2.1 ẢNH HƢỞNG CỦA DÕNG ĐIỆN ĐỐI VỚI CƠ THỂ CON NGƢỜI
Khi tiếp xúc với mạng điện sẽ có dòng điện chạy qua cơ thể con ngƣời và ngƣời sẽ chịu tác động của dòng điện. Có thể chia tác động của dòng điện đối với cơ thể con ngƣời ra làm hai loại:
2.1.1. Tác động kích thích:
Phần lớn các trƣờng hợp chết ngƣời vì điện giật là do tác động kích thích gây nên. Đặc điểm của nó là dòng điện qua ngƣời bé (25 100mA), điện áp đặt vào ngƣời không lớn lắm, thời gian dòng điện đi qua ngƣời tƣơng đối ngắn (vài giây). Khi ngƣời mới chạm vào điện, vì điện trở của ngƣời lớn, dòng điện qua ngƣời bé, tác động của nó chỉ làm bắp thịt tay, ngón tay co quắp lại. Nếu nạn nhân không rời khỏi vật mang điện thì điện trở của ngƣời giảm dần và dòng điện đi qua ngƣời tăng lên, hiện tƣợng co quắp tăng lên. Thời gian tiếp xúc với điện càng lâu càng nguy hiểm vì ngƣời không còn khả năng tự tách ra khỏi vật mang điện dẫn đến tê liệt tuần hoàn máu qua tim và
hô hấp. Một đặc điểm của tác động kích thích là không thấy rõ chỗ dòng điện vào ngƣời và ngƣời bị nạn không có thƣơng tích.
2.1.2. Tác động chấn thƣơng:
Tác động chấn thƣơng thƣờng xảy ra khi ngƣời tiếp xúc với điện áp cao. Khi ngƣời đến gần vật mang điện (6KV trở lên), tuy chƣa chạm phải nhƣng vì điện áp cao sinh ra hồ quang điện. Dòng điện hồ quang chảy qua ngƣời tƣơng đối lớn. Do phản xạ tự nhiên của ngƣời rất nhanh, ngay lúc ấy ngƣời có khuynh hƣớng tránh xa vật mang điện, kết quả là hồ quang chuyển qua vật nối đất gần đấy, vì vậy dòng điện qua ngƣời
99
trong thời gian rất ngắn, tác động kích thích không gây tê liệt tuần hoàn máu và hô hấp, nhƣng ngƣời bị nạn có thể bị chấn thƣơng hay chết do bị đốt cháy da thịt.
Hồ quang điện sinh ra do thao tác các máy cắt, các cầu dao có phụ tải lớn, hay khi ngắn mạch…Nhiệt độ tia hồ quang rất lớn (3000 6000oC), nếu ngƣời đứng gần vùng tác dụng của hồ quang sẽ bị tai nạn do hồ quang điện gây ra. Một phần cơ thể bị huỷ hoại, vết thƣơng do hồ quang gây ra thƣờng sâu và khó chữa.
Cũng có trƣờng hợp điện giật, tuy dòng điện chƣa trực tiếp làm tổn thƣơng hay chết ngƣời nhƣng do co giật hay hoảng hốt mà nạn nhân rơi từ trên cao xuống đất nên bị chấn thƣơng hay chết.
* Những yếu tố chính xác định tình trạng nguy hiểm của ngƣời khi bị điện giật:
Dòng điện chạy qua cơ thể con ngƣời sẽ làm co giật các bắp thịt, phá hoại các quá trình sinh lý bên trong cơ thể dẫn đến tê liệt thần kinh, tê liệt tuần hoàn máu, hô hấp. Tính chất tác hại của dòng điện và hậu quả của nó phụ thuộc vào nhiều yếu tố: Trị số của dòng điện giật, điện trở của cơ thể con ngƣời, đƣờng đi của dòng điện qua cơ thể con ngƣời, thời gian tác dụng của dòng điện, môi trƣờng xung quanh và tình trạng sức khoẻ cơ thể ngƣời.
