Методи захисту в електроустановках
Електробезпека
8.1 Класифікація приміщень щодо ураження струмом.
Практика показує, що в усіх областях застосування електричної енергії на підприємствах і в організаціях мають місце випадки ураження людини електричним струмом.
Це може відбуватися в наступних випадках:
· при дотику до струмоведучих частин електроустановки;
· при наближенні на недопустимо близьку відстань до неізольованих струмоведучих частин;
· з появою в електроустановці аварійного режиму що, як правило, призводить до появи так званих напруги кроку і напруги дотику;
· при невідповідності параметрів електроустановки нормам, наведеним у відповідних ГОСТ, ДСТ, Правилах устрою електроустановок (ПУЕ), Правилах безпечної експлуатації електроустановок (ПБЕЕ).
З метою забезпечення електробезпеки всі виробничі приміщення підрозділяють за ступенем небезпеки ураження людини електричним струмом на три класи:
Приміщення без підвищеної небезпеки – це сухі приміщення з відносною вологістю не більше 75 % і температурою повітря в межах + 5…+ 250 С, з неструмопровідними підлогами (дерев'яними, пластмасовими), з повітряним середовищем без струмопровідного пилу.
Приміщення з підвищеною небезпекою – це приміщення, що характеризуються наявністю однієї з таких ознак:
· вогкість з постійною відносною вологістю повітря більше 75 %;
· струмопровідний пил;
· струмопровідні підлоги (земляні, металеві, залізобетонні, цегельні);
· висока температура повітря (вище 35 0С);
· можливість одночасного дотику людини до металевих конструкцій будинків, технологічних апаратів, механізмів і до металевих корпусів електроустаткування.
Приміщення особливо небезпечні – це приміщення, в яких наявною є одна з наступних ознак:
· відносна вологість повітря постійно близька до 100 %, внаслідок чого стіни, стеля таких приміщень покриті конденсатом вологи;
· приміщення з постійною наявністю їдких газів чи пари відносно матеріалу ізоляції струмоведучих частин;
· приміщення, для яких характерні дві чи більше ознак, що відносяться до класу приміщень з підвищеною небезпекою, наприклад, приміщення з струмопровідним пилом і сирою струмопровідною підлогою.
8.2 Особливості дії електричного струму на організм людини
Протікання електричного струму через організм людини являє собою складний процес, який супроводжується значним спектром фізико-біологічних та хімічних реакцій, основними з яких є термічна, електролітична, механічна та біологічна. Для вияснення їх сутності стисло охарактеризуємо механізм дії кожної з вказаних реакцій.
Термічна реакція тканин організму людини виникає внаслідок перетворення електричної енергії в теплову. Справа в тому, що тканини людини характеризуються кінцевою величиною опору протіканню електричного струму. В зв’язку з цим, при протіканні струму, відповідно до закону Ома, на опорі формується деяка потужність, що трансформується в теплову енергію. При цьому дія електричного струму може виявлятися в нагріванні до високих температур окремих ділянок тканини тіла людини, кровоносних судин, нервових волокон і т. ін. і, як наслідок, викликати значні функціональні зміни в організмі або його окремих частинах.
Електролітична дія електричного струму на живі тканини полягає в розкладанні внутрішньоклітинної органічної рідини на іони. Такий процес може супроводжуватись значними змінами її фізико-хімічного складу і, як наслідок, порушенням функціональних характеристик організму людини.
Механічна реакція організму людини на протікання електричного струму виявляється у вигляді електродинамічного ефекту, який полягає, наприклад, у різкому скороченні м’язових тканин. У цьому разі може спостерігатися їх розрив, розрив та порушення кровоносних судин і т. п.
Біологічна реакція організму людини на електричний струм формується в результаті його дії на внутрішні біоелектричні процеси, в подразненні живих тканин. Оскільки величина зовнішнього струму може бути значно більша за рівні біострумів, то при цьому можуть виникнути специфічні, в ряді випадків значні розлади діяльності організму людини в цілому.
Види електричних травм
Електротравма – це травма, викликана дією електричного струму або електричної дуги. Електротравми поділяються на два види: електротравми, котрі виникають при проходженні струму через тіло людини, і електротравми, поява котрих не пов’язана з проходженням струму через тіло людини. Ураження людини в другому випадку пов’язується з опіками, засліпленням електричною дугою, падінням, а відтак – суттєвими механічними ушкодженнями. Існує також поняття “електротравматизм”. Електротравматизм– це явище, котре характеризується сукупністю електротравм, котрі виникають та повторюються в аналогічних виробничих, побутових умовах та ситуаціях. Осередок, джерело електротравматизму – та чи інша тимчасова або навіть постійна ситуація при експлуатації електроустановок, коли мають місце аналогічні випадки ураження людини струмом.
