ИСПЫТАНИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКИМ ТОКОМ

Чем характеризуется однофазное прикосновение?

Однофазным прикосновением называется прикосновение к одной фазе электроустановки, находящейся под напряжением.

Оно происходит во много раз чаще, чем двухфазное прикосновение, но менее опасно, поскольку напряжение, под которым оказывается человек, не превышает фазного. Соответственно меньше оказывается и ток, проходящий через тело человека. Кроме того, на этот ток большое влияние оказывают режим нейтрали источника тока, сопротивление изоляции проводов сети относительно земли, сопротивление пола (или основания), на котором стоит человек, сопротивление его обуви и некоторые другие факторы.

Случаи поражения человека током возможны
лишь при зымыкании электрической цепи
через тело человека, т.е. при прикосновении
человека не менее чем к двум точкам
цепи, между которыми существует некоторое
напряжение.

Опасность такого прикосновения,
оцениваемая значениями тока, проходящего
через тело человека или же напряжением
прикосновения и зависит от ряда факторов
:

– схемы прикосновения человека к
электрической сети,

– напряжения сети,

– схемы сети,

– режима нейтрали сети (нейтраль заземлена
или изолирована),

– степени изоляции токоведущих частей
относительно земли,

– значения емкости токоведущих частей
относительно земли.

Рассмотрим схемы прикосновения человека
к различным электрическим сетям.

Какова опасность двухфазного прикосновения?

Под двухфазным прикосновением понимается одновременное прикосновение к двум фазам электроустановки, находящейся под напряжением (рис. 1).

Рис. 1. Схема двухфазного прикосновения человека к сети переменного тока

Двухфазное прикосновение более опасно. При двухфазном прикосновении ток, проходящий через тело человека по одному из самых опасных для организма путей (рука—рука), будет зависеть от прикладываемого к телу человека напряжения, равного линейному напряжению сети, а также от сопротивления тела человека:

В сети с линейным напряжением Uл = 380 В при сопротивлении тела человека Rчел = 1000 Ом ток, проходящий через тело человека, будет равен:

Этот ток для человека смертельно опасен. При двухфазном прикосновении ток, проходящий через тело человека, практически не зависит от режима нейтрали сети. Следовательно, двухфазное прикосновение одинаково опасно как в сети с изолированной, так и с заземленной нейтралью (при условии равенства линейных напряжений этих сетей).

Случаи прикосновения человека к двум фазам происходят сравнительно редко.

Каковы особенности однофазного прикосновения в сети с изолированной нейтралью?

В сети с изолированной нейтралью (рис. 3) ток, проходящий через тело человека в землю, возвращается к источнику тока через изоляцию проводов сети, которая в исправном состоянии обладает большим сопротивлением.

С учетом сопротивлений обуви Rоб и пола или основания Rп, на котором стоит человек, включенных последовательно сопротивлению тела человека Rчел, ток, проходящий через тело человека, определяется уравнением:

где Rиз — сопротивление изоляции одной фазы сети относительно земли, Ом.

Рис. 3. Схема прикосновения человека к одной фазе трехфазной сети с изолированной нейтралью

При наиболее неблагоприятном случае, когда человек имеет проводящую ток обувь и стоит на токопроводящем полу, т. е. при Rоб = 0 и Rп = 0, уравнение значительно упростится:

Для этого случая в сети с фазным напряжением Uф = 220 В и сопротивлением изоляции фазы Rиз = 90 000 Ом при Rчел = 1000 Ом ток, проходящий через человека, будет равен:

Этот ток значительно меньше тока (220 мА), вычисленного нами для случая однофазного прикосновения при аналогичных условиях, но в сети с заземленной нейтралью. Он определяется в основном сопротивлением изоляции проводов относительно земли.

Что такое напряжение шага?

Под напряжением шага понимается напряжение между двумя точками цепи тока, находящихся одна от другой на расстоянии шага, на которых одновременно стоит человек. Величина шага обычно принимается равной 0,8 м.

Для некоторых животных (лошади, коровы) величина напряжения шага больше, чем для людей, и путь тока захватывает грудную клетку. По этим причинам они более подвержены поражениям шаговым напряжением.

Шаговое напряжение возникает вокруг места перехода тока от поврежденной электроустановки в землю. Наибольшая величина будет около места перехода, а наименьшая — на расстоянии более 20 м, т. е. за пределами, ограничивающими поле растекания тока в грунте.

На расстоянии 1 м от заземлителя падение напряжения составляет 68% полного напряжения, на расстоянии 10 м — 92%, на расстоянии 20 м потенциалы точек настолько малы, что практически могут быть равны нулю.

Такие точки поверхности почвы считаются находящимися вне зоны растекания тока и называются «землей».

Опасность напряжения шага увеличивается, если человек, подвергшийся его воздействию, падает. И тогда напряженйе шага возрастает, так как путь тока проходит уже не через ноги, а через все тело.

Случаи поражения людей из-за воздействия напряжения шага относительно редки. Они могут произойти, например, вблизи упавшего на землю провода (в такие моменты до отключения линии нельзя допускать людей и животных на близкое расстояние к месту падения провода). Наиболее опасны напряжения шага при ударе молнии.

