Воздействие на организм. Факторы, определяющие опасность поражения электрическим током

С увеличением энерговооруженности химических предприятий возрастает число людей, контактирующих с электрооборудованием, контрольно-измерительными приборами, осветительными устройствами и т. д. Поскольку на предприятиях с электроустановками, работающими при напряжении до 1000 В, могут контактировать практически все работающие, возможность поражения электрическим током повышается, особенно если электротехническое оборудование неисправно или эксплуатируется с нарушением "Правил устройства электроустановок" (ПУЭ).

Кроме того, опасность поражения электротоком отличается от прочих производственных опасностей (токсичные вещества, нагретые поверхности, шум и т. д.) тем, что человек не в состоянии се обнаружить дистанционно без специальных измерительных приборов.

Что же касается установок, работающих при напряжении выше 1000 В, то, как правило, или они ограждены, или с ними работают люди, имеющие специальную подготовку.

При прохождении через организм человека электрический ток оказывает следующие виды воздействий:

термическое - ожоги, нагрев кровеносных сосудов, нервов;
электролитическое - разложение крови и лимфатической жидкости, т. с. значительное изменение их физико-химических свойств;
биологическое - раздражение и возбуждение живых тканей организма, сопровождаемое непроизвольными судорогами мышц тела, сердца, легких, что приводит к нарушению или полному прекращению деятельности отдельных органов, систем дыхания и кровообращения.

Эти воздействия приводят к двум видам поражения: электротравмам - четко выраженным местным поражениям организма (ожоги, электрические знаки, металлизация кожи, механические повреждения, электроофтальмия) и электрическому удару - электротравме, вызванной рефлекторным действием электрического тока, т. с. действием на центральную нервную систему, в результате которого может возникнуть паралич пораженных органов.

Статистика травматизма показывает, что из всех зарегистрированных случаев поражения электротоком с потерей трудоспособности более чем на 3 дня, а также со смертельным исходом 19% составляют электротравмы, 26% - электроудары и 55% - смешанное поражение.

Электрический, или контактный, ожог - результат теплового воздействия тока в месте контакта с неизолированными токоведушими частями; может быть поверхностный (характерен для токов промышленной частоты до 100 Гц) или внутренний (для токов с частотой в десятки и сотни кГц). Количество тепла, выделяемого в ткани человека, в этом случае определяется законом Джоуля - Ленца (в Дж)

Q=IчRчt, (8.1)

где Iч - сила тока, проходящею через тело человека. А; Rч - сопротивление тела человека. Ом; t - время протекания тока, с.

Различают четыре степени ожогов: I - покраснение кожи, II - образование пузырей на поверхности кожи, III - обугливание кожи, IV - обугливание подкожной клетчатки, мышц. Электрические ожоги не следует отождествлять с термическими, например с ожогами электрической дутой, температура в канале которой может достигать 4000 °С (они характерны для установок напряжением выше 1000 В).

Электрические знаки - четко выраженные пятна серого или бледно-желтого цвета диаметром 1 мм; специфическое поражение, вызванное, по мнению многих исследователей, механическим и химическим воздействием тока; возникают при контакте с токоведущими частями, безболезненны и со временем исчезают.

Металлизация кожи - повреждение участка кожи в результате проникновения в нее мельчайших частиц расплавленного металла. Со временем пораженная кожа сходит, участок приобретает нормальный вид и болезненные ощущения исчезают.

Механическое повреждение - результат резких, непроизвольных, судорожных сокращений мышц под действием тока, вследствие чего возможны разрывы кожи, кровеносных сосудов, нервов, вывихи суставов.

Электрический удар наблюдается при длительном воздействии тока небольшой силы (до нескольких сотен миллиампер) и, как правило, при напряжении до 1000 В. Различают четыре степени ударов: I - судорожное сокращение мышц без потери сознания; II - то же, но с потерей сознания; III - потеря сознания, нарушение сердечной деятельности и дыхания; IV - клиническая смерть, т. е. отсутствие кровообращения и дыхания.

Тяжесть электротравм зависит от ряда факторов: силы протекающего тока, пути его прохождения, величины и рода напряжения, электрического сопротивления тела человека, длительности протекания тока, а также от здоровья и индивидуальных особенностей человека, окружающей среды и т. д.