Розглянуті вище реакції організму людини та дія електричного струму і електричної дуги на живі тканини можуть призводити до електричних травм –порушень функцій життєдіяльності живих тканин, окремих частин чи організму людини в цілому. Вся сукупність можливих електричних травм класифікується як місцеві електричні травми й електричні удари.
Місцева електрична травма – ясно виражене місцеве порушення цілісності тканин та кісток тіла людини, що викликається дією електричного струму або електричної дуги.
Слід зазначити, що більшість місцевих електричних травм, як правило, визивається відносною короткочасною дією струму, значного за величиною (більше 1 А). Серед великої кількості видів місцевих електричних травм найбільш поширеними є: електричні опіки, електричні знаки, механічні пошкодження та електроофтальмія.
Електричні опіки – місцеві пошкодження живих тканин тіла людини, що виникають при протіканні через них електричного струму або в результаті дії електричної дуги. Таким чином, ці місцеві електричні травми підрозділяються на два види – опік струмом та дуговий опік. Опік струмом виникає внаслідок його термічної дії. Річ у тому, що на ділянках тканин тіла людини, через які протікає електричний струм, як і на будь-якому опорі електричному струму, згідно з фізичними законами, формується деяка електрична потужність. Ця потужність перетворюється на теплову. В тому разі, якщо величина електричної потужності достатня для нагрівання ділянки тіла людини до температури 60…70 ºС, то в зв’язку з тим, що людина являє собою білкову форму матерії, – відбувається процес переходу білка з рідкої, живої фази – до твердої, неживої. Такі опіки можуть проникати глибоко всередину тканин тіла людини і потребують довгострокового лікування. Опік струмом являється однією з самих розповсюджених електричних травм.
Електричні знаки – пошкодження ділянки шкіряного шару тіла людини внаслідок його безпосереднього контакту з струмоведучою частиною електроустановки. Природа виникнення цього виду електричних травм вивчена недостатньо. Останні гіпотези представляють її як дію електролітичної та механічної дії електричного струму. Електричні знаки мають вигляд припухлості з затверділою ділянкою шкіри. Іноді електричні знаки мають вигляд форми тієї ділянки струмоведучої частини електроустановки, до якої доторкнувся потерпілий. Самі електричні знаки безболісні. У разі значних розмірів уражених ділянок шкіри ці електричні травми можуть призводити до порушення функцій потерпілої частини організму людини.
Механічні пошкодження – ушкодження частин тіла людини, яке наступило внаслідок мимовільних судорожних скорочень мязових тканин людини під дією протікаючого через них електричного струму. В цьому разі є наявною електродинамічна реакція організму людини на прикладений електричний струм.
Електроофтальмія– запалення зовнішніх оболонок очей – роговиці та кон’юктиви, що виникає під дією активного потоку ультрафіолетового діапазону випромінювань електричної дуги. Ця електрична травма проявляється, як результат хімічної реакції клітин, в яких виникають зміни фізико-хімічного складу різної глибини та інтенсивності. Зовнішньо наслідок дії електричної дуги в цьому разі виявляється у почервонінні й запаленні шкіри повік, часткової втрати зору.
Електричні удари– ураження окремих життєво важливих органів тіла людини внаслідок дії електричного струму на його нервову систему та м’язові тканини.
Електричні удари викликаються порівняно невеликими величинами струму, як правило при виконанні робіт в електроустановках напругою живлення до 1000 В. В основі механізму виникнення травм цього типу знаходяться електродинамічна та біологічна реакції організму людини на діючий електричний струм. При цьому, оскільки величина струму порівняно невелика, то, як правило, місцеві електричні травми не виявляються.
Найбільш шкідливий прояв електричних ударів спостерігається у вигляді двох основних травм – зупинки дихання і фібріляції серця.
Зупинка дихання – електрична травма, яка може мати місце при довгостроковій дії (більше 15...20 с) невідпускаючого струму, який протікає через область дихальних м'язів і викликає їх параліч.
Фібріляція серця –електрична травма, що виявляється у хаотичному скороченні й розслабленні м'язових волокон серця (фібріл) внаслідок короткострокової дії струму (0,15...0,2 с) величиною декілька сотень міліампер. Якщо імпульс електричного струму співпадає за часом з фізіологічним імпульсом кардіоциклу, то можлива активізація його амплітуди. При цьому, внаслідок перерозподілу енергії м’язів серця, амлітуда першого імпульсу, який забезпечує транспортування крові в організмі, зменшується, а другого (фізіологічного) –збільшується. В результаті цього серцеві м’язи не забезпечують нормальний кровотік через їх хаотичну роботу.
