Электробезопасность

Действие электрического тока на организм человека

Причины электротравматизма

Количество электротравм на производстве сравнительно невелико (2-3 %) в общем количестве производственных травм. Однако с летальным исходом они составляют 12-15 % от общего количества травм, происшедших по другим причинам.

Статистика показывает, что электротравматизм находится в непосредственной зависимости от уровня организации эксплуатации электрохозяйства предприятия и выполнения правил.

Электротравмы происходят по следующим причинам:

- организационные (нарушение требований правил и инструкций, недостатки в обучении персонала);

- технические (ухудшение электрической изоляции, отсутствие ограждений, сигнализации и блокировки, дефекты монтажа и др.)

- психофизиологические (переутомление, несоответствие психофизиологических показаний данной профессии др.).

Действие электрического тока на организм человека

Существуют четыре особенности поражения электрическим током:

Первая - отсутствие внешних признаков грозящей опасности поражения электрическим током. Человек не может увидеть, услышать, обонять или как-то иначе заблаговременно обнаружить возможность поражения.

Вторая особенность - тяжесть исхода электротравм: потеря трудоспособности при электротравмах, как правило, бывает длительна; возможен даже смертельный исход.

Третья особенность состоит в том, что токи промышленной частоты величиной 10-25мА могут вызвать интенсивные судороги мышц, вследствие чего происходит так называемое «приковывание» к токоведущим частям. Человек при этом не может самостоятельно освободиться от действия электрического тока.

Четвертая особенность поражения электрическим током заключается в возникновении возможности последующего механического травмирования. Например, человек работал на высоте, был поражен электрическим током, потерял сознание и упал.

Электрический ток, проходя через живой организм, оказывает термическое, электролитическое и биологическое действие.

Термическое действие проявляется в ожогах, нагреве и повреждении кровеносных сосудов, перегреве сердца, мозга и других органов, что вызывает в них функциональные расстройства.

Электролитическое действие проявляется в разложении органической жидкости, в том числе крови, что вызывает значительное нарушение ее состава, а также ткани в целом.

Биологическое действие выражается, главным образом, в нарушении внутренних биоэлектрических процессов, свойственных нормально живущему организму и теснейшим образом связанных с его жизненными функциями.

Например, воздействуя с биотоками организма, внешний ток может нарушить нормальный характер их воздействия на ткани и вызвать непроизвольные сокращения мышц.

Основных видов поражения три:

электрические травмы;

электрические удары;

электрический шок.

Электрическая травма представляет собой местное поражение тканей и органов электрическим током: ожоги, электрические знаки, электрометаллизация кожи, поражение глаз действием на них электрической дуги.

Электрический ожог - это повреждение поверхности тела и внутренних органов под действием электрической дуги или больших токов, проходящих через тело человека.

Ожоги бывают двух видов: токовый (или контактный) и дуговой.

Токовый ожог обусловлен прохождением тока непосредственно через тело человека в результате прикосновений к токоведущей части. Токовой ожог - следствие преобразования электрической энергии в тепловую; как правило, это ожог кожи, так как кожа человека обладает во много раз большим электрическим сопротивлением, чем другие ткани тела.

Токовые ожоги возникают при работе па электроустановках относительно небольшого напряжения (не выше 1-2 кВ) и являются большинстве случаев ожогами 1 или II степени; впрочем, иногда, возникают и тяжелые ожоги.

При напряжениях более высоких между токоведущей частью и телом человека или между токоведущими частями образуется электрическая дуга, которая и вызывает возникновение ожога другого вида дугового.

Дуговой ожог обусловлен действием на тело электрической дуги, обладающей высокой температурой (свыше 3500°С) и большей энергией. Такой ожог возникает обычно при электроустановках высокого напряжения и носит тяжелый характер - III или IV степени.

Различают четыре степени ожогов: I степень характеризуется покраснением кожи, II степень - образованием пузырей, III степень - обугливанием кожи, IV степень - обугливанием подкожной клетчатки мышц, сосудов, нервов, костей.

Ожоги III и IV степеней наблюдаются при контакте с токоведущими частями при напряжении на них выше 1000 В.

Состояние пострадавшего зависит не столько от степени ожогов, сколько от площади поверхности тела, пораженной ожогом.

Электрический знак - это четко очерченное пятно (d = 1-5 мм) серого или бледно-желтого цвета, появляющееся на поверхности кожи человека, подвергнувшейся действию тока, пораженный участок кожи затвердевает подобно мозоли. В большинстве случаев электрические знаки безболезненны, с течение времени верхний слой кожи сходит, и пораженное место приобретает первоначальный цвет, эластичность и чувствительность.

Электрометаллизацией называется проникновение в кожу частиц металла вследствие его разбрызгивания и испарения под действием тока - например, при горении электрической дуги. Поврежденный участок кожи становится жестким и шероховатым, цвет его определяется цветом соединений металла, проникшего в кожу.

Электрометаллизация может произойти при коротких замыканиях, отключениях и разъединителей и рубильников под нагрузкой.