Оказавшись в зоне шагового напряжения, выходить из нее следует небольшими шагами в сторону, противоположную месту предполагаемого замыкания на землю, и в частности лежащего на земле провода.

Какова опасность однофазного прикосновения в сети с заземленной нейтралью?

Рис. 2. Схема прикосновения человека к одной фазе трехфазной сети с заземленной нейтралью

В сети с заземленной нейтралью (рис. 2) цепь тока, проходящего через тело человека, включает в себя сопротивления тела человека, его обуви, пола (или основания), на котором стоит человек, а также сопротивление заземления нейтрали источника тока. С учетом указанных сопротивлений ток, проходящий через тело человека, определяется из следующего выражения:

При наиболее неблагоприятных условиях (человек, прикоснувшийся к фазе, имеет на ногах токопроводящую обувь — сырую или подбитую металлическими гвоздями, стоит на сырой земле или на проводящем основании — металлическом полу, на заземленной металлоконструкции), т. е. когда Rоб = 0 и Rп = 0, уравнение принимает вид:

Поскольку сопротивление нейтрали Ro обычно во много раз меньше сопротивления тела человека, то им можно пренебречь. Тогда

Однако при этих условиях и однофазное прикосновение, несмотря на меньший ток, весьма опасно. Так, в сети с фазным напряжением Uф = 220 В при Rчел = 1000 Ом ток, проходя через тело человека, будет иметь значение:

Такой ток смертельно опасен для человека.

Если человек имеет на ногах непроводящую обувь (например, резиновые галоши) и стоит на изолирующем основании (например, на деревянном полу), то

Ток такой силы не опасен для человека.

Из приведенных данных видно, что для безопасности работающих в электроустановках большое значение имеют изолирующие полы и непроводящая ток обувь.

Двухполюсное прикосновение человека к токоведущим частям электроустановок

Наибольшую опасность представляет
двухполюсное (двухфазное) прикосновение
человека к токоведущим частям
электроустановок. При этом человек
оказывается под полным рабочим напряжением
сети и значение тока, протекающего через
тело Iч (А) будет равно :

1) в сети постоянного тока или однофазной
сети

Iч = Uраб / Rч ,

где Uраб – рабочее напряжение
сети, В,

Rч – электрическое сопротивление
тела человека, А.

Рис 2.12.1. Схема двухполюсного прикосновения
человека в сети постоянного тока или
однофазной сети

2) в трехфазной сети

Iч = Uл / Rч = 3
Uф / Rч ,

где Uл , Uф – линейное и фазное
напряжение сети.

Рис. 2.12.2. Схема прикосновения человека
в трехфазной сети

Для сетей переменного тока под величинами
Iч , Uф , Uл понимаются
действующие значения периодической
функции, т.е.

где Т = 1/ f , с,

i = Im
cos t,
u = Um
cos t,

Im , Um – амплитуда
тока и напряжения.

Действующее значение переменного тока
равно по величине такому постоянному
току I, который, проходя через неизменное
сопротивление r, за период времени Т
выделяет то же количество тепла, что и
данный ток i

В расчетах по электробезопасности
значение сопротивления тела человека
Rч , с учетом наиболее неблагоприятных
условий, принимается равным 1000 Ом при
значениях напряжения прикосновения
50 В и выше.

ГОСТ 12.1.038-82* устанавливает
предельно-допустимые значения напряжений
прикосновения и силы токов, кратковременно
протекающих через тело человека для
электроустановок производственного и
бытового назначения постоянного и
переменного тока частотой 50 и 400 Гц.

Пример : Для трехфазной сети частотой
50 Гц, напряжением 380/220 В определить
допустимое время прикосновения человека
к сети, как показано на рис. 2.12.2.

Iч = 380 / 1000 = 380 мА,

согласно ГОСТ 12.1.038-82* допустимое время
прикосновения равно 0,15с, при этом не
произойдет фибрилляция сердца.

Как показывает анализ случаев
электротравматизма при эксплуатации
промышленных установок двухполюсное
касание встречается относительно редко.
Значительно чаще имеет место однополюсное
прикосновение в изолированных и
глухозаземленных сетях.

Что положено в основу выбора режима нейтрали?

Выбор схемы сети, а следовательно, и режима нейтрали источника тока производят исходя из технологических требований и условий безопасности.

При напряжении до 1000 В широкое распространение получили обе схемы трехфазных сетей: трехпроводная с изолированной нейтралью и четырехпроводная с заземленной нейтралью.

По технологическим требованиям предпочтение часто отдается четырехпроводной сети, она использует два рабочих напряжения — линейное и фазное. Так, от четырехпроводной сети 380 В можно питать как силовую нагрузку — трехфазную, включая ее между фазными проводами на линейное напряжение 380 В, так и осветительную, включая ее между фазным и нулевым проводами, т. е. на фазное напряжение 220 В. При этом становится значительно дешевле электроустановка за счет применения меньшего числа трансформаторов, меньшего сечения проводов и т. п.