8.4 Фактори, що впливають на ступінь ураження людини електричним струмом
1. Вплив стану шкіряного шару
Будова шкіри людини досить складна. Спрощено її можна представити у вигляді двох прошарків – верхнього (рогового), який практично являє собою неживу тканину, та нижнього. Верхній прошарок шкіри характеризується значною величиною електричного опору, тоді як нижній має значно менше значення цієї характеристики.
Таким чином, порізи, подряпини, зволоження, збільшене потовиділення, забруднення шкіряного шару можуть призвести до значного зменшення загального опору тіла людини електричному струму.
2. Вплив параметрів електричного струму
а) Рід електричного струму (постійний чи змінний). Порівнюючи дію змінного й постійного електричного струму, при рівних їх значеннях, слід зазначити, що наслідки ураження людини в другому випадку виявляються менш небезпечними.
б) Величина електричного струму. В плані ранжування градації дії електричного струму на людину виявлені його так звані «порогові значення», які викликають різну реакцію живих організмів.
Методи захисту в електроустановках
Основним напрямком, що забезпечує необхідний рівень електробезпеки, є застосування нормативних методів захисту в електроустановках (ЕУ). До основних методів захисту від ураження людини електричним струмом, що застосовуються в електроустановках, відносяться:
· використання необхідного типу ізоляції (робочої, подвійної, додаткової, посиленої);
· забезпечення недоступності струмоведучих частин ЕУ;
· електричний розподіл електричної мережі;
· використання малої напруги;
· захисне відключення;
· захисне заземлення;
· занулення.
а) Використання необхідного типу ізоляції в електроустановках використовують декілька видів ізоляції струмоведучих частин.
Ізоляція робоча – електрична ізоляція струмоведучих частин електроустановки, що забезпечує її нормальну роботу й захист працюючих від ураження електричним струмом.
Ізоляція подвійна – електрична ізоляція струмоведучих частин електроустановки, що складається з робочої та додаткової ізоляції.
Ізоляція додаткова – електрична ізоляція струмоведучих частин електроустановки, передбачена додатково до робочої ізоляції на випадок пошкодження робочої ізоляції.
Ізоляція посилена – поліпшена електрична ізоляція струмоведучих частин електроустановки, що забезпечує такий же ступінь захисту, як і подвійна ізоляція.
б) Застосування малих напруг
Мета цього методу – зниження напруги живлення електричних установок до значення довгостроково допустимої напруги дотику, при якій навіть двофазний дотик людини є безпечним.
Суть методу полягає у використанні напруги живлення ЕУ не вище 42 В (світлодіоди) з метою зменшення небезпеки ураження людини електричним струмом. Ноутбук 19В усі зарядки 5-9В.
Метод малих напруг реалізують з використанням понижуючих трансформаторів. Застосування автотрансформаторів для одержання малої напруги забороняється.
Величину малої напруги вибирають з урахуванням категорії приміщення за ступенем небезпеки ураження людини електричним струмом.
Застосування малих напруг є ефективним захисним методом, однак його поширення стримується високою вартістю прокладання додаткової мережі малої напруги. У зв'язку з цим область застосування малих напруг обмежується живленням ручних електрифікованих інструментів, ручних переносних світильників і ламп місцевого освітлення в приміщеннях з підвищеною небезпекою й особливо небезпечних за ступенем небезпеки ураження людини електричним струмом.
в) Захисне заземлення
Захисне заземлення − це навмисне електричне з'єднання з землею або її еквівалентом металевих неструмоведучих частин електроустановки, що можуть виявитися під напругою в аварійних ситуаціях.
Метою захисного заземлення є усунення небезпеки ураження людини електричним струмом при появі напруги на корпусі або на інших неструмоведучих металевих частинах ЕУ, тобто при замиканні на корпус (наприклад, при пробої ізоляції).
Дія захисного заземлення полягає у зменшенні до безпечної величини сили струму, що проходить через тіло людини при її дотику до корпусу ЕУ, що виявився під напругою. Це досягається зменшенням потенціалу корпусу заземленого устаткування.
Захисне заземлення електроустановок застосовують у мережах напругою до 1000 В з ізольованою нейтраллю і в мережах напругою вище 1000 В з будь-яким режимом нейтралі.
Для заземлення електроустановок використовують природні й штучні заземлювачі. Природними заземлювачами можуть бути металеві конструкції будинків, трубопроводи й устаткування, що мають надійне з'єднання із землею.
