ЕлектробезОпасность

1. Действие электрического тока на организм человека

Электрические установки, с которыми приходится иметь дело практически всем работающим на производстве, представляют для человека большую потенциальную опасность, которая усугубляется тем, что органы чувств человека не могут на расстоянии обнаружить наличия электрического напряжения на оборудовании. Статистика электротравм показывает, что их число невелико и составляет всего 0,5... 1% от общего числа травм на производстве. Однако среди причин смертельных несчастных случаев на долю электротравм уже приходится 20...40%!. Много несчастных случаев происходит при обслуживании широко распространенных электроустановок, рассчитанных на напряжение от 127 до 380 В.

Проходя через тело человека, электрический ток оказывает на него сложное воздействие, являющееся совокупностью термического (нагрев тканей и биологических сред), электролитического (разложения крови и плазмы) и биологического (раздражение и возбуждение нервных волокон и других органов тканей организма) воздействий. Наиболее сложным является биологическое действие, свойственное только живым организмам. Любое из этих воздействий может привести к электрической травме, т. е. к повреждению организма, вызванному воздействием электрического тока или электрической дуги. Различают местные электротравмы и электрические удары. Приблизительно в 55% случаев травмы носят смешанный характер.

К местным электротравмам относят электрический ожог (результат теплового воздействия электрического тока в месте контакта); электрический -знак (специфическое поражение кожи, вызванное, главным образом, действием тока), металлизацию кожи частицами расплавившегося под действием электрической дуги металла; электроофтальмию (воспаление наружных оболочек глаз из-за воздействия ультрафиолетовых лучей электрической дуги); механические повреждения (разрывы кожи, вывихи, переломы костей), вызванные непроизвольными сокращениями мышц под действием тока.

Электрический удар является очень серьезным поражением организма человека, вызванным возбуждением живых тканей тела электрическим током и сопровождающимся судорожным сокращением мышц. В зависимости от возникающих последствий электрические удары делят на четыре степени:

• I — судорожное сокращение мышц без потери сознания;

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

• III — потеря сознания и нарушение сердечной деятельности или дыхания (или того и другого);

• IV — состояние клинической смерти.

Тяжесть поражения электрическим током зависит от целого ряда факторов: значения силы тока, электрического сопротивления тела человека и длительности протекания через него тока, рода и частоты тока, индивидуальных свойств человека и условий окружающей среды.

Основным фактором, обусловливающим ту или иную степень поражения человека, является сила тока. Для характеристики воздействия электрического тока на человека установлены три критерия: пороговый ощутимый ток (наименьшее значение силы электрическою тока, вызывающего при прохождении через организм человека ощутимые раздражения); пороговый неотпускающии ток (наименьшее значение силы электрического тока, вызывающего судорожные сокращения мышц руки, в которой зажат проводник) и пороговый фибрилляционный ток (наименьшее значение силы электрического тока, вызывающего при прохождении через тело человека фибрилляцию сердца). Фибрилляцией называются хаотические и разновременные сокращения волокон сердечной мышцы, полностью нарушающие ее работу как насоса. При протекании тока по пути «рука — рука» или «рука — ноги» значения силы тока следующие (табл. 1)

Таблица 1

Род тока	Пороговый ощутимый ток, мА	Пороговый неотпускающий ток, мА	Пороговый фибрилляционный ток, мА
Переменный ток частотой 50 Гц Постоянный ток	0,5. ..1,5 5,0 7,0	6.. .10 50 .80	80. 100 300

Следует иметь в виду, что приведенные выше данные до некоторой степени условны, так как ток, вызывающий у одного человека лишь слабые ощущения, для другого может оказаться неотпускающим. Это зависит от состояния нервной системы, физического развития человека. Для женщин, например, пороговые значения тока примерно в 1,5 раза ниже, чем для мужчин.

На исход поражения сильно влияет сопротивление тела человека, которое изменяется в очень больших пределах. Наибольшим сопротивлением обладает верхний слой кожи толщиной около 0,2 мм, состоящий из мертвых ороговевших клеток. Например, удельное электрическое сопротивление сухой кожи составляет 3*10³..2*10 ⁴ Ом*м, а спинномозговой жидкости — 0,5...0,6 Ом*м. Общее электрическое сопротивление тела человека при сухой, чистой и неповрежденной коже, измеренное при напряжении до 15...20 В, находится примерно в пределах 3...1000 кОм и больше; сопротивление внутренних тканей тела — 300...500 Ом. При различных расчетах, связанных с обеспечением электробезопасности и расследованием электротравм, сопротивление тела человека принимают равным 1 кОм.