По условиям безопасности выбирают одну из двух сетей исходя из положения: по условиям прикосновения к фазному проводу в период нормального режима работы сети более безопасной является сеть с изолированной нейтралью, а в аварийный период — сеть с заземленной нейтралью. Поэтому сети с изолированной нейтралью целесообразно применять, когда имеется возможность поддерживать высокий уровень изоляции сети и когда емкость сети относительно земли незначительна. Это могут быть мало разветвленные сети, не подверженные воздействию агрессивной среды и находящиеся под постоянным надзором квалифицированного персонала. Примером могут служить сети небольших предприятий, передвижные установки.

Сети с заземленной нейтралью применяют там, где невозможно обеспечить хорошую изоляцию электроустановок (из-за высокой влажности, агрессивной среды и пр.) или нельзя быстро отыскать и устранить повреждение изоляции, когда емкостные токи сети вследствие значительной ее разветвленности достигают больших значений, опасных для жизни человека. К таким сетям относятся сети крупных промышленных предприятий, городские распределительные и пр.

Существующее мнение о более высокой степени надежности сетей с изолированной нейтралью недостаточно обоснованно.

Статистические данные указывают, что по условиям надежности работы обе сети практически одинаковы.

При напряжении выше 1000 В вплоть до 35 кВ сети по технологическим причинам имеют изолированную нейтраль, а выше 35 кВ — заземленную.

Поскольку такие сети имеют большую емкость проводов относительно земли, для человека одинаково опасно прикосновение к проводу сети как с изолированной, так и с заземленной нейтралью. Поэтому режим нейтрали сети выше 1000 В по условиям безопасности не выбирается.

1. Электротравматизм. Действие
электрического тока на организм
че­ловека.

2. Анализ опасности поражения электрическим
током в различных электрических сетях.

3. Меры защиты в электроустановках.

4. Защита от статического электричества.

Электроэнергия широко используется во
всех отраслях промышлен­ности. При
неумелом обращении или несоблюдении
установленных требо­ваний электрический
ток может представлять серьезную
опасность. Спе­цификой электрического
тока как поражающего фактора является
то, что он не может быть обнаружен
органами чувств человека: зрением,
слухом, обонянием.

Все электроустановки и электрооборудование
условно разделяются на две группы:

1) с напряжением до 1000 В включительно;

2) с напряжением выше 1000 В.

Установки cU<1000
В могут обслуживаться специалистами
другого профиля. Поэтому рассмотрим
требования безопасности, относящиеся
к электроустановкам напряжением до
1000 В включительно.

Анализ статистических данных показывает,
что несчастные случаи на производстве,
связанные с поражением электрическим
током, и сопро­вождающиеся временной
потерей трудоспособности, составляют
около 1%, а именно смертельный исход – до
40% от их общего числа. При этом до 80%
случаев со смертельным исходом приходится
на установки с на­пряжением 127 и 220 В.

Неправильная эксплуатация электрооборудования
кроме электро­травматизма может
привести в ряде случаев к возникновению
пожаров или взрывов.

Действие электрического тока на организм
человека своеобразно и носит разносторонний
характер. Проходя через тело человека,
электриче­ский ток оказывает
термическое, электролитическое и
биологическое воз­действие.

Все виды воздействия электрического
тока на человека делятся на две группы:

1) электрические травмы (местные поражения
тела в виде ожогов, металлизации кожи
или механических повреждений);

2) электрические удары.

Последствия воздействия электрического
тока классифицируются по своей тяжести
на четыре степени:

I
– судорожное сокращение мышц без потери
сознания;

II – то же с потерей
сознания, но с сохранением работы сердца
и ды­хания;

III
– потеря сознания и нарушение сердечной
деятельности и дыха­ния;

Характер
и тяжесть поражения электрическим током
зависит от сле­дующих факторов:

• силы тока;

• рода и частоты
тока;

• пути прохождения
тока;

• сопротивления
человеческого тела;

• психофизического
состояния человека.

При опасности
поражения электрическим током в
соответствии с ПУЭ все помещения
подразделяются на три класса:

• помещения без
повышенной опасности;

• помещения с
повышенной опасностью;

• особо опасные
помещения.

Однополюсное прикосновение человека в однофазных сетях

Рассмотрим однофазную изолированную
от земли сеть, у которой емкость проводов
относительно земли можно принять равной
нулю (воздушная сеть до 1000В небольшой
протяженности)

а) б)

Рис. 2.12.3. Прикосновение человека к
проводу однофазной двухпроводной сети

а) – схема прикосновения,

б) – эквивалентная схема замещения, r1,
r2 – сопротивления изоляции проводов.

Согласно схемы замещения (рис. 2.12.3 б)
напряжение прикосновения Uпр
равно

Rч  r1
Rч r1

Uпр = U 
= U 
.

Rч 
(r1+r2) Rч r1 +
Rч r2 + r2 r1

Ток, проходящий через человека равен

Uпр r1

Iч =  = U
 .

Rч Rч r1 +
Rч r2 + r2 r1

Сопротивление обуви и пола считается
равным нулю, т.е. самый неблагоприятный
случай. Если считать, что r1=r2=rиз,
то

Iч = 
.

2Rч + rиз

Если принять, что при случайном касании
человека сети ток через него не должен
превышать некоторого допустимого
значения, то

rиз  
2Rч .

