Воздействие электрического тока на человека охрана труда

Действие Эл. тока на организм человека, виды воздействия, виды поражения

Электробезопасность — это система организационных и технических мероприятий и средств, обеспечивающих защиту людей от вредного и опасного воздействия электрического тока, электрической дуги и статического электричества с целью сокра­щения электротравматизма до приемлемого уровня риска и ниже.

Отличительной особенностью электрического тока от других производственных опасностей и вредностей (кроме радиации) яв­ляется то, что человек не в состоянии обнаружить электрическое напряжение дистанционно своими органами чувств.

В большинстве стран мира статистика несчастных случаев по причинам электропоражения показывает, что общее число травм, вызванных электрическим током с потерей трудоспособно­сти, невелико и составляет приблизительно 0,5-1% (в энерге­тике— 3-3,5%) от общей численности несчастных случаев на производстве. Однако со смертельным исходом такие случаи на производ­стве составляют 30-40%, а в энергетике до 60% . Согласно статистике, 75-80% смертельных поражений элек­трическим током происходит в установках до 1000 В.

Электрический ток протекает через тело человека, если между двумя его точками имеется разность потенциалов. Напряжение между двумя точками цепи тока, которых одновременно касается человек, называется напряжением прикосновения

Действие электрического тока на организм человека

Проходя через организм, электрический ток вызывает тер­мическое, электролитическое и биологическое действие.

Термическое действиевыражается в ожогах отдельных уча­стков тела, нагреве кровеносных сосудов и нервных волокон.

Электролитическое действиевыражается в разложении кро­ви и других органических жидкостей, вызывая значительные на­рушения их физико-химических составов.

Биологическое действиепроявляется в раздражении и воз­буждении живых тканой организма, что может сопровождаться непроизвольным судорожным сокращением мышц, в том числе мышц сердца и легких. В результате могут возникнуть различные нарушения в организме, в том числе нарушение и даже полное прекращение деятельности органов дыхания и кровообращения.

Раздражающее действие тока на ткани может быть прямым, когда ток проходит непосредственно по этим тканям, и рефлек­торным, то есть через центральную нервную систему, когда путь тока лежит вне этих органов.

Все многообразие действия электрического тока приводит к двум видам поражения: электрическим травмам и электриче­ским ударам.

Электрические травмы— это четко выраженные местные повреждения тканей организма, вызванные воздействием элек­трического тока или электрической дуги (электрические ожоги, электрические знаки, металлизация кожи, механические повреж­дения).

Электрический удар— это возбуждение живых тканей ор­ганизма проходящим через него электрическим током, сопровож­дающееся непроизвольным судорожным сокращением мышц.

Различают четыре степени электрических ударов:

Iстепень — судорожное сокращение мышц без потери соз­нания;

IIстепень — судорожное сокращение мышц с потерей соз­нания, но с сохранившимся дыханием и работой сердца;

IIIстепень — потеря сознания и нарушение сердечной дея­тельности или дыхания (либо того и другого вместе);

IVстепень — клиническая смерть, то есть отсутствие дыха­ния и кровообращения.

Клиническая ("мнимая") смерть— это переходный процесс от жизни к смерти, наступающий с момента прекращения дея­тельности сердца и легких. Длительность клинической смерти определяется временем с момента прекращения сердечной дея­тельности и дыхания до начала гибели клеток коры головного мозга (4-5 мин., а при гибели здорового человека от случайных причин — 7-8 мин.).Биологическая (истинная) смерть— это не­обратимое явление, характеризующееся прекращением биологиче­ских процессов в клетках и тканях организма и распадом белко­вых структур. Биологическая смерть наступает по истечении периода клинической смерти.

Таким образом, причинами смерти от электрического токамогут быть прекращение работы сердца, прекращение дыхания и электрический шок.

Остановка сердца или его фибрилляция, то есть хаотические быстрые и разновременные сокращения волокон (фибрилл) сер­дечной мышцы, при которых сердце перестает работать как насос, в результате чего в организме прекращается кровообращение, может наступить при прямом или рефлекторном действии элек­трического тока.

