1) Джерела низькочастотних випромінювань (0-30 кГц).

Ця група містить у собі всі системи виробництва, передачі й розподілу електроенергії (лінії електропередачі, трансформаторні підстанції, електростанції, різні кабельні системи), домашню й офісну електро- і електронну техніку, у тому числі й монітори персональних комп’ютерів, транспорт на електроприводі, залізничний транспорт і його інфраструктуру, а також метро, тролейбусний і трамвайний транспорт.

Уже сьогодні електромагнітне поле на 18-32% території міст формується в результаті автомобільного руху. Електромагнітні хвилі, що виникають при русі транспорту, створюють перешкоди теле- і радіоприйманню, а також можуть впливати на організм людини. Транспорт на електроприводі (залізничний транспорт, приміський електротранспорт) є потужним джерелом магнітного поля в діапазоні від 0 до 1000 Гц. Але найбільші значення магнітного поля та його коливання – в метро: у самому вагоні магнітне поле вдесятеро більше, ніж у звичайній електричці.

2) Джерела високочастотних випромінювань ( від 30 кГц до 300 гГц).

До цієї групи відносяться функціональні передавачі – джерела електромагнітного поля, що використовуються з метою передачі або одержання інформації. Це комерційні передавачі (радіо, телебачення), радіотелефони, спрямований радіозв’язок (супутниковий радіозв’язок, наземні релейні станції), навігація (повітряне сполучення, судноплавство, радіоточка), локатори (повітряне сполучення, судноплавство, транспортні локатори, контроль над повітряним транспортом). Сюди ж відноситься різне технологічне устаткування, що використовує надвисокочастотне (НВЧ) випромінювання, побутове устаткування (НВЧ-пічки), засоби візуального відображення інформації на електронно-променевих трубках (монітори ПК, телевізори та ін.). Для наукових досліджень у медицині застосовують струми ультрависокої частоти.

Основи техніки безпеки. Електробезпека План

Електробезпека – це система організаційних і технічних заходів і засобів, що забезпечують захист людей від шкідливої і небезпечної дії електричного струму, електричної дуги, електромагнітного поля і статичної електрики.

1. Дія електричного струму на організм людини

Дія електричного струму на живу тканину на відміну від дії інших матеріальних чинників (пари, хімічних речовин, випромінювання і т.п.) носить своєрідний і різносторонній характер.

Насправді, проходячи через організм людини, електричний струм спричиняє термічну, електролітичну і механічну дії, що є звичайними фізико-хімічними процесами, властивими як живій, так і неживій матерії; одночасно електричний струм спричиняє біологічну дію, яка є специфічним процесом, що властивий лише живій тканині.

Термічна дія струму виявляється в опіках зовнішніх і внутрішніх ділянок тіла, нагріванні до високої температури кровоносних судин, серця, мозку і інших органів, що знаходяться на шляху струму, що викликає в них серйозні функціональні розлади.

Електролітична дія виражається в розкладанні крові та іншої органічної рідини, викликаючи тим самим значні порушення їх фізико-хімічного складу.

Механічна (динамічна) дія струму виражається в розшаруванні, розриві і інших механічних пошкодженнях різних тканин організму, зокрема м’язової тканини, стінок кровоносних судин, судин легеневої тканини тощо, в результаті електродинамічного ефекту, а також миттєвого вибухоподібного утворення пари від перегрітої струмом тканинної рідини і крові.

Біологічна дія струму виявляється в подразненні і збудженні живих тканин організму, а також в порушенні внутрішніх біоенергетичних процесів, що протікають в організмі та тісно пов’язані з його життєвими функціями.

Розрізняють два види ураження організму електричним струмом: місцеві електричні травми і загальні електричні удари (рисунок 3.10). Часто ці види ураження супроводжують один одного. Проте вони різні і повинні розглядатися окремо.

Електричні травми – це чітко виражені місцеві порушення цілісності тканин організму, викликані дією електричного струму або електричної дуги. Звичайно це поверхневі пошкодження, тобто ураження шкіри, а іноді інших м’яких тканин, а також зв’язок і кісток.

Небезпека електричних травм і складність їх лікування зумовлена характером і ступенем пошкодження тканин, а також реакцією організму на це пошкодження.

Зазвичай травми виліковуються і здоров’я людини відновлюється повністю або частково. Іноді (при важких опіках) людина гине. У таких випадках безпосередньою причиною смерті є не електричний струм, а місцеве пошкодження організму, викликане струмом.

Електричні травми поділяються на:

• електричні опіки;

• електричні знаки;

• електроофтальмію;

• металізацію шкіри;

• механічні пошкодження.

Електричний опік – найпоширеніша електрична травма: опіки виникають у більшої частини потерпілих від електричного струму (60-65 %), причому третина їх супроводжується іншими травмами – знаками, металізацією шкіри та механічними пошкодженнями.

