Действие электрического тока на организм человека, напряжения, прикосновения и шага

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

                                                                                    

                   

                                                                        

Содержание:

1. Введение
2. Действие электрического тока на человека
3. Характерные значения тока
4. Напряжение прикосновения
5. Напряжение шага
6. Основные причины поражения электрическим током
7. Средства защиты от поражения человека электрическим током
8. Заключение

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение. 

При эксплуатации и ремонте  электрического оборудования и сетей  человек может оказаться в  сфере действия электрического поля или непосредственном соприкосновении  с находящимися под напряжением  проводками электрического тока. В  результате прохождения тока через  человека может произойти нарушение  его жизнедеятельных функций. 
Оценивать опасность воздействия электрического тока на человека можно по ответным реакциям организма. Электрический ток, проходя через тело человека, может оказывать биологическое, тепловое, механическое и химическое действия. Биологическое действие заключается в способности электрического тока раздражать и возбуждать живые ткани организма, тепловое - в способности вызывать ожоги тела, механическое - приводить к разрыву тканей, а химическое - к электролизу крови.

 

Действие электрического тока на человека.

С самого начала промышленного  применения электричества изучалось  воздействие электрического тока на человека и последствия этого воздействия. 
Электрический ток, проходя через тело человека, оказывает термическое, химическое, механическое и биологическое воздействие на его организм: 
термическое воздействие электрического тока ведет к опасным нагревам тканей и возникновению таких травм, как ожоги, электрические знаки, металлизация кожи; химическое воздействие электрического тока приводит к электролизу крови и других содержащихся в организме растворов, изменению их химического состава, нарушению их физиологических функций. Результатом химических изменений в клетках организма при облучении их мощным потоком ультра-фиолетовых лучей электрической дуги является воспаление радужных оболочек глаз (электро-офтальмия); механическое воздействие тока проявляется в расслоении мышц, разрыве сухожилий, вывихах суставов и других повреждений тканей организма в результате резких, непроизвольных судорожных сокращений мышц, вызванных протеканием тока; биологическое воздействие тока выражается в раздражении живых тканей организма, рефлекторном возбуждении нервной системы и нарушении внутренних биоэлектрических процессов. В результате возникает электрический удар или электрический шок.

Основных видов поражения  электрическим током три: электрические  травмы, электрические удары, электрический  шок. 
Электрические травмы представляют собой четко выраженные местные повреждения тканей организма, вызванные воздействием электрического тока или электрической дуги. В большинстве случаев электро-травмы излечиваются, но иногда при тяжелых ожогах травмы могут привести к гибели человека. 
Различают следующие электрические травмы: электрические ожоги, электрические знаки, металлизация кожи, электро-офтальмия и механические повреждения. 

Электрический ожог — это повреждения поверхности тела ил внутренних органов под действием электрической дуги или больших токов, проходящих через тело человека. 
Ожоги бывают двух видов: токовый (или контактный) и дуговой. 
Токовый ожог обусловлен прохождением тока через тело человека в результате контакта с токоведущей частью и является следствием преобразования электрической энергии в тепловую. 
Различают четыре степени ожогов:  
I — покраснение кожи;  
II — образование пузырей;  
III — омертвение всей толщи кожи;  
IV — обугливание тканей.  

