3.4 Основы электробезопасности
Электротравматизм на предприятиях и в быту составляет 2-3% от всех травм, а со смертельным исходом – достигает 13%.
Причинами поражения электрическим током являются непосредственное соприкосновение к открытым токоведущим элементам, воздействие электрического тока через дугу, а также появление напряжения там, где в обычных условиях его не должно быть (повреждение изоляции, неправильная организация работ и т.п.).
Под действием тока могут возникать электрический удар, ожог, электрический знак (метка) металлизация кожи.
Наиболее часто возникает электрический удар. Электрический удар – это травма, возникающая при прохождении тока через организм. Повреждаются ткани тела и нервная система. Возникают сильные болевые ощущения, судороги мышц, нарушаются ритмичность дыхания и работа сердца – фибрилляция сердца. Может иметь место потеря сознания, остановка сердца и прекращение дыхания – это состояние клинической (мнимой) или биологической смерти. При своевременных мерах по оживлению (реанимации) человека, находящегося в состоянии клинической смерти, часто удается возвратить к жизни.
Тяжесть поражения электрическим током зависит от величины тока, рода тока, частоты, продолжительности действия, пути тока в организме, состояния организма и условий внешней среды.
Наиболее существенным фактором является величина тока. Ток, протекающий по человеку, величиной менее 0,01 А – не опасен. Величиной 0,025-0,030 А – представляет серьёзную опасность, а более 0,1-0,2 А – смертелен.
Величина тока, протекающего через человека (Jч), в общем случае зависит от напряжения, под которое попадает человек (U), и сопротивления в цепи человека (Rц.ч.) и определяется по формуле:
Общее сопротивление тела человека зависит от сопротивления внутренних органов и наружного покрова, температуры и других факторов. Сопротивление внутренних органов составляет 800-1000 Ом. Сопротивление наружного покрова достигает 80000 Ом и зависит от многих факторов (толщины кожи, наличия повреждений, времени прохождения тока и др.). В расчетах общее сопротивление тела человека принимают 1000 Ом.
Продолжительность действия тока. Чем она меньше, тем меньше тяжесть поражения. Кратковременное (до 0,2 с) протекание тока по человеку даже большой величины (до 0,25 А) не приводит к смертельному исходу.
Частота тока. Наиболее опасен в отношении электрического удара ток частотой 50-500 Гц. При увеличении частоты опасность поражения электрическим ударом уменьшается, но возрастает опасность возникновения ожогов.
Род тока. Влияние постоянного тока отличается от переменного. При напряжении до 500 В – опаснее переменный ток, при более высоких напряжениях опаснее постоянный ток.
Путь тока в организме. Чем длиннее путь тока и чем ближе ток проходит к голове, сердцу, тем больше тяжесть поражения.
Болезни сердца, нервной системы, повышенная температура воздуха и другие факторы внешней среды увеличивают тяжесть поражения.
Устройство электроустановок должно отвечать обязательным для всех потребителей Правилам устройства электроустановок (ПУЭ).
В этом документе содержатся требования, которым должны отвечать линии электропередач, электрические сети, электроустановки и их элементы, защитные средства. В частности, требования к изоляции, выбору проводов, кабелей, предохранительных устройств, к заземлению, пожаробезопасности электрооборудования и т.п.
Организация работ осуществляется в соответствии с правилами технической эксплуатации и безопасности обслуживания электроустановок. На основании этих правил, на каждом предприятии разрабатывается система безопасной эксплуатации, ремонтов электрических установок и устанавливается структура и штат обслуживающего персонала.
К обслуживанию электроустановок допускается только квалифицированный электротехнический персонал, специально обученный, имеющий квалификационную группу. Квалификационных групп пять, каждая из которых имеет определенные квалификационные характеристики. Наиболее высокая – пятая группа.
Электромагнитные поля и их действие на организм человека.
Источники электромагнитных полей могут быть естественного и антропогенного характера. К естественным источникам принадлежат: Земля, Солнце, Космос. Электромагнитное поле Земли имеет среднюю напряженность Е = 130 н/м. Меньшая напряженность у полюсов, большая, – у экватора. При отдалении от Земли она уменьшается. Магнитное поле Земли имеет напряженность: у северного полюса – Н = 47,8А/м; у южного полюса Н = 39,8 А/м; у экватора Н = 19,9 А/м. Эти величины изменяются под воздействием Солнечной активности, энергии космических излучений. К этим вечно существующим полям и излучениям адаптировалось, все живет.
Источниками антропогенного характера является промышленное электрооборудование, линии электропередач, высокочастотные металлургические установки, радиопередаваемые устройства и средства персональной радиосвязи, персональные компьютеры, микроволновые печи, телевизоры, электроплиты, утюги, мобильные телефоны холодильники. Электромагнитные поля имеют энергию и распространяются в виде электромагнитных волн. Основными параметрами электромагнитных волн является длина волны, частота колебаний, скорость распространения.