Iч доп

Так для сети U=220 В при Iч доп = 0,3
мА (допустимое значение ощутимого тока)

rиз = 220 / 0,0003 – 2 
1000 = 730 кОм.

Рассмотрим случай, когда один из проводов
однофазной сети, например 2, замкнут
через сопротивление rзм на землю.
Поскольку rзм << r1, r2 ,
то

Uпр U ,

Rч + rзм

Iч Uпр
/ Rч = U / (Rч + rзм).

Рассмотрим однофазную двухпроводную
сеть с заземленным проводом, емкостью
которой относительно земли можно
пренебречь.

а) б)

Рис. 2.12.4. Прикосновение человека к
заземленной однофазной сети

б) – эквивалентная схема замещения.

Из рис. 2.12.3 б) и рис. 2.12.4 б) для случая
замыкания одного провода однофазной
сети на землю следует, что схемы одинаковы
при rзм = r0 и << r1,
r2.

Здесь уместно отметить исключительно
большое значение изолирующих полов и
обуви для безопасности людей от поражения
током

Iч = U / (Rч + rп + rоб +
r0) ,

где rп – сопротивление пола,

rоб – сопротивление обуви.

Нередко считается, что прикосновение
к заземленному проводу безопасно, но в
действительности это не так. В случае
прикосновения к заземленному проводу
человек оказывается под воздействием
напряжения Uпр , равном падению
напряжения на участке провода от места
заземления а до места касания b

Uпр = Iн
rab ,

где Iн – ток нагрузки, А,

rab – сопротивление провода на
участке ab, Ом.

Рис. 2.12.5. Прикосновение человека к
заземленному проводу

В нормальных условиях Uпр не
велико. Наибольшее его значение
соответствует прикосновению человека
в точке с и составляет не более 5 %
от U, поскольку сечение проводов выбирается
из условия потери напряжения не более
10 % .

При коротком замыкании между проводами,
ток резко возрастает и потеря напряжения
в проводах достигает почти 100 % U. При
одинаковом сечении обоих проводов
напряжение в точке d близко к половине
напряжения сети (см. рис. 2.12.5), т.е. равно
0,5U.

Анализ опасностей поражения электрическим током

Поражение
человека током возникает при замыкании
электрической цепи через тело человека.
Включение в цепь может произойти в
следую­щих случаях:

1.
случайное прикосновение к токоведущим
частям, находящимся под напряжением;

2. прикосновения
к нетоковедушим частям электроустановок,
слу­чайно оказавшимся под напряжением
вследствие повреждения изоляции или
другой неисправности;

3. попадание под
напряжение во время проведения ремонтных
работ на отключенном оборудовании из-за
ошибочного включения;

4. замыкание провода
на землю и возникновение шагового
напряже­ния.

Включение
человека в цепь происходит по нескольким
схемам: 1) между фазным проводом и землей
(однофазное); 2) между проводами двух фаз
(двухфазное); 3) между двумя точками
земли, имеющими разные по­тенциалы;
4) между землей и нетоковедущими частями,
оказавшимися под напряжением вследствие
неисправности.

Двухфазное включение весьма опасно,
поскольку к телу человека в этом случае
прикладывается наибольшее возможное
в данной сети напря­жение – линейное
Uл. При таком включении
ток, протекающий через чело­века (мА),
будет определяться уравнением

Iч=(Uл/Rч)*1000=(3
80/1000)* 1000=3 80мА,

т.е. является безусловно опасным для
человека.

Двухфазное включение одинаково опасно
в сети как с изолирован­ной, так и с
заземленной нейтралью.

Однофазное включение происходит гораздо
чаще, но менее опасно, чем прикосновение
к двум фазам. Объясняется это тем, что
при однофазном включение напряжение,
под которым оказывается человек, не
превышает фазного (Uл=

*Uф=1.73*Uф),
т.е. Uфв 1,73<Uл,
следовательно, меньше и величина тока,
проходящего через человека. Кроме того,
на величину тока влияют также режим
нейтрали источника тока, сопротивление
пола, на ко­тором стоит человек,
сопротивление его обуви и другие факторы.

Рассмотрим наиболее неблагоприятный
случай:

Такой ток опасен для человека.

Если человек стоит на изолирующем
основании, имеет на ногах не­проводящую
обувь,то

Такой ток безопасен для человека.

В сети с изолированной нейтралью ток,
протекающий через челове­ка, возвращается
к источнику тока через изоляцию проводов,
которая об­ладает большим сопротивлением.
Величина тока, протекающего через
че­ловека (мА), определяется для этого
случая по соотношению

где Rиз- изоляция
одной фазы сети относительно земли (по
правилам не менее 50000 Ом). В случае
наиболее неблагоприятных условий
(Rп=Rоб=0)
это уравнение упростится:

При Uл=380 В иRиз=50000
Ом получим

Iч=1000*1,73*380/(3*
1000+50000)= 10 мА.

Этот ток значительно меньше тока (220
мА), полученного для случая однофазного
включения при аналогичных условиях, но
в сети с заземленной нейтралью. Если же
принять Rп=60000 Ом иRоб=50000 Ом, тоIчбудет еще меньше.