Залежно від умов виникнення розрізняються три види опіків:

• струмовий або контактний, такий, що виникає при проходженні струму безпосередньо через тіло людини в результаті контакту людини з струмоведучою частиною.

Струмовий опік – це, як правило, опік шкіри, яка має порівняно великий електричний опір, і виникає внаслідок перетворення електричної енергії в теплову. Струмовий (контактний) опік виникає в електроустановках відносно невеликої напруги – не вище 2 кВ. При вищій напрузі, як правило, утворюється електрична дуга або іскра, які і зумовлюють виникнення опіку іншого виду – дугового;

• дуговий, зумовлений дією на тіло людини електричної дуги, але без проходження струму через тіло людини.

Ці опіки є наслідком випадкових коротких замикань. В установках напругою більше 6 кВ дуга виникає при випадковому наближенні людини до струмоведучих частин на відстань, при якій відбувається пробій повітряного проміжку між ними, чи при пошкодженні ізолюючих захисних засобів. У всіх цих випадках виникає могутня дуга, що викликає значні опіки на тілі людини і зумовлює проходження через нього великих струмів, – в декілька ампер і навіть десятків ампер. Зрозуміло, що в цих випадках ураження носить важкий характер і закінчується, як правило, смертю потерпілого, причому тяжкість ураження зростає зазвичай із збільшенням напруги електроустановки;

• змішаний, такий, що є результатом дії одночасно обох вказаних чинників, тобто дії електричної дуги і проходження струму через тіло людини.

Електричні знаки, що іменуються також знаками струму або електричними мітками, є чітко окресленими плямами сірого або блідо-жовтого кольору на поверхні шкіри людини, що піддалася дії струму.

Часто знаки мають круглу або овальну форму з поглибленням в центрі. Зустрічаються знаки і у вигляді подряпин, невеликих ран, бородавок, крововиливів у шкіру, мозолів. Іноді форма знаку відповідає формі ділянки струмоведучої частини, якої торкнувся потерпілий, а при дії грозового розряду нагадує фігуру блискавки. Розміри знаків 1-5 мм. Уражена ділянка шкіри твердне подібно мозолі. Як правило, електричні знаки не болючі та легко піддаються лікуванню: з часом верхній шар шкіри сходить і уражене місце набуває первинного кольору, еластичності та чутливості. Знаки виникають досить часто.

Металізація шкіри – проникнення в шкіру найдрібніших частинок розплавленого під дією електричної дуги металу. Уражена ділянка шкіри має тверду і шорстку поверхню. Іноді спостерігається почервоніння шкіри, що викликане опіком, за рахунок тепла, занесеного в шкіру металом.

Потерпілий відчуває на ураженій ділянці напруження шкіри від присутності в ній стороннього тіла, а в деяких випадках відчуває біль від опіків. Зазвичай з часом хвора шкіра сходить і уражена ділянка набуває нормального вигляду. Разом з тим зникають і всі хворобливі відчуття, пов’язані з цією травмою. Лише при ураженні очей лікування може виявитися тривалим і складним, а в деяких випадках і безрезультатним, тобто потерпілий може позбутися зору. Металізація шкіри спостерігається приблизно у кожного десятого з потерпілих. Причому в більшості випадків одночасно з металізацією відбувається опік електричною дугою, який майже завжди викликає важчі ураження.

Електроофтальмія – запалення зовнішніх оболонок очей – рогівки і кон’юнктиви (слизової оболонки, що покриває очне яблуко), що виникає в результаті дії потужного потоку ультрафіолетових променів, які енергійно поглинаються клітинами організму і викликають в них хімічні зміни.

Електрична дуга, яка є джерелом інтенсивного випромінювання не тільки видимого світла, але і ультрафіолетових, і інфрачервоних променів, викликає цю хворобу. Електроофтальмія розвивається через 4 – 8 годин після ультрафіолетового опромінення. При цьому мають місце почервоніння і запалення шкіри і слизових оболонок повік, сльозотеча, гнійні виділення з очей, спазми повік і часткова втрата зору. Потерпілий відчуває головний біль і різкий біль в очах, що посилюється на світлі, тобто у нього виникає так звана світлобоязнь. У важких випадках порушується прозорість рогової оболонки, звужується зіниця.

Зазвичай хвороба продовжується декілька днів. У випадку ураження рогової оболонки лікування виявляється складнішим і тривалішим. Запобігти електроофтальмії можна, використовуючи захисні окуляри із звичайним склом, які майже не пропускають ультрафіолетових променів.

Механічні пошкодження є наслідком різких, мимовільних судомних скорочень м’язів під дією струму, що проходить через людину. В результаті можуть відбутися розриви сухожиль, шкіри, кровоносних судин і нервової тканини, а також вивихи суглобів і навіть переломи кісток.

