Факторы опасности поражения электрическим током. Факторы поражения электрическим током. Степени поражения. Самые вероятные маршруты

Воздействия электрического тока на человека по характеру и по его видам чрезвычайно разнообразны. Они зависят от множества факторов.

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

Термическое действие тока проявляется ожогами отдельных участков тела, почернением и обугливанием кожи и мягких тканей; нагревом до высокой температуры органов, расположенных на пути прохождения тока, кровеносных сосудов и нервных волокон. Фактор нагрева вызывает функциональные расстройства в органах и системах человеческого тела.

Электролитическое действие тока выражается в разложении различных жидкостей организма на ионы, нарушающие их свойства.

Химическое действие тока проявляется в возникновении химических реакций в крови, лимфе, нервных волокнах с образованием новых веществ, не свойственных организму.

Биологическое действие приводит к раздражению и возбуждению живых тканей организма, возникновению судорог, остановке дыхания, изменению режима сердечной деятельности.

Механическое действие тока выражается в сильном сокращении мышц, вплоть до их разрыва, разрывам кожи, кровеносных сосудов, переломе костей, вывихе суставов, расслоении тканей.

По видам поражения различают: электротравмы и электрические

Электротравмы — это местные поражения (ожоги, электрические знаки, металлизация кожи, механические повреждения, электроофтальмия).

Токовые ожоги подразделяются на контактные и дуговые. Контактные возникают в месте контакта кожи с токоведущей частью электроустановки напряжением не выше 2 кВ, дуговые — в местах, где возникла электрическая дуга, обладающая высокой температурой и большой энергией. Дуга может вызвать обширные ожоги тела, обугливание и даже полное сгорание больших участков тела.

Электрические знаки — это уплотненные участки серого или бледно-желтого цвета на поверхности кожи человека, подвергнувшейся действию тока. Как правило, в месте электрического знака кожа теряет чувствительность.

Металлизация кожи — внедрение в верхние слои кожи мельчайших частиц металла, расплавившегося под действием электрической дуги или заряженных частиц электролита из электролизных ванн.

Электроофтальмия — воспаление наружных оболочек глаз в результате воздействия мощного потока ультрафиолетового излучения от электрической дуги. Возможно повреждение роговой оболочки, что особенно опасно.

Электрические удары — это общие поражения, связанные с возбуждением тканей проходящим через них током (сбои в функционировании центральной нервной системы, органов дыхания и кровообращения, потеря сознания, расстройства речи, судороги, нарушение дыхания вплоть до его остановки, мгновенная смерть).

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

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

Неотпускающим называют ток, который при прохождении через человека вызывает непреодолимые судорожные сокращения мышц рук, ног или других частей тела, соприкасающихся с токоведущим проводником. Переменный ток промышленной частоты, протекая по нервным тканям, воздействует на биотоки мозга, вызывая эффект «приковывания» к неизолированному проводнику тока в месте контакта с ним. Человек не может самостоятельно оторваться от токоведущей части.

Фибрилляционный называют ток, который при прохождении через организм вызывает фибрилляцию сердца (разновременные некоординированные сокращения отдельных мышечных волокон сердца). Фибрилляция может привести к остановке сердца и параличу дыхания.

Степень поражения электрическим током зависит от электрической проводимости или от обратного ему параметра — общего электрического сопротивления организма. Они, в свою очередь, определяются:

Индивидуальными особенностями тела человека;

Параметрами электрической цепи (напряжением, силой и родом тока, частотой его колебаний), под действие которой попал работник;

Путем прохождения тока через тело человека;

Условиями включения в электросеть;

Продолжительностью воздействия;

Условиями внешней среды (температурой, влажностью, наличием токопроводящей пыли и др.).

Низкое электрическое сопротивление организма способствует более тяжелым последствиям поражения. Электрическое сопротивление тела человека снижается вследствие неблагоприятных физиологических и психологических состояний (утомление, заболевание, алкогольное опьянение, голод, эмоциональное возбуждение).

Общее электрическое сопротивление человеческого организма суммируется из сопротивлений каждого участка тела, расположенного на пути прохождения тока. Каждый участок обладает своим сопротивлением. Наибольшее электросопротивление имеет верхний роговой слой кожи, в котором отсутствуют нервные окончания и кровеносные сосуды. При влажной или поврежденной коже сопротивление составляет около 1000 Ом. При сухой коже без повреждений оно многократно возрастает. При электропробое наружного слоя кожи полное сопротивление тела человека значительно снижается. Сопротивление кожи падает тем быстрее, чем длительнее процесс протекания тока.

Тяжесть поражения человека пропорциональна силе тока, прошедшего через его тело. Ток силой более 0,05 А может смертельно травмировать человека при продолжительности воздействия 0,1 с.

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.

Степень поражения организма во многом определяет путь, по которому электрический ток проходит через тело человека. Наиболее часты в практике варианты 1, 2, 5, 6, 7, показанные на рис. 2.1.

