Смертельно опасным для человека является электрический ток. Этот полезный и опасный электрический ток

Электрический ток оказывает отрицательное воздействие на человека и является опасным производственным фактором. При этом возможны следующие виды электротравм:
- электрический ожог;
- электрические знаки - возникают в местах контакта человека с токоведущими частями;
- металлизация кожи - проникновение в кожу мельчайших частиц металла;
- электроофтальмия - воспаление наружных оболочек глаз;
- электрический удар - электротравма, вызванная реакцией нервной системы на раздражение электрическим током.
Основными причинами поражения электрическим током являются:
- нарушение правил технической эксплуатации электроустановок; прикосновение к токоведущим частям;
- прикосновение к металлическим нетоковедущим частям, оказавшимся под напряжением из-за неисправности изоляции или заземляющих устройств.
В сухих помещениях для жизни человека опасно напряжение свыше 42 В, в сырых и особо влажных помещениях, в котлах, стальных и железобетонных резервуарах, колодцах и на земле - свыше 12 В.
Если человек попадает под напряжение, то через его тело протекает электрический ток. Действие электрического тока на человека зависит от многих факторов: от рода тока (переменный или постоянный); при переменном токе - от его частоты; от величины тока (или напряжения); длительности протекания тока; от пути прохождения тока через тело человека; физического и психического состояния человека.
Наиболее опасным для человека является переменный ток с частотой 50 - 500 Гц. Способность самостоятельного освобождения от тока такой частоты у большинства людей сохраняется при очень малой величине тока (до 10 мА). Величина тока, проходящего через попавшего под напряжение человека, зависит от величины напряжения установки и сопротивления всех элементов цепи, по которым протекает ток.
Сопротивление тела человека слагается из внешнего сопротивления - сопротивления кожи - и сопротивления внутренних органов. Сухая кожа человека имеет сопротивление около 100000 Ом, влажная - около 1000 Ом, а сопротивление внутренних органов - примерно 500 - 1000 Ом. Однако расчетное сопротивление принимается в 1000 Ом.

Известно, что при протекании тока сопротивление кожи падает, а клетки внутренних органов перерождаются, поэтому чем дольше человек находится под воздействием тока, тем сильнее и серьезнее последствия поражения.
Смертельное поражение человека электрическим током может наступить в результате прекращения работы сердца или остановки дыхания. При длительном действии тока (от нескольких секунд до нескольких минут) возможны одновременное прекращение работы сердца и органов дыхания. В результате воздействия на сердце электрического тока с частотой 50 Гц возникает хаотическое сокращение отдельных волокон сердечной мышцы, так называемая фибрилляция. При наступлении фибрилляции работа сердца прекращается, что приводит к остановке кровотока и быстрому наступлению смерти. В настоящее время за величину тока, вызывающую смертельный исход, принят ток в 100 мА, действующий на человека от 1 до 2 с. Степень воздействия тока на организм человека приведена в таблице.
Наибольшей опасности человек подвергается тогда, когда ток проходит по жизненно важным органам (сердце, легкие) или клеткам центральной нервной системы. Однако смертельный исход возможен при малых напряжениях (12 - 36 В) в результате соприкосновения токоведущих частей с наиболее уязвимыми частями тела - тыльная сторона ладони, щека, шея, голень, плечо.
Если выключить электрический ток, то нормальная работа сердца сама по себе не восстановится. Однако прекращение видимых признаков жизни - дыхательного движения и сердцебиения - еще не означает действительного наступления смерти. Во-первых, такими явлениями сопровождается тяжелая форма шока, во-вторых, даже при прекращении дыхания и сердцебиения, т. е. при наступлении так называемой клинической смерти, человека еще можно спасти путем искусственного дыхания и непрямого массажа сердца, если их начать немедленно. У здорового человека период клинической смерти продолжается до 7 - 8 мин.

Характер воздействия тока на организм человека

Установлено, что в момент поражения электрическим током большое значение имеет физическое и психическое состояние человека. Если человек голоден, утомлен, опьянен или нездоров, то сопротивление его организма снижается, т. е. вероятность тяжелого поражения возрастает. При соблюдении правил безопасности, т. е. при внимательной и осторожной работе, вероятность поражения электрическим током уменьшается.
Иногда создается обманчивое представление о безопасности прикосновения к токоведущим частям напряжением до 220 В, основанное на фактах, когда человек, прикоснувшись к токоведущим частям, не пострадал. Действительно, подобные случаи возможны, если прикоснувшийся был хорошо изолирован от земли, находился в сухом помещении. Но практически в условиях эксплуатации всегда имеется ряд неблагоприятных обстоятельств, увеличивающих опасность прикосновения. К ним относятся сырость, высокая температура в помещении, влажная кожа тела, наличие токопроводящих полов (металлических, земляных, железобетонных, кирпичных), деревянных полов, увлажненных или загрязненных эмульсией с металлической стружкой. Человек, привыкший безнаказанно прикасаться к токоведущим частям в благоприятных условиях, может быть смертельно поражен при наличии одного из неблагоприятных факторов. Статистика показывает, что число несчастных случаев, в том числе со смертельным исходом, при напряжениях от 120 до 380 В составляет более половины от всех несчастных случаев.

Тема 5. Общие вопросы электробезопасности.

Основные технические мероприятия по профилактике производственного травматизма.

