CHUYÊN ĐỀ 1

TÁC HẠI CỦA DÒNG ĐIỆN ĐỐI VỚI CƠ THỂ

I. Khái niệm chung

Dòng điện chạy qua cơ thể con người sẽ gây ra những tác động về nhiệt, điện phân và sinh lý. Trong đó tác động sinh lý gây sự kích thích các tổ chức tế bào kèm theo sự co giật các cơ bắp, trong đó đặc biệt quan trọng là cơ tim và cơ phổi, gây tổn thương cơ thể sống hoặc làm ngưng trệ cơ quan hô hấp và tuần hoàn. Tùy theo giá trị dòng điện đi qua cơ thể mà có tác động khác nhau. Người ta chia ra 3 mức độ dòng điện kích thích là: dòng điện cảm giác, dòng điện co giật (hay còn gọi là dòng điện tự buông) và dòng điện rung tim.

- Dòng điện cảm giác: Là dòng điện chạy qua cơ thể gây kích thích mà con người cảm nhận được nhưng chưa gây nguy hiểm cho cơ thể. Theo qui định quốc tế ngưỡng cảm giác là 0,5mA.

- Dòng điện co giật (dòng điện tự buông): Là dòng điện chạy qua cơ thể gây co giật và vẫn còn có thể tự buông tay ra khỏi vật mang điện. Theo qui định quốc tế ngưỡng tự buông là 10mA.

- Dòng điện rung tim: Là dòng điện chạy qua cơ thể gây rung tim. Theo qui định quốc tế ngưỡng rung tim như sau:

Thời gian

10ms

100ms

1s

3s

Dòng điện ngưỡng

500mA

400mA

50mA

40mA

1. Điện giật

Điện giật là hiện tượng kích thích vật lý xảy ra khi dòng điện chạy qua cơ thể con người. Mức độ ảnh hưởng của dòng điện chạy trong cơ thể như thế nào phụ thuộc vào điện trở của đường mà nó chạy qua. Chấn thương do điện giật thường được xác định ở vùng mà dòng điện đi qua với một giá trị đủ lớn gọi là dòng điện điện giật. Triệu chứng bị điện giật bao gồm ngứa ngáy, xúc động mạnh, co bóp dữ dội, rối loạn nhịp tim, phá hủy mô. Phá hủy mô được xem do 2 nguyên nhân:

· Bỏng: Dòng điện gây ra bỏng hầu hết ở độ 3 do bỏng xảy ra từ bên trong cơ thể. Dòng điện gây bỏng có thể đặc biệt nghiêm trọng khi ảnh hưởng đến các cơ quan bên trong.

· Phá huỷ thành tế bào: Cường độ điện trường cao làm mở rộng tế bào chân lông. Từ đó cho phép các ion chạy tự do xuyên qua màng tế bào làm tế bào chết.

Các nhân tố ảnh hưởng:

Có nhiều nhân tố ảnh hưởng đến mức độ nghiêm trọng của điện giật. Những nhân tố này bao gồm trạng thái cơ thể, mức độ phản ứng của nạn nhân, đường đi của dòng điện, thời gian duy trì dòng điện, độ lớn dòng điện, tần số dòng điện, điện áp dòng điện gây ra điện giật.

2. Phóng điện

Là sự giải phóng năng lượng dưới dạng nhiệt và ánh sáng do sự đánh thủng chất cách điện (như không khí). Sự phóng điện xảy ra do nhiều lý do:

- Khi điện áp giữa 2 điểm của không khí tăng cao. Điều đó xảy ra khi quá áp do sét đánh hoặc do đóng cắt.

- Khi 2 tiếp điểm có dòng điện đi qua lớn. Điểm tiếp xúc cuối cùng bị quá nhiệt phát sinh phóng điện.

3. Nổ điện

Khi xảy ra phóng điện, không khí bị đun nóng dẫn đến áp suất đột ngột tăng nhanh xảy ra nổ điện.