Ці пошкодження є, як правило, серйозними травмами, що вимагають тривалого лікування. На щастя вони виникають рідко – не більше ніж у 3 % потерпілих від струму. Зрозуміло, електротравмами не вважаються аналогічні травми, викликані падінням людини з висоти, ударами об предмети і т.п. в результаті дії струму.

Електричний удар найбільш небезпечний вид ураження організму електричним струмом, оскільки при ньому уражається весь організм в цілому. Електричний удар, так як і механічні пошкодження, характеризується судомним скороченням м’язів, збудженням живих тканин організму, але на відміну від механічних пошкоджень електроудар може уражати систему дихання, серце, центральну нервову систему.

В залежності від наслідків ураження електричним струмом електричні удари можна поділити на такі ступені [6]:

І – судомне скорочення м’язів без втрати свідомості;

ІІ – судомне скорочення м’язів із втратою свідомості, але зі збереженням дихання і роботою серця;

ІІІ – судомне скорочення м’язів із втратою свідомості та порушенням роботи серця або дихання (або того та іншого разом);

VІ – клінічна смерть (зупинка дихання та кровообігу).

Необхідно відзначити, що при електричний ударах у потерпілих уражаються голосові зв’язки і вони не можуть покликати на допомогу навіть при збереженій у них свідомості.

Електричні удари є грізною небезпекою для життя потерпілих – 85-87 % смертельних уражень людини електричним струмом викликані саме електричними ударами.

Д

опустимим вважається струм, при якому людина може самостійно звільнитися від електричного кола. Гранично допустиму силу струму І_доп можна визначити за емпіричною формулою [27]:

де t – тривалість дії електричного струму.

Формула (3.29) дійсна в діапазоні зміни тривалості дії електричного струму від 0,1 с до 1,0с.

Опір тіла людини проходженню струму. Електричний опір тіла людини – це опір струму, котрий проходить по ділянці тіла між двома електродами, прикладеними до поверхні тіла. Він складається з опору тонких зовнішніх шарів шкіри, котрі контактують з електродами, і з опору внутрішніх тканин тіла. Таким чином, тіло людини можна представити у вигляді електричного кола, що складається з трьох послідовно з’єднаних ділянок: шкіра R_щ – внутрішні органи та тканини R_в – шкіра R_ш:

Графічне зображення виразу (3.30) схематично представлене на рисунку 3.12.

Рисунок 3.12 - Електричний опір тіла людини

Опір шкіри, в свою чергу, складається з активного опору R_ша та ємнісного опору R_шє і визначається із співвідношення:

графічне зображення якого представлене на рисунку 3.13.

R_ша

І

С

Рисунок – Електричний опір шкіри людини

Повний опір людини визначаємо шляхом спільного розв’язку рівнянь (3.30) та (3.31):

Активний опір шкіри визначається за формулою:

де ρ_е – питомий опір епідермісу (зовнішнього шару шкіри), Ом∙м;

d_e – товщина шару епідермісу, м;

S – площа контакту струмопровідного елемента з людиною, м².

Ємнісний опір шкіри визначається за співвідношенням:

де f – частота струму, Гц;

С – ємність зовнішнього шару шкіри, Ф.

Ємність зовнішнього шару шкіри, в свою чергу, розраховується за формулою:

де Е – діелектрична проникність;

Е_о – електрична постійна, Ф/м (Е₀= 8,85∙10^-12 Ф/м).

Опір тіла людини при сухій, чистій і непошкодженій шкірі (виміряний при напрузі до 15-20 В) коливається в межах приблизно від 3000 до 100 000 Ом. Зазвичай для приблизних розрахунків при змінному струмі промислової частоти електричний опір тіла людини приймають рівним 1000 Ом.

Вид та частота струму

Змінний струм.

Через наявність в опорі тіла людини ємнісної складової зростання частоти прикладеної напруги супроводжується зменшенням повного опору тіла та зростанням струму, що проходить через тіло людини.

Можна було б припустити, що зростання частоти призведе до підвищення цієї небезпеки. Однак це припущення справедливе лише в діапазоні частот до 50 Гц. Подальше ж підвищення частоти, незважаючи на зростання струму, що проходить через людину, супроводжується зниженням небезпеки ураження, котра повністю зникає при частоті 450-500 Гц, тобто струм такої та більшої частоти не може викликати смертельного ураження внаслідок припинення роботи серця або легенів, а також інших життєво важливих органів. Однак ці струми зберігають небезпеку опіків при виникненні електричної дуги та при проходженні їх безпосередньо через тіло людини. Значення фібриляційного струму при частотах 50-100 Гц практично однакові; при частоті 200 Гц фібриляційний струм зростає приблизно в два рази в порівнянні з його значенням при 50-100 Гц, а при частоті 400 Гц – більше, ніж в 3 рази.