- Điện trở của ngƣời:
Cơ thể con ngƣời có thể coi nhƣ một điện trở. Lớp sừng trên da (dày 0,05
0.08 mm) có điện trở lớn nhất, xƣơng cũng có điện trở tƣơng đối lớn, còn thịt và máu có điện trở bé. Khi ngƣời tiếp xúc vào vật mang điện, nếu da khô ráo, không có thƣơng tích gì thì điện trở của ngƣời có thể đến 10000 Ω đến 100000Ω. Nếu mất lớp sừng trên da thì điện trở của ngƣời còn khoảng (800 1000)Ω. Điện trở của ngƣời không phải là trị số cố định mà thay đổi phụ thuộc vào nhiều yếu tố, chủ yếu là tình trạng của da (da sạch hay bẩn, khô hay ẩm), chiều dày lớp sừng, diện tích và áp suất tiếp xúc, điện áp và tần số dòng điện, trạng thái thần kinh của ngƣời. Thời gian tác dụng của dòng điện càng lâu, điện trở của ngƣời giảm xuống vì da càng bị nóng, mồ hôi ra càng nhiều.
- Trị số dòng điện qua ngƣời
Nhƣ đã phân tích ở trên ta thấy rằng, nguy hiểm đối với ngƣời là do dòng điện chạy qua ngƣời. Qua kết quả phân tích các tai nạn về điện xảy ra trên thực tế đã rút ra đƣợc tác động của dòng điện đối với cơ thể con ngƣời nhƣ sau:
Dòng điện
(mA)
Tác động của dòng điện đối với cơ thể con ngƣời Dòng điện xoay chiều tần số
50 60 Hz Dòng điện một chiều
0,5 1,5 Bắt đầu thấy tê ngón tay Không có cảm giác
2 3 Ngón tay tê rất mạnh Không có cảm giác
5 7 Bắp thịt tay co lại và rung Đau nhƣ kim đâm và thấy
100 8 10
Tay khó rời vật mang điện nhƣng có thể rời đƣợc, ngón tay, khớp tay, bàn
tay cảm thấy đau Nóng tăng lên rất mạnh
20 25 Tay không thể rời vật mang điện,
đau tăng lên, khó thở. Nóng tăng lên và có hiện tƣợng co quắp.
50 80 Hô hấp bị tê liệt, tim đập mạnh Rất nóng, các bắp thịt co
quắp, khó thở
90 100 Hô hấp bị tê liệt, nếu kéo dài 3 giây
thì tim bị tê liệt và ngừng đập Hô hấp bị tê liệt
Từ bảng trên ta thấy rằng, với một trị số dòng điện nhất định , sự tác động của nó vào cơ thể con ngƣời hầu nhƣ không thay đổi. Trong điều kiện bình thƣờng với tần số 50 Hz dòng điện xoay chiều an toàn đối với ngƣời phải bé hơn 10 mA, còn dòng điện một chiều phải bé hơn 50 mA.
- Thời gian điện giật:
Khi thời gian dòng điện chạy qua ngƣời tăng lên, do ảnh hƣởng phát nóng, lớp sừng trên da có thể bị chọc thủng làm cho điện trở của ngƣời giảm xuống do đó dòng điện qua ngƣời tăng lên và càng nguy hiểm.
Khi dòng điện qua ngƣời trong thời gian ngắn thì tính chất nguy hiểm phụ thuộc
vào nhịp đập của tim. Mỗi chu kỳ co giãn của tim khoảng một giây, trong thời gian đó khoảng 0,1 giây tim nghỉ làm việc (giữa trạng thái co giãn). Ở thời điểm này tim rất nhạy cảm với dòng điện qua nó. Nếu thời gian dòng điện lớn hơn 1 giây thì thế nào cũng trùng với thời điểm tim nghỉ nói trên. Thí nghiệm cho thấy rằng dù dòng điện lớn (gần 10A) đi qua ngƣời mà không gặp thời điểm nghỉ của tim thì cũng không nguy hiểm gì.
