Действие электрического тока на организм человека

Современные предприятия оснащены большим количеством электрических приборов, аппаратов и машин. Пользование электроэнергией связано с опасностью поражения человека электрическим током.

Наиболее распространенными причинами электротравматизма являются:

¨ появление напряжения там, где его в нормальных условиях быть не должно (на корпусах оборудования, на металлических конструкциях сооружений и т.д.); чаще всего это происходит вследствие повреждения изоляции;

¨ возможность прикосновения к неизолированным токоведущим частям при отсутствии соответствующих ограждений;

¨ воздействие электрической дуги, возникающей между токоведущей частью и человеком в сетях напряжением выше 1000В, если человек окажется в непосредственной близости от токоведущих частей;

¨ прочие причины; к ним относятся: несогласованные и ошибочные действия персонала, подача напряжения на установку, где работают люди, оставление установки под напряжением без надзора, допуск к работам на отключенном электрооборудовании без проверки отсутствия напряжения и т.д.

Анализ причин несчастных случаев на производстве сопровождающихся временной утратой трудоспособности, показывает, что число травм, вызванных электрическим током, составляет всего 0,5—1% общего их числа. Однако несчастные случаи, заканчивающиеся инвалидностью или смертью пострадавшего, в 40% случаев являются следствием поражения электрическим током, т.е. больше, чем по какой-либо другой причине. При этом до 80 % таких несчастных случаев приходится на электроустановки напряжением до 1000В, а чаще всего на имеющие самое широкое распространение электроустановки до 127-380В,

Различают два основных вида поражения электрическим током: местные электрические травмы и электрические удары. Зачастую имеют место оба вида одновременно.

Местные электрические травмы - это травмы, вызванные воздействием электрического тока или электрической дуги. Различают электрические ожоги и знаки, металлизацию кожи, электроофтальмию и механические повреждения.

Электрические ожоги являются наиболее распространенным видом электротравм. Они могут явиться следствием

1. непосредственного действия тока на кожу и ткани (контактный ожог), возникающего при прохождении тока через тело человека в результате его контакта с токоведущей частью;

2. действия электрической дуги без прохождения тока через тело человека (дуговой ожог), обусловленного большой энергией и высокой температурой дуги (как правило, эти ожоги являются результатом коротких замыканий);

3. совместного воздействия электрического тока и дуги.

Электрические знаки представляют собой четко очерченные пятна серого или бледно-желтого цвета на поверхности кожи круглой или овальной формы с углублением посередине. Иногда форма знака соответствует форме токоведущей части, которой коснулся пострадавший. Электрические знаки безболезненны и не требуют лечения.

Металлизация кожи — это проникновение в верхние слои кожи мельчайших частичек расплавленного под действием электрической дуги металла. Обычно наблюдается при коротких замыканиях, отключениях рубильников под нагрузкой и т. п.

Электроофтальмия — воспаление наружных оболочек глаз, возникающее в результате воздействия мощного потока ультрафиолетовых лучей от электрической дуги. Обычно болезнь продолжается несколько дней. В случае поражения роговой оболочки лечение более сложное и длительное.

Механические повреждения являются косвенным результатом воздействия электрического тока - резких непроизвольных судорожных сокращений мышц под действием тока, проходящего через тело человека, вследствие чего могут произойти разрывы кожи, кровеносных сосудов и нервной ткани, а также вывихи суставов и даже переломы костей. Эти повреждения зачастую требуют длительного лечения.

Электрический удар - это возбуждение живых тканей организма проходящим через него электрическим током, сопровождающееся непроизвольными судорожными сокращениями мышц, в том числе мышц сердца и легких, в результате чего может наступить нарушение или прекращение деятельности важнейших систем человеческого организма — дыхательной и кровообращения.

Факторы, определяющие тяжесть исхода воздействия электрического тока на человека.

Тяжесть исхода воздействия на человека электрического тока определяется:

· величиной, родом и частотой тока,

· электрическим сопротивлением тела и индивидуальными свойствами человека,

· продолжительностью действия,

· направлением прохождения тока через тело,

· схемой включения в цепь тока и условиями среды.

Величина тока, протекающего через тело человека, является главным фактором, определяющим исход поражения: чем больше ток, тем опаснее его действие.

Ощутимый ток. Человек начинает ощущать проходящий через него переменный ток величиной 0,5-1,5 мА (при 50 Гц), а постоянный — 5-7 мА. Этот ток называется ощутимым, а наименьшее его значение — порогом ощутимости. Сам по себе он является безопасным. Однако может явиться косвенной причиной несчастного случая, поскольку человек, почувствовав внезапное воздействие тока, может неосознанно допустить неправильные действия.