Прекращение дыхания как первопричина смерти от элек­трического тока вызывается непосредственным или рефлекторным воздействием тока на мышцы грудной клетки, участвующие в процессе дыхания (в результате — асфиксия или удушье по причине недостатка кислорода и избытка углекислоты в организ­ме).

Виды поражений электрических травм:

Электрические ожоги возникают при термическом действии электрического тока. Наиболее опасными являются ожоги, :возникающие в результате воздействия электрической дуги, такKaк ее температура может превышать 3000°С.

Электрометаллизация кожи— проникновение в кожу под дей­ствием электрического тока мельчайших частиц металла. В результате кожа становится электропроводной, т. е. сопротивление ее резко падает.

Электрические знаки — пятна серого или бледно-желтого цве­та, возникающие при плотном контакте с токоведущей частью (пс которой в рабочем состоянии протекает электрический ток). При­рода электрических знаков еще недостаточно изучена.

Электроофтальмия– поражение наружных оболочек глаз вследствие воздействия ультрафиолетового излучения электриче­ской дуги.

Электрические удары — общее поражение организма человека, характеризующееся судорожными сокращениямимышц, наруше­нием нервной и сердечно-сосудистой систем человека. Нередко электрические удары приводят к смертельным исходам.

Механические повреждения(разрывы тканей, переломы) про­исходят при судорожном сокращении мышц, а также в результате падений при воздействии электрического тока.

Характер поражения электрическим током и его последствия зависят от значения и рода тока, пути его прохождения, длитель­ности воздействия, индивидуальных физиологических особенностей человека и его состояния в момент поражения.

Электрический шок— это тяжелая нервно-рефлекторная реакция организма в ответ на сильное электрическое раздраже­ние, сопровождающаяся опасными расстройствами кровообраще­ния, дыхания, обмена веществ и т.п. Такое состояние может про­должаться от нескольких минут до суток.

В основном значение и род тока определяют характер пора­жения. В электроустановках до 500 В переменный ток промыш­ленной частоты (50 Гц) более опасен для человека, чем постоян­ный. Это связано со сложными биологическими процессами, про­исходящими в клетках организма человека. С увеличением часто­ты тока опасность поражения уменьшается. При частоте порядка нескольких сотен килогерц электрические удары не наблюдаются. Токи в зависимости от значения по своему воздействию на организм человека делятся на ощутимые, неотпускающиеифибрилляционные.Ощутимые токи— токи, вызывающие при прохож­дении через организм ощутимые раздражения. Человек начинает ощущать воздействие переменного тока (50 Гц) при значениях от 0,5 до 1,5 мА и постоянного тока — от 5 до 7 мА. В пределах этих значений наблюдаются легкое дрожание пальцев, покалыва­ние, нагревание кожи (при постоянном токе). Такие токи назы­ваютпороговыми ощутимыми токами.

Неотпускающие токивызывают судорожное сокращение мышц руки. Наименьшее значение тока, при котором человек не может самостоятельно оторвать руки от токоведущих частей, называетсяпороговым неотпускающим током. Для переменного тока это зна­чение лежит в пределах от 10 до 15 мА, для постоянного тока — т 50 до 80 мА. При дальнейшем увеличении тока начинается по­ражение сердечно-сосудистой системы. Затрудняется, а затем останавливается дыхание, изменяется работа сердца.