Căn cứ vào những lý luận trên chúng ta có thể giải thích tại sao ở các mạng điện
cao áp nhƣ 110 KV, 35 KV, 60 KV, 6 KV…tai nạn do điện gây ra rất ít dẫn đến trƣờng hợp tim ngừng đập hay ngừng hô hấp. Với điện áp cao, dòng điện xuất hiện trƣớc khi ngƣời chạm vào vật mang điện, nạn nhân chƣa kịp chạm vào vật mang điện thì hồ quang đã phát sinh và dòng điện qua rất lớn (có thể đến vài A). Dòng điện này tác động rất mạnh vào ngƣời và gây cho cơ thể ngƣời một phản xạ phòng thủ rất mãnh liệt và tránh xa vật mang điện, kết quả là hồ quang bị dập tắt ngay hoặc chuyển sang vật dẫn điện gần đấy, dòng điện qua ngƣời chỉ tồn tại trong khoảng vài phần của giây. Với thời gian ngắn nhƣ vậy rất ít khi làm cho tim ngừng đập hay ngừng hô hấp. Ở vùng da bị đốt cháy sẽ tạo ra lớp cách điện của thân ngƣời, lớp cách điện này ngăn cách dòng điện qua ngƣời rất hiệu quả. Tuy nhiên không thể kết luận điện áp cao không gây nguy hiểm cho ngƣời vì dòng điện qua ngƣời trong thời gian ngắn nhƣng hồ quang điện có thể đốt cháy nghiêm trọng hoặc làm chết ngƣời.
101
Tùy theo con đƣờng dòng điện đi vào cơ thể con ngƣời mà mức độ nguy hiểm khác nhau. Ta lấy dòng điện qua tim để đánh giá mức độ nguy hiểm của các con đƣờng dòng điện qua ngƣời. Điều chủ yếu là có bao nhiêu phần trăm dòng điện tổng qua tim và cơ quan hô hấp. Thực nghiệm cho thấy:
+ Dòng điện đi từ tay sang tay có 3,3% dòng điện tổng qua tim. + Dòng điện đi từ tay trái sang chân có 6,7% dòng điện tổng qua tim. + Dòng điện đi từ tay phải sang chân có 3,7% dòng điện tổng qua tim. + Dòng điện đi từ chân sang chân có 0,4% dòng điện tổng qua tim.
Nhƣ vậy dòng điện nguy hiểm đối với con ngƣời phụ thuộc vào trƣờng hợp bị điện giật. Nguy hiểm nhất là trƣờng hợp dòng điện đi từ tay trái xuống chân vì lƣợng dòng điện qua tim là lớn nhất ( 6,7%). Tuy nhiên ta cũng không nên cho rằng dòng điện đi từ chân sang chân là không nguy hiểm vì khi đó ta sẽ chịu một điện áp bƣớc giữa hai chân ngƣời các cơ bắp bị co rút lại làm chúng ta ngã xuống, lúc đó sơ đồ mạch điện sẽ khác đi, mức độ nguy hiểm sẽ lớn hơn.
- Tần số dòng điện
Tần số dòng điện xoay chiều cũng có ảnh hƣởng nhiều đến tai nạn về điện. Qua nghiên cứu thấy rằng, với tần số 50 60 Hz là nguy hiểm hơn cả. Tần số càng cao càng ít nguy hiểm. Tần số trên 500.000 Hz không giật nhƣng có thể gây bỏng.
- Môi trƣờng xung quanh
Nhiệt độ và đặc biệt là độ ẩm cũng có ảnh hƣởng đến điện trở của ngƣời và các vật cách điện, do đó cũng làm thay đổi dòng điện qua ngƣời.
