BL10A3000 Sähköturvallisuus

Transkriptio

1 BL10A3000 Sähköturvallisuus Luento 2: Sähkötapaturmat ja tapaturmien ehkäiseminen, sähkövirran vaikutus ihmiseen Tero Kaipia 1

2 Sähkötapaturmat Kuolemaan johtanut sähkötapaturma johtuu joko sähköiskusta tai muusta sähkönkäyttöön tai sähkötyöhön liittyvästä onnettomuudesta Sähkölaitteiden aiheuttamat tulipalot merkittävässä roolissa Sähköturvallisuuslain mukaan poliisilla, pelastus- ja työsuojeluviranomaisella sekä verkonhaltijalla on velvollisuus ilmoittaa Tukesille vakavista sähkötapaturmista. Parhaiten tietoja saadaan työelämän vakavista sähkötapaturmista Lievemmät ja etenkin vapaa-ajalla sattuneet sähkötapaturmat jäävät usein ilmoittamatta Ammattilaisten sähkötapaturmat ovat sattuvat lähes poikkeuksetta aina työtehtävissä Lähde: Tukes Tero Kaipia 2

3 Sähkötapaturmia viime vuosilta Huhtikuu 2012 Kaksi henkilöä kiipesi ratapihalla olevan säiliövaunun päälle katselemaan maisemia. Toinen heistä sai sähköiskun junan ajolangoista, putosi maahan ja menehtyi. Marraskuu 2011 Nuori mies kiipesi junan katolle, sai sähköiskun junan ajojohtimesta ja putosi maahan. Hän menehtyi tapahtumien seurauksena Marraskuu 2010 Kytkinlaitosasentaja kuoli latausjännitteeseen valmistellessaan voimajohdon käyttöönottomittausta. Syyskuu 2010 Maallikko sai kotipihassaan kuolemaan johtaneen sähköiskun koskettaessaan metallista jatkojohtokelaa. Kela oli tullut jännitteiseksi johtuen siihen tulevan jatkojohdon virheellisestä kytkennästä. Heinäkuu 2009 Verkkoyhtiön kolmesta sähköasentajasta koostuva työryhmä oli asentamassa sähköliittymien etäluennan käyttöönottoon liittyvää laitetta 20 kv pylväsmuuntajan kanteen. Työkohde erotettiin muuntajaerottimella (kuormanerotin) ja erottimen avausväli tarkastettiin silmämääräisesti. Muuntajan jännitteettömyyttä ei kuitenkaan varmistettu eikä kohdetta työmaadoitettu ennen töiden aloittamista, minkä seurauksena yksi sähköasentajista sai muuntajaa syöttävästä johdosta tappavan sähköiskun. Johdin oli jännitteinen, koska muuntajan pylväserottimen kolmesta vaiheesta yksi ei ollut auennut. Lisää: Tero Kaipia 3

4 Sähkötapaturmat Sähkötapaturmilla tarkoitetaan sähköiskuja ja muita vastaavia suoraan sähkönkäyttöön liittyviä onnettomuuksia ja vaaratilanteita Sähkötapaturmiksi on luokiteltu onnettomuudet, joissa henkilö on saanut sähköiskun tai siitä on aiheutunut muita vammoja, esimerkiksi putoamisen seurauksena, sekä valokaaren vaikutuksesta tapahtuneet onnettomuudet Tero Kaipia 4

5 Tilastointi Tukes kerää tiedot sähkötapaturmista ja järjestää tarvittaessa tarkemman tutkimuksen tapaturmasta ( Tukesin VARO-rekisteriin kerätään tietoa vaarallisiin kemikaaleihin, painelaitteisiin, kaivoksiin, sähkölaitteistoihin ja -laitteisiin sekä hisseihin liittyvistä onnettomuuksista ja vaaratilanteista Tilastointia tekee myös tapaturmavakuutuslaitosten liitto (TVL), joka tilastoi etenkin työtapaturmia Työsuojeluhallinto tilastoi ammattilaisten työtapaturmia, ml. sähkötapaturmat tapaturmataajuudet työtuntia kohden Sähköalalla pysynyt viimeiset 10 vuotta liki vakiona MIKSI? Tukesin keräämää tilastotietoa tiivistetysti: Tero Kaipia 5