Неотпускающий ток. Переменный ток величиной 10-15 мА (при 50 Гц), а постоянный 50—80 мА вызывает болезненные судороги мышц, которые человек преодолеть не в состоянии - не может разжать руку, которой касается токоведущей части электроустановки, отбросить от себя провод. Такой ток называется неотпускающим. Непосредственной угрозы для жизни он не представляет, но если человек немедленно не будет исключен из электрической цепи, ток с течением времени резко возрастает вследствие понижения сопротивления кожи человека на контакте с токоведущим элементом, что может привести к его гибели.

Смертельно опасный ток. Переменный ток величиной 50 мА (при 50 Гц) непосредственно влияет мышцу сердца и считается смертельно опасным для человека.

Род и частота тока в значительной степени определяют опасность поражения. Наиболее опасным является переменный ток частотой от 20 до 200Гц. Повышение частоты свыше 1000Гц сопровождается заметным снижением опасности поражения, но при частотах 100кГц и более сохраняется опасность ожогов. Постоянный ток напряжением до 500В в 4-5 раз безопаснее для человека, чем переменный промышленной частоты того же значения. При напряжении свыше 500В постоянный ток становится опаснее переменного промышленной частоты.

Электрическое сопротивление тела человека определяется сопротивлением рогового слоя кожи. При сухой чистой и неповрежденной коже сопротивление тела человека достигает от 500 до 500000 Ом. При увлажнении и загрязнении кожи сопротивление резко уменьшается, значительно повышая опасность поражения. При расчетах защитных устройств сопротивление тела человека переменному току промышленной частоты принимается равным 1000 Ом.

Длительность протекания тока через тело человека влияет на исход поражения вследствие того, что со временем ток резко возрастает за счет уменьшения сопротивления кожи, наступающего вследствие ее разрушения на контакте с токоведущим проводником. Через 30с сопротивление тела человека протеканию тока уменьшается примерно на 25 %, а через 90с - на 70% от первоначального. Поэтому при оказании помощи пострадавшему необходимо как можно быстрее освободить его от воздействия тока.

Направление пути прохождения тока через тело также влияет на исход поражения электрическим током.

Оказывается, что ток в теле человека проходит не обязательно по кратчайшему пути. Наиболее опасным является прохождение тока через дыхательные органы и сердце по продольной оси (от головы к ногам).

Часть общего тока, проходящего через сердце:

¨ путь рука – рука – 3,3% общего тока;

¨ путь левая рука – ноги – 3,7% общего тока;

¨ путь правая рука – ноги – 6,7% общего тока;

¨ путь нога – нога – 0,4% общего тока.

Таким образом, наиболее опасным является путь прохождения тока через жизненно важные органы: сердце, легкие, голову. Менее опасен путь прохождения тока от ноги к ноге.

Индивидуальные свойства человека — состояние здоровья, подготовленность к работе (мобилизация внимания) и другие факторы - также сказываются на исходе поражения током. Исход поражения лиц с заболеваниями сердца и других органов или при различных болезненных состояниях бывает тяжелее, чем здоровых.

Схема включения человека в электрическую цепь является весьма важным фактором, определяющим тяжесть исхода поражения током. Человек может включиться в цепь тока между двумя проводами, одним проводом и землей, двумя проводами и землей, двумя точками земли, имеющими разные потенциалы.

Наиболее характерными и часто встречающимися являются первые две схемы. Применительно к наиболее распространенным трехфазным сетям переменного тока первую схему обычно называют двухфазным, а вторую — однофазным прикосновением к электрической цепи.

Двухфазное прикосновение (рис. 1,а) - одновременное прикосновение к двум фазам электроустановки, находящейся под напряжением. Такое прикосновение является наиболее опасным, так как в этом случае человек оказывается под полным линейным напряжением сети, вследствие чего через него пойдет ток величиной

где  — линейное напряжение сети, В;  — сопротивление тела человека, Ом.

В трехфазной сети переменного тока это составит величину I_ч = 380/1000 = 0,38А=380мА, что значительно больше смертельно опасного тока.

При двухфазном прикосновении опасность поражения током не уменьшается и в том случае, если человек будет надежно изолирован от земли, т.е. если у него будет резиновая (на резиновой подошве) обувь или он будет стоять на диэлектрическом полу (коврике).

Однофазное прикосновение менее опасно, чем двухфазное, поскольку напряжение, под которым оказывается человек, не превышает фазного, т.е. меньше линейного в 1,73 раза. На величину этого тока влияет также режим нейтрали источника тока, сопротивление его обуви и некоторые другие факторы. Например, однофазное включение в сеть с глухозаземленной нейтралью (рис. 1, б) при нормальном режиме работы сети (т.е. нет замыкания на землю) подвергает человека воздействию тока

где U_Ф – фазное напряжение тока, В;

R_Ч = 50000,

R_п = 60000,

R_Н = 4 – сопротивление соответственно обуви, пола, электрической нейтрали, ОМ.

Подставив их значения в формулу, получим Iч 2мА, что безопасно для человека.