Технические меры включают разработку и внедрение комплексной механизации и автоматизации тяжелых, вредных и монотонных работ, а также устройств и приспособлений, исключающих необходимость нахождения исполнителей в зонах с вредными и опасными производ­ственными факторами. Большое значение имеет создание безопасной техники, совершенствование действующих технологических процессов в соответствии с требования­ми ССБТ.

5.1.Понятие электрического тока и чем опасен электрический ток. Действие электреческого тока на организм человека. Виды поражения электротоком.

5.3.Меры по обеспечению электробезопасности в производственных и бытовых помщениях.

5.4.Меры личной электробезопасности.

5.5.Электротехнический и неэлектротехнический персонал.

5.6.Пожарная безопасность электроустановок.

5.7. Меры электробезопасности при тушении пожаров вблизи контактной сети.

Цель изучить:

Действие электрического тока на организм человека;

Факторы, влияющие на тяжесь поражения;

Меры и средства защиты от поражения электротоком;

Опасность поражения напряжением прикосновения и напряжением шага;Способы освобождения пострадавшего от действия электротока;

Под электробезопасностью понимается система организационных и технических мероприятий по защите человека от действия поражающих факторов электрического тока.

Электротравма – результат воздействия на человека электрического тока и электрической дуги.

Электрический ток, проходя через живой организм, производит:

термическое (тепловое) действие, которое выражается в ожогах отдельных участков тела, нагреве кровеносных сосудов, крови, нервных волокон и т.п.;

электролитическое (биохимическое) действие – выражается в разложении крови и других органических жидкостей, вызывая значительные нарушения их физико-химических составов;

биологическое (механическое) действие – выражается в раздражении и возбуждении живых тканей организма, сопровождается непроизвольным судорожным сокращением мышц (в том числе сердца, лёгких).

К электротравмам относятся:

· электрические ожоги (токовые, контактные дуговые, а также комбинированные);

· электрические знаки («метки»), металлизация кожи;

· механические повреждения;

· электроофтальмия;

· электрический удар (электрический шок).

В зависимости от последствий электрические удары делятся на четыре степени:

· судорожное сокращение мышц без потери сознания;

· судорожное сокращение мышц с потерей сознания;

· потеря сознания с нарушением дыхания или сердечной деятельности;

· состояние клинической смерти в результате фибрилляции сердца или асфиксии (удушья).

Основные неблагоприятные последствия, которые могут наступить вследствие поражения электрическим током:

Протекание электрического тока через органы человека может вызвать остановку сердца, дыхания; разрывы мышц, поражение мозга, ожоги. Такие повреждения характерны для поражающего тока величиной более 10 миллиампер, однако даже ток ощущения (1-2 мА) способен напугать человека, вследствие чего не исключены механические травмы (например, вследствие падения с высоты).

Факторы, определяющие исход поражения.

Основными факторами, определяющими исход поражения, являются:

· величина тока и напряжения;

· продолжительность воздействия тока;

· сопротивление тела;

· петля («путь») тока;

· психологическая готовность к удару.

Величина тока и напряжения.

Электрический ток, как поражающий фактор, определяет степень физиологического воздействия на человека. Напряжение следует рассматривать лишь как фактор, обуславливающий 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:

пороговый ощутимый ток - наименьшее значение тока, вызывающего ощутимые раздражения;

пороговый неотпускающий ток - значение тока, вызывающее судорожные сокращения мышц, не позволяющие пораженному освободиться от источника поражения;

пороговый фибрилляционный ток - значение тока, вызывающее фибрилляцию сердца.

Фибрилляцией называются хаотические и разновременные сокращения волокон сердечной мышцы, полностью нарушающие ее работу.

Средние значения пороговых токов Ток Значение тока

порогового ощутимого, мA порогового неотпускаю-щего, мА порогового фибрил-ляционного, мА

Переменный частотой 50 Гц 0,5... 1,5 6... 10 50...100

Постоянный 5.0...20 50...80 300

На исход поражения сильно влияет сопротивление тела человека. Наибольшим сопротивлением (3...20 кОм) обладает верхний слой кожи (0,2 мм), состоящий из мертвых ороговевших клеток, тогда как сопротивление спинномозговой жидкости 0,5...0,6 Ом. Общее сопротивление тела за счет сопротивления верхнего слоя кожи достаточно велико, но как только этот слой повреждается - его значение резко снижается.

При расчетах, связанных с электробезопасностью, сопротивление тела человека принимают равным 1 кОм.

Длительность действия тока существенно влияет на исход поражения, так как с течением времени резко падает сопротивление кожи человека, более вероятным становится поражение сердца и возникают другие отрицательные последствия.

Наиболее опасно прохождение тока через сердце, легкие и головной мозг.

Степень поражения зависит также от рода и частоты тока. Наиболее опасен переменный ток частотой 20... 1000 Гц. Переменный ток опаснее постоянного при напряжениях до 300 В. При больших напряжениях - постоянный ток.

Поражение человека электрическим током может произойти в случаях:

прикосновения неизолированного от земли человека к токоведущим частям электроустановок, находящихся под напряжением;

приближения человека, неизолированного от земли, на опасное расстояние к токоведущим незащищенным изоляцией частям электроустановок. Последние находятся под напряжением;

прикосновения неизолированного от земли человека к нетоковедущим металлическим частям (корпусам) электроустановок, оказавшимся под напряжением из-за замыкания на корпус;

соприкосновения человека с двумя точками земли (пола), находящимися под разными потенциалами в поле растекания тока ("шаговое напряжение");

удара молнии;

действия электрической дуги;

освобождения другого человека, находящегося под напряжением.