6 Sähkötapaturmat Tero Kaipia 6

7 Sähkötapaturmat jännitetasoittain Ammattilaiset Maallikot Tero Kaipia 7

8 Kuolemaan johtaneet sähkötapaturmat Lähde: Tukes Tero Kaipia 8

9 Kuolemaan johtaneen tapaturman tapahtumispaikka (ka ) Tero Kaipia 9

10 Sähkötapaturmien välittömät syyt n. 25 % n. 75 % n. 48 % n. 45 % n. 7 % Tero Kaipia 10

11 Sähköpalot Sähköpalojen määrä on vähentynyt, mutta näistä aiheutuneet kuolemantapaukset ovat lisääntyneet Suurin osa sähköpaloista syttyy kotiympäristössä Noin 80 % sähköpaloista saa alkunsa erilaisista sähkölaitteista Yleisimmin kodinkoneista, kuten liedestä, valaisimesta, jääkaapista, pesukoneesta tai televisiosta Sähkökiukaan päälle kuivumaan ripustetut vaatteet Sähkölaitteistossa alkanut palo on voinut johtua esimerkiksi laitteen väärästä käytöstä, eristysviasta, löysästä liitoksesta tai ylikuormituksesta. Teknisten vikojen ja väärinkäyttötapauksien aiheuttamien määrät ovat suunnilleen yhtä suuret Lähde: TUKES Tero Kaipia 11

12 Kuolemaan johtaneen sähköpalon aiheuttanut laite Lähde: TUKES Tero Kaipia 12

13 Laitteiden palo-ominaisuuksia Lähde: TUKES, V-P. Nurmi Tero Kaipia 13

14 Sähköpalojen syitä Määräysten vastaisessa kunnossa olevat laitteet ja niiden käytön jatkaminen Rikkoutuneet koteloinnit (esim. jako- ja pistorasiat) Avoimeksi jätetyt (huolimattomuus) koteloinnit Pölyn peittämät moottorit ym. käytössä lämpenevät sähkökojeet Likaantuneet/pölyyntyneet kontaktorit/katkaisijat Löysät liitokset Vanhentuneet eristeet ja kosteus Vääränlaisten (väärän tilaluokituksen) komponenttien käyttö ja virheellinen mitoitus esim. johdinten ylikuormitus kuivan tilan komponenttien käyttö kosteissa olosuhteissa Asennusvirheet Esim. väärinasennetut valaisimet pääsevät kuumentamaan rakenteita Väärin asennetut johtimet Lähde: TUKES Tero Kaipia 14

15 Toiminta tapaturman sattuessa Sähköiskut Uhri irti jännitteestä poistamalla jännite, ei uhri Pienjännitteellä (<1 kv) voi tarvittaessa uhrin irrottaa piiristä kuivalla eristeaineisella sauvalla (esim. kuiva lauta, harjan varsi, paksu vaate, tms.), jollei jännitettä saada kytkettyä muutoin heti pois Jos suurjännite (>1 kv) sähköalan ammattihenkilön kytkettävä aina jännite pois Elvytys pidä huoli omista ensiaputaidoistasi Soita hätänumeroon ja jatka tarvittaessa elvytystä Hakeuduttava välittömästi lääkäriin Sähköpalo Pyri poistamaan jännite jos laitepalo, irrota laite sähköverkosta (töpseli irti tai kiinteistön/ryhmän katkaisin auki (sulake pois) Alkusammutus käyttäen sammutuspeitettä tai hiilidioksidi-/jauhesammutinta älä käytä vettä! Jos palo levinnyt laitteen ulkopuolelle keskity pelastautumiseen/muiden pelastamiseen Soita hätänumeroon! Vältä hengittämästä palokaasuja Jos havaitset vian julkisessa sähköverkossa pidä vikaan n. 20 m varoetäisyys ja ota yhteyttä verkkoyhtiöön tai pelastuslaitokseen Estä muiden ihmisten pääsy vian lähettyville. Tero Kaipia 15

16 Sähkötapaturmien ehkäisy Ajattelumalli/oikea asenne kaiken perusta Yksikään tapaturma ei ole hyväksyttävä Kaikista vaaratilanteista pitää oppia Vaaratilanteisiin on reagoitava välittömästi ja niitä on myös seurattava Pyrittävä tapaturmattomuuteen Oikealla ajattelutavalla ja siihen mukautetulla toiminnalla tehokas ehkäisevä vaikutus Havaittuihin turvallisuusriskeihin niin työ- kuin kotiympäristössä on reagoitava heti Vaaratilanteesta huomauttaminen ja vaaratilanteen poistaminen kaikkien ammattilaisten velvollisuus Jos havaitset vaaratilanteen ilmoita siitä heti! Johda omalla esimerkilläsi Ota sähköturvallisuus huomioon jo kojeen/järjestelmän/työn suunnitteluvaiheessa Määräysten mukaisesti suunnittelemalla pienennät tapaturman riskiä merkittävästi Hyvin suunniteltu on Tero Kaipia 16