Рис. 2.1. Варианты путей прохождения электрического тока через тело человека: 1 — «рука—рука».; 2 — «рука—ноги»; 5 — «нога—нога»; 6 — «голова—ноги»; 7 — «голова—рука»

Человек дотрагивается двумя руками до токоведущих проводов или частей оборудования, находящихся под напряжением. В этом случае движение тока идет от одной руки к другой через легкие и сердце. Путь этот принято называть «рука — рука»;

Человек стоит двумя ногами на земле и прикасается одной рукой к источнику тока. Путь протекания тока в этом случае называют «рука — ноги». Ток проходит через легкие и, возможно, через сердце;

Человек стоит обеими ногами на земле в зоне стекания на землю тока от неисправного электрооборудования, выполняющего в данном случае роль заземлителя. Земля в радиусе до 20 м получает потенциал напряжения, уменьшающийся с удалением от заземлителя. Каждая из ног человека получает разный потенциал напряжения, определяемый удаленностью от неисправного электрооборудования. В результате возникает электрическая цепь «нога — нога», напряжение в которой называют шаговым;

Прикосновение головой к токоведущим частям может создать цепь, где путь тока будет «голова — руки» или «голова — ноги».

Наиболее опасными являются те варианты, при реализации которых в зону поражения попадают жизненно важные системы организма, — головной мозг, сердце, легкие. Это цепи: «голова — рука», «голова — ноги», «руки — ноги», «рука — рука».

Пример. Переменный ток частотой 50 Гц и напряжением 220 В, являющийся стандартным для отечественных электрических сетей, при прохождении по пути «рука — ноги» в зависимости от силы тока может оказывать различное воздействие. Так, если сила тока составляет 0,6—1,5 мА, он уже ощутим. Ему сопутствует слабый зуд, легкое дрожание пальцев. При силе тока 2,0—2,5 мА появляются болевые ощущения и сильное дрожание пальцев. При силе тока 5,0—7,0 мА возникают судороги кистей рук. Ток силой 20,0—25,0 мА — это уже неотпускающий ток. Человек не может самостоятельно оторвать руки от проводника, наблюдаются сильные боли и судороги, затрудненное дыхание. При силе тока 50,0—80,0 мА происходит паралич дыхания (при длительном протекании тока может возникнуть фибрилляция сердца). При 90,0—100,0 мА наступает фибрилляция. Через 2—3 с наступает паралич дыхания (табл. 2.1).

Таблица 2.1. Характер воздействия на человека при протекании через тело (участки тела) электрического тока

Протекание по телу человека постоянного тока напряжением менее 500 В вызывает болевое ощущение в месте соприкосновения с проводником, в суставах конечностей, болевой шок, ожоги. Однако он может привести и к остановке дыхания или сердечной деятельности. При напряжении 500 В и выше различий в воздействии постоянного и переменного токов практически не наблюдается.

Между током, протекающим через тело человека, и приложенным к нему напряжением существует нелинейная зависимость. При увеличении напряжения сила тока растет быстрее напряжения.

Степень опасности поражения электрическим током зависит от условий включения человека в электросеть. На производствах используют трехфазные электрические сети переменного тока (с изолированной нейтралью или с заземленной нейтралью) и однофазные электрические сети. Все они опасны, но у каждой степень опасности разная.

Для трехфазных сетей переменного тока с любым режимом нейтрали самым опасным является двухфазное прикосновение (одновременно к двум проводам исправной сети). Человек замыкает через свое тело два фазных провода и попадает под полное линейное напряжение сети. Ток при этом проходит по наиболее опасному пути «рука — рука». Сила тока максимальна, так как в сеть включается только очень невысокое (примерно 1000 Ом) сопротивление тела человека. Двухфазное прикосновение к действующим частям установки уже при напряжении 100 В может оказаться смертельным.

В случае прикосновении к проводу установки, находящейся в аварийном режиме (обрыв второго провода и замыкание фазы на землю), из-за перераспределения напряжений между фазами опасность серьезного поражения человека электрическим током несколько снижается.

Трехфазные электрические сети с заземленной нейтралью несколько менее опасны, чем сети с изолированной нейтралью. Такие сети обладают очень малым сопротивлением между нейтралью и землей, поэтому заземление нейтрали служит целям безопасности.

Наименее опасным всегда является прикосновение к одному из проводов исправной сети.

При падении оборванного провода на грунт или при повреждении изоляции и пробое фазы через корпус оборудования на землю, а также в местах расположения заземлителя происходит растекание тока замыкания в грунте. Оно подчиняется гиперболическому закону (рис. 2.2).

Рис. 2.2. Схема растекания тока замыкания в грунте: 1 — место падения на землю оборванного провода; 2 — кривая (гипербола) распределения потенциалов на поверхности земли при растекании тока; U3 — напряжение в точке замыкания

Так как грунт является существенным сопротивлением для растекания тока, все точки, расположенные на одной радиальной прямой, но на разных расстояниях от точки замыкания проводника на грунт, будут иметь разный потенциал. Он максимален у заземлителя, уменьшается по мере удаления от него и равен нулю за границей зоны растекания. На расстоянии 1 м от заземлителя падение напряжения в сухом грунте составляет уже 68 %, на расстоянии 10 м — 92 %. Нахождение человека в зоне растекания тока близко к заземлителю может быть опасным.

