Опасности поражения электрическим током

Действие электрического тока на организм человека протекает сложно. Если человек оказывается под электрическим напряжением, то электрический ток производит различные воздействия: термическое (ожог отдельных участков тела, нагрев тканей и крови), электролитическое (разложение крови и плазмы с последующим изменением физико-химического состава крови и тканей); биологическое (раздражение и возбуждение тканей организма, сопровождающееся непроизвольными судорожными сокращениями мышц, в том числе сердца и легких). При биологическом действии могут возникнуть различные нарушения жизнедеятельности организма, и даже полное прекращение деятельности (параличи) органов дыхания и кровообращения. При параличе дыхания кожа пострадавшего приобретает синий цвет. У многих пострадавших бывают спазмы гортани: они не могут позвать на помощь.

Вследствие воздействия тока на сердечную мышцу может произойти остановка сердца или наступить его фибрилляция, хаотические разновременные сокращения волокон (фибрилл) сердечной мышцы. Опасность фибрилляции заключается в том, что сердце не может самостоятельно выйти из этого состояния и восстановить свою нормальную деятельность. Поэтому без квалифицированной врачебной помощи пораженный электрическим током погибает в течение нескольких минут от кислородного голодания. При остановке сердца и при фибрилляции сердечной мышцы нарушается кровообращение и работа органов дыхания. В результате может наступить клиническая смерть. Человек, находящийся в состоянии клинической смерти, не имеет внешних признаков жизни: не дышит, сердце не работает, зрачки глаз расширены и не реагируют на свет, болевые раздражения не вызывают никаких реакций. В этот период жизнь в организме еще полностью не угасла. Человек может находиться в состоянии клинической смерти от 4-5 до 8-10 минут в зависимости от вида и тяжести поражения и индивидуальных, особенностей организма. После клинической смерти путем реанимации можно оживить человека. При несвоевременном оказании медицинской помощи наступает биологическая смерть –необратимое прекращение биологических процессов в клетках и тканях организма и распад белковых структур.

Любое из рассмотренных воздействий электрического тока может привести к электрической травме – повреждению организма, вызванному действием электрического тока или электрической дуги. Различают: общие электротравмы – электрические удары, поражающие внутренние органы человека, и местные злектротравмы – местные повреждения внешних частей (тканей) тела.

Электрический удар – это возбуждение тканей организма проходящим через него электрическим током, сопровождающееся непроизвольными судорожными сокращениями мышц. В зависимости от исходя воздействия тока на организм электрические удары делят на 4 степени: I – судорожное сокращение мышц без потери сознания; II – сокращение мышц с потерей сознания, но с сохранением дыхания и работы сердца; III – потеря сознания и нарушение дыхания или работы сердца либо того и другого вместе; IV – клиническая смерть (отсутствие дыхания и кровообращения).

К местным электротравмам относят: электрический ожог – результат термического воздействия электрического тока (токовый ожог) или электрической дуги (дуговой ожог) в месте контакта с токоведущей частью; электрические знаки – четко очерченные пятна серого или бледно-желтого цвета круглой или эллипсовидной формы размером не более 5 мм, обычно безболезненные, возникающие при контакте кожи человека с токоведущей частью; металлизацию кожи – результат проникновения в верхние слои кожи мельчайших частиц металла, испарившегося или расплавившегося под действием электрической дуги; пораженный участок кожи имеет шероховатую, жесткую поверхность и приобретает окраску в зависимости от металла электрода: при контакте с красной медью – зеленую, с латунью – сине-зеленую, со свинцом – серо-желтую; электроофтальмию – воспаление наружных оболочек глаз из-за воздействия ультрафиолетовых лучей электрической дуги; механические повреждения – разрывы кожи, су­хожилий, кровеносных сосудов, вывихи суставов, переломы костей, возникающие вследствие резких непроизвольных судорожных сокращений мышц под действием проходящего через тело человека тока.

Характер и последствия воздействия на человека электрического тока определяет ряд факторов: электрическое сопротивление тела человека, сила тока, продолжительность действия тока, род тока, частота тока, напряжение в сети. Путь тока через тело, фаза сердечной деятельности, состояние организма, условия внешней среды.

Электрическое сопротивление тела человека складывается из сопротивления внутренних органов (тканей) и сопротивления кожи. При сухой чистой и неповрежденной коже сопротивление тела человека может достигать 100000 Ом. При увлажнении, загрязнении и повреждении кожи сопротивление тела снижается до 500-700 Ом. Человеческое тело имеет определенную емкость (емкостное сопротивление), которой при расчетах пренебрегают, рассматривая тело как активное сопротивление. В расчетах по электробезопасности сопротивление тела человека принимается равным R_ч=1000 Ом.