Этот пример свидетельствует о том, что
в сети с изолированной ней­тралью
условия безопасности находятся в прямой
зависимости не только от RпиRоб, но и отRиз:чем лучше изоляция, тем меньше сила
тока. про­текающего через человека. В сети с заземленной нейтралью
положитель­ная роль изоляции проводов
практически полностью утрачена.

Таким образом, при прочих равных условиях
однофазное включение человека в сеть
с изолированной нейтралью менее опасно,
чем в сеть с за­земленной нейтралью.
Этот вывод справедлив для нормальных
(безава­рийных) условий работы сети.
В случае аварии, когда одна из фаз
замкнута на землю, сеть с изолированной
нейтралью может оказаться более опас­ной.
Это объясняется тем, что при такой аварии
напряжение между фазой и землей в сети
с изолированной нейтралью может вырасти
с фазного до линейного, в то время как
в сети с заземленной нейтралью повышение
на­пряжения может быть незначительным.

В сетях напряжением выше 1000 В вследствие
большой протяженно­сти, а, следовательно,
большой емкостной проводимости между
фазами и землей (т.е. R-из невелико),
опасность однофазного и двухфазного
включе­ний человека практически
одинакова и не зависит от режима нейтрали
се­ти. Любое из таких включений весьма
опасно, т.к. сила тока, протекающего
через человека, достигает очень больших
значений.

Согласно ГОСТ 12.1005-76 электрическим
замыканием на землю на­зывается
случайное электрическое соединение
токоведущей части непо­средственно
с землей или с токоведущими частями
конструкции, не изоли­рованными от
земли.

Замыкание на землю может произойти: 1)
из-за контакта между то­коведущими
частями и заземленным корпусом
оборудования; 2) при паде­нии на землю
оборванного провода.

В этом случае ток растекается в земле
во все стороны по радиусу т плотность
его в земле убывает по мере удаления от
заземлителя. Теорети­чески “поле
растекания” простирается до
бесконечности, однако в дейст­вительных
условиях уже на расстоянии 20 м от
заземлителя плотность тока практически
равна нулю. Потенциал поверхности земли
(

Напряжением прикосновения называется
разность потенциалов обо­рудования

и поверхности земли

Чем ближе находится человек к заземлителю,
тем выше потенциал поверхности земли,
тем меньше напряжение прикосновения.

Напряжением шага называется разность
потенциалов двух точек X1и Х2поверхности земли, которых
одновременно касается человек

Рис.
1. Изменение
потенциала поверхности земли

Чем
ближе к месту замыкания на землю находится
человек, тем больше разность потенциалов,
тем больше величина напряжения шага.

Соседние файлы в папке Лекции

Лекционный материал об опасности электрического тока и последствиях воздействия его на тело человека

Практически все рабочие места, где имеется электрооборудование (переносные электроприемники) под напряжением, считаются опасными. В каждом таком месте нельзя считать исключенной опасность поражения человека электрическим током. Приблизительно 70% несчастных случаев, связанных с поражением электрическим током, происходит во время профессиональной деятельности потерпевших. Согласно многолетним статистическим данным в общем производственном травматизме электротравмы составляют около 2%, а в смертельном – около 20%.

ДЕЙСТВИЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ТОКА НА ЧЕЛОВЕКА

Тело человека является проводником электрического тока. Электрический ток имеет существенные особенности, отличающие его от других вредных и опасных производственных факторов.

Первая особенность электрического тока в том, что он не обладает цветом, запахом, звуком, а поэтому человек не может с помощью собственных органов чувств определить наличие электрического тока.

Вторая особенность электрического тока в том, что получить электротравму можно без непосредственного контакта с токоведущими частями (например, при перемещении по земле (токопроводящему полу) вблизи поврежденной электроустановки, электроприемника (в случае замыкания на землю, пол), а также через электрическую дугу, разряд молнии

Третья особенность электрического тока в том, что проходя через тело человека, электрический ток оказывает свое действие не только в местах контактов и на пути прохождения через организм, но и вызывает рефлекторное воздействие, нарушая нормальную деятельность отдельных органов и систем организма человека (нервной, сердечно-сосудиетой, органов дыхания и др.)

Электрический ток, проходя через организм человека, оказывает биологическое, электрохимическое, тепловое и механическое действие.

Биологическое действие тока проявляется в раздражении и возбуждении тканей и органов. Вследствие этого наблюдаются судороги скелетных мышц, которые могут привести к остановке дыхания, отрывным переломам к вывихам конечностей, спазму голосовых связок.

Электролитическое действие тока проявляется в электролизе (разложении) жидкостей, в том числе крови, а также существенно изменяет функциональное состояние клеток.

Тепловое действие приводит к ожогам кожного покрова, а также гибели подлежащих тканей, вплоть до обугливания.

Механическое действие тока проявляется в расслоении тканей и даже отрывах частей тела.

Характерные виды местных электротравм – электрические ожоги, электрические знаки, металлизация кожи, электроофтальмия и механические повреждения.

