Действие электрического тока на организм человека

При длительном воздействии электрического тока снижается сопротивление кожи (из-за потовыделения) в местах контактов, повышается вероятность прохождения тока в особенно опасный период сердечного цикла. Человек может выдержать смертельно опасное значение переменного тока 100 мА, если продолжительность воздействия тока не превысит 0,5 с.

Разработаны устройства защитного отключения (УЗО), которые обеспечивают отключение электроустановки не более чем за 0,20 с при однофазном (однополюсном) прикосновении.

Наиболее опасно, когда ток проходит через жизненно важные органы
- сердце, лёгкие, головной мозг. При поражении человека по пути «правая рука - ноги» через сердце человека проходит около 7% общей величины электрического тока.

На пути «нога - рука» через сердце человека проходит только примерно 0,4% общей величины тока. С медицинской точки зрения прохождение тока через тело - основной травмирующий фактор.

Действие электрического тока на организм, которое приводит к повреждению тканей кожи, мышц, костей, связок называется электрической травмой. Особую опас­ность при этом представляют электрические ожоги, ко­торые появляются в местах контакта тела человека с токоведущей частью электроустановки или электрической дугой. Степень опасного и вредного воздействия электри­ческого тока на человека зависит от рода (переменный, постоянный), напряжения и силы тока. При напряжени­ях до 500 В степень поражения постоянным током мень­ше, чем переменным. Считается, что напряжение 110 В постоянного тока эквивалентно по опасности напряжению 42 В переменного тока промышленной частоты. На­пряжение переменного тока свыше 42 В, постоянного то­ка свыше 110 В считается опасным. Сила тока оказывает существенное влияние на степень поражения. Ток силой 0,05 А является опасным, а 0,1 А -смертельным. Наибо­лее опасной является широко применяемая промышлен­ная частота электрического тока 50 Гц.

Принятая в энергетике частота электрического тока (50 Гц) представляет большую опасность возникновения судорог и фибрилляции желудочков сердца.

Фибрилляция не является мускульной реакцией, она вызывается повторяющейся стимуляцией с максимальной чувствительностью при 10 Гц. Поэтому переменный ток (с частотой 50 Гц) считается в 3-5 раз более опасным, чем постоянный ток, - он воздействует на сердечную деятельность человека. Диапазон наибольшей опасности переменного тока - при частоте 20-100 Гц. При частоте меньше 20 Гц и больше 100 Гц опасность поражения током резко снижается. Токи частотой свыше 500 000 Гц не оказывают раздражающего действия на ткани и поэтому не вызывают электрического удара. Однако они могут вызвать термические ожоги. При постоянном токе пороговый ощутимый ток повышается до 6-7 мА, пороговый не отпускающий ток - до 50-70 мА, а фибрилляционный, при длительности воздействия более 0,5 секунд - до 300 мА.

Наибольшее число поражений от электрического тока (около 85%) приходится на установки напряжением до 1000 В. Относительно безопасным для человека в сырых помещениях принято считать напряжение до 12 В, в сухих помещениях – до 36 В, так как при случайном соприкосновении сила тока, проходящего через организм человека, не превышает 0,01 А.

Угроза поражения электрическим током возрастает с увеличением продолжительности его воздействия на человека. Через 30 с сопротивление тела человека протеканию тока падает примерно на 25%, а через 90 с – на 70%. Сопротивление организма человека электрическому току колеблется в широком диапазоне. Сухая грубая мозолистая кожа, отсутствие усталости и нормальное состояние нервной системы повышают сопротивление человеческого организма. Наименьшим сопротивлением обладают нервные волокна и мускулы. За минимальное расчетное сопротивление человеческого организма принимается значение от 500 до 1000 Ом.