С течением времени больная кожа сходит, пораженный участок приобретает нормальный вид, исчезают болезненные ощущения.

При поражении глаз лечение может оказаться длительным и сложным, а в некоторых случаях пострадавший может даже лишиться зрения. Поэтому работы, при которых возможно возникновение электрической дуги, должны выполняться в защитных очках или щитках. Одежда работающего должна быть застегнута на все пуговицы, ворот закрыт, а рукава опущены и застегнуты у запястья.

Электроофтальмия - это воспаление наружных оболочек глаз, возникающее под воздействием мощного потока ультрафиолетовых лучей. Такое облучение возможно при образовании электрической дуги (короткое замыкание), которая интенсивно излучает не только видимый свет, но и ультрафиолетовые и инфракрасные лучи.

Электроофтальмия обнаруживается спустя 2-6 час. после ультрафиолетового облучения. При этом наблюдается покраснение и воспаление слизистых оболочек век, слезотечение, гнойные выделения из глаз, спазмы век и частичное ослепление. Пострадавший испытывает сильную головную боль и резкую боль в глазах, усиливающуюся на свету, у него возникает так называемая светобоязнь.

В тяжелых случаях воспаляется роговая оболочка глаза и нарушается ее прозрачность, расширяются сосуды роговой и слизистой оболочек, суживается зрачок. Болезнь продолжается обычно несколько дней.

Предупреждение электроофтальмии при обслуживании электроустановок обеспечивается применением защитных очков с обычными стеклами, которые плохо пропускают ультрафиолетовые лучи и защищают глаза от брызг расплавленного металла.

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

Электрический удар - это возбуждение живых тканей организма проходящим через них электрическим током, сопровождающееся непроизвольными судорожными сокращениями мышц. Степень отрицательного воздействия этих явлений на организм может быть различна. Электрический удар может привести к нарушению и даже полному прекращению деятельности жизненно важных органов - легких и сердца, а значит, и к гибели организма. Внешних местных поврежде­ний, т.е. электрических травм, человек при этом может и не иметь.

В зависимости от исхода поражения электрические удары могут быть условно разделены на четыре степени, из которых каждая характеризуется определенными проявлениями;

1 - судорожное сокращение мышц без потери сознания;

II - судорожное сокращение мышц с потерей сознания, но с сохранившимся дыханием и работой сердца;

III - потеря сознания и нарушение сердечной деятельности или дыхания (либо того и другого вместе);

IV - клиническая смерть, т.е. отсутствие дыхания и кровообраще­ния.

Клиническая смерть - это переходный период от жизни к смерти, наступающий в момент 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 и не реагируют на свет.

Длительность клинический смерти определяется временем с момента прекращения 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, в частности от электрического тока - 7-8 мин.

Причинами смерти от электрического тока могут быть прекращение работы сердца, прекращение дыхания и электрический шок.

Работа сердца может прекратиться в результате рефлекторного действия, когда сердце не лежит на пути тока. В обоих случаях может произойти остановка сердца или наступить его фибрилляция, т.е. беспорядочное сокращение и расслабление мышечных волокон сердца. Фибрилляция обычно продолжается очень недолго и сменяется полной остановкой сердца. Если сразу же не оказана первая помощь, то наступает клиническая смерть.

Прекращения дыхания вызывается непосредственным, а иногда рефлекторным действием тока на мышцы грудной клетки, участвующие в процессе дыхания.

Уже при токе, равном 20-25мА (50Гц), человек начинает испытывать затруднение дыхания, которое усиливается с ростом тока. При действии такого тока в течение нескольких минут наступает удушье.

Электрический шок - своеобразная реакция нервной системы организма в ответ на сильное раздражение электрическим током: расстройство кровообращения, дыхания, повышение кровяного давления. Шок имеет две фазы: 1 - фаза возбуждения, II - фаза торможения и истощения нервной системы.

Во второй фазе учащается пульс, ослабевает дыхание, возникает угнетенное состояние и полная безучастность к окружающему при сохранившемся сознании. Шоковое состояние может длиться от нескольких десятков минут до суток, после чего организм гибнет.

Тело человека является проводником электрического тока. Разные ткани тела проводят ток по-разному: наибольшее сопротивление электрическому току оказывает кожа, удельное сопротивление которой достигает 3-20 тыс.Ом’м; мышечная и жировая ткани, спинной и головной мозг, а также кровь имеют по сравнению с кожей весьма малое сопротивление. Можно считать, что сопротивление тела человека току определяется сопротивлением кожи.

Кожа состоит из двух основных слоев: наружного эпидермиса и внутреннего - дермы.

Эпидермис, в свою очередь, также имеет несколько слоев. Верхний, самый толстый слой называется роговым (омертвевшие ороговевшие клетки), а слой, находящийся под ним - ростковым (живые клетки).

Электрическое сопротивление тела человека – сопротивление току, проходящему по участку тела между двумя электродами, приложенными к поверхности тела человека. Оно состоит из двух тонких наружных слоев кожи, касающихся электродов, и внутреннего сопротивления рук и корпуса.