Величина протекающего через тело человека тока является основным фактором, от которого зависит исход поражения. Наименьшее значение ощутимого тока, которое зависит от рода тока, состояния человека, вида включения его в цепь, называется пороговым ощутимым током. Для промышленной частоты 50 Гц его величина в среднем составляет 1 мА.

При увеличении силы тока до 10...15 мА в мышцах рук возникают болезненные судороги, поэтому человек не способен контролировать их действие и самостоятельно освободиться от зажатого в руке проводника (электрода). Величина тока 10 мА называется пороговым неотпускающим током.

При силе тока 25...50 мА возникает сильное сокращение дыхательных мышц грудной клетки, затрудняется или прекращается дыхание. Вероятность поражения органов дыхания в значительной степени зависит от времени протекания тока через организм.

Дальнейшее повышение величины тока до 100 мА может вызвать фибрилляцию желудочков сердца, при которой возникает их хаотическое сокращение и нарушается или полностью прекращается кровообращение, т. е. наступает клиническая смерть. Опасность фибрилляции заключается в том, что сердце человека самостоятельно не может выйти из этого состояния и восстановить свою деятельность: необходимо срочное оказание первой помощи - искусственное дыхание и наружный (непрямой) массаж сердца.

В противном случае через 5...6 мин начинают гибнуть нейроны коры головного мозга, и клиническая смерть переходит в биологическую. Вследствие этого как у нас, так и за рубежом смертельным считается ток величиной 100 мА.

Существенное влияние на исход поражения электрическим током оказывает путь его прохождения в теле человека ("петля" тока). В литературе описано 15 путей, однако наиболее вероятные пути протекания тока таковы: рука - рука (до 40%), правая рука - ноги (до 20%), нога - нога. В этом случае через сердце человека протекает от 0,4 до 7% общего тока.

Индивидуальные особенности организма - например, состояние здоровья, физическое развитие, масса, подготовленность к работе с электроустановками ("фактор внимания") - также влияют на исход поражения. Установлено, что люди с повышенной возбудимостью, заболеванием сердечно-сосудистой системы, органов внутренней секреции обладают повышенной чувствительностью к действию электрического тока.

Род и частота тока имеют существенное значение при поражении. Установлено, что переменный ток промышленной частоты 50...60 Гц в 4...5 раз опаснее, чем постоянный. Токи с частотой 400...500 кГц нс оказывают раздражающего действия на ткани и нс вызывают электрического удара. Однако эти токи оказывают термическое воздействие.

Весьма значительное влияние на величину тока, проходящего через тело человека, оказывает полное электрическое сопротивление его тела, которое при сухой неповрежденной коже может колебаться в весьма широких пределах: от 103 до 105 Ом, а иногда и более.

Оно является нелинейной величиной и зависит от ряда факторов: состояния кожи (сухая, влажная, чистая, поврежденная), плотности и площади контакта с токоведущими частями, силы проходящего тока и приложенного напряжения, времени воздействия тока.

Наибольшее электрическое сопротивление в теле человека имеет верхний роговой слой кожи (эпидермис) толщиной 0,05...0,2 мм, состоящий из омертвевших клеток, заполненных воздухом. При снятом роговом слое сопротивление внутренних органов, жизненно важных для человека, не превышает 800...1000 Ом. Поэтому при расчете условий электробезопасности человека его полное электросопротивление Rч принимают равным 1000 Ом.

Зная электросопротивление тела человека и интервал опасных для него токов, можно определить и интервал опасных напряжений. Так, для регламентированных значений порогового неотпускающего тока 10 мА и Rч = 1000 Ом безопасным напряжением будет Uбез = RчIч = 10 В.

Окружающая среда и обстановка в помещении могут усилить или ослабить воздействие электрического тока, поскольку существенно влияют на сопротивление тела человека, изоляцию токоведущих частей. В соответствии с этим существует определенная классификация помещений по опасности поражения током. Производственные и бытовые помещения разделяют на три класса: 1 - без повышенной опасности, 2-c повышенной опасностью; 3 - особо опасные.

Помещения без повышенной опасности - это сухие (относительная влажность не превышает 60%) беспыльные помещения с нормальной температурой и изолирующими полами (паркет, линолеум и т. д.). К ним могут быть отнесены конторские помещения, помещения ОТК, небольшие лаборатории, некоторые складские помещения для хранения твердых полимерных материалов и готовой продукции.