Тяжесть поражения  организма обуславливается не степенью ожога, а площадью обожженной поверхности  тела. Токовые ожоги возникают при напряжениях не выше 1-2 кВ и являются в большинстве случаев ожогами I и II степени; иногда бывают и тяжелые ожоги. 
Дуговой ожог. При более высоких напряжениях между токоведущей частью и телом человека образуется электрическая дуга (температура дуги выше 3500°С и у нее весьма большая энергия), которая и причиняет дуговой ожог. Дуговые ожоги, как правило, тяжелые — III или IV степени. 
Электрические знаки — четко очерченные пятна серого или бледно-желтого цвета на поверхности кожи человека, подвергшейся действию тока. Знаки бывают также в виде царапин, ран, порезов или ушибов, бородавок, кровоизлияний в кожу и мозолей. В большинстве случаев электрические знаки безболезненны и лечение их заканчивается благополучно. 
Металлизация кожи — это проникновение в верхние слои кожи мельчайших частичек металла, расплавившегося под действием электрической дуги. Это может произойти при коротких замыканиях, отключениях рубильников под нагрузкой и т. п. Металлизация сопровождается ожогом кожи, вызываемым нагревшимся металлом. 
Электро-офтальмия — поражение глаз, вызванное интенсивным излучением электрической дуги, спектр которой содержит вредные для глаз ультрафиолетовые и ультракрасные лучи. Кроме того, возможно попадание в глаза брызг расплавленного металла. Защита от электро-офтальмии достигается ношением защитных очков, которые не пропускают ультрафиолетовых лучей и обеспечивают защиту глаз от брызг расплавленного металла. 
Механические повреждения возникают в результате резких непроизвольных судорожных сокращений мышц под действием тока, проходящего через тело человека. В результате могут произойти разрывы кожи, кровеносных сосудов и нервной ткани, а также вывихи суставов и даже переломы костей. К этому же виду травм следует отнести ушибы, переломы, вызванные падением человека с высоты, ударами о предметы в результате непроизвольных движений или потери сознания при воздействии тока. Механические повреждения являются , как правило, серьезными травмами, требующими длительного лечения. 
Электрический удар — это возбуждение живых тканей организма проходящим через него электрическим током, сопровождающееся непроизвольными судорожными сокращениями мышц. В зависимости от исхода воздействия тока на организм электрические удары условно делятся на следующие четыре степени:  
I — судорожное сокращение мышц без потери сознания;  
I — судорожное сокращение мышц, потеря сознания, но сохранение дыхания и работы сердца;  
III — потеря сознания и нарушение сердечной деятельности или дыхания (либо того и другого вместе);  
IV — клиническая смерть, т. е. отсутствие дыхания и кровообращения. 

Причинами смерти в результате поражения электрическим током могут быть: прекращение работы сердца, прекращение дыхания и электрический шок. 
Прекращение работы сердца как следствие воздействия тока на мышцу сердца наиболее опасно. Это воздействие может быть прямым, когда ток протекает че- 
рез область сердца, и рефлекторным, когда ток проходит через центральную нервную систему. В обоих случаях может произойти остановка сердца или наступить его фибрилляция (беспорядочное сокращение мышечных волокон сердца — фибрилл), что приводит к прекращению кровообращения. 
Прекращение дыхания может быть вызвано прямым или рефлекторным воздействием тока на мышцы грудной клетки, участвующие в процессе дыхания. При длительном действии тока наступает так называемая асфиксия (удушье) — болезненное состояние в результате недостатка кислорода и избытка диоксида углерода в организме. При асфиксии утрачивается сознание, чувствительность, рефлексы, затем прекращается дыхание и, наконец, останавливается сердце — наступает клиническая смерть. 
Электрический шок — своеобразная тяжелая нервно-рефлекторная реакция организма на сильное раздражение электрическим током, сопровождающаяся глубокими расстройствами кровообращения, дыхания, обмена веществ и т. п. Шоковое состояние длится от нескольких десятков минут до суток. После этого может наступить полное выздоровление как результат своевременного лечебного вмешательства или гибель организма из-за полного угасания жизненно важных функций.

 

Характерные значения тока. 
 

Напряжение, приложенное  к телу человека, также влияет на исход поражения, но лишь постольку, поскольку оно определяет значение тока, проходящего через человека. 

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. 

Не отпускающий  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. 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 при длительности действия 1-2 с по пути рука-рука или рука-ноги. Фибрилляционный ток может достичь 5 А. Ток больше 5 А фибрилляцию сердца не вызывает. При таких токах происходит мгновенная остановка сердца. 
 