Путь («петля») тока через тело человека.

При расследовании несчастных случаев, связанных с воздействием электрического тока, прежде всего выясняется, по какому пути протекал ток. Человек может коснуться токоведущих частей (или металлических нетоковедущих частей, которые могут оказаться под напряжением) самыми различными частями тела. Отсюда – многообразие возможных путей тока.

Наиболее вероятными признаны следующие:

«правая рука - ноги» (20% случаев поражения);

«левая рука - ноги» (17%);

«обе руки - ноги» (12%);

«голова - ноги» (5%);

«рука - рука» (40%);

«нога - нога» (6%).

Все петли, кроме последней, называются «большими», или «полными» петлями, ток захватывает область сердца и они наиболее опасны. В этих случаях через сердце протекает 8-12 процентов 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.

Допустимым следует считать ток, при котором человек может самостоятельно освободиться от электрической цепи. Его величина зависит от скорости прохождения тока через тело человека: при длительности действия более 10 с -- 2 мА, а при 120 с и менее -- 6 мА.

Безопасным напряжением считают 36 В (для светильников местного стационарного освещения, переносных светильников и т. д.) и 12 В (для переносных светильников при работе внутри металлических резервуаров, котлов). Но при определенных ситуациях и такие напряжения могут представлять опасность.

Безопасные уровни напряжения получают из осветительной сети, используя для этого понижающие трансформаторы. Распространить применение безопасного напряжения на все электрические устройства невозможно.

В производственных процессах используются два рода тока -- постоянный и переменный. Они оказывают различное воздействие на организм при напряжениях до 500 В. Опасность поражения постоянным током меньше, чем переменным. Наибольшую опасность представляет ток частотой 50 Гц, которая является стандартной для отечественных электрических сетей.

Путь, по которому электрический ток проходит через тело человека, во многом определяет степень поражения организма. Возможны следующие варианты направлений движения тока по телу человека:

• - человек обеими руками дотрагивается до токоведущих проводов (частей оборудования), в этом случае возникает направление движения тока от одной руки к другой, т. е. “рука-рука”, эта петля встречается чаще всего;
• - при касании одной рукой к источнику путь тока замыкается через обе ноги на землю “рука-ноги”;
• - при пробое изоляции токоведущих частей оборудования на корпус под напряжением оказываются руки работающего, вместе с тем стекание тока с корпуса оборудования на землю приводит к тому, что и ноги оказываются под напряжением, но с другим потенциалом, так возникает путь тока “руки-ноги”;
• - при стекании тока на землю от неисправного оборудования земля поблизости получает изменяющийся потенциал напряжения, и человек, наступивший обеими ногами на такую землю, оказывается под разностью потенциалов, т. е. каждая из этих ног получает разный потенциал напряжения, в результате возникает шаговое напряжение и электрическая цепь “нога-нога”, которая случается реже всего и считается наименее опасной;
• - прикосновение головой к токоведущим частям может вызвать в зависимости от характера выполняемой работы путь тока на руки или на ноги -- “голова-руки”, “голова-ноги”.

Все варианты различаются степенью опасности. Наиболее опасными являются варианты “голова-руки”, “голова-ноги”, “руки-ноги” (петля полная). Это объясняется тем, что в зону поражения попадают жизненно важные системы организма -- головной мозг, сердце.

Продолжительность воздействия тока влияет на конечный исход поражения. Чем дольше воздействуeт электрический ток на организм, тем тяжелее последствия.

Условия внешней среды, окружающей человека в ходе производственной деятельности, могут повысить опасность поражения электрическим током. Увеличивают опасность поражения током повышенная температура и влажность, металлический или другой токопроводящий пол.

По степени опасности поражения человека током все помещения делятся на три класса: без повышенной опасности, с повышенной опасностью, особо опасные.

Характер воздействия переменного и постоянного тока на организм человека представлен в таблице 1.

Таблица 1 - Характер воздействия переменного и постоянного тока на организм человека

11.1 . Опасные свойства.

Изучение механизма электропоражения показало, что электрический ток вызывает в организме общую рефлекторную реакцию со стороны центральной и периферической нервной системы, а также со стороны сердечно-сосудистой системы. Это приводит к нарушению нормальной работы сердца или к остановке дыхания и является симптомами при поражениях электрическим током. Другими словами, при воздействии тока нарушаются функции жизненно важных органов, причем возможны различные исходы.

Действие электрического тока на человека сложно и многообразно: оно может быть термическим (ожог), механическим (разрыв тканей и костей), химическим (электролиз). Но самое главное - ток действует биологически, нарушая те процессы, с которыми связана жизнеспособность живой материи. В мышечной ткани, особенно при сокращении сердечной мышцы, в центральной и периферической нервной системе и в других тканях возникают биотоки. При электропоражениях, когда электрические токи из электроустановок и других источников проникают в организм, нарушается биологическое равновесие и возникают патологические явления, приводящие к различным исходам.

Прохождение электрического тока (т. е. потока электронов) через биологические ткани вызывает ионизацию их атомов, изменяет мембранный потенциал клеток и самих тканей: Это приводит к изменениям в силе и напряжении биотоков; нарушается нормальное функционирование тканей, возникает либо возбуждение, либо торможение центральной нервной системы.

Таким образом, развитие электротравмы возможно не только по причине ионизации атомов и молекул тканей от прохождения электрических токов, но и по причине изменения потенциалов клеток тканей органов. Биологическим следствием этого являются нарушения в обмене веществ, могущие привести к летальному исходу.