К помещениям с повышенной опасностью относят: сырые, в которых относительная влажность воздуха длительное время превышает 75%, но не достигает 100%; жаркие, в которых температура воздуха длительное время превышает 30 °С; пыльные, в которых выделяется токопроводящая технологическая пыль в количестве, достаточном для проникновения под кожух электрооборудования, оседания на проводах, что создаст электрическую цепь для утечки опасных токов (пыль может быть также непроводящей); помещения с токопроводящими полами - металлическими, земляными, железобетонными, кирпичными, ксилолитовыми и т.п. (ликвидируют переходное сопротивление между человеком и землей); помещения, в которых возможно одновременное прикосновение, с одной стороны, к имеющим соединение с землей корпусам технологического оборудования, металлоконструкциям зданий и т. п. и, с другой стороны, к металлическим корпусам электрооборудования или токоведущим частям. К таким помещениям относятся участки литьевых машин, склады для хранения и участки развески ингредиентов, обладающих электропроводимостью (например, развески технического углерода) и т.д.

К особо опасным помещениям относят: особо сырые помещения, в которых относительная влажность воздуха близка к 100%, причем в таких помещениях стены, поп, потолок и находящиеся в них предметы покрыты влагой: с химически активной средой, где по условиям производства содержатся газы, пары или образуются отложения, разрушающие изоляцию или токоведущие части электрооборудования; помещения, в которых имеется одновременно два и более факторов повышенной опасности.

К таким помещениям относят участки пропитки полимерных материалов, химической чистки прессформ, гальванические цехи для металлизации пластмасс, клеевые цехи, душевые и т. п.

Характер и последствия воздействия на человека электрического тока определяются электрическим сопротивлением тела человека, напряжением тока и продолжительностью воздействия электрического тока, зависят от щти прохождения тока через тело человека, рода и частоты электрического тока, а также от 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 общее сопротивление тела человека определяется главным образом величиной сопротивления кожи. Кожа состоит из двух основных слоев: наружного - эпидермиса - и внутреннего - дермы.
Наружный слой - 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 удельное объемное сопротивление достигает 105- 106 Ом м, в тысячи раз превышая сопротивление других слоев кожи (дермы) и внутренних тканей организма.
Сопротивление тела человека при сухой чистой и неповрежденной коже (измеренное при напряжении 15 - 20 В) колеблется в пределах от 3 до 100 кОм и более, а сопротивление внутренних слоев тела составляет всего 300 - 500 Ом.
Для проведения расчетов величину сопротивления тела человека принимают равной 1000 Ом.
В действительности сопротивление тела человека не является постоянным. Оно зависит от состояния кожи, окружающей среды, параметров электрической цепи и т.д.
Повреждения рогового слоя (порезы, царапины, ссадины) 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 и в условиях, вызывающих увлажнение кожи, а также при повышенной температуре усугубляет опасность поражения человека током.
Загрязнение кожи вредными веществами, хорошо проводящими электрический ток (пыль, окалина), тоже приводит к снижению ее сопротивления.
Имеют значение площа 1ь контакта и место касания, поскольку сопротивление кожи неодинаково на разных участках тела. Наименьшим сопротивлением обладает кожа лица, шеи, ладоней и рук, особенно на стороне, обращенной к туловищу (подмышечных впадинах и др.). Кожа тыльной стороны кисти и подошв имеет сопротивление, во много раз превышающее сопротивление кожи других участков тела.
Сила тока и напряжение. Основным фактором, определяющим исход поражения человека электрическим током, является сила тока, проходящего через его тело (табл. 20.1). С увеличением силы тока сопротивление тела человека падает, так как усиливается местный нагрев кожи, что приводит к расширению сосудов, усилению снабжения этого участка кровью и увеличению потовыделения.
Напряжение, приложенное к гелу человека, также влияет на исход поражения, поскольку оно определяет значение силы тока, проходящего через человека, Рист напряжения приводит к пробою рогового слоя кожи, сопротивление кожи уменьшается в десятки
Таблица 20.1. Пороговые значения различных видов тока

* Мгновенная остановка сердца наступает при силе тока, равной 5 А.