Наиболее распространенные электротравмы – электрические ожоги. По глубине поражения все ожоги делятся на четыре степени:

– первая – покраснение и отек кожи;

– вторая – водяные пузыри;

– третья – омертвление поверхностных и глубоких слоев кожи;

– четвертая – обугливание кожи, поражение мышц, сухожилий и костей.

Металлизация кожи – проникновение в ее частичек металла, расплавившегося под действием электрической дуги.

Электроофтальмия – воспаление наружных оболочек глаз в результате воздействия мощного потока ультрафиолетовых лучей. Происходит чаще всего при проведении электросварочных работ.

Механические повреждения возникают в результате резких, непроизвольных, судорожных сокращений мышц под действием тока, проходящего через тело человека. При этом возможны разрывы кожи, кровеносных сосудов и нервной ткани, а также вывихи суставов и переломы костей.

Электрический удар – это возбуждение тканей организм проходящим через него электрическим током, сопровождающееся сокращением мышц.

Многообразие действия электрического тока на организм приводит к различным электротравмам. Условно все электротравмы можно разделить на местные и общие.

К местным электротравмам относятся местные повреждения организма или ярко выраженные местные нарушения целостности тканей тела, в том числе костных тканей, вызванные воздействием электрического тока или электрической дуги.

К наиболее характерным местным травмам относятся электрические ожоги, электрические знаки, металлизация кожи, механические повреждения и электроофтальмия.

Электрический ожог (покровный) возникает, как правило, в электроустановках до 1000 В. При более высоком напряжении возникает электрическая дуга или искра, что вызывает дуговой электрический ожог.

Токовый ожог участка тела является следствием преобразования энергии электрического тока, проходящего через этот участок, в тепловую. Этот ожог определяется величиной тока, временем его прохождения и сопротивлением участка тела, подвергшегося воздействию тока. Максимальное количество теплоты выделяется в месте контакта проводника с кожей. Поэтому в основном токовый ожог является ожогом кожи. Однако токовым ожогом могут быть повреждены и подкожные ткани. При токах высокой частоты наиболее подвержены токовым ожогам внутренние органы.

Электрическая дуга вызывает обширные ожоги тела человека. При этом поражение носит тяжелый характер и нередко оканчивается смертью пострадавшего.

Электрические знаки воздействия тока представляют собой резко очерченные пятна серого или бледно-желтого цвета на поверхности тела человека. Обычно они имеют круглую или овальную форму и размеры 1—5 мм с углублением в центре. Пораженный участок кожи затвердевает подобно мозоли. Происходит омертвение верхнего слоя кожи. Поверхность знака сухая, не воспаленная. Электрические знаки безболезненны. С течением времени верхний слой кожи сходит и пораженное место приобретает первоначальный цвет, эластичность и чувствительность.

Металлизация кожи — проникновение в верхние слои кожи частичек металла, расплавившегося под действием электрической дуги. Такие случаи происходят при коротких замыканиях, отключения рубильников под нагрузкой. При этом брызги расплавившегося металла под действием возникших динамических сил и теплового потока разлетаются во все стороны с большой скоростью. Так как расплавившиеся частицы имеют высокую температуру, но небольшой запас теплоты, то они не способны прожечь одежду и поражают обычно открытые части тела — лицо, руки.

Пораженный участок кожи имеет шероховатую поверхность. Пострадавший ощущает на пораженном участке боль от ожогов и испытывает напряжения кожи от присутствия в ней инородного тела. Особенно опасно поражение расплавленным металлом глаз. Поэтому такие работы, как снятие и замена предохранителей, должны проводиться в защитных очках.

При постоянном токе металлизация кожи возможна и в результате электролиза, который возникает при плотном и относительно длительном контакте с токоведущей частью, находящейся под напряжением. В этом случае частички металла заносятся в кожу электрическим током, который одновременно разлагает органическую жидкость в тканях, образует в ней основные и кислотные ионы.

Механические повреждения являются следствием резких непроизвольных судорожных сокращений мышц под действием тока, проходящего через тело человека. В результате могут произойти разрывы сухожилий, кожи, кровеносных сосудов и нервной ткани. Могут иметь место также вывихи суставов, и даже переломы костей. Механические повреждения, вызванные судорожным сокращением мышц, происходят в основном в установках до 1000 В при длительном нахождении человека под напряжением.

Электроофтальмия возникает в результате воздействия потока ультрафиолетовых лучей (электрической дуги) на оболочку глаз, в результате чего их наружная оболочка воспаляется. Электроофтальмия развивается через 4-8 часов после облучения. При этом имеют место покраснение и воспаление кожи лица и слизистых оболочек век, слезотечение, гнойные выделения из глаз, спазмы век и частичная потеря зрения. Пострадавший испытывает головную боль и резкую боль в глазах, усиливающуюся на свету. В тяжелых случаях нарушается прозрачность роговой оболочки. Предупреждение электроофтальмии при обслуживании электроустановок обеспечивается применением защитных очков или щитков с обычным стеклом.

Общие электротравмы возникают при возбуждении живых тканей организма протекающим через него электрическим током и проявляются в непроизвольном судорожном сокращении мышц тела. При этом под угрозой поражения оказывается весь организм из-за нарушения нормальной работы различных его органов и систем, в том числе сердца, легких, центральной нервной системы и пр. К общим электротравмам относят электрические удары.