Термическое действие выражается в ожогах отдельных участков тела, нагреве кровеносных сосудов, нервов и т. п.

Ожоги происходят вследствие теплового воздействия тока и образования электрической дуги. Количество тепла в калориях, выделяющееся в проводнике, выражается соотношением: Q = 0,24×I 2 ×R×t, кал,

где 0,24 - коэффициент, показывающий, какое количество тепла выделяет за 1 сек ток в 1 А, проходящий по проводнику с сопротивлением t ом;

I - протекающий ток в А ;

t - время в сек;

R - сопротивление проводника в ом.

При всех прочих равных условиях, чем больше сопротивление R в месте контакта, чем больше ток I и чем больше время воздействия тока t, тем больше выделяется тепла и тем сильнее ожог. В соответствии с этим ожоги могут быть поверхностными или глубокими, сопровождающимися поражениями не только кожи, но и подкожной ткани, жира, мышц, нервов и костей. В последних случаях, как показывает опыт, заживление ожога идет очень медленно.

Вследствие значительного сопротивления кожи наблюдаются преимущественно поверхностные ожоги (70-80%). Однако при большой частоте тока могут иметь место ожоги внутреннего характера, даже без заметного повреждения кожной поверхности.

Ожоги с тяжелым исходом наблюдаются преимущественно при соприкосновении человека (непосредственно или через электрическую дугу) с токоведущими частями установок напряжением выше 1000 В.

Электролитическое действие выражается в разложении крови и других органических жидкостей, вызывающем значительные нарушения их физико-химических составов.

Все это многообразие действий электрического тока приводит к двум видам поражения: электрическим травмам и электрическим ударам.

Электрические травмы - это четко выраженные местные повреждения тканей организма, вызванные воздействием электрического тока или электрической дуги.

В зависимости от патологических процессов, возникающих при поражениях электрическим током, согласно предложению академика АМН СССР Г. А. Френкеля, принята следующая классификация электротравм по степени их тяжести:

Электротравмы - I степени - наличие судорожного сокращений мышц без потери сознания;

Электротравмы II степени - судорожное сокращение мышц и потеря сознания;

Электротравмы III степени - потеря сознания и нарушение функций сердечной деятельности или дыхания (возможно и то и другое);

Электротравма IV степени - клиническая смерть.

По характеру проявления различают следующие электрические травмы: электрические ожоги, электрические знаки, металлизация кожи и механические повреждения.

Электрические ожоги могут быть вызваны протеканием тока непосредственно через тело человека, а также воздействием электрической дуги на тело. В первом случае ожог возникает как следствие преобразования электрической энергии в тепловую и является сравнительно легкой травмой (покраснение кожи, образование пузырей). Ожоги, вызванные электрической дугой, носят, как правило, тяжелый характер (омертвение пораженного участка кожи и обугливание тканей).

Контактные ожоги развиваются в результате комплексного электрического и термического воздействия тока и вызывают глубокие патологические изменения в сосудах, нервах, ионизированных тканях.

Ожоги электрической дугой возникают в различных условиях нахождения в сфере светового (ультрафиолетового) и теплового (инфракрасного) влияния электрической дуги, а также при явлениях двухфазного короткого замыкания или однофазного замыкания «на землю».

Ожоги электрической дугой, так называемая офтальмия, часто имеют место при дуговой электросварке. Офтальмия обычно наблюдается у лиц, находящихся вблизи или у места производства дуговой электросварки и не и не имеющих защитных масок или щитков со специальными защитными стеклами.

Электрические знаки - это четко очерченные пятна серого или бледно-желтого цвета диаметром 1-5 мм на поверхности кожи человека, подвергшегося действию тока.

Электрические знаки безболезненны и лечение их заканчивается, как правило, благополучно.

Металлизация кожи - это проникновение в верхние слои кожи мельчайших частичек металла, расплавившегося под действием электрической дуги. Обычно с течением времени больная кожа сходит, пораженный участок приобретает нормальный вид и исчезают болезненные ощущения.

Механические повреждения являются следствием резких непроизвольных судорожных сокращений мышц под действием тока, проходящего через человека. В результате могут произойти разрывы кожи, кровеносных сосудов и нервной ткани, а также вывихи суставов и даже переломы костей. Механические повреждения возникают очень редко.

Электрический удар - это возбуждение живых тканей организма проходящим через него электрическим током, сопровождающееся непроизвольными судорожными сокращениями мышц.

Клиническая («мнимая») смерть - переходный процесс от жизни к смерти, наступающий с момента прекращения деятельности сердца и легких.

У человека, находящегося в состоянии клинической смерти, отсутствуют все признаки жизни: он не дышит, сердце его не работает, болевые раздражения не вызывают никаких реакций, зрачки глаз расширены в. не реагируют на свет. Однако в этот период жизнь в организме еще полностью не угасла, ибо ткани его умирают не все сразу и не сразу угасают функции различных органов. В первый момент почти во всех тканях продолжаются обменные процессы, хотя и на очень низком уровне и резко отличающиеся от обычных, но достаточные для поддержания минимальной жизнедеятельности. Эти обстоятельства позволяют, воздействуя на более стойкие жиз­ненные функции организма, восстановить угасающие или только что угасшие функции, т. е. оживить умирающий организм.