3 Основные причины электротравматизма

Поражения электрическим током могут быть вызваны в следствие:

- непосредственного прикосновения к токоведущим частям, нахо­дящимся под напряжением;

- прикосновения к металлическим конструктивным частям и кор­пусам электрооборудования, оказавшимся под напряжением из-за повреждения электрической изоляции;

- недопустимого приближения к частям, находящимся под напря­жением, в результате чего через тело человека может возникнуть дуга  (t ≈ 4000 °С);

- воздействия напряжения шага при замыкании токоведущих час­тей непосредственно на землю или на токопроводящие основа­ния, не изолированные от земли, а также в зоне растекания тока с заземлителя.

Количество несчастных случаев, обусловленных прикоснове­нием к токоведущим частям, в 6,5 раз больше, чем при прикосно­вении к нетоковедущим частям, оказавшимся под напряжением.

Механизм поражения человека электричес­ким током чрезвычайно сложен и сопровождается термическим, химическим и биологическим воздействиями. При этом возможны необратимые нарушения функциональной деятельности жизненно важных органов человека.

По вызываемым последствиям электротравмы условно делят на местные, сопровождающиеся явно выраженными местными повреж­дениями организма, и общие или электрические удары, приводя­щие к поражению всего организма из-за нарушения функций жизнедеятельности важнейших органов и систем. Большинство электропоражений (55 %) представляют собой совокупность местных электротравм и электрических ударов.

Местные электротравмы - это явно выраженные поверхност­ные повреждения кожи, мягких тканей, связок и костей.

Электрический ожог - наиболее распространенная электро­травма, встречающаяся у 60 ÷ 65 % пострадавших от электри­ческого тока, большинство из которых составляет оперативный персонал, обслуживающий действующие электроустановки. Различают токовый (контактный) и дуговой ожоги.

Электрические ожоги могут быть вызваны протеканием тока через
тело человека (токовый или контактный ожог),  а также воздействием электрической дуги на тело (дуговой ожог). В первом случае, ожог возникает как следствие преобразования энергии электрического тока в тепловую и является сравнительно лёгким (покраснение кожи, образование пузырей). Ожоги, вызванные электрической дугой, носят, как правило, тяжёлый характер (омертвление поражённого участка кожи, обугливание и сгорание тканей).

Электрические знаки - это чётко очерченные пятна серого или
бледно-жёлтого 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, поражённый участок приобретает нормальный вид, и исчезают болезненные ощущения.

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

          Электроофтальмия   -   воспаление   наружных   оболочек   глаз,
возникающее в результате воздействия мощного потока ультрафиолетовых лучей электрической дуги. Обычно болезнь продолжается несколько дней. В случае поражения роговой оболочки глаз лечение оказывается более сложным и длительным.

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

Различают    следующие    четыре   степени   электрических   ударов:

-    судорожное сокращение мышц без потери сознания;

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

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

- клиническая смерть, т. е. остановка дыхания и кровообращения.

Электрические удары представляют большую опасность даже тогда, когда они не приводят к смертельному исходу, так как при этом могут возникать серьезные нарушения жизнедеятельности человеческого организма, проявляющиеся иногда через месяцы и годы. Поэтому при всех электротравмах, сопровождающихся электрическими ударами, следует обязательно проводить медицинское освидетельствование пострадавших с последующим контролем за состоянием их здоровья.

Комплекс профилактических мероприятий, направленных на предотвращение электротравматизма предусматривает  следующие защитные меры: правильный подбор изоляции электросетей и установок; заземление электроустановок и зануление; автоматическое защитное отключение; выравнивание потенциалов; применение пониженных напряжений; различные блокировки; индивидуальные средства защиты.

Важнейшим мероприятием профилактики электротравматизма является система инструктажа и обучения рабочих и инженерно-технических работников безопасным методам производства работ и снабжение их средствами индивидуальной защиты.

Правильный подбор изоляции электросетей и установок определяется требованиями ПУЭ, согласно которым сопротивление изоляции, должно составлять не менее 1000 Ом/В рабочего   напряжения. Для обычной сети переменного тока 380/220 В Rm = 380 000 Ом.