Hiện nay ở nƣớc ta điện đã đƣợc sử dụng rộng rãi trong các xí nghiệp, công trƣờng, nông trƣờng, từ thành thị đến nông thôn, số ngƣời tiếp xúc với điện ngày càng
nhiều. Vì vậy vấn đề an toàn điện đang trở thành một trong những vấn đề quan trọng của công tác bảo hộ lao động.
Thiếu các hiểu biết về an toàn điện, không tuân theo các quy tắc về kỹ thuật an toàn điện có thể gây ra tai nạn. Khác với các loại máy cơ khí, nguy hiểm về điện nhiều khi khó phát hiện đƣợc bằng giác quan nhƣ nghe, nhìn, ngửi mà chỉ có thể biết đƣợc khi tiếp xúc với các phần tử mang điện, xong lúc đó có thể bị chấn thƣơng trầm trọng, thậm chí chết ngƣời. Chính vì thế cần hiểu những khái niệm cơ bản về an toàn điện.
2.2. TIÊU CHUẨN VỀ AN TOÀN ĐIỆN.
Bậc an toàn điện đƣợc phân thành 5 bậc, từ bậc 1/5 đến 5/5.
2.2.1. Yêu cầu đối với từng bậc an toàn điện
a, Đối với bậc 1/5:
- Kết quả huấn luyện lần đầu về lý thuyết và thực hành đạt 80% trở lên;
- Biết những quy định chung đểđảm bảo an toàn khi thực hiện công việc đƣợc giao;
- Sử dụng và quản lý trang thiết bị an toàn, phƣơng tiện, dụng cụ làm việc
102
b) Đối với bậc 2/5:
- Biết những quy định chung và biện pháp bảo đảm bảo an toàn khi thực hiện công việc đƣợc giao;
- Sử dụng và quản lý trang thiết bị an toàn, phƣơng tiện, dụng cụ làm việc
đƣợc giao đúng quy định;
- Biết phƣơng pháp tách nạn nhân ra khỏi nguồn điện; - Biết sơ cứu ngƣời bị điện giật.
c) Đối với bậc 3/5:
- Yêu cầu nhƣđối với bậc 2/5;
- Có khảnăng phát hiện vi phạm, hành vi không an toàn;
- Biết cách kiểm tra, giám sát ngƣời làm việc ở đƣờng dây hoặc thiết bịđiện.
d) Đối với bậc 4/5:
- Yêu cầu nhƣđối với bậc 3/5;
- Hiểu rõ trách nhiệm, phạm vi thực hiện của từng đơn vị công tác khi cùng tham gia thực hiện công việc;
- Biết lập biện pháp an toàn để thực hiện công việc và tổ chức giám sát, theo dõi công nhân làm việc;
- Có khảnăng phân tích, điều tra sự cố, tai nạn điện.
đ) Đối với bậc 5/5:
- Yêu cầu nhƣđối với bậc 4/5;
- Biết phối hợp với các đơn vị công tác khác, lãnh đạo công việc, tổ chức tiến hành các biện pháp an toàn và kiểm tra theo dõi thực hiện công việc.
2.2.2. Những công việc đƣợc làm theo bậc an toàn
a) Bậc 1/5 đƣợc làm những phần công việc sau:
- Đƣợc làm các công việc không tiếp xúc với thiết bị hoặc dây dẫnmang điện;
- Tham gia phụ việc cho đơn vị công tác làm việc trên thiết bị điện, đƣờng dây dẫn điện.
b) Bậc 2/5 đƣợc làm những phần công việc sau:
- Làm phần công việc của bậc 1/5
- Làm việc tại nơiđãđƣợc cắt điện hoàn toàn.
c) Bậc 3/5 đƣợc làm những phần công việc sau:
- Làm phần công việc của bậc 2/5;
- Làm việc tại nơiđƣợc cắt điện từng phần;
- Làm việc trực tiếp với đƣờng dây dẫn, thiết bị điện hạ áp đang mang điện; - Thực hiện thao tác trên lƣới điện cao áp;
103
- Cấp lệnh công tác, chỉ huy trực tiếp, cho phép đơn vị công tác vào làm việc, giám sát đơn vị công tác làm việc trên lƣới điện hạ áp.