фибрилляционные токивызывают фибрилляцию сердца — тре­петание или аритмичное сокращение и расслабление сердечной мышцы. В результате фибрилляции кровь из сердца не поступает в жизненно важные органы и в первую очередь нарушается крово­снабжение мозга. Человеческий мозг, лишенный кровоснабжения, живет в течение 5 — 8 минут, а затем погибает, поэтому в данном случае очень важно быстро и своевременно оказать первую по­мощь пострадавшему. Значения фибрилляционных токов колеб­лются от 80 до 5000 мА

Факторы, влияющие на исход поражения Эл. током

Исход воздействия электрического тока на организм челове­ка зависит от ряда факторов, основными из которых являются: электрическое сопротивление тела человека; величина электрического тока; длительность его воздействия на организм; величина напряжения, воздействующего на организм; род и частота тока; путь протекания тока в теле; психофизиологическое состояние организма, его индивидуальные свойства; состояние и характери­стика окружающей среды (температура воздуха, влажность, зага­зованность и запыленность воздуха) и др.

0,6 – 1,5 mA: возникает ощущение (перемен), не ощущается (постоян)

5 – 7mA: судорогив руках (перемен), возникает ощущение (постоян)

20-25mA: пороговый, не отпускающий – руки парализуются, оторвать невозможно от оборудования, замедление дыхания (перемен), незначительное сокращение мышц (постоян)

50 – 80mA:фибрилляционный – аритмичное сокращение или расслабление сердечных мышц

При переменном токе 50 Гц

При постоянном токе

Возникновение ощущения, легкое дро­жание пальцев рук

Электроэнергетическая отрасль (электрические станции, электрические сети) насыщена электроустановками, которые являются фактором повышенной опасности из?за возможности травмирующего действия на человека электрического тока со всеми вытекающими последствиями. Действие электрического тока на организм человека носит многообразный характер.

Электрический ток, проходя через тело человека, оказывает тепловое, химическое и биологическое воздействие.

Тепловое (термическое) действие проявляется в виде ожогов участка кожи, перегрева различных органов, а также возникающих в результате перегрева разрывов кровеносных сосудов и нервных волокон.

Химическое (электролитическое) действие ведет к электролизу крови и других содержащихся в организме человека растворов, что приводит к изменению их физико-химических составов, а значит, и к нарушению нормального функционирования организма.

Биологическое действие проявляется в опасном возбуждении живых клеток и тканей организма, в результате чего они могут погибнуть.

Степень опасного и вредного воздействия на человека электрического тока зависит от:

1. параметров электрического тока, протекающего через тело человека (величины напряжения, частоты, рода тока приложенного к телу),
2. пути тока через тело человека (рука-рука, рука-нога, нога-нога, шея-ноги и др.),
3. продолжительности воздействия тока через тело человека,
4. условий внешней среды (влажности и температуры),
5. состояния организма человека (толщины и влажности кожного покрова, состояния здоровья и возраста).

Опасное и вредное воздействие на людей электрического тока проявляется в виде электрических ударов и электротравм.

Электрическим ударом называется такое действие электрического тока на организм человека, в результате которого мышцы тела (например, рук, ног и т.д.) начинают судорожно сокращаться.

В зависимости от величины электрического тока и времени его воздействия, человек может находиться в сознании или без сознания, но при этом обеспечивается нормальная работа сердца и дыхания. В более тяжелых случаях потеря сознания сопровождается нарушением работы сердечно-сосудистой системы человека и ведет даже к смертельному исходу. В результате электрического удара возможен паралич важнейших органов тела человека (сердца, легких, мозга и т.д.).

Электрической травмой называется такое действие электрического тока на организм человека, при котором повреждаются ткани и внутренние органы человека (кожа, мышцы, кости и т.п.).

Особую опасность представляют электротравмы в виде ожогов в месте контакта тела человека с токоведущими частями электроустановок или ожоги электрической дугой, в том числе металлизация кожи (металлизация кожи – это проникновение в верхние слои кожи мельчайших частичек металла при горении дуги). А также различные механические повреждения (ушибы, ранения, переломы), возникающие из-за резких непроизвольных движений человека при воздействии на него электрического тока. (Возможны вторичные последствия, вызванные падением с высоты, непроизвольными ударами).