Напряжение прикосновения. 
 

 

Напряжение прикосновения — это разность электрических потенциалов между двумя точками тела человека, возникающая при его прикосновении к токоведущим частям, корпусу электроустановки или нетоковедущим частям, оказавшимся под напряжением. 

Напряжение прикосновение  равно разности потенциалов, под которыми находятся рука и ноги человека: 

Потенциал руки равен потенциалу корпуса, а потенциал ног равен потенциалу земли, который зависит от удаленности человека от точки стекания тока в землю. Если корпус установки, оказавшейся под напряжением, изолирован от земли или человек находится на расстоянии более 20 м от точки стекания тока с корпуса в землю, то потенциал земли нулевой и напряжение прикосновения фактически равно потенциалу корпуса. Если человек находится в зоне растекания тока, то чем дальше человек находится от точки стекания тока в землю, тем меньше потенциал земли, а следовательно, больше напряжение прикосновения, под которым находится человек. Если человек стоит рядом с точкой стекания тока, потенциал земли - 
(потенциал ног) практически равен потенциалу корпуса (потенциалу руки), и напряжение прикосновения равно нулю, т. е. человек находится в безопасности.

 

 

 

Напряжение шага. 

 

Напряжением шага- называется напряжение между точками земли, обусловленное растеканием тока замыкания на землю при одновременном касании их ногами человека. Если человек будет находиться в зоне растекания тока, например, при повреждении воздушной линии электропередачи, или нарушении изоляции силового кабеля, проложенного в земле, или при стекании тока через заземлитель и стоять при этом на поверхности земли, имеющей разные потенциалы в местах, где расположены ступни ног, то на длине шага возникает напряжение где и — потенциалы то- 
чек расположения ног;  
S= 0,8м- длина шага. Электрический ток, протекающий через тело человека в этом случае, зависит от значения тока замыкания на землю, сопротивления основания пола и обуви, а также от расположения ступней ног. 
Напряжение шага может быть равным нулю, если обе ноги человека находятся на эквипотенциальной линии, т. е. линии электрического поля, обладающей одинаковым потенциалом. Напряжение шага может быть уменьшено до минимума, если свести ступни ног вместе. Наибольший электрический потенциал будет в месте соприкосновения проводника с землей. По мере удаления от этого места потенциал поверхности грунта уменьшается, и на расстоянии, примерно равном 20 м, он может быть принят равным нулю. Напряжение шага всегда меньше напряжения прикосновения. Кроме того, протекание тока по нижней петле «нога-нога» менее опасно, чем по пути «рука-нога». Однако в практике немало случаев поражения людей при воздействии напряжения шага. Поражение при напряжении шага усугубляется тем, что из-за судорожных сокращений мышц ног человек может упасть, после чего цепь тока замыкается на теле через жизненно важные органы. Кроме того, рост человека обусловливает большую раз-юность потенциалов, приложенных к его телу.

 

 

 

Основные причины  поражения электрическим током.

 

- случайное прикосновение к токоведущим частям, находящимся под напряжением в результате: ошибочных действий при проведении работ; неисправности защитных средств, которыми пострадавший касался токоведущих частей и др.

-появление напряжения на металлических конструктивных частях электрооборудования в результате: повреждения изоляции токоведущих частей;

-замыкания фазы сети на землю;

-падения провода (находящегося под напряжением) на конструктивные части электрооборудования и др.

-появление напряжения на отключенных токоведущих частях в результате: ошибочного включения отключенной установки;

-замыкания между отключенными и находящимися под напряжением токоведущими частями;

-разряда молнии в электроустановку и др.

-возникновение напряжения шага на участке земли, где находится человек, в результате: замыкания фазы на землю;

-выноса потенциала протяженным токопроводящим предметом (трубопроводом, железнодорожными рельсами); неисправностей в устройстве защитного заземления и др.