Сила тока, проходящего через тело человека, является основным фактором, влияющим на исход поражения: чем больше сила тока, тем опаснее его действие.

Принято различать три ступени воздействия тока на организм человека и три пороговых значения тока: ощутимый, неотпускающий и фибрилляционный. Ощутимый ток вызывает мало- или безболезненное раздражение. Управление мышцами не утрачено. Возможно освободиться от токоведущей части, находящейся под напряжением. Такие раздражения вызывает переменный ток (с частотой 50 Гц) силой 0,6-1,5 мА и постоянный – силой 5-7 мА, эти значения являются пороговыми ощутимыми токами. Неотпускающий ток вызывает непреодолимые судорожные сокращения мышц руки, в которой зажат проводник. Человек не может самостоятельно разжать руку, которая удерживает токопровод, и оказывается как бы прикованным к нему. Пороговый неотпускающий ток составляет 10-15 мА переменного тока и 50-80 мА – постоянного. Фибрилляционный ток вызывает фибрилляцию сердца. Пороговый фибрилляционный ток составляет 100 мА переменного тока и 300 мА – постоянного при длительности действия 1-2 с. Фибрилляционный ток может достичь 5 А. Ток больше 5 А фибрилляцию сердца не вызывает. При таких токах происходит мгновенная остановка сердца.

Длительность воздействия тока влияет на исход поражения: чем больше время воздействия тока, тем серьезнее поражение. Поэтому необходимо как можно быстрее помочь пострадавшему освободиться от контакта с установкой, находящейся под опасным напряжением. При времени воздействия тока менее 0,1-0,2 с обеспечивается достаточная безопасность.

Род тока. Переменный ток промышленной частоты (50 Гц) при напряжении менее 500 В опаснее равного ему но напряжению постоянного тока. При напряжениях около 400-500 В опасность токов обоих родов одинакова. При напряжениях более 500 В опаснее постоянный ток.

Частота тока. Наиболее опасным является переменный ток с частотой 20-100 Гц. При частоте меньше 20 или больше 100 Гц опасность поражения током заметно снижается. Токи частотой более 500 Гц не вызывают электрического удара; однако они могут вызвать термические ожоги.

Напряжение в сети. Наибольшая степень безопасности достигается, при напряжении 6-36 В. Величину безопасного напряжения можно определить по выражению:

, (4.35)

где I_без – безопасная сила тока, A; R_ч – сопротивление тела, Ом.

При I_без=12 мА= 0,012 А и R_ч =1000 Ом значение безопасного напряжения составляет 12 В. Именно это напряжение допускается применять в проводах, не имеющих изоляции.

Путь тока через тело человека, («петля тока поражения») существенно влияет на исход поражения: чем больше жизненно важных органов (сердце, легкие, головной мозг и др.) подвергается действию тока, тем тяжелее поражение. Любой, даже самый короткий, путь тока опасен для организма. Наиболее опасными (по статистическим данным) являются петли «голова-руки» и «голова-ноги», а наименее опасна петля «нога-нога».

Фаза сердечной деятельности. Фибрилляция и остановка сердца могут возникнуть, если время протекания тока через сердце совпадает с так называемой фазой T на электрокардиограмме человека, когда сердце находится в расслабленном состоянии и наиболее чувствительно к воздействию электрического тока. Фаза T в общем периоде кардиоцикла (0,75–1с) занимает 0,2 с. Поэтому все отключающие устройства тока должны проектироваться со временем срабатывания менее 0,2 с.

Состояние организма – физическое и психическое – влияет на исход поражения. Здоровые и физически крепкие люди легче переносят воздействие электрического тока, чем больные люди, алкоголики, люди с нарушенной психикой. Женщины и дети более подвержены поражению, чем мужчины. Повышенной восприимчивостью к электротоку отличаются лица, страдающие болезнями кожи, сердечнососудистой системы, органов внутренней секреции, легких, нервными болезнями и др. Поэтому к обслуживанию электроустановок допускаются лица, прошедшие специальный медицинский осмотр.

Условия внешней среды. Среда, окружающая человека (сырость, высокая температура, токопроводящая пыль, едкие пары и газы, токопроводящие полы, близко расположенные к электрическому оборудованию металлические конструкции, имеющие связь с землей, изменения атмосферного давления и др.), может усиливать или уменьшать опасность поражения током.

Критерии безопасности электрического тока. При проектировании способов и средств защиты от поражения электрическим током руководствуются безопасными значениями тока при данной длительности и пути его прохождения через тело в соответствии с ГОСТ 12.1.038-82. При длительном воздействии допустимый безопасный ток принят в 1 мА, при продолжительности воздействия до 30 с – 6 мА. При воздействии 1 с и менее принимаются значения тока, представленные в табл. 4.8.

Таблица 4.8