Воздействия электрического тока на человека

Воздействия электрического тока на человека чрезвычайно разнообразны.

По характеру воздействия различают: термические, биологические, электролитические, химические и механические повреждения.

Термическое действие тока проявляется ожогами отдельных участков тела; обугливанием кожи и мягких тканей; нагревом до высокой температуры органов, расположенных на пути прохождения электрического тока, кровеносных сосудов и нервных волокон, вызывающим в них функциональные расстройства.

Электролитическое действие тока проявляется в разложении различных жидкостей организма на ионы, нарушающем их свойства.

Химическое действие тока выражается в возникновении химических реакций в крови, лимфе, нервных волокнах с образованием новых веществ, несвойственных организму.

Биологическое действие тока проявляется в раздражении и возбуждении тканей организма, возникновении судорог, в остановке дыхания, изменении режима сердечной деятельности.

Механическое действие тока приводит к сильным сокращениям мышц, вплоть до их разрыва, к разрывам кожи, кровеносных сосудов, переломам костей, вывихам суставов, расслоению тканей.

Опасное воздействие ЭМП на живые организмы и человека проявляется обычно в воздействии на них силовых электрических установок при попадании живого организма в электрическую цепь этих установок. Эта ситуация может возникнуть при случайном прикосновении к частям электроустановки, находящимся под напряжением, при повреждении электроустановок и появлении электрического напряжения электроустановки на корпусах электрического оборудования или поверхности земли, на которых при нормальном режиме работы электроустановки ЭМП отсутствовало. При опасном кратковременном воздействии ЭМП на человека различают напряжение прикосновения и напряжение шага.

Напряжением прикосновения называют разность потенциалов между двумя точками электрической цепи, которых касается человек. В последнее время некоторые специалисты предлагают разделять прикосновение на прямое прикосновение (с токоведущими частями, находящимися под напряжением) и косвенное прикосновение (с открытыми проводящими частями, оказавшимся под напряжением при повреждении изоляции), что на взгляд автора не отвечает интересам ясности понимания вопросов, поэтому в дальнейшем эти термины опущены.

Напряжением шага называют разность потенциалов поверхности земли на расстоянии шага.

Организм человека представляет собой некую электроэнергетическую систему, в которой имеется управляющая система в виде центральной нервной системы, вырабатывающей с помощью головного мозга управляющие электрические импульсы (биотоки мозга), которые распространяются по нервным тканям и управляют работой органов человеческого тела и любыми двигательными реакциями с помощью системы рецепторов и мышечной системы.

С точки зрения величин, характеризующих внутреннее электромагнитное поле человека или внутреннюю “электрическую цепь”, состоящую из нервных тканей, следует иметь в виду, что внутренний потенциал в клетках не превышает 100 мкВ, а биотоки 30 мкА.

С точки зрения физиологического действия на организм человека следует различать два уровня напряжений и токов, при которых происходят существенно различающиеся явления, сопровождающие протекание тока через тело человека при случайных прикосновениях, а именно:

n высокий уровень - разрушающее тонкую структуру тканей действие (тепловое и электролитическое разрушение), вызывающее электрический пробой живой ткани с образованием узкого канала, по которому протекает весь ток, сопровождающееся тяжелыми ожоговыми повреждениями конечностей в месте контакта с электроустановкой, характеризующееся напряжениями выше 600...1000 В и токами более 500 мА.

n низкий уровень - раздражающее и болевое действие, характеризующееся напряжениями прикосновения до 600 В и токами менее 500 мА, протекающими по нервным и мышечным тканям организма;

Наличие двух уровней физиологического действия напряжений прикосновения и токов, по существу, явилось причиной разделения ЭУ в отношении мер безопасности на ЭУ до и выше 1000 В (Правила техники безопасности при эксплуатации электротехнических установок промышленных предприятий, изд.1954 г.).

Разный уровень физиологического действия и специфика последствий электрической травмы при этих уровнях послужили причиной существовавшего длительное время необъяснимого “феномена электрической травмы”, когда удельное число смертельных исходов при получении электрических травм напряжением выше 1000 В оказывалось меньшим по сравнению с удельным числом смертельных исходов при получении электрических травм при напряжениях до 1000 В. При этом, как правило, при прикосновениях в ЭУ выше 1000 В смертельный исход не наступал даже при наличии тяжёлых ожоговых травм, приводящих к ампутации конечностей. В ЭУ ниже 1000 В смертельный исход часто наступает при отсутствии каких-либо ожогов или электрических знаков (меток) на поверхности кожи.

Действие на организм человека переменного тока промышленной частоты низкого уровня наблюдается в ЭУ до 1000 В при случайных прикосновениях к электрооборудованию, а в ЭУ выше 1000 В при возникновении на заземлённых конструкциях (при повреждениях изоляции электроустановки) напряжений прикосновения, а на территории ЭУ шаговых напряжений.