Классификация антропогенных электромагнитных излучений по частоте:
– низкочастотные излучения 0,003 Гц–30 кГц
– радиоволны высокочастотного (ВЧ) диапазона: 30 кГц–300 Мгц
– радиоволны ультравысокочастотного диапазона (УВЧ): 30–300 Мгц
– сверхвысокочастотные СВЧ: 300 Мгц–300 Ггц
Частота колебаний определяется в герцах (Гц).
Производные единицы: килогерц (1 кГц = 103 Гц);
мегагерц (1 Мгц = 106 Гц);
гигагерц (1 ГГц = 109 Гц).
Классификация электромагнитных излучений по длине волны нижеприведена.
Длинные волны f = (30–300 кГц); l= (1–10 км). Эти волны отражаются ионосферой и Землей. В итоге распространяются прослойкой между ними. Огибают земную поверхность и препятствия на пути.
Средние волны f = (300–3 Мгц); l = (10–100 км).
Также распространяются прослойкой между ионосферой и поверхностью Земли. Если их дальность больше длины волны, то они отражаются от этих препятствий. Существенно поглощаются Землей (ослабляются). Отсюда дальность распространения почти 500 км (l = 500 км). Для их последующей передачи нужные ретрансляторы.
Короткие волны f = (3–30 Мгц); l = (10–100 м). Отражаются от ионосферы и Земли. Сильно поглощаются Землей. Для передачи используется их отпечаток от поверхности Земли и ионосферы.
Ультракороткие волны f = (30–300 Мгц); l = (1–10 м).
Влияние электромагнитных полей на организм человека (ЕМП)
Интенсивное развитие электроники, радио-, и компьютерной техники вызывает загрязнение природной среды электромагнитным излучением. Электромагнитные поля негативно влияют на людей, которые непосредственно работают с источниками излучений, а также на население, которое проживает вблизи источников излучение. Установлено, что большая часть населения живет в условиях повышенной активности ЕМП. Степень влияния электромагнитных излучений на организм человека зависит от диапазона частот, интенсивности влияния соответствующих факторов, длительности облучения, характера излучения, режиму облучения, размеров поверхности тела, которая облучается, и индивидуальных особенностей организма.
В результате действия ЕМП возможны как острые, так и хронические, поражения, нарушения, в системах и органах, функциональные сдвиги в деятельности нервно-психической, сердечно-сосудистой, эндокринной, кроветворной и других систем. Конечно, изменения деятельности нервной и сердечно-сосудистой системы обратимы, и хотя они накапливаются и усиливаются со временем, но, как правило, уменьшаются и исчезают при исключении влияния и улучшении условий труда. Длительное и интенсивное влияние ЕМП приводит к стойким нарушениям и заболеваниям.
В результате действия на организм человека электромагнитных излучений ВЧ и УВЧ диапазонов (30 кГц–300 Мгц) наблюдаются: общая слабость, повышенная утомляемость, потливость, сонливость, а также расстройство сна, головная боль, боли, в области сердца. Появляются раздражение, потеря внимания, продлевается длительность двигательной и моторной реакций. Возникает ряд симптомов, которые являются свидетельством нарушения работы отдельных органов – желудка, печенки, селезенки, поджелудочной и др. желез.
Подавляются пищевые и половые рефлексы, нарушается деятельность сердечно-сосудистой системы, фиксируются изменения показателей белкового и углеводного обмена, изменяется состав крови, зафиксированные нарушения на клеточном уровне. В этом диапазоне работают радиовещательные станции, аэродромная радиослужба, станции мобильных операторов, радиовещательные и телевизионные станции, расположенные, как правило, в местах большой концентрации населения. Активность влияния ЕМП разных диапазонов частот значительно растет с ростом частоты и очень серьезно влияет в СВЧ диапазоне.
В связи со снижением уровня препятствий применения ЕМП в СВЧ диапазоне обеспечивает высшее качество передачи информации, чем в ИВЧ диапазоне. Все участки СВЧ диапазона используются для радиосвязи, в том числе радиорелейной и спутниковой. Здесь работают практически все радиолокаторы. Поскольку излучение СВЧ при поглощении проводниками вызывает их нагревание, этот диапазон широко используется в промышленных учреждениях, в быту.
Влияние СВЧ на биологические объекты зависит от интенсивности облучения. Тепловое действие характеризуется общим повышением температуры всего тела или локализованному нагреву ткани. Влияя на живую ткань организма, ЕМП вызывает переменную поляризацию молекул и атомов, которые составляют клетки, в результате чего происходит опасный нагрев. Избыточное тепло может нанести вред отдельным органам и всему организму человека. Особенно вредный перегрев таких органов, как глаза, мозг почки и тому подобное. С ростом интенсивности проявляется влияние на нервную систему, условно рефлекторную деятельность, клетки печени, повышения давления, вызывает изменения в коре головного мозга, потерю зрения.