В результате тяжелых форм электрического удара и электротравм, человек может оказаться в состоянии клинической смерти – у него прекращается дыхание и кровообращение. При отсутствии медицинской помощи клиническая смерть может перейти в смерть биологическую. Однако в ряде случаев при правильной медицинской помощи (искусственном дыхании и массаже сердца) можно добиться оживления пострадавшего.

Непосредственными причинами смерти человека, пораженного электрическим током, является прекращение работы сердца, остановка дыхания и, так называемый, электрический шок.

Прекращение работы сердца возможно в результате непосредственного действия электрического тока на сердечную мышцу или, рефлекторно, из-за паралича нервной системы. При этом может наблюдаться полная остановка сердца или, так называемая, фибрилляция, при которой волокна сердечной мышцы (фибриллы) приходят в состояние быстрых хаотических сокращений.

Остановка дыхания из-за паралича мышц грудной клетки может быть результатом или непосредственного прохождения электрического тока через область грудной клетки или рефлекторно, вследствие паралича нервной системы.

Нервная реакция организма человека на возбуждение электрическим током, которая проявляется в нарушении нормального дыхания, кровообращения и обмена веществ называется электрическим шоком.

При длительном шоковом состоянии может наступить смерть. Если же вовремя оказать пострадавшему медицинскую помощь, то шоковое состояние может быть снято без последствий для человека.

Основным фактором, определяющим исход поражения человека электрическим током, является значение электрического тока, протекающего через тело человека. Величина тока в теле человека определяется приложенным напряжением и электрическим сопротивлением человека. Сопротивление человека зависит от ряда факторов. Необходимо иметь в виду, что различные ткани и органы человеческого организма обладают разным удельным сопротивлением. Наибольшую величину имеет сопротивление сухой кожи и костная ткань, тогда как сопротивление крови и спинномозговой жидкости невелико.

Роговой верхний слой кожи человека не имеет кровеносных сосудов и обладает очень большим удельным сопротивлением – около 10 8 Ом×см. Внутренние слои кожи, насыщенные кровеносными сосудами, железами и нервными окончаниями имеют незначительное удельное сопротивление.

Условно можно рассматривать тело человека как часть электрической цепи, состоящей из 3-х последовательно соединенных участков: кожа – внутренние органы – кожа.

Принципиальная электрическая схема замещения человека представлена на рис. 1.1.

Рис.1.1 Принципиальная электрическая схема замещения человека, где: Г_к – сопротивление кожи; С_к – ёмкость между электродом и внутренней частью тела; Г_вн – сопротивление внутренних органов

Величина емкости (с_к) в общем незначительна и поэтому ее часто принебрегают, принимая во внимание лишь величину сопротивления 2r_к +r_вн.

Сопротивление тела человека (R_h) является величиной переменной, зависящей от состояния кожи человека (толщина рогового покроя кожи, влажности) и окружающей среды (влажности и температуры).

Поверхностный кожный покров, состоящий из наслоения ороговевших клеток, имеет большое сопротивление – в сухом состоянии кожи оно может иметь значения до 500 кОм. Повреждение рогового покрова кожи (порезы, царапины, ссадины) снижают сопротивление тела человека до 500-700 Ом, что пропорционально увеличивает опасность поражения человека электрическим током. Гораздо меньшее сопротивление электрическому току оказывают мышечные, жировые, костные ткани, кровь, нервные волокна. В целом сопротивление внутренних органов человека составляет 400-600 Ом.

В электрических расчетах за расчетное значение сопротивления тела человека принимается величина 1000 Ом.

Величина тока и напряжения

Основным фактором, влияющим на исход поражения человека электрическим током, является величина тока, которая согласно закону Ома зависит от величины приложенного напряжения и сопротивления тела человека. Эта зависимость не является линейной, так как при напряжениях около 100 В и выше наступает пробой верхнего рогового слоя кожи, вследствие чего электрическое сопротивление человека резко уменьшается (становится равным r_вн), а ток возрастает. Напряжение, приложенное к телу человека, также влияет на исход поражения, но лишь постольку, поскольку оно определяет значение тока, проходящего через человека.