раз, приближаясь к сопротивлению внутренних тканей (300 - 500 Ом), соответственно увеличивайся сила тока.
Род и частота электрического тока. Постоянный ток примерно в 4 - 5 раз безопаснее переменного. Это вытекает из сопоставления порогоьых значений ощутимого и неотпускающего постоянного и переменного токов. Но это справедливо лишь до напряжений 250 - 300 В. При ботее высоких значениях напряжения постоянный ток становится более опасным, чем переменный (с частотой 50 Гц).
Что касается переменного тока, то важное значение имеет его частота. С увеличением частоты переменного тока полное сопротивление тела уменьшается и при 10 - 20 кГц наружный слой кожи практически утрачивает сопротивление электрическому току, что также 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 опасны лишь с точки зрения ожогов. Снижение опасности поражения током с ростом частоты становится практически заметным при 1-2 кГц.
Продолжительность воздействия электрического тока. Длительное воздействие электрического тока приводит к тяжелым, а иногда смертельным поражениям человека.
Безопасным считается длительное воздействие тока силой 1 мА, при продолжительности действия до 30 с безопасен ток 6 мА.
Практически допустимыми с достаточно малой вероятностью поражения приняты следующие значения силы тока:
Длительность воздействия, с Сила тока, мА
1,0 50 7 70
0,5 100
0,2 250
Путь прохождения тока через тело человека. Этот фактор играет также существенную роль в исходе поражения, так как ток может пройти через жизненно важные органы - сердце, легкие, головной мозг и т.д.
Возможных п^тей прохождения тока через тело человека, которые называются также петлями тока, достаточно много. Наиболее часто встречающиеся петли тока - рука - рука, рука - ноги и нога - нога - представлены в табл. 20.2.
Наиболее опасны те, которые могут затрагивать область сердца, т. е. голова - руки и голова - ноги. Но они возникают относительно редко.
Таблица 20.2. Характеристика путей прохождения тока через тело 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, имеющие заболевания сердечно-сосудистой системы, органов внутренней секреции и легких, нервные болезни и др.
Правилами безопасности при эксплуатации электроустановок предусматривается отбор персонала для обслуживания действующих электроустановок, исходя из состояния здоровья людей. С этой целью проводят медицинское освидетельствование лиц при поступлении их на работу, которое периодически повторяется один раз в два года с учетом перечня болезней и расстройств, являющихся противопоказанием 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, наличие едких паров и газов, разрушающе действующих на изоляцию электроустановок, а также высокая температура окружающего воздуха, снижают электрическое сопротивление тела человека, что еще больше увеличивает опасность поражения током.
Воздействие тока на человека усугубляют также токопроводящие полы и близко расположенные к электрооборудованию металлические конструкции, имеющие связь с землей, так как при одновременном касании этого предмета и корпуса электрооборудования, случайно оказавшегося под напряжением, через человека пройдет гок большой силы.
В зависимости от перечисленных условий, повышающих опасность воздействия тока на человека, «Правилами устройства электроустановок» все помещения по опасности поражения людей электрическим током делят на четыре класса. Помещения без повышенной опасности. Характеризуются отсутствием условий, создающих повышенную или особую опасность (пп. 2 и 3). Помещения с повышенной опасностью. Характеризуются наличием одного из следующих условий:
а) сырость (когда относительная влажность воздуха длительное время превышает 75 %) или токопроводящая пыль;
б) токопроводящие полы (металлические, земляные, железобетонные, кирпичные и др.);
в) высокая температура (выше 35 °С);
г) возможность 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. Особо опасные помещения. Характеризуются наличием одного из нижеперечисленных условий:
а) особая сырость (при относительной влажности воздуха, близкой к 100%, когда потолок, стены, пол и предметы, находящиеся в помещении, покрыты влагой);
б) химически активная или органическая среда, разрушающая изоляцию и токоведущие части электрооборудования;
в) наличие одновременно двух или более условий повышенной опасности (п. 2). 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.
Кроме того, в зависимости от климатической среды, помещения подразделяют на: сухие (нормальные) с влажностью до 60 %, влажные (60 - 75 %), сырые (более 75%), особо сырые (с влажностью, близкой к 100 %), жаркие (при постоянной температуре выше 35 °С), пыльные, помещения с химически активной или органической средой.
Электрооборудование следует выбирать с учетом состояния окружающей среды и класса помещения по опасности поражения током, чтобы обеспечить необходимую степень безопасности людей при его обслуживании.
Так, электрическое оборудование, установленное в сырых, особо сырых и пыльных помещениях, а также в помещениях с химически активной средой, должно быть закрытого типа, иметь соответствующее исполнение: капле- или брызгозащищенное, пыленепроницаемое, продуваемое. Кроме того, материалы, из которого выполнено электрооборудование, должны быть коррозионностойкими, а металлические части - надежно защищены лакокрасочным или гальваническим покрытием.
Электрооборудование и электрические сети, размещаемые в помещениях с химически активной средой, а также места их прокладки следует выбирать с учетом исполнения и покрытия, обеспечивающего их защиту от воздействия агрессивной среды.
Во взрывоопасных зонах"всех классов с химически активными средами применяют провода и кабели с поливинилхлоридной изоляцией, а также провода с резиновой и кабели с резиновой и бумажной изоляцией в свинцовой или поливинилхлоридной оболочке. Использование проводов и кабелей с полиэтиленовой изоляцией в любых оболочках и покрытиях запрещено.