Действие на организм человека переменного тока промышленной частоты высокого уровня наблюдается при случайных прикосновениях к токоведущим частям в ЭУ выше 1000 В. В этих случаях электрическая травма сопровождается тяжёлыми ожогами и тепловыми повреждениями тканей конечностей. Отсутствие летального исхода наблюдаются только в том случае, если тепловые и электролитические явления при протекании электрического тока, не нанесли органам тела повреждения, несовместимые с жизнедеятельностью организма.

По степени воздействия на человека различают три пороговых значения тока: ощутимый, неотпускающий и фибрилляционный.

Ощутимым называют электрический ток, который при прохождении через организм человека вызывает ощутимое раздражение. Ощущение от протекания переменного электрического тока, как правило, начинается от значения 0,6 мА.

Неотпускающим называют ток, который при прохождении через организм человека вызывает непреодолимые судорожные сокращения мышц рук, ног или других частей тела, соприкасающихся с токоведущим проводником. Человек не может самостоятельно оторваться от токоведущей части проводника.

Фибрилляционным называется ток, вызывающий при прохождении через организм человека фибрилляцию сердца —разновременные некоординированные сокращения отдельных мышечных волокон сердца, в конечном итоге приводящие к остановке сердца и параличу дыхания.

Степень поражения электрическим током зависит от:

• общего электрического сопротивления или обратного ему параметра — проводимости организма, которые зависят от индивидуальных особенностей тела человека;

• параметров электрической цепи (напряжение, сила и род тока, частота колебаний), под действие которой попал человек;

• пути прохождения тока через тело человека;

• условий включения в электросеть;

• продолжительности воздействия;

• условий внешней среды (температура, влажность, наличие токопроводящей пыли и др.).

Электросопротивление тела человека снижают такие показатели, как физиологическое и психологическое состояние (утомление, алкогольное опьянение, голод, заболевание, эмоциональное возбуждение).

Общее электрическое сопротивление человеческого организма суммируется из сопротивлений каждого из участков тела, расположенных на пути прохождения тока. Наибольшее электросопротивление имеет верхний роговой слой кожи, в котором отсутствуют нервные окончания и кровеносные сосуды. При влажной или поврежденной

коже электросопротивление составляет около 1000 Ом. При сухой, без повреждений, кожи электросопротивление многократно возрастает.

Тяжесть поражения человека пропорциональна силе тока, прошедшего через его тело. Ток силой более 0,05 А может быть смертельным при продолжительности воздействия 0,1 с. Но ток, проходящий через тело человека, зависит от напряжения, под которым оказался пострадавший, и суммарного электрического сопротивления цепи, в которое входит и

электросопротивление тела человека.

Переменный ток более опасен, чем постоянный, однако при высоком напряжении (более 500 В) опаснее становится постоянный ток.

Наиболее опасен частотный диапазон переменного тока от 20 до 100 Гц. Основная масса промышленного оборудования работает на частоте 50 Гц (входящей в этот опасный диапазон). Высокочастотные токи менее опасны. Токи высокой частоты могут вызвать лишь поверхностные ожоги, так как они распространяются только по поверхности тела человека.

Путь тока через тело человека определяет степень поражения организма. Наиболее часто в практике встречаются такие варианты:

• человек дотрагивается двумя руками до токоведущих проводов или частей

оборудования, находящихся под напряжением. Путь этот принято называть «рука—рука»;

• при прикасании одной рукой к источнику тока, стоя двумя ногами на земле; путь протекания тока «рука—ноги»;

• при стекании тока на землю от неисправного электрооборудования. Земля в радиусе до 20 м получает потенциал напряжения, уменьшающийся с удалением от заземлителя. Человек, стоящий обеими ногами в этой зоне, оказывается под разностью потенциалов, так как каждая из его ног получает разный потенциал напряжения, зависящий от удаленности от заземлителя. В результате возникает электрическая цепь «нога—нога», напряжение которой называют шаговым;

• прикосновение головой к токоведущим частям, где путь тока будет: «голова—руки» или «голова—ноги».

Наиболее опасно, когда в зону поражения попадают жизненно важные органы и системы организма — головной мозг, сердце, легкие Это цепи: «голова—руки», «голова—ноги», «руки—ноги», «рука—рука».

Протекание постоянного тока по телу человека вызывает болевое ощущение в месте прикосновения и в суставах конечностей. Как правило, воздействие постоянного тока на организм человека вызывает ожоги или болевой шок, который в тяжелых случаях может привести к остановке дыхания или сердца.

При напряжениях прикосновения ниже 600 В электрический ток протекает по всем тканям тела человека, распределяясь обратно пропорционально удельным электрическим сопротивлениям отдельных тканей организма. Наименьшее удельное сопротивление имеют нервные ткани (около 50 Ом·м), наибольшее удельное сопротивление — костная ткань (около 200 Ом·м). Продолжительность воздействия тока часто является фактором, от которого зависит конечный исход поражения. Чем продолжительнее воздействие электрического тока на организм человека, тем тяжелее последствия поражения. Через 30 с сопротивление тела человека протеканию тока падает примерно на 25 %, а через 90 с — на 70 %.