В сетях напряжением выше 1000В опасность одно- и двухфазного прикосновения практически одинакова и не зависит от режима нейтрали. Любое из этих включений опасно, так как величина тока, протекающего через тело человека, всегда превышает смертельно опасное значение.

Величина тока, который может пройти через тело человека, зависит от совокупности многих факторов. Поэтому при установлении границы безопасных условий ориентируются не на величину тока, а на смертельно опасное напряжение

,

где  - смертельно допустимый ток (50мА=0,05А)

При замыкании токоведущих частей непосредственно на землю или на имеющие связь с землей корпуса электрооборудования и токоведущие основания электрический ток растекается от места замыкания равномерно во все стороны, создавая опасность действия на человека напряжения шага.

Напряжение шага — напряжение между точками цепи тока, находящимися одна от другой на расстоянии шага, на которых одновременно стоит человек. По мере удаления от места замыкания плотность тока в земле уменьшается, так как увеличивается объем земли, по которому проходит ток. На расстоянии от места замыкания 20 м и более плотность тока становится настолько малой, что практически принимается равной нулю.

При обнаружении замыкания на землю запрещается приближаться к месту замыкания на расстояние менее 4м в закрытых помещениях и менее 8м на открытой местности. Приближение на более близкое расстояние допускается только для производства работ по ликвидации замыкания на землю и оказания первой помощи пострадавшим. В этих случаях следует пользоваться электрозащитными средствами (диэлектрическими галошами, ботами, перчатками).

При выходе из опасной зоны или входе в нее для оказания первой помощи следует удаляться от места замыкания или приближаться к нему прыжками на одной или двух ногах либо мелкими шагами, не превышающими длину стопы.

Исход воздействия электрического тока на человека во многом определяет окружающая среда. При перегреве организма снижается его сопротивление, поэтому с увеличением температуры окружающей среды тяжесть поражения электрическим током увеличивается. Опасность поражения электрическим током возрастет с увеличением влажности и запыленности атмосферного воздуха.

Сырость, токопроводящая пыль, едкие пары и газы действуют разрушающе на изоляцию электроустановок, снижая ее сопротивление. При этом возникает потенциальная опасность перехода напряжения на конструктивные элементы электрооборудования (корпуса, станины, кожухи), которых касаются люди. Условия окружающей среды определяют особые требования к конструкции, размещению и эксплуатации электроустановок.

Согласно Правилам устройства электроустановок (ПУЭ) все помещения по степени опасности поражения людей электрическим током делятся на три класса: без повышенной опасности, с повышенной опасностью, особо опасные.

Помещения без повышенной опасности — это сухие беспыльные помещения с нормальной температурой воздуха и с изолирующими (например, деревянными) полами. Примером их могут служить административные помещения, где монтаж электрических устройств может производиться с применением проводов без повышенной изоляции и с установкой любых выключателей, штепсельных розеток и светильников.

Помещения с повышенной опасностью характеризуются наличием хотя бы одного из следующих условий:

ü сырости — относительная влажность воздуха длительно превышает 75 %;

ü под действием различных тепловых излучений температура воздуха постоянно или периодически (более одних суток) превышает 35°С;

ü выделения токопроводящей технологической пыли в таком количестве, что она может оседать на проводах, проникать внутрь электрических машин и аппаратов;

ü токопроводящих полов (металлических, земляных, железобетонных, кирпичных и т. п.);

ü возможности одновременного прикосновения человека к имеющим соединение с землей металлоконструкциям зданий, механизмам, с одной стороны, и к металлическому электрооборудованию - с другой.

Помещения особо опасные характеризуются наличием одного из следующих условий:

ü особой сырости — относительная влажность воздуха близка к 100 % (потолок, стены, пол и предметы, находящиеся в помещении, покрыты влагой);

ü химически активной или органической среды - постоянно и в течение длительного времени содержатся агрессивные пары, газы, жидкости, образуются отложения или плесень, действующие разрушающе на изоляцию и токоведущие части электрооборудования;

ü одновременно наличия двух и более условий, свойственных помещениям с повышенной опасностью.

Категорию помещений и условий работ по степени опасности поражения людей электрическим током определяют лица, ответственные за электрохозяйство, исходя из местных условий и в соответствии с данной классификацией.

Правильный выбор электрооборудования, и эксплуатация его с учетом условий окружающей среды повышают электробезопасность.

Применяемое электрическое оборудование по конструкции, исполнению, способу установки, качеству изоляции должно отвечать условиям эксплуатации.

Работники предприятий, на которых эксплуатируются электроустановки, обязаны знать и выполнять соответствующие правила и производственные инструкции. Обслуживание и текущий ремонт электрооборудования поручаются только лицам электротехнического персонала.

На каждом предприятии ежегодно должен составляться и строго выполняться график профилактических уходов и текущих ремонтов электрооборудования.