Постійний струм.

Постійний струм приблизно в 4-5 разів безпечніший, ніж змінний струм частотою 50 Гц. Постійний струм, проходячи через тіло людини, викликає слабші скорочення м’язів і менш неприємні відчуття порівняно зі змінним того ж значення. Лише в момент замикання і розмикання ланки струму людина відчуває короткочасні болісні відчуття внаслідок судомного скорочення м’язів. Порівняльна оцінка постійного та змінного струмів справедлива лише для напруг до 500 В. Вважається, що при більш високих напругах постійний струм стає більш небезпечним, ніж змінний частотою 50 Гц.

Тривалість проходження струму через організм істотно впливає на наслідок ураження: зі зростанням тривалості дії струму зростає ймовірність важкого або смертельного наслідку. Така залежність пояснюється тим, що зі зростанням часу впливу струму на живу тканину підвищується його значення, накопичуються наслідки впливу струму на організм. Зростає також імовірність збігу моменту проходження струму через серце з уразливою фазою Т серцевого циклу (кардіоциклу).

Встановлено, що чутливість серця до електричного струму неоднакова протягом різних фаз його діяльності. Найбільш уразливе серце в фазі Т, тривалість, котрої близько 0,2 с. Тому, якщо протягом фази Т через серце проходить струм, то при деякому його значенні виникає фібриляція серця. Якщо ж час проходження цього струму не співпадає з фазою Т, то ймовірність фібриляції різко знижується.

Шлях протікання струму через людину. Якщо на шляху струму виявляються життєво важливі органи – серце, легені, головний мозок, то небезпека ураження досить велика, оскільки струм безпосередньо впливає на ці органи. Якщо ж струм проходить іншими шляхами, то його вплив на життєво важливі органи може бути лише рефлекторним, а не безпосереднім. При цьому, хоч небезпека важкого ураження і зберігається, але ймовірність його знижується.

Можливих шляхів струму в тілі людини, котрі називаються також петлями, багато. Проте характерних, що зустрічаються на практиці, є не більше 15 петель.

Небезпеку різних петель струму можна оцінити за відносною кількістю випадків втрати свідомості протягом дії струму. Небезпеку петлі можна оцінити також за значенням струму, що проходить через серце: чим більший цей струм, тим більш небезпечна петля. При найбільш поширених петлях в тілі людини через серце протікає 0,4-7% загального струму.

Індивідуальні властивості людини. Відомо, що здорові та фізично міцні люди легше переносять електричні удари, ніж хворі та слабкі. Особливо сприйнятливими до електричного струму є особи, котрі нездужають на захворювання шкіри, серцево-судинної системи, органів внутрішньої секреції, легенів, мають нервові хвороби.

Важливе значення має психічна підготовленість до можливої небезпеки ураження струмом. В переважній більшості випадків несподіваний електричний удар навіть за низької напруги призводить до важких наслідків. Проте за умови, коли людина очікує удару, то ступінь ураження значно знижується. В цьому контексті великого значення набувають ступінь уваги, зосередженість людини на виконуваній роботі, втома. Кваліфікація людини також суттєво відбивається на наслідках впливу електричного струму. Досвід, вміння адекватно оцінити ситуацію щодо небезпеки, що виникла, а також застосувати раціональні способи звільнення від струму дозволяють уникнути важкого ураження. В зв’язку з цим правила техніки безпеки передбачають обов’язкову медичну перевірку персоналу, котрий обслуговує електроустановки при початку роботи та періодичні перевірки.

У жінок, як правило, опір тіла менший, ніж у чоловіків, а у дітей – менший, ніж у дорослих, у молодих людей менший, ніж у літніх. Пояснюється це, очевидно, тим, що у одних людей шкіра тонша і ніжніша, у інших – товща та грубіша.

Умови навколишнього середовища

Атмосферні умови. Зменшення або збільшення парціального тиску кисню в повітрі в порівнянні з нормою відповідно знижує або підвищує опір тіла людини. Отже, в закритих приміщеннях, де парціальний тиск кисню, як правило, менший, небезпека ураження струмом за інших рівних умов вища, ніж на відкритому повітрі.

Підвищена температура навколишнього повітря (30-45 ºС) або теплове опромінювання людини викликають деяке пониження опору тіла, навіть, якщо людина в цих умовах знаходиться короткочасно (декілька хвилин) і у неї не спостерігається посилення потовиділення. Однією з причин цього може бути посилення постачання судин шкіри кров’ю в результаті їх розширення, що є реакцією організму на теплову дію.

Вуглекислий газ. Чутливість до струму змінюється також зі зміною вмісту в повітрі вуглекислого газу. Із збільшенням вмісту цього газу в повітрі чутливість до струму зростає, середнє значення відчутного струму при цьому зменшується на 30-40 %.