II. Các yếu tố ảnh hưởng đến tai nạn điện giật

Mức độ tai nạn điện phụ thuộc vào các yếu tố sau:

- Điện trở của người;

- Loại và trị số dòng điện;

- Thời gian dòng điện qua người;

- Đường đi của dòng điện qua cơ thể người;

- Tần số dòng điện;

- Đặc điểm của người bị điện giật

- Môi trường xung quanh

1. Điện trở người (Rng)

Điện trở con người có thể thay đổi từ 1.000 đến 100.000 Ω (đo khi U = 15V đến 20V). Độ ẩm của da hoặc độ dày của lớp da ảnh hưởng đến Rng. Da có thể chia thành 4 lớp tính từ ngoài vào: Lớp sừng, lớp da, da da non, lớp mỡ.

Khi diện tích da tiếp xúc vào vật dẫn điện càng lớn thì Rng càng nhỏ. Cụ thể như sau:

Diện tích da tiếp xúc = 8cm2 thì Rng= 7.000 Ω

Diện tích da tiếp xúc = 24cm2 thì Rng= 3.300 Ω

Diện tích da tiếp xúc = 400cm2 thì Rng= 1.000 Ω

Thời gian tác dụng dòng điện qua người càng lâu thì Rng càng giảm do da sẽ bị đốt nóng, cháy.

Dòng điện ảnh hưởng đến Rng: Khi có dòng điện qua người thì da bị đốt nóng, mồ hôi thoát ra làm Rng giảm xuống.

Điện áp rất ảnh hưởng đến Rng: Bởi vì ngoài hiện tượng điện phân còn có hiện tượng chọc thủng. Với da mỏng hiện tượng chọc thủng đã có thể xuất hiện ở điện áp (10V- 30V). Khi điện áp lớn hơn 250V hiện tượng chọc thủng xuất hiện rõ ràng tương đương với người bị tróc hết lớp da ngoài.

Các yếu tố sinh lý và môi trường xung quanh: Điện trở của nam, nữ, già, trẻ, người mập, ốm đều khác nhau và khả năng chịu đựng mỗi người khác nhau.

2. Loại và trị số dòng điện

Qua thực nghiệm người ta đã đo được tác hại của dòng điện như sau:

Dòng điện (mA)

Tác dụng của dòng điện

xoay chiều 50Hz đến 60Hz

Tác dụng của dòngđiện

một chiều

0,6 đến 1,5

Bắt đầu tê ngón tay

Không có cảm giác

2 đến 3

Ngón tay tê mạnh

Không có cảm giác

5 đến 7

Bắp thịt co lại và rung

Đau như kim châm, thấy nóng

8 đến 10

Tay đã khó rời vật mang điện, ngón tay, khớp tay lòng bàn tay thấy đau

Nóng tăng lên

20 đến 25

Tay không rời được vật mang điện, đau, khó thở

Nóng tăng lên, thịt co quắp lại nhưng chưa mạnh

20 đến 80

Thở bị tê liệt, tim bắt đầu đập mạnh

Nóng mạnh, bắp thịt co rút, khó thở

90 đến 100

Thở bị tê liệt, nếu kéo dài 3 giây tim có thể ngừng đập

Thở bị tê liệt

Qua bảng trên cho thấy dòng điện qua người càng lớn thì càng nguy hiểm.

Dòng điện bắt đầu gây nguy hiểm cho con người là 20mA đến 25mA đối với xoay chiều và 50mA đến 80mA đối với một chiều. Làm chết người là 100mA

Từ đó, hiện nay với dòng điện xoay chiều tần số 50Hz đến 60Hz, trị số dòng điện an toàn bằng 10mA.

3. Thời gian dòng điện qua người

Thời gian tác dụng càng lâu thì Rng càng giảm bởi vì lớp da bị nóng lên và lớp sừng của da bị chọc thủng càng nhiều. Khi đó dòng điện qua người càng tăng lên.

Ngoài ra lưu ý rằng, chu kỳ co dãn của tim kéo dài khoảng 1 giây, trong một chu kỳ có 0,1 giây tim nghỉ làm việc (giữa trạng thấy tim co và dãn) và thời điểm này tim rất nhạy cảm với dòng điện.

4. Đường đi của dòng điện qua cơ thể người

Đường đi của dòng điện qua người quyết định nhiều đến tính mạng con người, cụ thể như sau:

TT

Đường đi

của dòng điện

Phân lượng

dòng điện tổng qua tim (%)

1

Từ chân qua chân

0,4

2

Tay trái qua chân

3,7

3

Tay qua tay

3,3

4

Tay phải qua chân

6,7

5

Đầu qua chân

6,8

Như vậy số 4 và 5 có phân lượng dòng qua tim lớn nhất, bởi vì dòng điện qua tim theo trục dọc.