Выходить из опасной зоны необходимо по радиусу очень мелкими шагами. Согласно «Инструкции по технике безопасности при эксплуатации тяговых подстанций, пунктов электропитания и секционирования электрифицированных железных дорог» № ЦЭ-402, утвержденной МПС России 17.10.96 г., перемещаться в зоне растекания тока замыкания на землю без средств защиты (диэлектрических галош, бот) следует, передвигая ступни ног по земле и не отрывая их одну от другой. С увеличением длины шага увеличивается разница в потенциалах, под которыми находится каждая из ног. Образующееся за счет разности потенциалов в зоне растекания тока напряжение между двумя точками поверхности земли, которые отстоят друг от друга в радиальном направлении на расстоянии шага (0,8 м), называют шаговым напряжением. Путь тока при шаговом напряжении «нога — нога» не касается жизненно важных органов. Однако при значительном напряжении возникают судороги ног, человек падает. Электрическая цепь в этом случае замыкается через все тело упавшего.

В однофазных сетях постоянного тока наиболее опасным также является прикосновение человека одновременно к двум проводам, так как в этом случае ток, протекающий через тело человека, определяется только сопротивлением его тела.

Продолжительность воздействия тока часто служит фактором, от которого зависит исход поражения. Чем продолжительнее воздействует электрический ток на организм, тем тяжелее последствия. Через 30 с сопротивление тела человека протеканию тока падает примерно на 25 %, а через 90 с — на 70 %.

Электрический ток

Согласно современным представлениям, электричество - это совокупность явлений, обусловленных существованием, движением и взаимодействием электрически заряженных тел или частиц (электронов, ионов, молекул, их комплексов и т.п.), а электрический ток - упорядоченное и направленное движение электронов, ионов. Соответственно, электрический ток нельзя увидеть, но можно увидеть, почувствовать результаты преобразования электроэнергии в другие виды энергии: свет, тепло, механическую энергию и др., которые могут приносить не только пользу, но и нанести непоправимый урон в результате нарушения правил использования этого вида энергии и в случаях чрезвычайных ситуаций природного и (или) техногенного (антропогенного) характера.

Физические параметры электрического тока определяются силой тока, его частотой и родом - переменный или постоянный.

Факторы, определяющие исход поражения электрическим током

1. Величина тока и напряжения. Электрический ток как поражающий фактор определяет степень физиологического воздействия на человека. Напряжение следует рассматривать лишь как фактор, обусловливающий протекание того или иного тока в конкретных условиях, - чем больше напряжение прикосновения, тем больше поражающий ток.

По степени физиологического воздействия можно выделить следующие поражающие токи:

0,8-1,2 мА - пороговый ощутимый ток (т.е. то наименьшее значение тока, которое человек начинает ощущать);
10-16 мА - пороговый неотпускающий (приковывающий) ток, когда из-за судорожного сокращения рук человек самостоятельно не может освободиться от токонесущих частей; может вызвать электрическую асфиксию - судорожное сокращение дыхательной мускулатуры в фазе выдоха;
100 мА - вызывает фибрилляцию желудочков сердца. При этом необходимо иметь в виду, что вероятность поражения таким током равна 50% при продолжительности его воздействия не менее 0,5 с.

Переменный ток от 100 мА до 5 А при частоте 50 Гц и постоянный ток от 300 мА до 5 А действуют непосредственно на мышцу сердца, что весьма опасно для жизни, поскольку спустя одну-две секунды с момента замыкания цепи этого тока через человека может наступить фибрилляция - разрозненные, аритмичные и некоординированные сокращения отдельных групп мышечных волокон желудочков сердца с частотой более 300 сокращений в минуту. При этом состоянии сердце перестает выполнять свои насосные функции, и прекращается кровоснабжение всего организма.

Ток более 5 А, как правило, фибрилляцию сердца не вызывает. При дальнейшем увеличении силы тока он приобретает дефибриллирую- щие свойства, но вызывает нарушение функций ЦПС и остановку дыхания центрального генеза.

2. Продолжительность воздействия тока. Установлено, что поражение электрическим током возможно лишь в состоянии полного покоя сердца человека, когда отсутствует сжатие (систола) или расслабление (диастола) желудочков сердца и предсердий. Поэтому при малом времени воздействия тока может не совпадать с фазой полного расслабления, однако все, что увеличивает темп работы сердца, способствует повышению вероятности остановки сердца при ударе током любой длительности. К таким причинам следует отнести: усталость, возбуждение, голод, жажду, испуг, принятие алкоголя, наркотиков, некоторых лекарств, курение, болезни и т.п.
3. Сопротивление тела. Величина непостоянная, зависит от конкретных условий, меняется в пределах от нескольких сотен ом до нескольких мегаом. При воздействии напряжения промышленной частоты 50 Гц сопротивление тела человека является активной величиной, состоящей из внутренней и наружной составляющих. Внутреннее сопротивление у всех людей примерно одинаково и составляет 600-800 Ом. Различные части тела и ткани человека обладают различным сопротивлением току: кости -
200 000 Ом; хрящи - 50 000 Ом; мышцы - 1500 Ом; печень - 900 Ом; слизистые оболочки - 100 Ом.

Большим сопротивлением обладает кожа - 10 000-20 000 Ом, особенно толстая и сухая кожа на ладонях и подошвах - 2 МОм.

Из этого можно сделать вывод, о том что исход травмы при прочих равных условиях зависит от места приложения тока.