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.

Для персонала, работающего с электроустановками, приоритетная задача – это исключить травматизм. Особенностью поражения электротоком считают неспособность людьми дистанционно, визуально, по запаху или другим признакам определить угрозу. Использование специальных приборов позволяет эффективно это сделать, но не во всех случаях. Некоторые опасности не могут предусмотреть даже опытные специалисты. Для предотвращения травматизма разработаны специальные правила охраны труда, при соблюдении которых вероятность травматизма существенно снижается.

Результаты термического и механического поражения

Причины травматизма от электротока

Случайное прикосновение, по невнимательности к оголенным токоведущим элементам электроустановок под напряжением. Это могут быть оголенные провода, в процессе ремонта контакты бытовой или промышленной техники, на рубильниках или патронах для ламп освещения.
При эксплуатации в результате механических повреждений, детали электроустановок могут повредить изоляционный слой токоведущих проводов и оказаться под опасным напряжением.
Часто причиной поражения током бывает приближение по влажному грунту к оборванному и упавшему на землю высоковольтному проводу ЛЭП.
При приближении к токоведущим элементам под напряжением выше 1000В, поражение электротоком может быть через пробой воздушного пространства.
Причиной поражения бывают сырые стены зданий, сооружений, внутри которых проходят провода с ненадежной изоляцией и заземленные элементы металлических конструкций.
Бывают случаи травматизма в результате плохой организации мероприятий по охране труда, при несанкционированном подключении к сети питания, когда работает ремонтный персонал. Работа без предварительной проверки выполнения мероприятий по безопасности, а также отсутствия напряжения, наличия блокировочных устройств, плакатов предупреждения и других элементов, предотвращающих травмы.

Поражающие факторы

Продолжительность воздействия электрического тока на организм, величина тока поражения, площадь соприкосновения и многие другие факторы определяют характер травмы и степень воздействия:

механические действия – расслаивание, обрыв тканей;
термические – ожоги, разрушение кровеносной структуры сосудов (рис. выше);
электролитическое влияние – распад органики в плоти человека, включая кровь;
биологическое влияние – нарушение работы естественных биотоков, что вызывает непроизвольное, судорожное сжимание отдельных мышц.

Виды травматизма

Различают следующие основные виды поражения электрическим током.

Электрическая травма

Характеризуется поражением отдельных органов, фрагментов тканей. Это могут быть знаки, оставленные электрическим разрядом, металлизация кожного покрова. Электрическая дуга вызывает отек поверхности глазного яблока, испарение на нем слизистой оболочки. Возможно механическое воздействие, ведущее к таким повреждениям, как ушибы, переломы.

Электроожог – это разрушение отдельных органов, участков кожного покрова в результате влияния на ткани тока или электрической дуги. Ожоги, полученные в результате действия электрического тока, могут быть разного вида:

Ожог током при контакте влажного (потного) тела с токоведущими элементами, происходит нагрев и закипание жидкостей на поверхности и внутри тканей. Этот процесс зависит от сопротивления участка поражения и силы тока. Выделенная тепловая энергия вызывает ожоги. Такие травмы возникают на электроустановках с мощностью до 2 кВт, вызывая ожоги первой или второй степени.
Ожог электрической дугой получается на участке тела человека под влиянием большой тепловой энергии, которой обладает дуга (температура до 350 ̊С). Ожоги третьей и четвертой степени происходят в электроустановках с напряжением 6-10 кВт.

