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 105 – 106 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 300-500 Ом.
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)
|
Ток, мА |
Переменный ток, 50 Гц |
Постоянный ток |
|
0,6…1,5 |
Начало ощущения, легкое дрожание пальцев |
Ощущений нет |
|
2,0…2,5 |
Начало болевых ощущений |
Ощущений нет |
|
5,0…7,0 |
Начало судорог в руках |
Зуд, ощущение нагрева |
|
8,0…10,0 |
Судороги в руках, трудно, но можно оторваться от электродов |
Усиление ощущения нагрева |
|
20,…25, |
Сильные судороги и боли, неотпускающий ток, дыхание затруднено |
Судороги рук, затруднение дыхания |
|
50,…80, |
Паралич дыхания |
Судороги рук, затруднение дыхания |
|
90,…100 |
Фибрилляция сердца при действии тока в течение 2-3 с, паралич дыхания |
Паралич дыхания при длительном протекании тока |
|
300, |
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 мА и постоянный – силой 5-7 мА. 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
|
№ п/п |
Класс опасности |
Условия внешней среды |
||
|
1 |
Помещения без повышенной опасности |
Характеризуются отсутствием условий, создающих повышенную или особую опасность. |
||
|
2 |
Помещения с повышенной опасностью |
одного из следующих условий: а) сырости (относительная влажность воздуха длительно превышает 75 %; б) высокой температуры (выше +35 ○С); в) токопроводящих полов (металлические, земляные, железобетонные, кирпичные и др.); д)возможности одновременного прикосновения человека к имеющим соединения с землей металлоконструкциям зданий, технологическим аппаратам, механизмам и т.п., с одной стороны, и металлическим корпусам электрооборудования – с другой. |
|
3 |
Особо опасные помещения |
одного из следующих условий а)особой сырости (относительная влажность воздуха близка к 100 %: потолок, пол и стены, предметы в помещении покрыты влагой; б) химически активной или органической среды (разрушающей изоляцию и токоведущие части электроустановок); в) одновременно двух или более условий повышенной опасности. К таким помещениям относятся и участки работ на земле под открытым небом или под навесом. |
Одной из основных составляющих системы электробезопасности являются технические способы и средства защиты от поражения электрическим током
Для защиты от поражения электрическим током в случае повреждения изоляции при косвенном прикосновении применяется защитное автоматическое отключение питания.
Защитное автоматическое отключение питания – это автоматическое размыкание цепи одного или нескольких фазных проводников (и, если требуется, нулевого рабочего проводника), выполняемое в целях электробезопасности. Защитное автоматическое отключение питания выполняет свою защитную функцию совместно с защитным занулением.
Защитное зануление в электроустановках (ЭУ) напряжением до 1 кВ – это преднамеренное соединение открытых проводящих частей с глухозаземленной нейтралью генератора или трансформатора в сетях трехфазного тока, с глухозаземленным выводом источника однофазного тока, с заземленной точкой источника в сетях постоянного тока, выполняемое в целях электробезопасности.
Для защиты людей от поражения электрическим током при прикосновении к металлическим нетоковедущим частям электрооборудования, которые могут оказаться под напряжением в результате повреждения изоляции, используют защитное заземление или зануление.
Защитным заземлением называется преднамеренное электрическое соединение металлического корпуса электроустановки с землей или ее эквивалентом (водопроводные трубы, железобетонные балки, расположенные в земле).
Электрическое сопротивление такого соединения должно быть минимальным (не более 4 Ом для сетей с напряжением до 1000 В и не более 10 Ом для остальных). При этом корпус электроустановки и обслуживающий ее персонал будут находиться под равными, близкими к нулю, потенциалами даже при пробое изоляции и замыкании фаз на корпус
Различают два типа заземлений: выносное и контурное.
Выносное заземление характеризуется тем, что его заземлитель (элемент заземляющего устройства, непосредственно контактирующий с землей) вынесен за пределы площадки, на которой установлено оборудование. Таким способом пользуются для заземления оборудования механических и сборочных цехов.
Контурное заземление состоит из нескольких соединенных заземлителей, размещенных по контуру площадки с защищаемым оборудованием. Такой тип заземления применяют в установках с напряжением выше 1000 В.
Занулением называется преднамеренное электрическое соединение при помощи нулевого защитного проводника металлических частей электрического устройства, которые в обычном режиме не находятся под напряжением, но могут под него попасть, с заземленным нулевым проводом источника питания.
Изолирующие средства защиты предназначены для изоляции человека от частей электроустановок, находящихся под напряжением. Различают основные и дополнительные изолирующие средства.
Основными изолирующими средствами для обслуживания электроустановок напряжением до 1000 В служат: изолирующие штанги, изолирующие и измерительные клещи, указатели напряжения, диэлектрические перчатки, слесарно-монтажный инструмент с изолирующими ручками, средства для ремонтных работ под напряжением (изолирующие лестницы, площадки и др.).
Дополнительными изолирующими средствами являются: диэлектрические галоши, коврики, изолирующие подставки.
Все изолирующие средства зашиты, кроме штанг, предназначенных для наложения временных заземлений, ковриков и подставок, должны подвергаться электрическим испытаниям после изготовления и периодически в процессе эксплуатации.
Основным средством борьбы со статическим электричеством на всех объектах является применение заземляющих устройств. Для гарантии надежности заземления сопротивление заземляющего устройства не должно превышать 100 Ом.
Тележки и электрокары, применяемые для перевозки сосудов с горючими жидкостями и веществами, должны быть снабжены металлической заземляющей цепочкой или антистатическим ремнем. Бочки, канистры и бидоны наполняют топливом, установив их на заземленный металлический лист.
Рассмотренные направления деятельности по обеспечению электробезопасности должны осуществляться в комплексе с использованием средств коллективной и индивидуальной защиты.
К работам по обслуживанию действующих электроустановок допускаются лица не моложе 18 лет, прошедшие предварительный медицинский осмотр и не имеющие медицинских противопоказаний. В процессе работы персонал, занятый на электроустановках, должен проходить медицинское освидетельствование не реже одного раза в два года.