Сопротивление тела не является постоянной величиной: в условиях повышенной влажности оно снижается в 12 раз, в воде - в 25 раз, резко снижает его принятие алкоголя.

4. Сила тока. Сила тока определяется соотношением напряжения и сопротивления тела, через которое он проходит (/ = U/R ).

Сухая кожа имеет сопротивление 0,1-2 МОм, а влажная 1 кОм. Таким образом, ток одинакового напряжения, например в 127 В, может в одних условиях (сухая кожа) не нанести серьезного повреждения (легкое покалывание), а в других (мокрая кожа, сырой пол) - привести к смерти от фибрилляции желудочков. Сила тока в нервом случае будет равна 1,27 мА, а во втором - 127 мА.

При повышении напряжения более 500 В величина сопротивления кожи уже не имеет значения, так как в месте контакта происходит «пробой» кожи, возникают «метки» тока.

Распространенный в промышленности и в быту переменный ток с частотой 50 Гц более опасен, чем постоянный ток того же напряжения. Это положение касается тока напряжением до 500 В. При данном напряжении опасность обоих родов тока уравнивается, а при напряжении выше 500 В постоянный ток опаснее, чем переменный.

Путь {«петля») тока через тело человека. При расследовании несчастных случаев, связанных с воздействием электрического тока, прежде всего выясняется, по какому пути протекал ток. Ток при входе в организм разветвляется, основное же количество электричества устремляется по прямой линии от анода к катоду. Человек может коснуться токоведущих частей (или металлических нетоковедущих частей, которые могут оказаться под напряжением) самыми различными частями тела. Отсюда наблюдается многообразие возможных путей тока. Наиболее вероятными путями признаны следующие:

«рука - рука» (40% случаев поражения);
«правая рука - ноги» (20%);
«левая рука - ноги» (17%);
«обе руки - ноги» (12%);
«нога - нога» (6%);
«голова - ноги» (5%).

Все петли, кроме петли «нога - нога», называются «большими», или «полными» петлями, так как ток захватывает область сердца. В этих случаях через сердце протекает 8-12% от полного значения тока. Петля «нога - нога» называется «малой», через сердце протекает всего 0,4% от полного тока. Эта петля возникает, когда человек оказывается в зоне растекания тока, попадая под шаговое напряжение.

Шаговым называется напряжение между двумя точками земли, обусловленное растеканием тока в земле, при одновременном касании их ногами человека. При этом, чем шире шаг, тем больший ток протекает через ноги. Такой путь тока не несет прямой опасности жизни, однако под его воздействием человек может упасть и путь протекания тока станет опасным для жизни. Для защиты от шагового напряжения служат дополнительные средства защиты - диэлектрические боты, диэлектрические коврики. В случае когда использование этих средств не представляется возможным, следует покидать зону растекания так, чтобы расстояние между стоящими на земле ногами было минимальным - короткими шажками. Безопасно также передвижение по сухой доске и прочим сухим, не проводящим ток предметам.

Представьте, что вы берётесь своими руками за оголённые провода, которые находятся под высоким напряжением, и вас не бьет электрическим током. Здорово. Но это возможно в двух случаях: если на ваши руки надеты надёжные резиновые перчатки или если ваша кожа - очень хороший диэлектрик (что у обычных людей не наблюдается). К сожалению, человеческая кожа - плохой диэлектрик, и поэтому контакт людей с электричеством, как правило, заканчивается всевозможными травмами и летальным исходом.

Внешними факторами поражения электрическим током человека является величина самого тока, проходящего через тело, продолжительность воздействия, род тока (постоянный, переменный), его частота и т.д.

Но и от самого человека также зависит исход поражения. На это влияет сопротивление человеческого тела. Сопротивление тела зависит от состояния организма, кожного покрова, его влажности, эмоционального состояния и т.д.

Обычно человек способен ощущать действие электрического тока небольшой величины: 0,6-1,5 миллиампер (при переменном токе с частотой 50 Гц) и 5-7 миллиампер (при постоянном). Это значение электрического тока имеет название «пороговый ощутимый ток». Высокие значения токов способны вызывать непроизвольные сокращения мышц и довольно болезненные ощущения, которые с увеличением тока усиливаются, воздействуя на всё большие участки тела.

При значениях переменного тока в 10-15 мА боль становится уже непереносимой, а сокращения мышц человека приобретают состояние непреодолимости. В результате человек не способен самостоятельно разжать свою руку, в которой находится токоведущий проводник с напряжением. Такие токи имеют название «неотпускающих». Для постоянного тока его значение соответствует 50-80 мА.

Переменный электрический ток с силой в 25 - 50 мА (50 Гц) действует на мышцы не только рук, а также и туловища, где наиболее опасной зоной является грудная клетка. В этом случае происходит сильное затруднение дыхания. Длительное воздействие токов данной величины способно вызвать даже полное прекращение дыхания, после чего наступает смерть от удушья.

Переменный электрический ток (50 Гц) с величиной от 50 мА и до 100 мА ещё быстрее сбивает нормальную деятельность сердца и лёгких. При этом значении, как, впрочем, и при меньших токах, первыми по времени поражаются лёгкие, а за ними и сердце.

