Воздействие электрического тока

Проходя через тело человека, ток оказывает терми­ческое, электролитическое, механическое и биологиче­ское воздействие.

Термическое воздействие проявля­ется ожогами отдельных участков тела, нагревом кро­веносных сосудов, нервов и других тканей, вызывая в них существенные функциональные расстройства. Электролитическое воздействие выражается в разложе­нии биологических жидкостей, в том числе крови, в ре­зультате чего нарушается их физико-химический состав.Механическое воздействие приводит к расслоению, раз­рыву тканей организма в результате электродинамиче­ского эффекта, а также взрывоподобного образования пара, образующегося при вскипании биологических жидкостей под действием тока. Биологическое воздейст­виепроявляется раздражением и возбуждением тканей организма, нарушением жизненно важных биологиче­ских процессов, в результате чего возможны остановка сердца и прекращение дыхания. Внешний ток может подавить весьма малые биотоки, протекающие в теле человека, и тем самым вызвать серьезные расстройства в организме вплоть до его гибели.

Рассмотренные воздействия тока на организм часто приводят кэлектротравмам, которые условно разделя­ют на общие (электрические удары) и местные, причем часто они возникают одновременно, образуясмешанные электропоражения.

Под электрическим ударом понимают возбуждение тканей организма проходящим через него током, про­являющееся в виде судорог мышц тела. Тяжесть послед­ствий такого воздействия различна: от слабого сокраще­ния мышц в местах входа и выхода тока до существенных нарушений, в том числе прекращения функционирова­ния сердца и легких. Даже при несмертельнойэлектротравме электрокардиограмма пострадавшего несет на себе признаки коронарной недостаточности, а морфо­логические исследования в ряде случаев показывают наличие инфаркта миокарда. Нередко у пострадавших наблюдаются отдаленные (от 10 дней до 2 лет и более после травмы) последствия электроударов: заболевания щитовидной железы, половых органов, раннее появле­ние артериосклероза, развитие диабета, сердечно-сосу­дистых, вегетативно-эндокринных и нервно-психиче­ских расстройств.

К местным электротравмам относятся электриче­ские ожоги, металлизация кожи, электрические знаки, механические повреждения и электроофтальмия.

Электрические ожоги возникают примерно у двух третей пострадавших вследствие перехода в тепловую энергию электрической энергии тока, проходящего через тело человека при его контакте с токоведущими частями, а также от воздействия электрической дуги или искры, образующихся при коротких замыканиях или приближе­нии человека на недопустимо близкое расстояние к час­тям, находящимся под высоким напряжением.

Металлизация кожи связана с проникновением в нее мельчайших частиц металла при его расплавлении и разбрызгивании в случае образования электрической дуги. Металл может проникнуть в кожу также вследствие электролиза в местах соприкосновения человека с токоведущими частями. Эта травма наблюдается приблизительно у каждого десятого пострадавшего. С течением времени пораженный участок кожи приобретает нормальный вид и эластичность. Однако при поражении глаз лечение может оказаться сложным, иногда и безрезультатным — наступает слепота.

Электрические знаки — это пятна серого или бледно - желтого цвета, образующиеся на коже при прохождении тока. Происходит как бы омертвление верхнего слоя пораженного участка кожи и ее затвердевание подобно мозоли. Обычно электрические знаки безболезненны и при лечении бесследно исчезают. Встречается этот вид травм приблизительно у 11‒20 % пострадавших.

Механические повреждения тканей и органов тела че­ловека наблюдаются довольно редко и происходят в результате судорожных сокращений мышц под действием тока. Последствия травмирования иногда очень тяже­лые: разрывы сухожилий, кровеносных сосудов, выви­хи суставов и переломы костей.

Электроофтальмия (воспаление наружных оболочек глаз) возникает в результате воздействия ультрафиолетового излучения электрической дуги. Характерные проявления болезни: слезотечение, частичное ослепле­ние и светобоязнь; боль в глазах продолжается обычно несколько дней.

В результате статистической обработки многочисленных и весьма различных данных, полученных на основе анализа несчастных случаев, результатов опытов на животных и людях, была получена усредненная зависимость характера воздействия от значения постоянного и переменного тока, проходящего через человека по пути «рука-рука» и «рука-ноги» (табл. 7) [19, 20].

Таблица 7

Воздействие тока на человека

42. Двух-, трех- и четырех проводные линии электропередачи. Основные схемы прикосновения человека

Случаи поражения человека током возможны лишь при замыкании электрической цепи через тело человека или, иначе говоря, при прикосновении человека не менее чем к двум точкам цепи, между которыми существует некоторое напряжение. Опасность такого прикосновения, оцениваемая значением тока, проходящего через тело человека, или же напряжением прикосновения, зависит от ряда факторов: схемы включения человека в цепь, напряжения сети, схемы самой сети, режима ее нейтрали, степени изоля­ции токоведущих частей от земли, а также от значения емкости токоведущих частей относительно земли и т.п. Рис. Случаи включения человека вцепь тока: а - двухфазное включение; б, в - однофазное включение.

