Фактори, які визначають небезпеку ураження електричним струмом

Характер і наслідки впливу на людину електричного струму залежать від наступних факторів:

• величини струму, що проходить через тіло людини;

• електричного опору людини;

• рівня прикладеної до людини напруги;

• тривалості впливу електричного струму;

• шляхів проходження струму через тіло людини;

• роду і частоти електричного струму;

• умов зовнішнього середовища та інших факторів.

Електричний опір тіла людини. Тіло людини є провідником електричного струму, щоправда, неоднорідним за електричним опором. Найбільший опір електричному струмові чинить шкіра, тому опір тіла людини визначається головним чином опором шкіри.

Шкіра складається з двох основних шарів: зовнішнього -епідермісу і внутрішнього - дерми. Зовнішній шар - епідерміс, у свою чергу, має кілька шарів, з яких найтовстіший верхній шарназивається роговим. Роговий шар у сухому і незабрудненому стані можна розглядати як діелектрик: його питомий об'ємний опір у тисячі разів перевищує опір інших шарів шкіри.

Опір тіла людини при сухій, чистій і неушкодженій шкірі (обмірюване при напрузі 15-20 В) коливається від 3 до 100 кОм і більше, а опір внутрішніх шарів тіла становить усього 300-500 Ом.

Внутрішній опір тіла вважається активним. Його величина залежить від довжини і поперечного розміру ділянки тіла, по якому проходить струм.

Зовнішній опір тіла складається ніби з двох паралельних опорів: активного і ємнісного. У практиці звичайно нехтують ємнісним опором і вважають опір тіла людини чисто активним і незмінним.

Як розрахункову величину при перемінному струмі промислової частоти застосовують активний опір тіла людини, що дорівнює 1000 Ом.

В реальних умовах опір тіла людини не є постійною величиною. Він залежить від ряду факторів, у тому числі від стану шкіри, стану навколишнього середовища, параметрів електричного ланцюга та ін.

Ушкодження рогового шару (порізи, подряпини та ін.) знижують опір тіла до 500-700 Ом, що збільшує небезпеку ураження людини струмом. Такий самий вплив чинить зволоження шкіри водою або потом. Таким чином, робота з електроустаткуванням вологими руками або в умовах, що викликають зволоження шкіри, а також при підвищеній температурі, що викликає посилене потовиділення, збільшує небезпеку ураження людини струмом.

На опір тіла впливає площа контактів, а також місце торкання, тому що в тій самій людині опір шкіри неоднаковий на різних ділянках тіла. Найменший опір має шкіра обличчя, шиї, рук на ділянці вище долонь і особливо внутрішній стороні, пахвових западинах, тильної сторони кисті й ін. Шкіра долонь і підошов має опір, що у багато разів перевищує опір шкіри інших ділянок тіла.

Зі збільшенням струму і часу його проходження опір тіла людини падає, тому що при цьому підсилюється місцеве нагрівання шкіри, що призводить до розширення її судин, до посилення постачання цієї ділянки кров'ю і збільшенню потовиділення.

Зі зростанням напруги опір шкіри зменшується в десятки разів, наближаючись до опору внутрішніх тканин (300-500 Ом). Це пояснюється електричним пробиттям рогового шару шкіри, збільшенням струму, що проходить через шкіру.

Зі збільшенням частоти струму опір тіла буде зменшуватися, і при 10-20 кГц зовнішній шар шкіри практично втрачає опір електричному струмові.

Величина струму і напруга. Основним фактором, що зумовлює результат ураження електричним струмом, є сила струму, що проходить через тіло людини.

Напруга струму також впливає на результат ураження, але лише остільки, оскільки вона визначає значення струму, що проходить через людину.

Відчутний струм - електричний струм, який викликає під час проходження через організм відчутні ураження. Відчутні ураження викликає змінний струм силою 0,6-1,5 мА і постійний - силою 5-7 мА. Зазначені значення є пороговими відчутними струмами; з них починається область відчутних струмів.

Струм, що не відпускає, - електричний струм, що викликає під час проходження через людину нездоланні судмні скорочення м'язів руки, у якій затиснуто провідник. Пороговий струм, що не відпускає, становить 10-15 мА змінного струму і 50-60 мА постійного. При такому струмі людина вже не може самостійно розтиснути руку, у якій затиснуто провід, і опиняється прикутою до нього.

Фібршяційний струм - електричний струм, який викликає фібриляцію серця. Пороговий фібриляційний струм становить 100 мА змінного струму і 300 мА постійного при тривалості дії 1-2 с шляхом рука-рука або рука-ноги. Фібриляційний струм може сягнути 5 А. Струм більше 5 А фібриляцію серця не викликає. При такому струмі відбувається миттєва зупинка серця.

Тривалість впливу електричного струму. Істотний вплив на результат ураження має тривалість проходження струму через тіло людини. Тривала дія струму призведе до важкої, а іноді й смертельного ураження.