Полное сопротивление состоит из трех последовательно включенных сопротивлений: двух одинаковых сопротивлений наружного слоя кожи и так называемого внутреннего сопротивления тела, которое включает в себя внутреннее сопротивление руки, внутреннее сопротивление корпуса и емкостное сопротивление руки.

Величина сопротивления тела человека зависит от состояния рогового слоя кожи, наличия на её поверхности влаги и загрязнения, также от места приложения электродов, частоты тока и длительности протекания тока.

Повреждения рогового слоя (порезы, царапины, ссадины и друг микротравмы), а также увлажнение, потовыделение и загрязнение кожи снижают сопротивление тела человека, что увеличивает опасность его поражения электрическим током.

Загрязнение кожи различными веществами, в особенности xopoшо проводящими электрический ток (металлическая или угольная пыль; окалина и т.п.), снижает её сопротивление.

Разные участки тела имеют различную толщину рогового слоя кожи и неравномерное распределение потовых желёз, поэтому обладают неодинаковым сопротивлением.

С увеличением частоты тока сопротивление тела человека падает. Это объясняется тем, что в coпротивление тела человека входит электрическая ёмкость, сопротивление которой уменьшается с увеличением частоты. Влияние частоты на сопротивление тела проявляется при малых напряжениях и малых площадях контакта человека с токоведущими частями.

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

С ростом напряжения сопротивление кожи уменьшается в десятки раз а, следовательно, уменьшается и сопротивление тела в целом; oно приближается к сопротивлению состоянии роговый слой можно рассматривать как диэлектрик, его удельное coпротивление в 1000 раз превышает сопротивление других слоев кожи и внутренних тканей организма.

Электрическое сопротивление дермы незначительно, оно во много раз меньше сопротивления рогового слоя внутренних тканей тела, т.е. к своему наименьшему значению (300-500 Ом). Это можно объяснить электрическим пробоем кожи, который происходит при напряжении 50-200 В.

Сопротивление разных участков тела человека не одинаково. Объясняется это различной толщиной рогового слоя кожи, неравномерным распределением потовых желез на поверхности тела и неодинаковой степенью наполнения сосудов кожи кровью. Поэтому величина сопротивления тела зависит от места приложения электродов.

Сопротивление тела человека (Rч,) в практических расчетах принимается равным 1000 Ом. В реальных ycловиях сопротивление тела человека - величина не постоянная и зависит от ряда факторов.

Основные факторы, влияющие на исход поражения током

На поражение человека электрическим током влияют: величина тока, проходящего через его тело, род тока, частота, путь тока, длительность его воздействия, окружающая среда (влажность и температура воздуха, наличие токопроводящей пыли).

При поражении электрическим током основными факторами являются путь прохождения тока через тело человека и время его действия. В связи с этим по характеру действия токи оценивают так, как приведено в табл. 1.

Чем меньше продолжительность действия тока на организм человека, тем меньше опасность.

Ток 100 мА и более (при 50 Гц), проходя через тело человека по пути рука - рука или рука - ноги, раздражающе действует на мышцу сердца, расположенную глубоко в груди. Это весьма опасно для жизни человека, поскольку спустя 1-2 с. с момента замыкания цепи этого тока через человека может наступить фибрилляция сердца. При этом прекращается кровообращение, и, следовательно, в организме возникает недостаток кислорода, что, в свою очередь, быстро приводит прекращению дыхания, т.е. приводит к смерти.

Токи, которые вызывают фибрилляцию сердца, называются фибрилляционными, а наименьшей из них - пороговым фибрилляционным током.

При частоте 50 Гц фибрилляционными оказываются токи в пределах от 100 мА до 5А, a пороговым фибрилляционным - 100 мА; при постоянном токе порогом фибрилляции считается 300 мА, а верхним пределом фибрилляциомпого тока - 5 А.

При невысоких напряжениях (до 100 В) постоянный ток примерно в 3-4 раза менее опасен, чем переменный частотой 50 Гц; при напряжениях 400 - 500 В опасность их сравнивается, а при более высоких напряжениях постоянный ток даже опаснее переменного.

С увеличением частоты тока до 50 Гц опасность поражения несколько увеличивается, а при частоте свыше 50 Гц опасность поражения уменьшается. Токи высокой частоты сохраняют опасность ожогов.

В теле человека наиболее часты такие пути тока:

рука-рука,

правая рука - ноги,

левая рука - ноги,

нога - нога,

голова - ноги,

голова - руки.

Наиболее опасен продольный путь тока через чело человека (рука - нога, голова - нога), менее опасен - поперечный (рука-рука) и ещё менее опасен путь нога-нога.

Установлено, что вполне здоровые и физически крепкие люди переносят электрические удары легче, чем больные и слабые.

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

Поэтому правилами техники безопасности при эксплуатации электроустановок предусматривается отбор по состоянию здоровья персонала для обслуживания действующих электроустановок.