Переменный электрический ток (50 Гц) с величиной от 100 мА до 5 А и постоянный ток от 300 мА до 5 А первым делом воздействуют на сердечную мышцу, что крайне опасно для жизни человека, поскольку спустя одну-две секунды после начала электрического удара наступает фибрилляция (хаотичное сокращение сердечных волокон). При этом сердце перестаёт работать как насос, что останавливает кровообращение в организме. Это влечёт за собой недостаток кислорода и остановку дыхания. Далее клиническая смерть. Если в течение 7 минут не оживить человека, то клиническая смерть переходит в постоянную.

Электрический ток с силой более 5 Ампер обычно не вызывает фибрилляцию сердца, потому что при таких значения тока сразу происходит полная остановка сердца. Далее паралич дыхания и опять-таки клиническая смерть.

Если воздействие электрического тока было кратковременным (до 1 - 2 секунд) и не повлекло остановку сердца (в результате ожога, нагрева и т.д.), то после прекращения действия тока сердце обычно само возобновляет свою работу, а дыхание - нет. Поэтому необходима неотложная помощь в виде искусственного дыхания (рот в рот либо же рот в нос).

Важным фактором поражения электрическим током является путь прохождения этого тока по телу человека. Если на данном пути находятся жизненно важные органы: лёгкие, сердце, головной и спинной мозг, то поражение становится очень опасным, так как действие тока ведёт к нарушению их работы. Если же электрический ток проходит по другим путям, то опасность для жизни резко снижается.

P.S. Как показывает практика, постоянный ток в 4 - 5 раз безопаснее, по сравнению с переменным (50 Гц). Но это относится к напряжениям до 250-300 В. Будьте внимательны и осторожны при работе с электричеством!

Характер и последствия воздействия на человека электрического тока зависят от следующих факторов:

Значение тока, проходящего через тело человека,

Электрического сопротивления человека,

Уровня приложенного к человеку напряжения,

Продолжительности воздействия электрического тока,

Пути тока через тело человека,

Рода и частоты электрического тока,

Условий внешней среды и других факторов.

Электрическое сопротивление тела человека.

Тело человека является проводником электрического тока, правда, неоднородным по электрическому сопротивлению. Наибольшее сопротивление электрическому току оказывает кожа, поэтому сопротивление тела человека определяется главным образом сопротивлением кожи.

Кожа состоит из двух основных слоев: наружного – эпидермиса и внутреннего – дермы. Наружный слой – эпидермис, в свою очередь, имеет несколько слоев, из которых самый толстый верхний слой называется роговым. Роговой слой в сухом незагрязненном состоянии можно рассматривать как диэлектрик: его объемное удельное сопротивление достигает 10 5 – 10 6 Ом·м, что в тысячи раз превышает сопротивление других слоев кожи, сопротивление дермы незначительно: оно во много раз меньше сопротивления рогового слоя.

Сопротивление тела человека при сухой, чистой и неповрежденной коже (измеренное при напряжении 15-20 В) колеблется от 3 до 100 кОм и более, а сопротивление внутренних слоев тела составляет всего 300-500Ом.

В качестве расчетной величины при переменном токе промышленной частоты применяют сопротивление тела человека, равное 1000 Ом.

В действительных условиях сопротивление тела человека не является постоянной величиной. Оно зависит от ряда факторов, в том числе от состояния кожи, состояния окружающей среды, параметров электрической цепи и др.

Повреждения рогового слоя (порезы, царапины, ссадины и др.) снижают сопротивление тела до 500-700 Ом, что увеличивает опасность поражения человека током. Такое же влияние оказывает увлажнение кожи водой или потом.

Загрязнение кожи вредными веществами, хорошо проводящими электрический ток (пыль, окалина и т.п.) приводят к снижению ее сопротивления.

На сопротивление тела оказывает влияние и площадь контактов, а также место касания, так как у одного и того же человека сопротивление кожи неодинаково на разных участках тела. Наименьшим сопротивлением обладает кожа лица, шеи, рук на участке выше ладоней и, в особенности на стороне, обращенной к туловищу, подмышечных впадинах, тыльной стороны кисти и др. Кожа ладоней и подошв имеет сопротивление, во много раз превышающее сопротивление кожи других участков тела.

С увеличением тока и времени его прохождения сопротивление тела человека падает, так как при этом усиливается местный нагрев кожи, что приводит к расширению ее сосудов, к усилению снабжения этого участка кровью и увеличению потовыделения.

С ростом напряжения, приложенного к телу человека, сопротивление кожи уменьшается в десятки раз, приближаясь к сопротивлению внутренних тканей (300-500 Ом). Это объясняется электрическим пробоем рогового слоя кожи, увеличением тока, проходящего через кожу.

С увеличением частоты тока сопротивление тела будет уменьшаться, и при 10-20 кГц наружный слой кожи практически утрачивает сопротивление электрическому току.

Величина тока. Основным фактором, обуславливающим исход поражения электрическим током, является сила тока, проходящего через тело человека. Характер воздействия тока на человека в зависимости от силы и вида тока приведен в Таблице 7.1

Таблица 7.1.

