрібно досить різко, використовуючи при цьому вагу власного тіла, і з такою силою, щоб грудна клітка прогиналась на 4—5 см в сторону до хребта. Необхідна частота натискувань становить 60—65 разів за хвилину.

Масаж серця необхідно поєднувати з штучним диханням. Якщо СЛР здійснює одна людина, то заходи щодо рятування потерпілого необхідно проводити в такій послідовності: після двох глибоких вдувань у рот чи ніс зробити 15 натискувань на грудну клітку, потім знову повторити два вдування і 15 натискувань для масажу серця і т. д. Якщо допомогу надають двоє рятівників, то один повинен робити штучне дихання, а інший — непрямий масаж серця, причому в момент вдування повітря масаж серця припиняють (рис. 3.5). Після одного вдування повітря в легені потерпілого необхідно п'ять разів натиснути на його грудну клітку.

а б

Рис. 3.3. Діагноз зупинки серця у потерпілого за відсутністю пульсу на сонній артерії (а), за розширенням зіниці (б)

Заходи щодо оживлення можна вважати ефективними, якщо: звузились зіниці, шкіра починає рожевіти (в першу чергу шкіра верхньої губи), при масажних поштовхах явно відчувається пульс на сонній артерії. Штучне дихання та непрямий масаж серця необхідно виконувати доти, поки у потерпілого повністю не відновиться дихання та робота серця або поки не прибуде швидка медична допомога.

Рис. 3.5. Непрямий масаж серця у поєднанні з штучним диханням «з рота в рот», що виконуються двома рятівниками

4. Класифікація приміщень за ступенем небезпеки ураження електричним струмом.

Виробничі примiщення за ступенем небезпеки ураження людей електричним струмом відповідно до ПУЕ i ГОСТ 12.1.013-78 подiляють на три категорiї.

1) Примiщення без пiдвищеної небезпеки характеризуються нормальною вологiстю та вiдсутнiстю пилу, наявнiстю неструмопровiдної (iзольованої) пiдлоги. В них вiдсутнi ознаки двох iнших класiв. У бiльшостi випадків до примiщень без пiдвищеної небезпезпеки належать кабiнети, зали, лабораторiї, приладні дiлянки машинобудiвних заводiв.

2) Примiщення з пiдвищеною небезпекою має одну з наступних ознак:

• пiдвищена температура (температура повiтря тривалий час перевищує 35°С або короткочасно перевищує 40°С незалежно вiд пори року i рiзноманiтних теплових випромiнювань);

• пiдвищена (понад 75%) вiдносна вологiсть повiтря;

• наявність струмопровiдного пилу (металевий, вугiльний тощо) на обладнаннi та провiднику;

• струмопровiдна пiдлога (металева, земляна, залiзобетонна, цегляна тощо);

• можливість одночасного доторкання людини до металоконструкцiї будiвлi, яка має сполучення з землею, та технологiчного апарата або механiзмiв, з одного боку, i до металевих корпусiв електрообладнання – з іншого.

До цiєї групи примiщень належать складські неопалюванi примiщення, механiчнi цехи та дiлянки з нормальною температурою, вологiстю, без видiлення пилу, але зi струмопровiдною пiдлогою.

3) Примiщення особливо небезпечнi, якi характеризуються наявністю однієї з таких ознак:

• особлива сирiсть (вiдносна вологiсть повiтря близько 100%, коли стеля, стiни, пiдлога та предмети в примiщеннi вологі);

• хiмiчно активне середовище (примiщення, в яких постiйно або тривало наявні пари або утворюються вiдкладення, що дiють руйнівно на iзоляцiю та струмопровідні частини електрообладнання);

• одночасна наявність двох або бiльше умов пiдвищеної небезпеки.

5. Умови ураження людини струмом при доторканні до струмовідних частин електромереж.

Безпека ураження при дотику до струмопровідних частин залежить від номінальної напруги електроустановки і режиму нейтралі джерела живлення.

За напругою ПУЕ розрізняють електроустановки (мережі) напругою до 1 кВ та електроустановки напругою вище 1 кВ. За режимомнейтралі бувають електроустановки (мережі) з ізольованою нейтраллю джерела живлення (генератора або трансформатора) і глухозаземленою нейтраллю джерела живлення.

Рівень безпеки та ступінь ураження залежать від того, яким чином відбулося включення людини в електричну мережу. Розрізняють двофазовий (одночасний дотик до двох фаз) та однофазовий дотик (включення) людини до струмопровідних частин. Статистка свідчить, що частіше трапляються однофазові дотики. Небезпека такого дотику в трифазових мережах в основному залежить від режиму нейтралі джерела живлення (ізольована чи глухозаземлена).