Первыми начинают погибать очень чувствительные к кислород­ному голоданию клетки коры головного мозга, с деятельностью которых связаны сознание и мышление. Поэтому длительность клинической смерти определяется временем с момента прекращении сердечной деятельности и дыхания до начала гибели клеток коры головного мозга; в большинстве случаев она составляет 4 - 5 мин, а при гибели здорового человека от случайной причины, например от электрического тока, - 7 - 8 мин.

Биологическая (истинная) смерть - необратимое явление, характеризующееся прекращением биологических процессов в клетках и тканях организма и распадом белковых структур; она наступает по истечении периода клинической смерти.

Помимо этого, в результате теплового, химического и физического действия тока в организме происходит одновременно физико-химические процессы, например образование «костных бус», разрывы тканей» костей, электролиз и т. д. При контактных электротравмах поражается весь организм.

В зависимости от условий развития и характера электропоражений различают контактные электротравмы, контактные электрические ожоги, ожоги электрической дугой.

Контактные электротравмы возникают либо при контакте с токоведущими частями электроустановок, нормально находящимися под напряжением, либо при контакте с конструктивными частями, случайно оказавшимися под напряжением из-за повреждения изоляции. Они могут происходить также через контакты с любой «землей», почвой или с отдельными хорошо заземленными предметами, а также с предметами, находящимися в зоне протекания тока и несущими на себе потенциал.

11.2 . Квантификация опасности электрического тока.

Ответная реакция организма на действие электрического тока закономерна и зависит от рода и величины тока, протекающего через тело человека, длительности воздействия и пути тока.

Различный характер реакции отдельных органов на воздействие тока зависит не только от параметров тока, но главным образом обусловливается характером электрического возбуждения, свойственного тканям этих органов. Наибольшая возбудимость при электрическом раздражении свойственна нервной и мышечной тканям организма. Электрическое возбуждение нервных и мышечных тканей может возникнуть при непосредственном электрическом раздражении при напряжении в несколько сотых вольта. Это явление довольно давно используется в электродиагностике как метод, позволяющий выявить изменения реакций мышц и двигательных нервов при некоторых заболеваниях нервной и мышечной систем.

Известно, что имеются определенные точки на поверхности и внутри тела человека, которые соответствуют наиболее электрически возбудимым пунктам для каждого нерва и мышцы.

Реакция нервно-мышечного аппарата и отдельных нервов на электрическое раздражение подчиняется определенной закономерности, которая выражается в последовательном сокращении мышц при непосредственном их раздражении или раздражении нервов замыканием и размыканием положительного и отрицательного полюсов постоянного тока.

Из-за относительно большого сопротивления кожи для электрического возбуждения ткани потребуется значительно большее напряжение. Защитной способностью кожи можно объяснить, почему при различных месторасположениях контакта при одном и том же напряжении в одних случаях люди погибали от электрического тока, а в других оказывались «благополучно пострадавшими».

Соответственно физиологическому закону электриче­ского возбуждения биологической ткани возбужденная ткань реагирует на электрическое раздражение, т. е. на воздействие электрического тока, только в момент возра­стания тока или его убывания. Соответственно этому наиболее опасным является переменный ток промышленной частоты 50-60 Гц (синусоидальный), который во времени изменяется по величине и направлению и оказывает непрерывное раздражающее действие на ткани и органы; каждый период тока является как бы самостоятель­ным раздражающим импульсом. Частота переменного тока 50 Гц воспринимается отдельными тканями и органами различно. Например, скелетные мышцы способны воспроизводить такую же частоту раздражения и отвечать на нее нормальным сокращением, для мышцы сердца, предел частоты раздражения которой не превосходит пяти-шести раз в секунду, раздражение током 50 Гц является чрезмерным и нарушает нормальное функционирование этого органа.

Постоянный ток, как не изменяющийся во времени по величине и направлению, ощущается в моменты включения и отключения от источника питания цепи, в которую включился человек. Обычно его действие тепловое. Электролитическое возбуждение ткани он может вызвать только при относительно большой величине. При малых напряжениях постоянный ток не представляет той опасности при касании рукой, что имеет место при переменном токе.

Таким образом, физиологическое раздражающее воздействие тока на организм по характеру, интенсивности и последствиям поражения зависит от рода и величины тока, протекающего через тело человека, продолжительности и других факторов.

Различают токи: пороговые; отпускающие; удерживающие в контакте с частями оборудования, находящимися под напряжением; токи, вызывающие фибрилляцию сердца; производящие блокаду нервной системы и нейтрализующие действие токов, вызывающих шок.

Пороговые токи - токи, вызывающие первые ощущения воздействия тока: покалывание, подергивание в пальцах, жжение, небольшие сокращения мышц Величина пороговых токов (от десятых долей до 3-4 мА) зависит от величины напряжения, состояния поверхности кожи и индивидуальной чувствительности к току Наибольшая чувствительность к восприятию малых токов наблюдается у женщин.

Отпускающими считаются токи, при прохожде­нии которых человек сохраняет способность самостоятельно освободиться от контакта с частями, находящимися под напряжением.

Токи, удерживающие в контакте с токоведущими частями, находящимися под напряжением, являются большими по величине, чем отпускающие токи, и могут вызвать фибрилляцию сердца, т. е. трепетание желудочков сердца. Мышцы сердца при этом не сокращаются координирование, а содрогаются, со­кращаются несогласованно, и работа сердца становится аритмичной. Сердце не действует более как эффективный насос; циркуляция крови прекращается, что ведет к смерти. Установлено, что величина тока 0,1-0,5 А и даже менее достаточна для возникновения фибрилляции сердца.