Схемы включения человека в электрическую цепь могут быть различными. Однако наиболее характерны­ми являются две схемы включения: между двумя прово­дами и между одним проводом и землей. Разумеется, во втором случае предполагается наличие электрической связи между сетью и землей. Применительно к сетям переменного тока первую схему обычно называют двухфазным включением, а вторую –однофазным. Двухфазное включение, т. е. прикосновение человека одновременно к двум фазам, как правило, более опасно, поскольку к телу человека прикладывает­ся наибольшее в данной сети напряжение–линейное, и поэтому через тело человека пойдет больший ток (А):Ih= √3*Uф*Rh=Uл*RhгдеUл–линейное напряжение, т. е. напряжение между фазными проводами сети;Uф–фазное напряжение, т. е. напряжение между нача­лом и концом одной обмотки источника тока (трансфор­матора, генератора) или между фазным и нулевым про­водами. Нетрудно представить, что двухфазное включение яв­ляется одинаково опасным в сети как с изолированной, так и с заземленной нейтралями. При двухфазном включении опасность поражения не уменьшится и в том случае, если человек надежно изолирован от земли, т.е. если он имеет на ногах резиновые галоши или боты либо стоит на изолирующем (деревянном) полу, или на диэлектрическом коврике. Однофазное включение происходит значи­тельно чаще, но является менее опасным, чем двух­фазное, поскольку напряжение, под которым оказывает­ся человек, не превышает фазного. Соответственно мень­ше оказывается ток, проходящий через тело человека.

Кроме того, на значение этого тока влияют также режим нейтрали-источника тока, сопротивление

изоля­ции и емкость проводов относительно земли, сопротив­ление пола, на котором стоит человек, сопротивление его обуви и другие факторы. Рис.

Прикосновение человека к проводу трехфазной трехпроводной сети с изолированной нейтралью: r1=r2=r3r-сопротивление изоляции фазIч=Uф/(Rч+r/3) согласно пуэизол-я в силовых осветительных сетях напряжением до 1000В счит-сяисправным если ее сопротивление на уч-ке фазного провода =0,5 мегаОм. В сетях с изолиро­ванной нейтралью, обладающих незначительной емко­стью между проводами и землей, опасность для челове­ка, прикоснувшегося к одной из фаз в период нормаль­ной работы сети, зависитorсопротивления проводов относительно земли: с увеличением сопротивления опас­ность уменьшается. Поэтому очень важно в таких сетях обеспечивать высокое сопротивление изоляции и контро­лировать ее состояние для своевременного выявления и устранения возникших неисправностей.

Однако в сетях с большой емкостью относительно земли роль изоляции проводов в обеспечении безопас­ности прикосновения утрачивается. При аварийном режиме работы сети, т. е. когда возникло замыкание одной из фаз на землю че­рез малое сопротивлениеrзм, ,силатока (А), проходяще­го через тело человека, прикоснувшеюся к исправной фазе,будет (А)(4), а напряжение прикосновения(5). Приrзм> 0, напря­жение, под которым окажется человек, прикоснувшийся в аварийный период к исправной фазе трехфазной сети с изолированной нейтралью, будет значительно больше фазного и несколько меньше линейного напряжения се­ти. Таким образом, этот случай прикосновения во много раз опаснее прикосновения к той же фазе сети при нор­мальном режиме работы.

Рис. Прикосновение человека к фазному проводу трехфазной четырехпроводной сети с заземленной нейтралью.Iч=Uф/(Rч+r0) сопротивление заземленной нейтрали не должно превышать 10 Ом. Если чел-к нах-ся в особо опасном помещении мы пренебрегаемr0. При нормальном режиме работы 4-хпров-й сети ток опасен для жизни независимо от сопротивления изоляции и емкости линии т.к. проводимости фазных проводов малы по сравнению с проводимостью заземленной нейтралью, такие сети имеют технологические преимущества т.к. они универсальны и менее опасны в аварийном режиме.

Отсюда следует, что прикосновение к фазе трехфаз­ной сети с заземленной нейтралью в период нормальной ее работы более опасно, чем прикосновение к фазе нормально работающей сети с изолированной нейтралью,но менее опасно прикосновения к неповрежденной фазе сети с изолированной нейтралью в аварийный период, так какrзм может в ряде случаев мало отличаться отr0.