кожного покрова получается при КЗ (коротком замыкании) или дуговом разряде, при размыкании электрической цепи с большой нагрузкой. В результате плавления металла при высоких температурах, он разбрызгивается, попадает на поверхность кожи.

Брызги расплавленного металла при коротком замыкании

Мелкие металлические фрагменты от токопроводящих контактов (медь, алюминий или сталь) прилипают к коже и проникают внутрь ткани, пробивая и прожигая кожу. Такие участки поражения принимают шероховатый металлический покров. В последующем на пораженном участке кожный покров отслаивается вместе с инородными телами, раны заживают.

Пример электрической металлизации кожного покрова

– результат прямого прикосновения с токоведущими элементами. Контуры их очертаний отображают поверхность элементов, с которыми был контакт, обычно это круг или эллипс, от клемм и проводов. Размеры отпечатков до 10 мм, материал токопроводящих частей определяет цвет знаков, они могут получиться, желтыми от меди, латуни, серыми от стали и белыми от алюминия. Результат определяет химическое, механическое влияние тока. Опухоль под этими знаками не имеет воспалений и быстро заживает. При больших площадях поражения бывают онемения, потеря чувствительности.

Такие знаки может оставлять электрический разряд

Механические повреждения – результат мгновенного сжатия мышц, рвутся элементы системы кровоснабжения, сосуды, кожный покров. Бывают переломы конечностей, повреждение суставов.
Электроофтальмия – влияние большой мощности ультрафиолетового излучения на глазные яблоки. Возникающая дуга обладает широким спектром световых лучей, среди которых есть инфракрасный, видимые цвета и ультрафиолетовый. Последний наносит ожоги на поверхности глаз.

Электрический шок

Нервная система человека мгновенно реагирует на сильный внешний раздражитель. Может быть повышенное давление, нарушение функционирования кровоснабжения, органов дыхания. Есть несколько фаз, следующих за электрическим шоком:

возбуждающая фаза;
наступает истощение и заторможенность нервной системы, пострадавший остается в сознании, но появляется полное равнодушие к происходящему вокруг него. Слабеет дыхание, увеличивается частота биения пульса, это может продолжаться до 20 часов, потом сердце останавливается, и человек умирает.

Электрический удар

Проходя по человеческим тканям, электричество вызывает судорожное, непроизвольное сжатие мышц. Степень травмы зависит от силы тока и длительности контакта с токопроводящей поверхностью. Малые токи вызывают легкий зуд и покалывание, при 10-15 мА, возникают неконтролируемые судороги.

Большой ток парализует нервную систему, пострадавший не может самостоятельно освободиться от контакта с проводниками тока, что продлевает время воздействия поражающих факторов. Токи в 20-25 мА / 50 Гц сбивают ритмичность сердцебиения, паралич органов дыхания приводит к смерти.

Ток в 50-80 мА создает фибрилляцию мышечных сердечных тканей, сердце и потоки крови останавливаются. Токи больше 100 мА однозначно убивают человека за 2-3 секунды воздействия на организм. Замечено, что напряжение до 100В не так опасно при постоянном токе, как с переменным током, особенно губительно с частотой в 50 Гц, близкой к частоте биения сердца, поэтому его воздействие моментально вызывает аритмию.

Токи при 20–100 Гц представляют наибольшую опасность. Вероятность поражения внутренних тканей меньше, когда частота увеличивается.

Токи с частотой в сотни кГц не разрушают внутренние органы, они могут вызвать только ожоги на поверхности тела. Переменные и постоянные токи с напряжением 500В имеют одинаково опасные поражающие факторы. Напряжение 600В с постоянным током становится губительнее для человека, чем с переменным током.

Удары электротоком разделяют по степени тяжести:

I – судорожные сокращения мышц, при этом человек находится в полном сознании;
II – пострадавший без сознания, функционирует сердце и органы дыхания;
III – пострадавший без сознания, имеются нарушения ритмичности работы сердца и сбои функционирования органов дыхания;
IV – дыхание и потоки кровообращения останавливаются, наступает смерть (клиническая).