 

 

 

 

Средства защиты от поражения  человека электрическим током.

 

Во избежание несчастных случаев от поражения электрическим  током необходимо четко представлять себе опасность действия электрического тока, твердо знать и неукоснительно выполнять основные правила безопасного  пользования электроэнергией, знать  способы защиты от поражения электрическим  током.

Ток проходит через организм человека в том случае, когда человек  одновременно касается двух точек, между  которыми существует напряжение. Прикосновение  может быть

• двухполюсным (прикосновение к двух различных фаз системы),
• однополюсным (прикосновение к одной фазы, когда ток через человека проходит в землю).

Для обеспечения электробезопасности  применяют отдельно или в сочетании  один с другим следующие технические  способы и средства защиты: недоступность  токоведущих частей, находящихся  под напряжением, электрическое  разделение сети, малые напряжения, двойная изоляция, выравнивание потенциалов, защитное заземление, зануление , защитное отключение и др. К техническим способам и средствам также относятся предупредительная сигнализация, знаки безопасности, средства индивидуальной и коллективной защиты, предохранительные приспособления и др. Недоступность токоведущих частей электроустановок для случайного прикосновения может быть обеспечена рядом способов: изоляцией токоведущих частей, ограждением, различными блокировками, размещением токоведущих частей на недоступном расстоянии. 
 
Изоляция является основным способом электробезопасности в сетях до 1000 В, так как применение изолированных проводов обеспечивает достаточную защиту от напряжения при прикосновении к ним. Действительно, если в сети с изолированной нейтралью с фазным напряжением = 220 В обеспечить сопротивление изоляции не меньше 65 кОм, то ток через человека при однофазном прикосновении не превысит значения порогового не отпускающего тока, т. е. < 10 мА. В соответствии с Правилам сопротивление изоляции каждой фазы относительно земли и между каждой парой фаз на каждом участке между двумя последовательно установленными аппаратами защиты (предохранителями, автоматами и др.) должно быть не ниже 0,5 МОм. В то же время использование изолированных проводов при напряжении выше 1000 В не менее опасно, чем применение голых, так как повреждения изоляции обычно остаются незамеченными, если провод подвешен на изоляторах. А при более высоких напряжениях опасно даже приближение к токоведущим частям, так как возможен пробой воздуха при малом расстоянии до человека и последующее поражение его током. Чтобы исключить возможность прикосновения или опасного приближения к токоведущим частям под напряжением, используются, как отмечалось, ограждения, блокировки и размещение на недоступной высоте или в недоступном месте. 
Ограждения в виде корпусов, кожухов, оболочек используются в электрических машинах, аппаратах, приборах. Сплошные ограждения являются обязательными для электроустановок, расположенных в местах, где бывает не электротехнический персонал (уборщицы и др.). Сетчатые ограждения с размерами ячеек 25 * 25 мм применяются в установках напряжением как до, так и выше 1000 В. В закрытых помещениях их высота должна быть не менее 1,7 м, а в открытых — не менее 2,0 м, чтобы исключить или сильно затруднить доступ к электроустановкам случайных либо нетрезвых лиц. Сетчатые ограждения имеют двери, запирающиеся на замок. На испытательных стендах и других установках с повышенным напряжением, где часто работают люди, применяются блокировки: механические и электрические. Механические блокировки находят применение в электрических аппаратах — рубильниках, пускателях, автоматических выключателях и др., работающих в условиях, в которых предъявляются повышенные требования безопасности (судовые, подземные и тому подобные электроустановки). Электрические блокировки осуществляют разрыв цепи специальными контактами, которые устанавливаются на дверях ограждений, крышках и дверцах кожухов. При дистанционном управлении электроустановкой блокировочные контакты включаются в цепь управления пускового аппарата, а не в силовую цепь электроустановки. В радиоаппаратуре применяются блочные схемы со штепсельным соединением, которые автоматически разрывают цепь.