Характер воздействия тока на человека (путь тока рука – нога, напряжение 220 В)

	Переменный ток, 50 Гц	Постоянный ток
	Начало ощущения, легкое дрожание пальцев	Ощущений нет
	Начало болевых ощущений	Ощущений нет
	Начало судорог в руках	Зуд, ощущение нагрева
	Судороги в руках, трудно, но можно оторваться от электродов	Усиление ощущения нагрева
	Сильные судороги и боли, неотпускающий ток, дыхание затруднено
	Паралич дыхания	Судороги рук, затруднение дыхания
		Паралич дыхания при длительном протекании тока
	То же, за меньшее время	Фибрилляция сердца при действии тока в течение 2-3 с, паралич дыхания

Ощутимый ток – электрический ток, вызывающий при прохождении через организм ощутимые раздражения. Ощутимые раздражения вызывает переменный ток силой 0,6-1,5 А и постоянный – силой 5-7 А. Указанные значения являются пороговыми ощутимыми токами; с них начинается область ощутимых токов.

Неотпускающий ток – электрический ток, вызывающий при прохождении через человека непреодолимые судорожные сокращения мышц руки, в которой зажат проводник. Пороговый не отпускающий ток составляет 10-15 мА переменного тока и 50-60 мА постоянного тока. При таком токе человек уже не может самостоятельно разжать руку, в которой зажата токоведущая часть и оказывается как бы прикованным к ней.

Фибрилляционный ток – электрический ток, вызывающий при прохождении через организм фибрилляцию сердца. Пороговый фибрилляционный ток составляет 100 мА переменного тока и 300 мА постоянного тока при длительности воздействия 1-2 с. по пути рука-ноги или рука-рука. Фибрилляционный ток может достичь 5А. Ток больше 5А фибрилляцию сердца не вызывает. При таких токах происходит мгновенная остановка сердца.

Продолжительность воздействия электрического тока . Существенное влияние на исход поражения оказывает длительность прохождения тока через тело человека. Опасность поражения током вследствие фибрилляции сердца зависит от того, с какой фазой сердечного цикла совпадает время прохождения тока через область сердца. Если длительность прохождения тока равна или превышает время кардиоцикла (0,75-1с), то ток «встречается» со всеми фазами работы сердца (в том числе наиболее уязвимой), что весьма опасно для организма. Если же время воздействия тока меньше продолжительности кардиоцикла на 0,5 с или более, то вероятность совпадения момента прохождения тока с наиболее уязвимой фазой работы сердца, а, следовательно, и опасность поражения резко уменьшаются. Указанное обстоятельство используется в быстродействующих устройствах защитного отключения, где время срабатывания менее 0,2 с.

Путь тока через тело человека. Играет существенную роль в исходе поражения, так как ток может пройти через жизненно важные органы: сердце, легкие, головной мозг и др. Влияние пути тока на исход поражения определяется также сопротивлением кожи на различных участках тела.

Возможных путей тока в теле человека, которые также называются петлями тока, достаточно много. Наиболее часто встречающиеся петли тока: рука-рука, рука-ноги, нога-нога. Наиболее опасны петли голова-руки и голова-ноги.

Род и частота электрического тока . Постоянный ток примерно в 4-5 раз безопаснее переменного. Это положение справедливо лишь для напряжений до 250-300В. При более высоких напряжениях постоянный ток более опасен, чем переменный (с частотой 50 Гц).

С увеличением частоты переменного тока полное сопротивление тела уменьшается, что приводит к увеличению тока, проходящего через человека, следовательно, опасность поражения увеличивается.

Условия внешней среды. Сырость, токопроводящая пыль, едкие пары и газы, разрушающе действующие на изоляцию электроустановок, а также высокая температура окружающего воздуха понижают электрическое сопротивление тела человека, что еще больше увеличивает опасность поражения его током.

В зависимости от наличия перечисленных условий, повышающих опасность воздействия тока на человека, все помещения делят по опасности поражения человека электрическим током на следующие классы: (Таблица 7.2.)

Таблица 7.2.

Классификация помещений по опасности поражения электрическим током

Критерии безопасности электрического тока. При проектировании, расчете и эксплуатационном контроле защитных систем руководствуются допустимыми значениями тока при данном пути его протекания и длительности воздействия в соответствии с ГОСТ 12.1.038-82.

При длительном воздействии допустимый ток принят в 1 мА. При продолжительности воздействия до 30 с – 6 мА. При воздействии 1 с и менее величины токов приведены в таблице 7.3., однако, они не могут рассматриваться как обеспечивающие полную безопасность, и принимаются в качестве практических допустимых с достаточно малой вероятностью поражения.

Таблица 7.3.

Практически допустимые величины тока

Эти токи считаются допустимыми для наиболее вероятных путей их протекания в теле человека: рука-рука, рука-ноги, и нога-нога.

Характер и последствия воздействия на человека электрического тока зависят от следующих факторов: электрического сопротивления тела человека; величины напряжения и тока; продолжительности воздействия электрического тока; пути тока через тело человека; рода и частоты электрического тока; условий внешней среды.

Электрическое сопротивление тела человека. Тело человека является проводником электрического тока, правда, неоднородным по электрическому сопротивлению. Наибольшее сопротивление электрическому току оказывает кожа, поэтому сопротивление тела человека определяется главным образом сопротивлением кожи.