Клиническая смерть – нет дыхания не слышно ударов сердца, болевые раздражители человек не чувствует, широкие зрачки, не реагирующие на изменения интенсивности света. Переход к смерти сопровождается отсутствием поступления кислорода в структуры головного мозга.

Продолжительность отсутствия кислорода в мозге допускается на 4 минуты, максимум на 8 минут, после чего наступают необратимые разрушительные последствия.

Остановка сердца вызывается резким сокращением мышц в области поражения, на участках прохождения, в том числе и сердечных. Рефлекторные сокращение сердца, когда ток протекает, минуя сердечные мышцы, создают условия для фибрилляции и остановки сердца. В этих случаях токи называют фибрилляционными, они препятствуют дыханию при протекании по мышцам грудной клетки, которые задействованы в дыхательном процессе.

При кратковременном прикосновении к токопроводящим элементам у здорового человека остановки сердца не происходит, мышца сокращается, с пропаданием тока она расслабляется, и сердце продолжает функционировать. Когда происходит паралич сердца или дыхания, возможны одновременно оба случая, работоспособность органов самопроизвольно не восстанавливается, сердцу требуется срочный принудительный массаж в совокупности с искусственным дыханием.

Пути электротока по телу

Маршрут во многом определяет степень тяжести поражения, различные органы имеют неоднородные структуры, сопротивления которых отличаются.

Токи проходят по маршрутам с меньшим сопротивлением, с более высокой проводимостью. Основными проводниками являются крупные элементы кровеносной системы. В этих сосудах много жидкости, кровь имеет хорошие свойства проводника.

Самые вероятные маршруты:

рука – через грудную область – вторая рука;
левая или правая рука – через туловище – ноги;
голова – через шею – руки;
голова – через туловище – ноги;
нога – через паховую область туловища – вторая нога.

Пример маршрута электротока по телу человека правая рука – через туловище – ноги

Самыми опасными маршрутами считаются:

рука – через сердце – нога;
по голове;
по спинному мозгу.

Не исключены случаи гибели пострадавшего, когда токи проходят от одной ноги к другой или через руку в другую руку.

Путь электрического тока по телу человека от одной руки к другой

Основным опасным считается случай прохождения тока от левой руки в ноги, но по статистике травматизма, наибольший процент смертельных случаев оказывается при маршруте через правую руку в ноги.

Возможно, что при работе чаще используется правая рука, поэтому чаще травмируется. Значение тока между точками, где он протекает, зависит от напряжения и тканей на его пути с различным сопротивлением:

I п = U \ R т , где

Iп – токи поражения;
U – напряжение между контактом пострадавшего с проводником и точкой выхода тока;
Rт – сопротивление тканей.

Rт каждого человека отличается, это определяет кожный покров, который может быть влажным, поврежденным, в этих случаях оно будет меньше. Ток соответственно увеличится, поражение будет более тяжелым. Роговая оболочка кожного покрова имеет наибольшее сопротивление. Когда поверхность сухая, на неповрежденной коже сопротивление может составлять от 10 до 100 кОм. Влажная кожа имеет сопротивление 1000 Ом, на поврежденной коже, с порезами, потертостями 500–800 Ом.

На внутренних тканях в диапазоне 300–500 Ом, практика показывает, что напряжение в 50–200В уже пробивает роговой слой. Разницу напряжения пробоя определяют определенные условия:

толщина рогового слоя;
плотность распределения и заполнения сосудов кровью;
полнота заполнения и распределения по поверхности потовых желез.

Исходя из этих условий, сопротивление на различных участках отличается.

На степень тяжести травмы влияют окружающие условия, влажный воздух. Высокие температуры способствуют повышению проводимости.

Факторы, определяющие степень поражения электрическим током

Что опасно. Видео

Про последствия поражения электрическим током можно узнать из видео ниже.

Важно учитывать состояние получившего травму человека, возраст, психологические особенности. Люди с больным сердцем, при физических нагрузках быстрее и обильнее потеют, алкоголь уменьшает сопротивление тканей организма. Все это необходимо знать, чтобы своевременно принять меры по предотвращению травматизма, сделать труд более безопасным, а при необходимости грамотно определить степень поражения и оказать первую медицинскую помощь.

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!

Факторы определяющие поражение электрическим током. Воздействие на организм