Трубопроводи пальних рідин, газів, а також трубопроводи, покриті ізоляцією, наприклад, для захисту від корозії, використовувати в якості заземлювачів забороняється.
г) Занулення
Зануленням називається навмисне електричне з'єднання металевих неструмоведучих частин електроустановки, що можуть виявитися під напругою в аварійній ситуації, з нульовим захисним провідником.
8.6 Надання долікарської допомоги при ураженні людини електричним струмом
Перша допомога при нещасних випадках – це комплекс заходів, спрямованих на відновлення або збереження життя і здоров'я потерпілого. Нещасні випадки, як правило, відбуваються в місцях, де медичний персонал відсутній і швидко повідомити про те, що трапилося, в медичну установу досить скрутно або неможливо.
Для надання долікарської допомоги на ділянках і в цехах повинні бути передбачені аптечки і сумки першої допомоги з набором необхідних засобів. На підприємствах рекомендується мати апарат для виконання штучного дихання з набором інструментів для розкриття рота, витягування й утримання язика, а також носилки. При ураженні людини електричним струмом необхідно якнайшвидше звільнити її від дії струму, тому що від тривалості цієї дії залежить важкість електротравми.
Заходи першої допомоги при оживленні людини залежать від її стану.
Тому цикл реанімації складається з двох частин:
1. Швидке визначення стану потерпілого.
2. Енергійне кваліфіковане надання долікарської допомоги.
Для визначення стану постраждалого потрібно укласти його на спину й перевірити наявність дихання і серцевих скорочень.
Наявність дихання в потерпілого визначають за підйомом і опусканням грудної клітки під час самостійного вдиху й видиху. При порушенні дихання потерпілий має потребу в проведенні штучного дихання. При наявності серцевих скорочень пульс найкраще перевіряти по сонній артерії. Відсутність пульсу на ній свідчить, як правило, про припинення руху крові в організмі.
Про відсутність кровообігу в організмі можна судити за станом очних зіниць, які в цьому випадку розширені. При відсутності пульсу необхідний зовнішній масаж серця.
Перевірка стану потерпілого, включаючи надання його тілу відповідного положення, перевірку дихання, пульсу і стану зіниць, повинна виконуватися швидко – протягом 15...20 с.
У період уявної або клінічної смерті протягом 4...5 хв. зміни на останньому рівні життєзабезпечення людини ще оборотні й її можна врятувати. Отже, допомога потерпілому повинна бути зроблена кваліфіковано, протягом перших 4...5 хв. Основні методи долікарської допомоги включають: штучне дихання «рот у рот», «рот у ніс», а також зовнішній масаж серця.
Для проведення штучного дихання потерпілого потрібно укласти на спину на тверду основу, розстебнути одяг і забезпечити прохідність верхніх дихальних шляхів, які можуть бути закриті запалим язиком, сторонньою речовиною або предметом у порожнині рота. Голову потерпілого треба повернути набік, очистити рот пальцем, обгорненим марлею або хусткою. Після цього той, хто надає допомогу, одну руку підсуває потерпілому під шию, а долонею іншої надавлює на чоло, максимально закидаючи голову назад. При цьому корінь язика відходить від задньої стінки гортані, відкриваючи вільний доступ повітря в легені, а рот відкривається.
Штучне дихання виконують в такий спосіб. Глибоко вдихнувши, той, хто надає допомогу, робить енергійний видих у рот потерпілого. Як тільки грудна клітка потерпілого піднялася, наповнення повітря припиняють. Після цього у потерпілого відбувається пасивний видих. Якщо пульс у потерпілого визначається добре, то інтервал між вдуванням повітря повинен складати 5 с (12 дихальних циклів на хвилину).
При зупинці серця, не втрачаючи ні секунди, потерпілого треба укласти на тверду основу і звільнити від одягу, оголити груди. Далі прощупуванням потрібно визначити місце натиснення: воно повинне знаходитися на два пальці вище м'якого кінця грудини. Після цього той, хто надає допомогу, повинен покласти на це місце долоню однієї руки, а поверх неї під кутом 900 – долоню другої руки. Надавлювати треба швидким поштовхом, злегка допомагаючи нахилом усього корпуса. Нижня частина грудини у потерпілого при натисненні повинна зміститися вниз на 3...5 см. Тривалість натиснення – не більше 0,5 с, з інтервалом 0,5 с. З появою самостійного пульсу, що свідчить про відновлення серцевої діяльності, потрібно негайно припинити масаж серця, але продовжувати проведення штучного дихання.
Штучне дихання і непрямий масаж серця необхідно проводити до відновлення стійкого самостійного дихання й діяльності серця в потерпілого або до передачі його медичному персоналу.