Кожа состоит из двух основных слоев: наружного - эпидермиса и внутреннего - дермы. Наружный слой - эпидерма в свою очередь имеет несколько слоев, из которых самый толстый верхний слой называется роговым. Роговой слой в сухом и незагрязненном состоянии можно рассматривать как диэлектрик: его удельное объемное сопротивление достигает 10 5 -10 6 Ом-м, т. е. в тысячи раз превышает сопротивление других слоев кожи и внутренних тканей организма. Сопротивление внутреннего слоя кожи - дермы - незначительно: оно во много раз меньше сопротивления рогового слоя.

Сопротивление тела человека при сухой, чистой и неповрежденной коже (измеренное при напряжении 15 - 20 В) колеблется от 3 до 100 кОм и более, а сопротивление внутренних слоев тела составляет всего 300 - 500 Ом.

Внутреннее сопротивление тела считается активным. Его величина зависит от площади участка тела, по которому проходит ток.

Наружное сопротивление тела состоит как бы из двух параллельно включенных сопротивлений: активного и емкостного. В практике обычно пренебрегают емкостным сопротивлением, которое незначительно, и считают сопротивление тела человека чисто активным и неизменным.

В качестве расчетной величины при переменном токе промышленной частоты применяют активное сопротивление тела человека равное 1000 Ом.

Повреждение рогового слоя (порезы, царапины, ссадины и др.) снижают сопротивление тела до 500-700 Ом, что увеличивает опасность поражения человека током.

Такое же влияние оказывает увлажнение кожи водой или потом. Поэтому, работа с электроустановками влажными руками или в условиях, вызывающих увлажнение кожи, а также при повышенной температуре, вызывающей усиленное потовыделение, усугубляет опасность поражения человека током.

Загрязнения кожи вредными веществами, хорошо проводящими электрический ток (пыль, окалина и т. п.), приводит к снижению ее сопротивления.

На сопротивление тела оказывает влияние площадь контактов, а также место касания, так как у одного и того же человека сопротивление кожи неодинаково на разных участках тела. Наименьшим сопротивлением обладает кожа лица, шеи, рук на участке выше ладоней и в особенности на стороне, обращенной к туловищу, подмышечных впадинах, тыльной стороны кисти и др. Кожа ладоней и подошв имеет сопротивление, во много раз превышающее сопротивление кожи других участков тела.

С увеличением тока и времени его прохождения сопротивление тела человека падает, так как при этом усиливается местный нагрев кожи, что приводит к расширению ее сосудов, К усилению снабжения этого участка кровью и увеличению потовыделения.

С увеличением частоты тока сопротивление тела будет уменьшаться и при 10-20 кГц наружный слой кожи практически утрачивает сопротивление электрическому току.

Величина тока и напряжения. Основным фактором, обусловливающим исход поражения электрическим током, является сила тока, проходящего через тело человека.

Напряжение, приложенное к телу человека, также влияет на исход поражения, поскольку оно определяет значение тока, проходящего через человека.

Таблица 1. Пороговые пределы токов различной величины

Род и частота электрического тока. Постоянный ток примерно в 4-5 раз безопаснее переменного. Это вытекает из сопоставления пороговых ощутимых, а также неотпускающих токов для постоянного и переменного токов. Это положение справедливо лишь для напряжений до 250 - 300 В. При более высоких напряжениях постоянный ток более опасен, чем переменный (с частотой 50 Гц).

Для переменного тока играет роль также и его частота. С увеличением частоты переменного тока полное сопротивление тела уменьшается, что приводит к увеличению тока, проходящего через человека, а следовательно повышается опасность поражения.

Наибольшую опасность представляет ток с частотой от 50 до 1000 Гц; при дальнейшем повышении частоты опасность поражения уменьшается и полностью исчезает при частоте 45 - 50 кГц. Эти токи сохраняют опасность ожогов. Снижение опасности поражения током с ростом частоты становится практически заметным при 1 - 2 кГц.

Продолжительность воздействия электрического тока. Существенное влияние на исход поражения оказывает длительность прохождения тока через тело человека. Продолжительное действие тока приводит к тяжелым, а иногда смертельным поражениям.

Влияние длительности прохождения тока через тело человека на исход поражения можно оценить эмпирической формулой:

I h = 50/t,

где I h - ток, проходящий через тело человека, мА; t - продолжительность прохождения тока, с.

Эта формула действительна в пределах 0,1-1,0 с. Ее используют для определения предельно допустимых токов, проходящих через человека по пути рука - ноги, необходимых для расчета защитных устройств.

При длительном воздействии допустимый безопасный ток принят в 1 мА.

При продолжительности воздействия до 30 с -б мА.

При воздействии 1 с и менее величины токов приведены ниже, однако они не могут рассматриваться как обеспечивающие полную безопасность и принимаются в качестве практически допустимых с достаточно малой вероятностью поражения:

Эти токи считаются допустимыми для наиболее вероятных путей их протекания в теле человека: рука - рука, рука - ноги и нога - нога.

Безопасными значениями тока при данном пути его протекания и длительности воздействия в соответствии с ГОСТ 12.1.038 - 82 руководствуются при проектировании, расчете и эксплуатационном контроле защитных систем

Путь тока через тело человека. Путь прохождения тока через тело человека играет существенную роль в исходе поражения, так как ток может пройти через жизненно важные органы: сердце, легкие, головной мозг и др. Влияние пути тока на исход поражения определяется также сопротивлением кожи на различных участках тела.