Род и частота электрического тока

Воздействие на человека постоянного и переменного тока различно – переменный ток промышленной частоты опаснее постоянного тока того же значения. Случаев поражения в электроустановках постоянным током в несколько раз меньше, чем в аналогичных установках переменного тока при более высоких напряжениях (более 300 В) постоянный ток более опасен, чем переменный (из?за интенсивного электролиза).

С увеличением частоты переменного тока полное сопротивление тела уменьшается, что приводит к увеличению тока через человека, а следовательно, повышается опасность поражения. Наибольшую опасность представляет ток с частотой от 50 до 1000 Гц; при дальнейшем повышении частоты опасность поражения уменьшается и полностью исчезает при частоте 45-50 кГц. Эти токи сохраняют опасность ожогов. Снижение опасности поражения током с ростом частоты становится практически заметным при 1-2 кГц.

Электронасыщенность современного производства формирует электрическую опасность, источником которой могут быть электрические сети, электрифицированное оборудование и инструмент, вычислительная и организационная техника, работающая на электричестве.

Электротравматизм по сравнению с другими видами производственного травматизма составляет небольшой процент, однако по числу травм с тяжелым, и особенно летальным, исходом занимает одно из первых мест. Наибольшее число электротравм (60. 70 %) происходит при работе на электроустановках напряжением до 1000 В. Это объясняется широким распространением таких установок и сравнительно низким уровнем подготовки лиц, эксплуатирующих их. Электроустановок напряжением свыше 1000 В в эксплуатации значительно меньше и обслуживает их специально обученный персонал, что и обусловливает меньшее количество электротравм.

Электрический ток, протекая через тело человека, производит термическое, электролитическое, биологическое, механическое и световое воздействие. Термическое воздействие характеризуется нагревом кожи, тканей вплоть до ожогов. Электролитическое воздействие заключается в электролитическом разложении жидкостей, в том числе и крови. Биологическое действие электрического тока проявляется в нарушении биологических процессов, протекающих в организме человека, и сопровождается разрушением и возбуждением тканей и судорожным сокращением мышц. Механическое действие приводит к разрыву ткани, а световое — к поражению глаз.

Различают два вида поражения организма электрическим током: электрические травмы и электрические удары.

Электрические травмы — это местные поражения тканей и органов. К ним относятся электрические ожоги, электрические знаки и электрометаллизация кожи, механические повреждения в результате непроизвольных судорожных сокращений мышц при протекании тока (разрыва кожи, кровеносных сосудов и нервов, вывихи суставов, переломы костей), а также электроофтальмия — воспаление глаз в результате воздействия ультрафиолетовых лучей электрической дуги.

Электрический удар представляет собой возбуждение живых тканей организма проходящем через него электрическим током, сопровождающееся непроизвольным сокращением мышц. Различают четыре степени электрических ударов: Ι — судорожное сокращение мышц без потери сознания; II — судорожное сокращение мышц с потерей сознания, но с сохранением 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.

Поражение человека электрическим током может произойти при прикосновениях: к токоведущим частям, находящимся под напряжением; отключенным токоведущим частям, на которых остался заряд или появилось напряжение в результате случайного включения; к металлическим нетоковедущим частям электроустановок после перехода на них напряжения с токоведущих частей. Кроме того, возможно электропоражение напряжением шага при нахождении человека в зоне растекания тока на землю, электрической дугой в установках с напряжением более 1000 В; при приближении к частям, находящимся под напряжением, на недопустимо малое расстояние, зависящее от значения высокого напряжения.

Характер и последствия поражения человека электрическим током зависят от ряда факторов, в том числе и от электрического сопротивления тела человека, величины и длительности протекания через него тока, рода и частоты тока, схемы включения человека в электрическую цепь, состояния окружающей среды и индивидуальных особенностей организма.