17 Yhteenvetoa sähkötapaturmista Suomessa hyvä sähköturvallisuustaso Tapaturmia 230V jännitteellä enemmän kuin suurjännitteillä Suurin osa tapaturmista sattuu maallikoille mutta huolimattomuus ammattilaisten keskuudessa maallikoita yleisempää Sähköpalot suurempi kuolinsyy kuin sähköiskut Tapaturmien tyypillisiä syitä n. 50 % Huolimattomuus, määräysten vastainen menettely, inhimillinen erehdys n. 30 % Määräysten vastaiset laitteet n. 20 % Vioittunut laite Pyri ensisijaisesti välttämään tapaturmat asenne ja sen mukaiseen toimintaan sitoutuminen ratkaisee! Sisäistä toiminta erilaisissa sähkötapaturmissa Ensiaputaidot! Tero Kaipia 17

18 Sähkövirran vaikutus ihmiseen Fysiologiset vaikutukset Tero Kaipia 18

19 Sähkövirran vaarallisuus Sähköiskun vaarallisuuteen vaikuttaa Virran suuruus ja vaikutusaika Virran kulkutie Virran taajuus Vaihto- vai tasavirta Virran suuruuteen vaikuttaa kosketusjännite ja kehon impedanssi Ihmiskehon eri osilla (iho, veri, luusto jne.) on impedanssit, jotka muodostavat kehon kokonaisimpedanssin, joka koostuu resistiivisestä ja kapasitiivisesta osuudesta RC-piiri Virran ja kosketusjännitteen riippuvuus ei ole lineaarinen, koska kehon impedanssi muuttuu jännitteen funktiona Impedanssi pienenee jännitteen kasvaessa Tero Kaipia 19

20 Kehon impedanssi Muodostuu ihon impedanssista ja kehon sisäisestä impedanssista Zip/5 Zp1 Zip Zip Zip Zip Zp Zi Ihon impedanssi, resistanssin ja kapasitanssin rinnakytkentä Kehon sisäinen impedanssi Zi Zp2 Tero Kaipia 20

21 Ihon impedanssi Ihon impedanssi, resistanssin ja kapasitanssin rinnankytkentä, arvo riippuu jännitteestä, taajuudesta, kosketuspinta-alasta, ihon kosteudesta lämpötilasta ja ihotyypistä. 50 volttia 50 Hz > 2000 ohmia 50 volttia 5000 Hz > 0 ohmia Yli 100 volttia, ihon impedanssi romahtaa siten että 230 voltilla merkitys olematon Tero Kaipia 21

22 Kehon sisäinen impedanssi Z i Kehon sisäinen impedanssi, hyvin resistiivinen, arvo riippuu virtatiestä ja jonkin verran kosketuspinta-alasta Zip/5 Zip Zip Kuvassa käsi-käsi, käsi-jalka jne. kokonaisimpedanssin yksinkertaistus Zip noin ohmia. Zip Zip Tero Kaipia 22

23 Kehon impedanssi Kokonaisimpedanssi Z t Ihmiskehon kokonaisimpedanssi, noin V kosketusjännitteisiin saakka ihon impedanssi vaihtelee laajasti, jolloin myös kokonaisimpedanssi vaihtelee laajasti. Suuremmilla kosketusjännitteillä ihon impedanssin merkitys pienenee olemattomaksi ja Z t on likimäärin Z i. Suurilla jännitteillä raaja-raaja impedanssi lähestyy 2xZ ip :tä eli noin ohmia Suurilla taajuuksilla (> 5 khz) samoin (kapasitiivinen reaktanssi 0) 100 V 50 Hz Z t on noin ohmia Tasavirralla hieman suurempi Zip/5 Zip Zip Zip Zip Tero Kaipia 23

24 Kehon kokonaisimpedanssi 230 V jännitteellä ihmisen resistanssi kädestä-käteen on noin 1,7 kω ja kädestä jalkaan noin 1 kω Yli 200 V jännitteillä ei kosketuspinta-alalla tai ihon kosteudella ole merkittävää vaikutusta virran suuruuteen Ihmisen läpi menevän virran suuruus riippuu merkittävästi myös siitä, miten hyvin ihminen on yhteydessä maapotentiaaliin Kehon lävitse kulkevan virran suuruus riippuu erityisesti virtatiestä, eli miten ihminen kytkeytyy piiriin ja mistä virta kiertää Riippuu siten myös järjestelmän rakenteesta ja erityisesti maadoitustavasta Pienjänniteverkot yleensä tehollisesti maadoitettuja (TN), jolloin tyypillinen virtatie kulkee kädestä jalkoihin Tero Kaipia 24