В зависимости от исхода воздействия тока на организм человека электрические удары можно разделить на следующие пять степеней:

I — судорожное, едва ощутимое сокращение мышц;

II — судорожное сокращение мышц, сопровождающееся сильными болями, без потери сознания;

III — судорожное сокращение мышц с потерей сознания, но с сохранившимися дыханием и работой сердца;

IV — потеря сознания и нарушение сердечной деятельности и дыхания;

V — отсутствие дыхания и остановка деятельности сердца (клиническая смерть).

Электрический удар может не привести к смерти человека, но вызвать такие расстройства в организме, которые могут проявиться через несколько часов или дней (появление аритмии сердца, стенокардии, рассеянности, ослабление памяти и внимания).

Различают два основных этапа смерти: клиническую и биологическую.

Клиническая смерть (внезапная смерть) — кратковременное переходное состояние от жизни к смерти, наступающее с момента прекращения деятельности сердца и легких. У человека, находящегося в состоянии клинической смерти, отсутствуют все признаки жизни: дыхание отсутствует, сердце не работает, болевые раздражения не вызывают реакции организма, зрачки глаз резко расширены и не реагируют на свет. Однако в этот период жизнь в организме еще полностью не угасла, т.е. ткани и клетки не сразу подвергаются распаду, и сохраняют жизнеспособность. Первыми начинают погибать очень чувствительные к кислородному голоданию клетки головного мозга. Через некоторое время (4-6 мин.) происходит множественный распад клеток головного мозга, что приводит к необратимым разрушениям и практически исключает возможность оживления организма. Однако если до окончания этого периода пострадавшему будет оказана первая медицинская помощь, то развитие смерти можно приостановить и сохранить жизнь человека.

Биологическая смерть — необратимое явление, которое характеризуется прекращением биологических процессов в клетках и тканях организма и распадом белковых структур. Биологическая смерть наступает по истечении клинической смерти (7-8 мин.).

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

Воздействие тока на мышцу сердца может быть прямым, когда ток проходит непосредственно через область сердца, и рефлекторным, то есть через центральную нервную систему. В обоих случаях может произойти остановка сердца или возникнет его фибрилляция. Фибрилляция сердца — хаотическое разновременное сокращение волокон сердечной мышцы, при котором сердце не в состоянии гнать кровь по сосудам. Токи меньше 50 мА и больше 5 А частотой 50 Гц фибрилляции сердца, как правило, не вызывают.

Прекращение дыхания обычно происходит в результате непосредственного воздействия тока на мышцы грудной клетки, участвующие в процессе дыхания.

Электрический шок — своеобразная тяжелая нервно-рефлекторная реакция организма в ответ на чрезмерное раздражение электрическим током, сопровождающаяся глубокими расстройствами кровообращения, дыхания, обмена веществ и т.п. При шоке непосредственно после воздействия электрического тока у пострадавшего наступает кратковременная фаза возбуждения, когда он остро реагирует на возникшие боли, у него повышается кровяное давление. Вслед за этим наступает фаза торможения и истощение нервной системы, когда резко снижается кровяное давление, падает и учащается пульс, ослабевает дыхание, возникает депрессия. Шоковое состояние длится от нескольких десятков минут до суток. После этого может наступить или гибель человека или выздоровление, как результат активного лечебного вмешательства.

Исход воздействия тока на организм человека зависит от значения и длительности прохождение тока через его тело, рода и частоты тока, индивидуальных свойств человека, его психофизиологического состояния, сопротивления тела человека, напряжения и других факторов.

ФАКТОРЫ, ВЛИЯЮЩИЕ НА СТЕПЕНЬ ПОРАЖЕНИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКИМ ТОКОМ

Тяжесть поражения электрическим током зависит от ряда факторов: величины силы, вида (рода) и частоты электрического тока, длительности его воздействия и пути прохождения через человека, условий окружающей среды, электрического сопротивления тела человека и его индивидуальных свойств.

Сила тока

Для характеристики воздействия электрического тока на человека установлены три критерия:

– пороговый ощутимый ток – наименьшее значение силы электрического тока, вызывающего при прохождении через организм человека ощутимые раздражения. Человек начинает ощущать ток малого значения (0,6-1,5 мА при переменном токе с частотой 50 Гц и 5-7 мА при постоянном токе) -происходит легкое дрожание рук;

– пороговый неотпускающий ток – наименьшее значение силы электрического тока (10-15 мА при частоте 50 Гц и 50-80 мА при постоянном токе), при котором человек не в состоянии преодолеть судороги мышц и не может разжать руку, в которой зажат проводник, или нарушить контакт с токоведущей частью;

– пороговый фибрилляционный ток – наименьшее значение силы тока (от 100 мА до 5 А при частоте 50 Гц и от 300 мА до 5 А при постоянном токе), вызывающего при прохождении через тело человека фибрилляцию сердца – хаотические и разновременные сокращения волокон сердечной мышцы, что может привести к его остановке

Принято считать, что электрический ток величиной 100 мА и выше является смертельным.