d) Bậc 4/5 đƣợc làm những phần công việc sau:
- Làm phần công việc của bậc 3/5;
- Làm việc trực tiếp với đƣờng dây dẫn điện, thiết bị điện hạ áp, cao áp đang
mang điện;
- Cấp phiếu công tác, lệnh công tác, chỉ huy trực tiếp, cho phép đơn vị công tác vào làm việc, giám sát đơn vị công tác làm việc trên đƣờng dây dẫn điện, thiết bị điện.
đ) Bậc 5/5 làm toàn bộ công việc thuộc phạm vi đƣợc giao. 2.3. NGUYÊN NHÂN GÂY TAI NẠN ĐIỆN
Khi hai vị trí trên cơ thể ngƣời tồn tại một điện áp thì sẽ có dòng điện qua ngƣời khi đó ngƣời sẽ bị tai nạn điện giật.
Có rất nhiều nguyên nhân gây nên tai nạn điện nhƣng có thể phân thành các
nguyên nhân sau :
2.3.1. Do dòng điện tản trong đất.
Xét hai trƣờng hợp:
- Dây pha bịđứt rơi xuống đất.
- Thiết bị điện bị chạm vỏ do hƣ hỏng cách điện, vỏ thiết bị đƣợc nối qua điện trở tiếp đất Rđ.
- Khi đó sẽ có dòng điện sự cố chạy giữa vị trí chạm đất hoặc điện
cực nối đất tỏa ra môi trƣờng xung quanh. Giữa vị trí chạm đất và đất bao xung quanh sẽ có sự phân bố điện thế trong và trên mặt đất.
- Ở ngay chỗ chạm đất, điện trở của đất sẽ lớn do dòng chạy qua diện
tích nhỏ. Càng xa vị trí này, điện trở của đất sẽ giảm theo khoảng cách, sự sụt áp điện thế sẽ nhỏ.
- Có thể biểu diễn sự phân bố điện thế xung quanh chỗ chạm đất qua vật nối đất hình bán cầu.
- Các khảo sát cho thấy cách chỗ chạm đất 1m, điện áp đất có giá trị từ
0.5- 0.8 giá trị điện áp tại chỗ chạm đất. Đứng gần chỗ chạm đất là rất nguy hiểm.
- Các vị trí có cùng khoảng cách đối với điểm chạm đất sẽ có cùng một
điện thế, gọi là đƣờng đẳng thế. Đƣờng đẳng thế là một vòng tròn có tâm là Rđ
104
điểm chạmđất: Uđ = K/x (2.1) Uđ: Điện thế tại điểm đang xét cách chỗ chạmđất khoảng cách x. K = ρđ.Iđ/(2Π). (2.2) Ρđ: điện trở của đất. Iđ: Dòng đi vào trong đất. Uđ có dạng hyperboloid tròn xoay. 2.3.2 Điện áp tiếp xúc. Điện áp tiếp xúc là điện áp đặt lên cơ thể ngƣời khi tiếp xúc với vật có điện
áp. Phụ thuộc tình trạng tiếp xúc trực tiếp hay gián tiếp, tiếp xúc với một pha hay hai pha của lƣới điện mà ta có các giá trị điện áp tiếp xúc khác nhau.
Ví dụ: Khi ngƣời tiếp xúc với hai dây pha của lƣới 1 pha, điện áp tiếp xúc là: Utx = U (2.3)
Trong đó: U là điện áp nguồn 1pha
- Xét trƣờng hợp tiếp xúc gián tiếp hay gặp khi phân tích an toàn trong mạng điện. Một ngƣời tiếp xúc với thiết bị có vỏ chạm pha và đứng 2 chân trên đất, khi đó điện