25 Kehon hetkellinen kokonaisimpedanssi Lyhyet virtapulssit Ihmiskehon lävitse menevässä virrassa aina alkupiikki, riippumatta aiheuttaako sen DC- vai AC-jännite R 0, eli Ihmiskehon alkuresistanssi kosketusjännitteen alkuhetkellä ihmiskehon kapasitanssit ovat varaamattomina => R 0 on likimäärin Z i (riippuu virtatiestä) Jännitteellisen osan kosketushetkellä ihmisen läpi hetkellisesti sysäysvirta, joka vaimenee kosketusjännitteen suuruutta ja taajuutta vastaavaksi Ihmiskehon RC-piirin aikavakio τ = RC ( 1,2 ms) R 0 ainoa lyhyiden virtapulssien huippuarvoa rajoittava tekijä I I I RMS kosketushetki t Tero Kaipia 25

26 50 Hz vaihtovirran suuruuden vaikutus (keskimäärin) 30 ma tai suurempi virta tappava!!! Tero Kaipia 26

27 50 Hz vaihtovirta 230 VAC sähkö on hengenvaarallista Pääasiallinen kuolinsyy sähköiskutapaturmissa on kammiovärinä 230V I = = 2000Ω 115mA Suuremmilla jännitteillä palovammat pahenevat ja kammiovärinän riski kasvaa Tero Kaipia 27

28 50 Hz vaihtovirta Virran suuruuden lisäksi vaikutusajalla kriittinen merkitys Virtapulssin osuessa haavoittuvaan jaksoon syntyy kammiovärinä Lähde: D1-98 Sydänjakson pituus keskimäärin 0,8 s Sähköisku hengenvaarallinen, jos sen pituus ylittää sydänjakson pituuden yli 30 ma virralla kammiovärinän todennäköisyys kasvaa nopeasti ajan funktiona Tero Kaipia 28

29 50 Hz vaihtovirta ja kammiovärinän riski Virran vaikutusaika [ms] tuntoraja kouristusraja kammiovärinä Kehon virta [ma] 5% 50% Tero Kaipia 29

30 Tyypillinen vikavirtapiiri (johon ihminen tahattomasti kytkeytyy) PK L PEN N PE U t kosketusjännite I t Tero Kaipia 30

31 Yhteenveto virran fysiologisista vaikutuksista Vieras sähkövirta estää lihasten laukeamisen ja aiheuttaa lihaskouristuksen. Tämä estää sähköiskun saanutta avaamasta käsiään sähköjohdosta, vaikka aivoista lähteekin avauskäsky tuntoraja n. 0.5 ma Kouristusraja n ma Hengenvaara, kammiovärinän riski 30 ma lisäksi palovammoja >50 ma 50 Hz vaihtosähkön värähtelynopeus on 6000 värähdystä minuutissa ja sydämen Vaihtovirta aiheuttaa sydämen normaalia nopeamman toiminnan, eli sydänkammiovärinän sydän ei kykene pumppaamaan verta, verenkiero häiriytyy hapen puute ja aivojen vaurioituminen muutamassa minuutissa Sydänkammiovärinän riskin vuoksi vaihtovirta tasavirtaa vaarallisempaa Suuri virta aiheuttaa elimistöön palovammoja ja nesteen kiehumista ja edelleen siitä johtuen solujen kuolemisen Tero Kaipia 31

32 Knoppitieto: Vikavirtasuojakatkaisija Lisäsuojaksi mm. kosteiden tilojen asennuksille ja kaikille vapaasti maallikon käytettäville pistorasioille ja kiinteistöjen ulkoasennuksille Toiminta perustuu suojamaadoituksiin vian seurauksena vuotavan virran mittaukseen Henkilösuojaukseen max. 30 ma laukaisuvirran vikavirtasuojaa, tyyppi A tai B Tyyppi A: Toimii vaihtovirralla ja pulssimaisella tasavirralla Tyyppi B: Toimii vaihto- ja tasavirralla Tyyppi AC: Toimii vain vahtovirralla, ei henkilösuojaukseen Palosuojaukseen voidaan käyttää max. 300 ma laukaisuvirran vikavirtasuojaa Kuvat: D Tero Kaipia 32

33