Токи, вызывающие блокаду или частичный паралич нервной системы, равняются нескольким амперам. В результате блокады нервной системы прекращается дыхание. В таких случаях требуется немедленное применение искусственного дыхания.

Токи, предотвращающие шок, приводят мышцы фибриллирующего сердца в состояние покоя, т.е. дефибрилляции. По литературным данным, дефибрилляция сердца возможна при токах 1-2 А промышленной частоты; пропускание непосредственно через сердце такого тока задерживает фибрилляцию сердца; при отключении тока сердце возобновляет свое нормальное координированное биение.

Характеристика дана без учета напряжения прикосновения и напряжения установки, длительности воздействия, частоты тока, пути тока, поэтому этих данных Недостаточно для разработки различного рода конкретных защитных устройств: выключателей, предохранителей, блокировок, сигнализации и т. д.

Поражающие токи не следует рассматривать абстрактно от напряжения. Напряжение является не только исходным фактором, определяющим при существующем сопротивлении тела человека величину протекающего через него тока, но также фактором вызывающим ионизацию кожи в месте контакта, а значит, и изменение сопротивления тела человека, в связи с чем общее сопротивление уменьшается и может оказаться равным внутреннему сопротивлению.

Внутреннее сопротивление. Исследованиями установлено что сопротивление внутренних тканей и органов не зависит от величины приложенного напряжения, изменяется только с изменением температуры тела и в среднем может быть принято равным 500-1000 Ом.

Спинномозговая жидкость..... 55,5

Мозговая нервная ткань.….... 2500,0

Сыворотка крови ……………. 71,1

Жировая ткань ……………… 5000,0

Мышечная ткань …………… 151,0

Сухая кожа …………. свыше -330×10 3

Кровь.....…………………….. 185,0

Печень.....…………………… 1250,0

Кость без надкостницы …….. 200×10 6

Приведенные данные показывают, что наименьшее сопротивление току оказывают жидкие составные части организма и пропитанные жидкостями ткани.

Относительно хорошими проводниками являются мышцы, подкожная клетчатка и серое вещество мозга. Жировая ткань вследствие находящихся в ней кровеносных сосудов может оказаться хорошим проводником, несмотря на то, что сама жировая ткань - плохой проводник. Сухая кожа обладает наибольшим сопротивле­нием. Ток проникает в организм через поры и каналы потовых желез кожи, от наличия и интенсивности действия которых главным образом зависит проводимость кожи.

Большим сопротивлением обладает костная ткань. Сопротивление костей без надкостницы является наивысшим, достигая сотен мегом.

Согласно результатам опытов, проведенных Л. К. Ме­щеряковым при напряжениях, не превышающих 30-40 В, и при малой поверхности электродов (т. е. контакта тела человека с токопроводящей частью, находящейся под напряжением), общее сопротивление тела определяется преимущественно активным сопротивлением наружного кожного покрова.

Увеличение поверхности контактов уменьшает наружное сопротивление. При напряжениях выше 40 В увеличение напряжения существенно уменьшает наружное сопротивление, и общее сопротивление при напряжениях 110-220 В падает до значений его внутреннего сопротивления. Необходимо также учитывать, что сопротивление в сильной степени зависит от поражающего напряжения. Это напряжение, воздействуя на кожные покровы и вызывая ионизацию, снижает сопротивление кожи, и сопротивление соответственно этому уменьшается.

Представляют большой интерес результаты исследований, проведенных А.П. Киселевым и Л.К. Мещеряковым в разное время, по определению сопротивления тела человека в условиях разных вариантов пути тока.

В табл. 1.7 приведены характеристики внутреннего сопротивления тела человека при разных путях тока и при разной величине поверхности электрода, которые проводились при малых напряжениях в диапазоне частот от 50 Гц до 12-20 кГц. В среднем внутреннее сопротивление тела составляет 600-800 Ом.

Исход воздействия электрического тока зависит от ряда факторов, в том числе от электрического сопротивления тела человека, величины и длительности протекания через него тока, рода и частоты тока и индивидуальных свойств человека.

Длительность протекания тока через тело человека влияет на исход поражения вследствие того, что со временем ток резко возрастает за счет уменьшения сопротивления тела и накопления отрицательных последствий воздействия тока на организм.

Род и частота тока в значительной степени определяют степень поражения. Наиболее опасным является переменный ток с частотой от 20 до 1000 Гц. При частоте меньше 20 или больше 1000 Гц опасность поражения током заметно снижается.

При постоянном токе пороговый ощутимый ток повышается до 6-7 мА, а пороговый неотпускающий ток - до 50-70 мА. Токи частотой свыше 500 000 Гц не оказывают раздражающего действия на ткани и поэтому не вызывают электрического удара. Однако они сохраняют опасность по условиям термических ожогов.

Индивидуальный свойства человека - состояние здоровья, подготовленность к работе в электрической установке и другие факторы также имеют значение для исхода поражения. Поэтому обслуживание электроустановок поручается лицам, прошедшим медицинский осмотр и специальное обучение.

Глава 14. Средства защиты человека

ОТ ДЕЙСТВИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ТОКА

ОПАСНОСТЬ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ТОКА

Действие электрического тока на организм человека. Электрический ток используется в настоящее время во всех сферах деятельности человека: производстве, быту, медицине и т.д., как источник энергии, удобный в транспортировке и применении. При всех преимуществах применения электроэнергии нельзя игнорировать опасность электричества для человека.

