Электрический ток используется в настоящее время во всех сферах деятельности человека как источник энергии, удобный в транспортировке и применении.
При всех преимуществах применения электроэнергии нельзя игнорировать опасность электричества для человека.
Электробезопасность – это система организационных и технических мероприятий и средств, обеспечивающих защиту людей от вредного и опасного воздействия электротока, электродуги, электромагнитного поля, статического и атмосферного электричества.
В настоящее время действуют ПТЭ и ПТБ "Правила технической эксплуатации электроустановок потребителей и Правила техники безопасности при эксплуатации электроустановок потребителей", "Правила устройства электроустановок", ГОСТы, ССБТ и др. директивные документы.
Опасность поражения электрическим током усугубляется тем, что, во-первых, ток не имеет внешних признаков и, как правило, человек без специальных приборов не может заблаговременно обнаружить грозящую ему опасность; во-вторых, воздействие тока на человека в большинстве случаев приводит к серьезным нарушениям наиболее важных жизнедеятельных систем, таких как центральная нервная, сердечно-сосудистая и дыхательная, что увеличивает тяжесть поражения; в-третьих, переменный ток способен вызвать интенсивные судороги мышц, приводящие к неотпускающему эффекту, при котором человек самостоятельно не может освободиться от воздействия тока; в-четвертых, воздействие тока вызывает у человека резкую реакцию отдергивания, а в ряде случаев и потерю сознания, что при работе на высоте может привести к травмированию в результате падения.
Проходя через человека, электрический ток оказывает механическое, тепловое, химическое и биологическое воздействие.
Тепловое воздействие проявляется в виде ожогов участков кожи тела, перегрева различных органов, иногда наблюдается обугливание тканей или своеобразные образования – "жемчужные бусы" – расплавление костного вещества с выделением фосфорнокислого кальция.
Химическоедействие ведет к электролизу крови и других, содержащихся в организме растворов, что приводит к изменению их физико-химических свойств.
Биологическое действие электрического тока проявляется в опасном возбуждении живых клеток и тканей организма, в результате чего они могут погибнуть. При прохождении тока через тело человека возникает возбуждение мускулатуры и нервных рецепторов, наблюдаются судороги скелетных мышц, которые приводят к остановке дыхания, открытым переломам и вывихам конечностей.
Механическоедействие – это повреждения, полученные в результате непосредственного действия электрического тока и последующего падения или удара (потеря сознания, равновесия). Следствием падения с высоты на землю могут быть переломы костей, вывихи, ушибы тела и повреждения внутренних органов, при падении в воду пострадавший может утонуть. Иногда случается вывих и переломы костей из-за судорожного сокращения мышц в момент электротравмы.
Факторы, влияющие на исход электротравм
На исход поражения электрическим током влияют следующие факторы:
Величина тока.
По величине токи подразделяются на неощущаемые (0,6 – 1,6мА); ощущаемые (3мА); отпускающие (6мА); неотпускающие (10-15мА); удушающие (25-50мА); фибрилляционные (100-200мА); тепловые воздействия (5А и выше).
Величина напряжения.
По ГОСТ 12.1.038-82 ССБТ «Предельно допустимые величины напряжений и токов. Электробезопасность». Факторы величины напряжения и время воздействия электрического тока, приведены в таблице.
Время действия, сек
Длительно
до 30
0,5
0,2
0,1
Величина тока, мА
Величина напряжения, В
Время действия.
При кратковременном воздействии (0,1-0,5с) ток порядка 100мА не вызывает фибрилляции сердца. Если увеличить длительность воздействия до 1с, то этот же ток может привести к смертельному исходу. С уменьшением длительности воздействия значение допустимых для человека токов существенно увеличивается. При изменении времени воздействия от 1 до 0,1с допустимый ток возрастает в 16 раз.
Род и частота тока.
Постоянный и переменный токи оказывают различные воздействия на организм главным образом при напряжениях до 500 В. При таких напряжениях степень поражения постоянным током меньше, чем переменным той же величины. При напряжении 500В и выше различий в воздействии постоянного и переменного токов практически не наблюдаются. Исследования показали, что самыми неблагоприятными для человека являются токи промышленной частоты (50Гц).
Путь замыкания.
При прикосновении человека к токоведущим частям путь тока может быть различным. Всего существует 18 вариантов путей замыкания тока через человека. Основные из них: голова – ноги; рука – рука; правая рука – ноги; левая рука – ноги; нога- нога.
Степень поражения в этих случаях зависит от того, какие органы человека подвергаются воздействию тока, и от величины тока, проходящего непосредственно через сердце. Так, при протекании тока по пути «рука – рука» через сердце проходит 3,3% общего тока, по пути «левая рука – ноги» – 3,7%, «правая рука – ноги» – 6,7%, «нога – нога» – 0,4%. Величина неотпускающего тока по пути «рука – рука» приблизительно в два раза меньше, чем по пути «рука – ноги».
Напряжением шага (шаговым напряжением) называется напряжение между двумя точками цепи тока, находящихся одна от другой на расстоянии шага, на которых одновременно стоит человек.
;
ток, проходящий через человека:
,
где Uз – напряжение на поверхности земли над заземлителем;
b1 - коэффициент, учитывающий форму заземлителя;
b2 - коэффициент, учитывающий дополнительное сопротивление в цепи человека (обувь, одежда);
Iз – ток, проходящий через заземлитель;
Rз – сопротивление заземления;
Rh – сопротивление человека.
Наибольшее напряжение шага будет вблизи заземлителя и особенно, когда человек одной ногой стоит над заземлителем, а другой - на расстоянии шага от него. Если человек находится вне поля растекания или на линии равного потенциала, то напряжение шага равно нулю.
Напряжение прикосновения – это напряжение между двумя точками цепи тока, которых одновременно касается человек. Величина напряжения прикосновения для человека, стоящего на грунте и коснувшегося оказавшегося под напряжением заземленного корпуса может быть определена как разность потенциалов руки (корпуса) и ноги (грунта) с учетом коэффициентов:
a1 – учитывающего форму заземлителя и расстояния от него до точки, на которой стоит человек;
a2 – учитывающего дополнительное сопротивление цепи человека (одежда, обувь);
Uз – напряжение на корпусе электроустановки.
Uпр = Uзa1a2 ,
а ток, проходящий через человека:
где Iз – ток, проходящий через заземлитель;
Rз – сопротивление заземления;
Rh – сопротивление человека.
Наиболее опасным для человека является прикосновение к корпусу, находящемуся под напряжением и расположенному вне поля растекания.
а) б)
Рис. 1. Схемы прикосновения человека: а – к одной фазе; б – к двум фазам