Небезпека ураження струмом внаслідок фібриляції серця залежить від того, з якою фазою серцевого циклу збігається час проходження струму через серце. Якщо тривалість проходження струму дорівнює або перевищує час кардіоциклу (0,75-1 с), то струм „зустрічається" із усіма фазами роботи серця (у тому числі найбільш уразливою), що досить небезпечно для організму. Якщо ж час впливу струму менший за тривалість кардіоциклу на 0,5 с або більше, то ймовірність ураження різко зменшується. Зазначена обставина використовується у швидкодіючих пристроях захисного відключення, де час спрацьовування менший 0,2 с.

Шлях струму через тіло людини. Шлях проходження струму через тіло людини відіграє істотну роль для ураження, тому що струм може пройти через житгєво важливі органи: серце, легені, головний мозок та ін. Вплив шляху струму на результат визначається також опором шкіри на різних ділянках тіла.

Можливих шляхів струму в тілі людини, які називають петлями струму, досить багато. Найбільш часто зустрічаються петлі струму: рука-рука, рука-ноги і нога-нога. Найбільш небезпечні петлі голова-руки і голова-ноги, але ці петлі виникають відносно рідко.

Рід і частота електричного струму. Постійний струм приблизно в 4-5 разів безпечніший за змінний. Значно менша небезпека ураження постійним струмом підтверджується і практикою експлуатації електроустановок: випадків смертельного ураження людей струмом в установках постійного струму в кілька разів менше, ніж в аналогічних установках змінного струму. Але це трердження справедливе лише для напруги до 250-300 В. При вищих напругах постійний струм більш небезпечний, ніж змінний (з частотою 50 Гц).

Для змінного струму відіграє роль також і його частота. Зі збільшенням частоти змінного струму повний опір тіла зменшується, що призводить до збільшення струму, а отже, підвищується небезпека ураження.

Найбільшу небезпеку становить струм з частотою від 50 до 100 Гц; при подальшому підвищенні частоти небезпека ураження зменшується і цілком зникає при частоті 45-50 кГц. Ці струми зберігають небезпеку опіків. Зниження небезпеки ураження струмом зі зростанням частоти стає практично помітним при 1-2 кГц.

Індивідуальні властивості людини. Встановлено, що фізично здорові і міцні люди легше переносять електричні удари. Дуже низьким опором до електричного струму вирізняються особи, що страждають хворобами шкіри, серцево-судинної системи, органів внутрішньої секреції, легень, нервовими хворобами та ін. Тому особи з такими хворобами не допускаються до роботи з електро­установками.

Умови зовнішнього середовища. Стан навколишнього повітряного середовища, може істотно впливати на небезпеку поразки струмом.

Сирість, струмопровідний пил, їдкі пари і гази, а також висока температура повітря знижують електричний опір тіла людини, що збільшує небезпеку ураження струмом.

Залежно від наявності перелічених умов, що підвищують небезпеку впливу струму на людину, усі приміщення за небезпекою ураження людей електричним струмом поділяють на наступні класи: без підвищеної небезпеки, з підвищеною небезпекою, особливо небезпечні.

1. Приміщення без підвищеної небезпеки характеризуються відсутністю умов, що створюють підвищену або особливу небезпеку.

2. Приміщення з підвищеною небезпекою характеризуються наявністю в них однієї з наступних умов, що створюють підвищену небезпеку: а) сирості (відносна вологість повітря перевищує 75%); б) високої температури (вище +35°С); в) струмопровідного пилу; г) струмопровідних підлог (металеві, земляні, залізобетонні, цегельні та ін.); д) можливістю одночасного дотику людини до металоконструкцій, які з'єднані із землею з одного боку і металевим корпусам електро­обладнання - з іншої.

3. Особливо небезпечні приміщення характеризуються наявністю наступних умов, що створюють небезпеку: а) відносна вологість повітря близька до 100%: стеля, стіни, підлога і предмети в приміщенні покриті вологою); б) хімічно активне або органічне середовище.

Критерії безпеки електричного струму. При проектуванні, розрахунку й експлуатаційному контролі захисних систем керуються припустимими значеннями струму на цьому шляху його протікання і тривалості впливу.

При тривалому впливі допустимий струм у 1 мА. При тривалості впливу до 30 с - 6 мА. При впливі 1 с і менше величини струмів наведені нижче, однак вони не можуть розглядатись як ті, що забезпечують повну

безпеку і приймаються в якості практично допустимих з досить малою ймовірністю ураження.

Таблиця 4

Практично припустимі величини струму

Тривалість впливу, с	Струм, мА
1,0	50
0,7	90
0,5	125
0,2	190

Ці струми вважаються допустимими для найбільш ймовірних шляхів їхнього протікання в тілі людини: рука-рука, рука-ноги і нога-нога.