Электрическое сопротивление тела человека складывается из сопротивления кожи и сопротивления внутренних тканей. Кожа, в основном верхний ее слой толщиной 0,2 мм, состоящий из мертвых ороговевших клеток, обладает большим сопротивлением, которое определяет общее сопротивление тела человека. При сухой, чистой и неповрежденной коже сопротивление тела человека составляет 200. 20 000 Ом. При увлажненной и загрязненной коже сопротивление тела снижается до 300. 500 Ом, т.е. до сопротивления внутренних органов. При расчетах сопротивление тела человека принимается равным 1000 Ом.

Сила тока, протекающего через тело человека, является главным фактором, от которого зависит исход поражения: чем больше сила тока, тем опаснее последствия. Человек начинает ощущать проходящий через него ток промышленной частоты 50 Гц относительно малого значения 0,5. 1,5 мА. Этот ток называется пороговым ощутимым током. Ток силой 10. 15 мА вызывает сильные и непроизвольные судороги мышц, которые человек не в состоянии преодолеть, т.е. он не может разжать руку, которой касается токоведущей части, отбросить от себя провод, оказываясь как бы прикованным к токоведущей части. Такой ток называется пороговым неотпускающим.

При силе тока 20. 25 мА у человека происходит судорожное сокращение мышц грудной клетки, затрудняется и даже прекращается дыхание, что может привести к смерти вследствие прекращения работы легких.

Ток силой 100 мА является смертельно опасным, так как он в этом случае оказывает непосредственное влияние на мышцы сердца, вызывая его остановку или фибрилляцию (быстрые хаотические, и разновременные сокращения волокон сердечной мышцы), при которой сердце перестает работать.

Длительность протекания тока через тело человека определяет исход поражения им, так как с течением времени резко возрастает сила тока вследствие уменьшения сопротивления тела, и также потому, что в организме человека накапливаются отрицательные последствия воздействия тока.

Род и частота тока также в значительной степени определяют степень поражения электрическим током. Наиболее опасен переменный ток частотой 20. 1000 Гц. При частоте меньше 20 Гц или более 1000 Гц опасность поражения током значительно снижается.

Состояние окружающей среды (температура, влажность, наличие пыли, паров кислот) влияет на сопротивление тела человека и сопротивление изоляции, что в конечном итоге определяет характер и последствия поражения электрическим током. С точки зрения состояния окружающей среды производственные помещения могут быть сухие, влажные, сырые, особо сырые, жаркие, пыльные с токопроводящей и нетокопроводящей пылью, с химически активной или органической средой. Во всех помещениях, кроме сухих, сопротивление тела человека уменьшается.

В зависимости от условий, повышающих или понижающих опасность поражения человека электрическим током, ПУЭ делят все помещения на:

помещения с повышенной опасностью, характеризующиеся наличием в них одного из следующих условий, создающих повышенную опасность: сырости (относительная влажность воздуха длительно превышает 75%); высокой температуры (температура воздуха длительно превышает 35 °С); токопроводящей пыли (угольной, металлической и т. п.); токопроводящих полов (металлических, земляных, железобетонных, кирпичных и т. п.), возможности одновременного прикосновения к имеющим соединение с землей металлическим элементам технологического оборудования или металлоконструкциям здания и металлическим корпусам электрооборудования;

особо опасные помещения, характеризующиеся наличием высокой относительной влажности воздуха (близкой к 100%) или химически активной среды, разрушающе действующей на изоляцию электрооборудования, или одновременным наличием двух или более условий, соответствующих помещениям с повышенной опасностью;

помещения без повышенной опасности, в которых отсутствуют все указанные выше условия.

Опасность поражения электрическим током существует всюду, где используются электроустановки, поэтому помещения без повышенной опасности нельзя назвать безопасными.

Особо опасными являются многие производственные помещения, например цехи машиностроительных и металлургических заводов, водонасосные станции, помещения для зарядки аккумуляторных батарей и т. п. По степени опасности электроустановки вне помещений приравнивают к электроустановкам, эксплуатирующимся в особо опасных помещениях.