Условия внешней среды, окружающей человека в ходе производственной деятельности, могут существенно повысить опасность поражения электрическим током. К ним относятся: неблагоприятный микроклимат (повышенная температура и влажность, недостаточная подвижность воздуха); токопроводящая пыль в воздухе рабочей зоны; тяжелая физическая работа с повышенным потоотделением, уменьшающим электросопротивление поверхностного слоя кожи.

Все работники, принимаемые для выполнения работ в электроустановках, должны иметь профессиональную подготовку, соответствующую характеру выполняемой работы.

Предупреждение поражения человека электрическим током и профилактическая работа включают в себя следующие мероприятия:

• применение малого напряжения;

• защиту от случайного прикосновения человека к токоведущим частям;

• изоляцию токоведущих частей;

• защитное заземление или зануление;

• защитное отключение;

• выбор производственных помещений по условиям выполнения работ;

• защиту от опасного воздействия статического электричества;

• использование средств коллективной и индивидуальной защиты;

• организационные и правовые меры.

Применение малого напряжения. Малым напряжением считают напряжение, не

превышающее 42 В. Его применяют в целях уменьшения опасности поражения человека электрическим током. Оно используется для питания ручного электрифицированного инструмента, переносных светильников и местного освещения в особо опасных помещениях и помещениях с повышенной опасностью.

Согласно ПУЭ для производственных условий предусмотрено применение двух малых напряжений—12 В и 36 В. Для светильников местного стационарного освещения, переносных светильников и электроинструмента в помещениях с повышенной опасностью безопасным напряжением считают 36 В. Безопасным для переносных светильников при работе внутри металлических резервуаров, котлов, в осмотровых канавах, в сырых помещениях принято считать напряжение до 12 В.

При электросварочных работах устанавливают величину напряжения 65 В.

Распространить применение безопасного напряжения на все электрические устройства не представляется возможным, так как уменьшение рабочего напряжения ведет к уменьшению мощности, что экономически нецелесообразно.

Для защиты от случайного прикосновения человека к токоведущим частям электроустановок опасную зону ограждают. Ограждения выполняют в виде переносных щитов, стенок, экранов, располагаемых в непосредственной близости от опасного оборудования или открытых токоведущих шин. Незащищенное электрооборудование размещают также на недоступной высоте в помещениях.

Часто оградительные устройства применяют совместно с сигнализацией и блокировкой, которые предотвращают несанкционированный доступ к опасному оборудованию. Конструкция блокировочных устройств по принципу действия бывает механической, электрической, электромагнитной, что позволяет осуществлять автоматическое отключение напряжения на защищаемом участке.

Для защиты от случайного прикосновения токоведущие части и детали электрооборудования изолируют. Электрическая изоляция — это слой диэлектрика, которым покрывают токоведущие части оборудования.

Для повышения надежности и электробезопасности оборудования используют двойную изоляцию, состоящую из рабочей и дополнительной.

Для предупреждения человека о расположении объектов с опасными и (или) вредными для человека производственными факторами, устанавливают знаки безопасности (плакаты). Для защиты людей от поражения электрическим током при прикосновении к металлическим нетоковедущим частям, которые могут оказаться под напряжением в результате повреждения электроизоляции, используют заземление или зануление.

Заземление — преднамеренное соединение точки системы электроустановки с заземляющим устройством. Защитное заземление — заземление частей электроустановки с целью обеспечения электробезопасности. Заземлению подлежат корпуса электрических машин и инструментов, осветительной арматуры, каркасы распределительных щитов и др.

Его выполняют во всех случаях при напряжении переменного тока 380 В и выше и постоянного тока напряжением 440 В и выше.

Заземлители— проводники, находящихся в соприкосновении с землей. Используются специально забиваемые вертикально в землю металлические стержни или трубы диаметром 25…50 мм и длиной 2…3 м; металлические конструкции зданий, металлические трубы водопроводов, свинцовые оболочки кабелей, имеющие контакт с землей. Их использование сокращает расходы на работы по устройству специальных заземлений.

В случае появления напряжения на корпусе электроустановки с защитным заземлением электрический ток пройдет по параллельной цепи защитного заземления, но не через тело человека.

Зануление — это вид защиты, представляющий собой соединение металлических частей установки, не находящихся под напряжением, с заземленным в трансформаторном пункте нулевым проводом. Защитное зануление выполняют в электроустановках переменного тока до 1000 В с заземленной нейтралью. Защитный эффект зануления заключается в срабатывании защитных аппаратов (предохранителей, автоматических выключателей) с малым временем отключения, уменьшая длительность замыкания на

корпус, а следовательно, в сокращении времени воздействия электрического тока на человека.

Защитное отключение — это система защиты, обеспечивающая электробезо-

пасность путем быстрого автоматического отключения электроустановки при возникновении на ее корпусе опасного напряжения. Продолжительность срабатывания защитного отключения составляет 0,1...0,2 с.