Длительность протекания тока через тело человека очень сильно влияет на исход поражения в связи с тем, что с течением времени резко падает сопротивление кожи человека, более вероятным становится поражение сердца и накапливаются другие отрицательные последствия. Например, для переменного тока частотой 50 Гц предельно допустимый ток при продолжительности воздействия 0,1 с составляет 500 мА, а при воздействии в течение 1 с - уже 50 мА (ГОСТ 12.1.038 - 82).

Существенное значение имеет и путь тока через тело человека. Наибольшая опасность возникает при непосредственном прохождении тока через жизненно важные органы (сердце, легкие, головной мозг). Статистические данные, например, показывают, что число травм с потерей сознания при прохождении тока по пути «правая рука — ноги» составляют 87%; по пути «нога — нога» — 15%.

Степень поражения зависит также от рода и частоты тока. Наиболее опасным является переменный ток частотой от 20 до 1000 Гц. Переменный ток опаснее постоянного, но это характерно только для напряжений до 250...300 В; при больших напряжениях опаснее становится постоянный ток.

Индивидуальные свойства человека и состояние окружающей среды оказывают заметное влияние на тяжесть поражения. Некоторые заболевания человека (болезни кожи, сердечно-сосудистой системы, легких, нервные болезни и др.) делают его более восприимчивым к электрическому току. Поэтому к обслуживанию электроустановок допускаются лица, прошедшие специальный медицинский осмотр.

Влияние состояния окружающей среды учитывается классификацией помещений (ПУЭ) и условий труда (ГОСТ 12.1.013) по опасности поражения электрическим током.

Предельно допустимые уровни напряжения прикосновения и тока. Для правильного проектирования способов и средств защиты людей от поражения электрическим током необходимо знать допустимые уровни напряжений прикосновения и значений токов, протекающих через тело человека.

Напряжением прикосновения называется напряжение между двумя точками цепи тока, которых одновременно касается человек (ГОСТ 12.1.009). Предельно допустимые уровни напряжений прикосновения установлены ГОСТ 12.1.038 для путей тока от одной руки к другой и от руки к ногам.

Напряжения прикосновения U_пр и сила тока I, протекающего через тело человека при нормальном (неаварийном) режиме электроустановки, не должны превышать следующих значений (табл. 2):

Таблица 2

Род тока	Uпр, В, не более	I, мА, не более
Переменный, 50 Гц Переменный, 400 Гц Постоянный	2 3 8	0,3 0,4 1

Примечания.

1 Напряжения прикосновения и токи приведены при продолжительности воздействия не более 10 мин в сутки и установлены исходя из реакции ощущения.

2. Напряжения прикосновения и токи для лиц, выполняющих работу в условиях высоких температур (выше 25 °С) и влажности (относительная влажность более 75%), должны быть уменьшены в 3 раза.

В ГОСТ 12.1.038 приведены также предельно допустимые уровни напряжений прикосновения и токов при аварийных режимах производственных электроустановок напряжением до 1000 В с глухозаземленной или изолированной нейтралью и выше 1000 В с изолированной нейтралью.

Аварийный режим означает, что электроустановка неисправна и могут возникнуть опасные ситуации, приводящие к электротравмам обслуживающего персонала. Установленные стандартом предельно допустимые уровни очень сильно зависят от продолжительности воздействия тока, как это видно из нижеприведенных данных, взятых в качестве примера из ГОСТ 12.1.038 (табл. 3).

Таблица 3

Род тока	Нормируемое значение	Предельно допустимые уровни (не более) при продолжительности воздействия, с
		0,1	0,5	0,7	1,0	свыше 1,0
Переменный с частотой 50 Гц	Напряжение прикосновения, В	500	100	70	50	36
	Ток, мА	500	100	70	50	6
Постоянный	Напряжение прикосновения, В	500	250	230	200	40
	Ток, мА	500	250	230	200	15

Предельно допустимые уровни силы тока, протекающего через тело человека при продолжительности воздействия свыше 1 с, соответствуют отпускающим (переменным) и неболевым (постоянным) токам. Такие токи (6 мА для переменного с частотой 50 Гц и 15 мА для постоянного) позволяют человеку самостоятельно освободиться от токоведущих частей. Их можно считать длительно допустимыми, если отсутствуют дополнительные обстоятельства, усугубляющие опасность. Например, если человек работает на высоте или вблизи движущихся или вращающихся частей оборудования, то резкие, непроизвольные движения, вызванные воздействием длительно допустимого тока, могут привести к травме.