С течением времени материал изоляции проводов изменяет свои механические и диэлектрические свойства. Механические повреждения, образование трещин в результате перегревов и резких изменений температуры, а также увлажнение приводят к уменьшению сопротивле­ния изоляции и пробою на металли­ческие части установок, нормально не находящиеся под напряжением. Состояние  изоляции проводов си­стематически    проверяется   путем измерения ее сопротивления.

Поскольку изоляция токоведущих частей имеет основную функ­цию - препятствовать  прохождению тока  нежелательными  путями и в то же время обеспечивать защиту людей от случайного прикоснове­ния, к этой категории защиты можно отнести ограждения токоведущих частей - конструктивные, сплошные и сетчатые, а также разме­щение токоведущих частей на недоступной высоте. Такой минималь­ной высотой считается 6 м для линий напряжением до 1000 В и 7м , для линий до 110 кВ.

Защитным заземлением называется преднамеренное соединение с землей корпусов и других конструктивных металличе­ских частей электрооборудования, которые нормально не находятся под напряжением, но могут оказаться под напряжением при случай­ном их соединении с токоведущими частями, например в результате повреждения изоляции (пробоя изоляции на корпус), падения провода и т. п.

Задачей защитного заземления является устранение опасности поражения током человека в случае прикосновения к корпусу, ока­завшемуся под напряжением; область применения защитного заземления - трехфазные сети до 1000 В с изолированной нейтралью и выше 1000 В с любым режимом нейтрали.

Защитное заземление следует отличать от рабо­чего заземления - преднамеренного соединения с землей отдельных точек электрической сети (например, нейтральной точки, фазного провода и т. п.), необходимого для надлежащей работы установки нормальных или аварийных условиях. Рабочее заземление осуществ­ляется непосредственно или через специальные аппараты - пробив­ные предохранители, разрядники, сопротивления и т. п.

Заземляющим устройством называется совокупность заземлителя - металлических проводников, находящихся в непосредствен­ном и достаточном соприкосновении с землей, и заземляющих провод­ников, соединяющих заземляемые части электроустановки с заземлителем. Заземлители делятся на искусственные, предназначенные исклю­чительно для целей заземления, и естественные, находящиеся в земле металлические предметы иного назначения.

Для искусственных заземлителей применяют обычно вертикальные и горизонтальные электроды. В качестве вертикальных электродов используют стальные трубы d = 3 - 5 см и угловую сталь размером от 40x40 до 60x60 мм длиной 2,5 - 3 м. В последние годы находят применение стальные прутки d = 10-12 мм и длиной до 10 м.

Для связи вертикальных электродов и в качестве самостоятельного горизонтального электрода применяют полосовую сталь сечением не менее 4 х 12 мм или сталь круглого сечения диаметром не менее 6 мм. В качестве естественных заземлителей могут использоваться проложенные в земле водопроводные и другие металлические трубопроводы, за исключением трубопроводов горючих жидкостей, горючих или взрывоопасных газов, а также трубопроводов, покрытых изоля­цией  для  защиты от  коррозии; обсадные трубы артезианских ко­лодцев, скважин, шурфов и т. п.; металлические конструкции и арма­тура железобетонных конструкций зданий   и   сооружений,    имеющие соединения   с  землей;   свинцовые оболочки   кабелей,    проложенные в земле.

В распределительных устрой­ствах в качестве естественного заземлителя используют заземления опор отходящих воздушных линий с грозозащитными тросами при условии, что тросы не изолиро­ваны от опор. Естественные зазем-лители обладают, как правило, малым сопротивлением тока и по­этому их использование для целей заземления экономически весьма целесообразно.

Защитным заземлением с глухозаземленной нейтралью или занулением ) называется присоединение к неоднократно заземлен­ному нулевому проводу питающей сети корпусов и других конструк­тивных металлических частей электрооборудования, которые не нахо­дятся под напряжением, но вследствие повреждения изоляции могут оказаться под ним.                              \