Найчастіше в промисловості застосовують трифазні мережі з ізольованою нейтраллю (трьох провідні) та з глухозаземленою нейтраллю (чотирьох провідні).

Глухозаземлена нейтраль – нейтраль генератора чи трансформатора, яка приєднана до заземлювального пристрою безпосередньо або через апарати з малим опором.

Ізольована нейтраль – це нейтраль трансформатора чи генератора, яка не приєднана до заземлювального пристрою або приєднана до нього через апарати з великим опором (трансформатори напруги, компенсаційні котушки тощо).

Розглянемо дотик до однієї фази в мережі з ізольованою нейтраллю (рис. 5.1). Для спрощення розрахунків вважаємо, що мережа симетрична, а саме: симетричні й однаково активні опори ізоляції фаз, а також ємності та ємнісні опори, тобто для такої мережі є справедливими наступні рівняння:

R₁= R₂ = R₃= R; X₁= X₂= X₃= X

C₁= C₂= C₃= C; Z₁= Z₂ =Z₃ =Z (5.1)

I = U /(R _h +(Z/3)), (5.2)

де, U – фазна напруга мережі; Rh – опір тіла людини, Ом; Z – повний

опір фаз відносно землі, Ом.

Аналіз рівняння 5.2 показує, що при симетричних опорах між фазними дротами і землею струм крізь людину тим менший, чим більші ці опори.

У мережах з напругою до 1 кВ малої довжини ємність дротів відносно землі мала, С = 0, тоді Z = R, опір фази відносно землі дорівнює активному опору ізоляції і рівняння набуває вигляду:

I = U /(R _h +( R /3)), (5.3)

де, R – активний опір ізоляції фаз відносно землі, Ом.

Рівняння (5.3) показує значення ізоляції як фактора безпеки: що вище опір ізоляції R, то меншим буде струм крізь людину. Тому короткі повітряні мережі з ізольованою нейтраллю, малою ємністю, високим опором ізоляції не становлять значної небезпеки при дотику до фази.

Рис.5.1. Дотик до фази в мережі з ізольованою нейтралю

Мережі з глухозаземленою нейтраллю мають малий опір між нейтраллю і землею Rо, тому при дотику людини до фази струм через неї практично не залежить вiд опору ізоляції та ємності мережі відносно землі (рис. 5.2.).

У цьому випадку струм крiзь людину:

I = U /(R_h + R_о), (5.4)

де, Rо – робоче заземлення нейтралі, Ом.

Оскільки опір тіла людини не нижче 1 кОм, а опір заземлення нейтралі не перевищує 10 Ом, людина в цьому випадку перебуває практично під фазовою напругою, що є надто небезпечним.

Враховуючи все сказане, можна дійти висновку, що в нормальному режимі значно безпечнішою є мережа з ізольованою нейтраллю, малої ємності та з надійною ізоляцією порівняно з мережею з глухозаземленою нейтралю.

Рис. 5.2. Дотик людини в мережі з глухо заземленою нейтраллю

із напругою до 1 кВ

В аварійному режимі мережі з ізольованою нейтраллю є, навпаки, більш небезпечними, бо в цьому випадку людина потрапляє під лінійну напругу. При замиканні однієї з фаз на землю в мережі встановлюється режим, при якому одна з фаз набуває потенціалу землі, а дві інші – лінійні потенціали U_л.

У період аварійного режиму роботи більш безпечною є чотирипроводова мережа з глухозаземленою нейтраллю, оскільки людина потрапляє в цьому випадку під фазову напругу.

Мережі з глухозаземленою нейтраллю треба використовувати там, де неможливо забезпечити надійну ізоляцію дротів з причини високої вологості, агресивності середовища тощо, або коли не можна швидко знайти та усунути пошкодження ізоляції, коли ємнісні струми – великі (кабельні лінії). Це міські та сільські мережі, мережі крупних підприємств тощо.

Двофазовий дотик людини до мережі, незалежно від режиму нейтралі, завжди небезпечний, бо людина опиняється під лінійною напругою Uл.

У мережах з напругою понад 1000 В з технологічних вимог та вимог техніки безпеки перевагу слід надати мережам з глухозаземленою нейтраллю (забезпечується швидке відключення пошкодженої ділянки реле захисту).

У мережах з напругою понад 1000 В через велику ємність між дротами і землею захисна роль ізоляції дротів повністю втрачається і для людини є однаково небезпечним дотик до дроту мережі як з ізольованою, так і глухоізольованою нейтраллю, тобто дотик до таких мереж є рівнозначним дотику до обкладок трансформатора.