5. Tần số

Khi tần số f tăng thì Rng tăng theo sẽ nguy hiểm, nhưng thực tế cho thấy tần số càng cao sự nguy hiểm càng thấp.

Tần số nguy hiểm đến con người là 50Hz đến 60Hz, các tần số cao hơn hoặc thấp hơn trị số trên thì mức độ nguy hiểm giảm xuống, bởi vì, tần số (50Hz - 60Hz) các tế bào con người bị kích thích nhiều. Tham khảo bản thí nghiệm của Viện nghiên cứu Liên Xô thí nghiệm trên cơ thể con chó:

TT

Tần số (Hz)

Điện áp (V)

Số chó

thí nghiệm (con)

Xác suất

chó bị chết (%)

1

50

117 đến 120

15

100

2

100

117 đến 120

20

45

3

125

100 đến 121

10

20

4

150

120 đến 125

10

0

(Thí nghiệm cho thấy Hz càng cao sự nguy hiểm chó chết càng thấp)

III. Điện giật do điện áp bước

Khi dòng điện chạy qua hệ thống nối đất để đi vào trong đất, hay dây dẫn có điện áp bị đứt rơi trên mặt đất, thì đất sẽ là điện trở tản với dòng điện này.

Điện trở của đất mà dòng điện chạy qua sẽ giảm theo khoảng cách càng xa đối với điểm dòng điện chạy vào trong đất. Đến một khoảng cách nhất định thì điện trở này thực tế trở nên bằng 0. Vùng mà dòng điện thực tế bị triệt tiêu được gọi là vùng điện thế 0. Ở ngay tại điểm chạm đất, điện áp so với đất sẽ là: Uđ=Id.Rd.

Điện áp bước là điện áp mà con người phải chịu khi chân tiếp xúc tại hai điểm trên mặt đất hay trên sàn, nằm trong phạm vi dòng điện chạy trong đất do đó có sự chênh lệch điện thế.

Khi người di chuyển trong vùng đất này sẽ xuất hiện điện áp bước giáng lên 2 bàn chân một điện áp, gây ra hiện tượng điện giật.

Biện pháp phòng tránh điện giật trong vùng có điện áp bước là: Nhảy cò cò hoặc chụm 2 chân nhảy ra ngoài. Càng xa điểm đường dây chạm đất điện áp giáng càng bé, khoảng cách > 20m thì điện áp =0.

Sơ đồ minh họa

Ngoài việc điện giật gây tử vong. Điện còn gây ra các bệnh tật và chấn thương sau:

- Các chứng bệnh tim (thường xảy ra);

- Các chứng bệnh biến đổi hệ thần kinh như thường gây choáng.

- Cháy da tứ chi.

- Các bệnh biến đổi với thận.

- Rối loạn nội tiết (ít gặp)

- Bệnh về mắt.

- Bệnh về thính giác.

- Các hậu quả khác như chấn thương xương sống, gãy xương.

VI. Kết luận

Như trên đã nói, nguyên nhân gây ra chấn thương của tai nạn điện khi bị điện giật là dòng điện qua người tác động sinh lý gây sự kích thích các tổ chức tế bào kèm theo sự co giật các cơ bắp, trong đó đặc biệt quan trọng là cơ tim và cơ phổi, gây tổn thương cơ thể sống hoặc làm ngưng trệ cơ quan hô hấp và tuần hoàn. Các sự cố gây phóng điện nổ điện chỉ dẫn đến bỏng và tùy mức độ bỏng mà đưa đến hậu quả khác nhau mà nặng nhất là tử vong.

Như vậy, đề phòng tai nạn điện là không cho dòng điện đi qua người (nếu có đi qua thì không đủ lớn để gây ra tai nạn) và không để xảy ra phóng điện, nổ điện. Từ đó, các quy trình về an toàn điện quy định những biện pháp an toàn cụ thể cần phải thực hiện trong quá trình thực hiện công việc có liên quan đến điện.