Возможных путей тока в теле человека, которые называются также петлями тока, достаточно много. Наиболее часто встречающиеся петли тока: рука - рука, рука - ноги, и нога - нога (табл. 15.1).

Наиболее опасны петли голова - руки и голова - ноги, но эти петли возникают относительно редко.

Таблица 15.1. Характеристика путей тока в теле человека

Индивидуальные свойства человека. Установлено, что физически здоровые и крепкие люди легче переносят электрические удары.

Повышенной восприимчивостью к электрическому току отличаются лица, страдающие болезнями кожи, сердечно-сосудистой системы, органов внутренней секреции, легких, нервными болезнями и др.

Правила техники безопасности при эксплуатации электроустановок предусматривают отбор персонала для обслуживания действующих электроустановок по состоянию здоровья. С этой целью проводится медицинское освидетельствование лиц при поступлении на работу и периодически 1 раз в два года в соответствии со списком болезней и расстройств, препятствующих допуску к обслуживанию действующих электроустановок.

Условия внешней среды. Состояние окружающей воздушной среды, а также окружающая обстановка могут существенным образом влиять на опасность поражения током.

Сырость, токопроводящая пыль, едкие пары и газы, разрушающе действующие на изоляцию электроустановок, а также высокая температура окружающего воздуха, понижают электрическое сопротивление тела человека, что еще больше увеличивает опасность поражения его током.

Воздействие тока на человека усугубляют также токопроводящие полы и близко расположенные к электрооборудованию металлические конструкции, имеющие связь с землей, так как в случае одновременного касания к этим предметам и корпусу электрооборудования, случайно оказавшемуся под напряжением, через человека пройдет ток большой силы.

В зависимости от наличия перечисленных условий, повышающих опасность воздействия тока на человека, «Правила устройства электроустановок» делят все помещения по опасности поражения людей электрическим током на следующие классы: без повышенной опасности, с повышенной опасностью, особо опасные, а также территории размещения наружных электроустановок.

1. Помещения без повышенной опасности характеризуются отсутствием условий, создающих повышенную или особую опасность (п.п. 2 и 3).

2. Помещения с повышенной опасностью характеризуются наличием в них одного из следующих условий, создающих повышенную опасность:

а) сырости (относительная влажность воздуха длительно превышает 75%) или токопроводящей пыли;

б) токопроводящих полов (металлические, земляные, железобетонные, кирпичные и др.);

в) высокой температуры (выше +35 °С);

г) возможности одновременного прикосновения человека к имеющим соединения с землей металлоконструкциям зданий, технологическим аппаратам, механизмам и т. п., с одной стороны, и к металлическим корпусам электрооборудования - с другой.

3. Особо опасные помещения характеризуются наличием одного из следующих условий, создающих особую опасность:

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

б) химически активной или органической среды (разрушающей изоляцию и токоведущие части электрооборудования);

в) одновременно двух или более условий повышенной опасности (п. 2).

4. Территории размещения наружных электроустановок. По опасности поражения людей электрическим током эти территории приравниваются к особо опасным помещениям.

В химической промышленности многие производственные помещения являются особо опасными.

Электрооборудование следует выбирать с учетом состояния окружающей среды и класса помещения по опасности поражения током, чтобы обеспечить необходимую степень безопасности при его обслуживании.

Так. например, электрическое оборудование, устанавливаемое в сырых, особо сырых и пыльных помещениях, а также в помещениях с химически активной средой, должно быть закрытого типа и иметь соответствующее исполнение: капле- или брызгозащищенное, пыленепроницаемое, продуваемое и т. п.

Электрооборудование и электрические сети, размещаемые в помещениях с химически активной средой, должны выбираться с учетом соответствующего исполнения или покрытия, обеспечивающего защиту их от воздействия этой среды. При выборе мест прокладки электрических сетей и способов защиты их от коррозии следует учитывать свойства окружающей среды.

Для защиты электрооборудования от воздействия химически активной среды необходимо, чтобы оно соответствовало условиям эксплуатации; материал, из которого выполнено электрооборудование, должен быть коррозионностойким; металлические части должны быть надежно защищены лакокрасочным или гальваническим покрытием.

В условиях воздействия химически активных сред следует применять электрооборудование химически стойкого исполнения.

Во взрывоопасных зонах всех классов с химически активными средами должны применяться провода и кабели с поливинилхлоридной изоляцией, а также провода с резиновой изоляцией и кабели с резиновой и бумажной изоляцией в свинцовой или поливинилхлоридной оболочке. Применение проводов и кабелей с полиэтиленовой изоляцией при любых оболочках и покровах запрещается.

Чтобы обеспечить надежную работу электрооборудования в химически активных средах, необходимо исключить возможность проникновения химически активных реагентов в оболочки электрооборудования и применять специальные конструкционные материалы и защитные покрытия. Конструкция вводных устройств электрооборудования должна обеспечивать защиту токоведущих частей, изоляции и мест соединений от воздействия химически активных сред, для которых оно предназначено.

Электрический ток

Факторы, определяющие исход поражения электрическим током

Популярное