Действие электрического тока на живую ткань в отличие от других факторов носит своеобразный и разносторонний характер. Проходя через организм, электрический ток производит термическое, электролитическое, механическое (динамическое) и биологическое действия.

Термическое действие проявляется в нагреве тканей вплоть до ожогов отдельных участков тела, нагреве до высокой температуры кровеносных сосудов, нервов, сердца, мозга и других органов, находящихся на пути тока, что вызывает в них серьезные функциональные расстройства.

Электролитическое действие вызывает разложение крови и плазмы, что сопровождается значительными нарушениями их физико-химического состава.

Механическое (динамическое) действие тока выражается в расслоении, разрыве и других подобных повреждениях различных тканей организма: мышечной ткани, стенок кровеносных сосудов, сосудов легочной ткани.

Биологическое действие выражается в раздражении и возбуждении живых тканей организма, что может сопровождаться непроизвольными судорожными сокращениями мышц, в том числе мышц сердца и легких, а также в нарушении внутренних биоэлектрических процессов, протекающих в нормально действующем организме и теснейшим образом связанных с его жизненными функциями.

Эти действия условно сводятся к двум основным видам поражений: местным электротравмам и электрическим ударам

Местные электротравмы - это четко выраженные местные нарушения целостности тканей организма, вызванные воздействием электрического тока или электрической дуги. Характерные виды местных электротравм - электрические ожоги, электрические знаки и метки, металлизация кожи, электроофтальмия и механические повреждения.

Электрический удар - это возбуждение живых тканей организма проходящим через него электрическим током. Он может вызывать судорожное сокращение мышц без потери сознания, с потерей сознания, без поражения или с поражением работы сердца и системы дыхания, а также клиническую смерть. Клиническая, или мнимая, смерть - кратковременное переходное состояние от жизни к смерти, наступающее с момента прекращения деятельности сердца и легких. Признаки клинической смерти следующие: остановка сердца и как следствие отсутствие пульса, отсутствие дыхания, кожный покров синевато-бледный, зрачки глаз резко расширены (вследствие кислородного голодания коры головного мозга) и не реагируют на свет, болевые раздражения не вызывают у потерпевшего никаких реакций. Длительность клинической смерти определяется временем с момента прекращения сердечной деятельности и дыхания до начала гибели клеток коры головного мозга; в большинстве случаев она составляет 4- 5 минут.

Факторы, обуславливающие исход поражения электрическим током. В целом степень поражения электрическим током определяется количеством поглощенной электрической энергии в органах, тканях и системах при возникновении электрической цепи через тело человека.

Характер воздействия и тяжесть поражения человека зависит от многих взаимосвязанных факторов, таких как сила тока, длительность воздействия тока, сопротивление тела человека, путь прохождения, род (постоянный, выпрямленный, переменный) и частота тока, «фактор внимания», индивидуальные свойства пострадавшего и факторы окружающей среды.

С увеличением силы тока четко проявляются три качественно отличные ответные реакции организма: неприятное ощущение, судорожное сокращение мышц и фибрилляция сердца. Электрические токи, вызывающие соответствующую реакцию, подразделяют на ощутимые, неотпускающие и фибрилляционные, а их минимальные значения принято называть пороговыми.

Как показывают экспериментальные исследования, человек начинает ощущать протекание через него переменного тока частотой 50 Гц силой порядка 0,6- 1,5 мА. Ощутимый ток не вызывает нарушений деятельности организма, поэтому допустимо его длительное протекание через тело человека в производственных условиях.

Если человек, попавший под напряжение, в состоянии самостоятельно преодолеть действие судороги и освободиться от контакта с проводниками, то такой ток называют отпускающим. В случаях, когда человек самостоятельно не может освободиться от контакта, возникает опасность длительной судороги. Токи, вызывающие такую реакцию организма, получили название неотпускающих. Пороговые значения неотпускающих переменных токов при частоте 50 Гц лежат в пределах 10- 15 мА. При 25–50 мА действие тока распространяется и на мышцы грудной клетки, что приводит к затруднению и даже прекращению дыхания. При воздействии этого тока в течение нескольких минут может наступить смерть вследствие прекращения работы легких. Существует зависимость пороговых неотпускающих токов от веса человека и его возраста. Так, при увеличении веса от 50 до 80 кг значение порогового тока возрастает в 1,4- 2 раза.

Ток 50–80 мА поражает органы дыхания и сердечно-сосудистую систему. При 100 мА в течение 2–3 секунд наступает фибрилляция сердца, заключающаяся в беспорядочном хаотическом сокращении и расслаблении мышечных волокон сердца (фибрилл). Оно останавливается, кровообращение прекращается. Этот ток называется фибрилляционным.

Длительность протекания тока через тело человека влияет на сопротивление кожи, вследствие чего с увеличением времени воздействия тока на живую ткань повышается его значение, растут последствия воздействия тока на организм.

Допустимые для человека токи оцениваются по трем критериям электробезопасности. Первый критерий - ощутимый ток, который не вызывает нарушений деятельности организма и допускается для длительного (не более 10 минут в сутки) протекания через тело человека при нормальном (неаварийном) режиме электроустановки. Для переменного тока частотой 50 Гц сила его составляет 0,3 мА, а для постоянного - 1 мА. В качестве второго критерия принимают отпускающий ток. Действие его на человека допустимо при длительности протекания более 1 секунды. Сила отпускающего тока для переменного тока составляет 6 мА, для постоянного - 15 мА. Третьим критерием является фибрилляционный ток, не превосходящий пороговый фибрилляционный ток и действующий кратковременно (до 1 с). Предельно допустимые значения переменных токов частотой 50 Гц и напряжений прикосновения при аварийном режиме производственных электроустановок напряжением до 1000 В в зависимости от длительности воздействия не должны превышать значений, указанных в ГОСТ 12.1.038-82 с изм. от 01.07.88 и приведенных в таблице 14.1.