Предельно допустимое значение постоянного тока в 3-4 раза выше допустимого значения переменного, но только при напряжении не выше 260-300 В. При больших величинах напряжения постоянный ток более опасен для человека вследствие его электролитического действия; он также воздействует на сердечную деятельность человека.

Частота электрического тока

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 частоте 10 Гц. Кроме того, на производстве используется электрический ток других (не 50 Гц) частот. Опасность действия тока снижается с увеличением частоты, но это не значит, что ток частотой 500 Гц менее опасен, чем 50 Гц.

Продолжительность действия тока

Тяжесть поражения зависит от продолжительности действия электрического тока. Время прохождения электрического тока имеет решающее значение для определения степени поражения.

При длительном действии электрического тока снижается сопротивление кожи (из-за потовыделения) в местах контактов и внутренних органов вследствие электротехнических процессов, повышается вероятность прохождения тока в особенно опасный период сердечного цикла (фаза Т расслабления сердечной мышцы). Человек может выдержать смертельно опасный переменный ток 100 мА, если продолжительность действия тока не превысит 0,5 с.

Путь электрического тока через тело человека

Важнейшим условием поражения человека электрическим током является путь этого тока. Если на пути тока оказываются жизненно важные органы (сердце, легкие, головной мозг), то опасность смертельного поражения очень велика. Если же ток проходит иными путями, то воздействие его на жизненно важные органы может быть лишь рефлекторным. При этом опасность смертельного поражения хотя и сохраняется, но вероятность ее резко снижается.

Возможных путей прохождения тока в теле человека неисчислимое количество. Однако характерными можно считать следующие:

рука — рука;

рука — нога;

нога — нога;

голова — рука;

голова — нога.

Наиболее опасными являются петли «голова — рука» и «голова — нога», когда ток может проходить не только через сердце, но и через головной и спинной мозг.

Сопротивление тела человека

Электропроводность различных тканей организма неодинакова. Наибольшую электропроводность имеют спинномозговая жидкость, сыворотка крови и лимфа, затем – цельная кровь и мышечная ткань. Плохо проводят электрический ток внутренние органы, имеющие плотную белковую основу, вещество мозга и жировая ткань. Наибольшим сопротивлением обладает кожа и, главным образом, ее верхний слой (эпидермис).

Сопротивление тела человека зависит от пола возраста людей: у женщин это сопротивление меньше, чем у мужчин, у детей меньше, чем у взрослых. Это объясняется толщиной и степенью огрубления верхнего слоя кожи.

Участки тела с наименьшим сопротивлением (т.е. более уязвимые):

– боковые поверхности шеи, виски;

– тыльная сторона ладони, поверхность ладони между большим и указательным пальцами;

– рука на участке выше кисти:

– плечо, спина;

– передняя часть ноги:

– акупунктурные точки, расположенные в разных местах тела.

Чем определяется опасность поражения током в различных электрических сетях?

Анализ опасности поражения практически сводится к определению значения тока, протекающего через тело человека в различных условиях, в которых он может оказаться при эксплуатации электроустановок, или напряжения прикосновения. Опасность поражения зависит от ряда факторов: схемы включения человека в электрическую цепь, напряжения сети, схемы самой сети, режима ее нейтрали, степени изоляции токоведущих частей от земли, емкости токоведущих частей относительно земли и т. п.

Что называется нейтралью трансформатора (генератора) и каковы режимы ее работы?

Точка соединения обмоток питающего трансформатора (генератора) называется нейтральной точкой, или нейтралью. Нейтраль источника питания может быть изолированная и заземленная.

Заземленной называется нейтраль генератора (трансформатора), присоединенная к заземляющему устройству непосредственно или через малое сопротивление (например, через трансформаторы тока).

Изолированной называется нейтраль генератора или трансформатора, не присоединенная к заземляющему устройству или присоединенная к нему через большое сопротивление (приборы сигнализации, измерения, защиты, заземляющие дугогасящие реакторы).

Какая сеть является более безопасной — с изолированной или заземленной нейтралью?

При прочих равных условиях прикосновение человека к одной фазе сети с изолированной нейтралью менее опасно, чем в сети с заземленной нейтралью. Однако этот вывод справедлив лишь для нормальных (безаварийных) условий работы сетей, при наличии незначительной емкости относительно земли.

В случае же аварии, когда одна из фаз замкнута на землю, сеть с изолированной нейтралью может оказаться более опасной. Объясняется это тем, что при такой аварии в сети с изолированной нейтралью напряжение неповрежденной фазы относительно земли может возрасти с фазного до линейного, в то время как в сети с заземленной нейтралью повышение напряжения окажется незначительным.

Однако современные электрические сети ввиду их разветвленности и значительной протяженности создают большую емкостную проводимость между фазой и землей. В этом случае опасность прикосновения человека к одной и двум фазам практически одинакова. Каждое из этих прикосновений весьма опасно, так как ток, проходящий через тело человека, достигает очень больших значений.

Каковы схемы включения человека в электрическую цепь?

Наиболее характерными являются две схемы включения: между двумя фазами электрической сети, между одной фазой и землей. Кроме того, возможно прикосновение к заземленным нетоковедущим частям, оказавшимся под напряжением, а также включение человека под шаговое напряжение.