ЕМП низкочастотного диапазона (промышленной частоты 50 Гц) вызывают у работающих нарушение функционального состояния центральной нервной системы, сердечно-сосудистой системы, наблюдается повышенная утомляемость, вялость, снижение точности рабочих движений, изменение кровяного давления и пульса, аритмия, головная боль. Для предотвращения профессиональных заболеваний, которые возникают под воздействием ЕМП, установлены допустимые нормы облучения.
Для защиты человека от действия электромагнитных облучений применяются разные средства и мероприятия защиты: защита временами, расстоянием, экранирование источников излучения, уменьшения излучения, непосредственно в самом источнике излучения, экранирования рабочих мест, средства индивидуальной защиты, выделение зон излучения.
Инфракрасное излучение (ИЧ) – часть электромагнитного спектра с длиной волны 700 нм–1000 мкм, энергия которого при поглощении в веществе вызывает тепловой эффект. Источники излучения разделяются на естественные и искусственные. К естественным источникам инфракрасного излучения относится естественная инфракрасная радиация солнца. Искусственными источниками инфракрасного излучения являются любые поверхности, температура которых более высока в сравнении с поверхностью, которая подлежит облучению (для человека все поверхности с температурой выше тела человека 36-37)
Эффект действия инфракрасного излучения зависит от длины волны, которая обусловливает глубину их проникновения. Действие инфракрасных излучений сводится к нагреву кожи, глаз, к нарушению деятельности центральной нервной системы, сердечно-сосудистой системы, органов пищеварения. При интенсивном действии на непокрытую голову может возникнуть так называемый солнечный удар, который сопровождается головной болью, головокружением, ускорением дыхания, потерей сознания, нарушением координации движений, тяжелыми поражениями мозговых тканей.
Средства защиты от действия ИЧ излучения такие: теплоизоляция горячих поверхностей, охлаждения теплоизлучающих поверхностей экранирования источников излучения, применения средств индивидуальной защиты, организация рационального режима труда и отдыха.
Ультрафиолетовое излучение (УФ) – спектр электромагнитных колебаний с длиной волны 200–400 нм. Особенностью ультрафиолетовых излучений является высокая сорбция – их поглощают большинство тел.
Ультрафиолетовое излучение, которое составляет около 5 % плотности потока солнечного излучения, является жизненно необходимым фактором, который имеет благотворное стимулирующее влияние на организм, снижает чувствительность организма к некоторым отрицательным влияниям; оптимальные дозы УФ излучения активизируют действие сердца, обмен веществ, повышают активность ферментов дыхания, улучшают кроветворение, делают антирахитическое и бактерицидное действие. Ультрафиолетовое излучение длиной волны 10–20 нм (дальний диапазон) имеет очень большую энергию и является опасным для человека, но в естественных условиях поглощается озоновым слоем атмосферы и на поверхности Земли отсутствуют.
Искусственными источниками УФ излучения являются дуговая электросварка, электросталеплавильное производство, производство радиоламп. УФ излучение искусственных источников может стать причиной острых и хронических профессиональных поражений. Наиболее уязвимые глаза, кожа. Действие УФ излучений на кожу вызывает дерматиты, экзему, “старение” кожи, образования раковых опухолей. В результате влияния УФ облучения возникают общетоксичные симптомы – головная боль, головокружение, повышение температуры тела, ощущения разбитости, повышенная утомляемость или нервное возбуждение. Снижение интенсивности облучения УФ излучением достигается защитой расстоянием, экранированием источников излучения, экранированием рабочих мест, средствами индивидуальной защиты, специальным окрашиванием помещений, и рациональным размещением рабочих мест.
К числу наиболее фундаментальных научных достижений ХХ век относится создание лазеров. Принцип их действия основан на использовании вынужденного (стимулируемого) электромагнитного излучения, полученного от рабочего вещества в результате возбуждения ее атомов электромагнитной энергией. Возбужденный атом может произвольно (спонтанно) перейти на один из низших уровней энергии, при этом излучается квант света. Высокая мощность лазерного излучения в сочетании с высокой направленностью позволяет получить с помощью фокусировки световые потоки огромной мощности.
Действие лазерного излучения на живой организм носит сложный характер. Наиболее чувствительными к нему являются глаза, кожа. Эти повреждения имеют характер ожогов. Облучение кожи лазерной энергией может привести к злокачественным опухолям. В результате влияния лазерного излучения на организм человека возникают функциональные изменения центральной нервной системы, сердечно-сосудистой системы, эндокринных желез, увеличения физической усталости, колебания давления, головная боль, раздраженность, повышенная возбужденность, нарушение сна.
Для защиты от лазерного излучения применяют следующие мероприятия: телевизионные системы наблюдения за ходом процесса, защитные экраны (кожухи), ограждения лазерной зоны, средства индивидуальной защиты, – специальные противолазерные очки, маски, халаты, перчатки.