Таблица 14.1

Предельно допустимые значения напряжений прикосновения U пр. и токов I h ,

протекающих через тело человека, при аварийном режиме

производственных электроустановок напряжением до 1000 В

Знание норм по допуcтимым значениям напряжений прикосновения и токов через тело человека необходимо при разработке способов и средств защиты людей, при оценке условий электробезопасности в действующих электроустановках, при расследовании электротравм.

Электрическое сопротивление тела человека является переменной величиной, зависящей от напряжения прикосновения, от состояния кожи, параметров электрической цепи, физиологических факторов и состояния окружающей среды.

Полное электрическое сопротивление тела человека имеет активную и ёмкостную составляющие и складывается из сопротивления кожи и сопротивления внутренних тканей.

Верхний слой кожи, называемый эпидермисом, и состоящим в основном из мертвых ороговевших клеток, обладает большим сопротивлением, которое определяет общее сопротивление тела человека. Сопротивление нижних слоев (дермы) и внутренних тканей человека незначительно (300–500 Ом). При сухой чистой и неповреждённой коже сопротивление тела человека, измеренное при напряжении до 15–20 В, колеблется в пределах (3–100)×10 3 Ом. При увлажнении, а также при ее повреждении (под контактами) сопротивление тела оказывается наименьшим – около 500 Ом, т.е. доходит до значения, равного сопротивлению внутренних тканей тела. Для ориентировочных расчетов сопротивление тела человека считают чисто активным и равным 1 кОм при напряжениях прикосновения выше 50 В, 6 кОм – при напряжениях прикосновения менее 50 В.

Включение в зону действия тока жизненно важных органов человека увеличивает возможность тяжелого исхода. Наиболее опасными являются петли, когда в цепи тока оказывается головной и спинной мозг. Смертельный исход возможен даже при малых напряжениях (12 В), если ток проходит через биологически активные точки тела на шее, висках, голени, плечах, спине и других местах человеческого тела.

При напряжениях до 500 В более опасным является переменный ток, при дальнейшем повышении напряжения опасность постоянного тока быстро нарастает.

При изменении частоты переменного тока от нуля до 100 Гц опасность поражения при одном и том же напряжении увеличивается, достигая максимума в диапазоне 50- 60 Гц, при частоте 200 Гц опасность возникновения фибрилляции снижается в 2 раза, при частоте 400 Гц - более чем в 3 раза.

Токи частотой выше 500 000 Гц не вызывают электрического удара, но они могут вызвать термические ожоги.

Определенное влияние на исход поражения оказывает физическое и психологическое состояние человека. Усталость, подавленное психическое состояние, употребление алкоголя, ряд заболеваний повышают опасность воздействия электрического тока. Поэтому определен перечень болезней, при наличии которых работа в действующих электроустановках не допускается. Обслуживание электроустановок поручается работникам, которые прошли медицинский осмотр и специальное обучение. Большое значение имеет «фактор внимания», ослабляющий опасность тока.

Обычно меньшей опасности подвергаются люди, находящиеся в помещении. Однако, если это помещение производственное, то наличие сырости, токопроводящей пыли, многих видов электрооборудования, агрессивной среды увеличивает опасность поражения электрическим током.

Классификация помещений по опасности поражения электрическим током. В соответствии с Правилами устройства электроустановок (ПУЭ), все помещения в отношении опасности поражения людей электрическим током делятся на три класса: без повышенной опасности, с повышенной опасностью, особо опасные.

Помещения без повышенной опасности - это сухие, непыльные помещения с нормальной температурой воздуха и с изолирующими (например, деревянными) полами, т.е. в которых отсутствуют условия, создающие повышенную или особую опасность. К таким помещениям можно отнести офисные помещения, инструментальные кладовые, лаборатории и т.п.

Помещения с повышенной опасностью, характеризующиеся наличием в них одного из следующих условий, создающих повышенную опасность: сырости (относительная влажность длительно превышает 75 %) или токопроводящей пыли (угольная, металлическая и т.п.); токопроводящих полов (металлические, земляные, железобетонные, кирпичные и т.п.); высокой температуры (температура воздуха выше +35 С); возможности одновременного прикосновения человека к имеющим соединение с землей металлоконструкциям зданий, технологическим аппаратам, механизмам и т.п., с одной стороны, и к металлическим корпусам электрооборудования - с другой.

Примерами помещений с повышенной опасностью могут служить лестничные клетки зданий с проводящими полами, складские не отапливаемые помещения и т.п.

Особо опасные помещения , характеризующиеся наличием одного из следующих условий, создающих особую опасность: особой сырости (относительная влажность воздуха близка к 100 %); химически активной или органической среды, разрушающей изоляцию и токоведущие части электрооборудования; одновременно двух или более условий повышенной опасности.

Особо опасными помещениями является большая часть производственных помещений, в том числе все цехи по ремонту оборудования, мастерские и т.п.

Территории размещения наружных электроустановок (под открытым небом или под навесом) в отношении опасности поражения людей электрическим током приравниваются к особо опасным помещениям