Электробезопасность

Тема 4.

Продолжение

ЭЛЕКТРОБЕЗОПАСНОСТЬ

Действие электрического тока на человека носит многообразный характер. Проходя через организм человека, электрический ток вызывает термическое, электролитическое, а также биологическое действие.

Термическое действие тока проявляется в ожогах некоторых отдельных участков тела, нагрева кровеносных сосудов, нервов, крови и т.п.

Электролитическое действие тока проявляется в разложении крови и других органических жидкостей организма и вызывает значительные нарушения из физико-химического состава.

Биологическое действие тока проявляется как раздражение и возбуждение живых тканей организма, что сопровождается непроизвольными судорожными сокращениями мышц, в том числе легких и сердца. В результате могут возникнуть различные нарушения и даже полное прекращение деятельности органов кровообращения и дыхания.

Это многообразие действий электрического тока может привести к двум видам поражения: электрическим травмам и электрическим ударам.

Электрические травмы представляют собой четко выраженные местные повреждения тканей организма, вызванные воздействием электрического тока или электрической дуги.

Различают следующие электрические травмы: электрические ожоги, электрические знаки, металлизация кожи, электроофтальмия и механические повреждения.
Электрический ожог - самая распространенная электротравма. Ожоги бывают двух видов: токовый (или контактный) и дуговой.

Токовый ожог образуется при прохождении тока через тело человека и является следствием преобразования электрической энергии в тепловую.

Различают четыре степени ожогов: 1 - покраснение кожи; II- образование пузырей; III - омертвение всей толщи кожи; IV - обугливание тканей. Тяжесть поражения организма обусловлена не степенью ожога, а площадью обожженной поверхности тела.

Токовые ожоги возникают при напряжениях не выше 1-2 кВ и являются в большинстве случаев ожогами 1 и II степени; иногда бывают и тяжелые ожоги.

Дуговой ожог. При более высоких напряжениях между токоведущей частью и телом человека образуется электрическая дуга с высокой температурой (выше 3500°С) и большой энергией - она и дает дуговой ожог. Дуговые ожоги, как правило, тяжелые - 11) 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.

Электроофтальмия - поражение глаз, вызванное интенсивным излучением электрической дуги, спектр которой содержит вредные для глаз ультрафиолетовые и инфракрасные лучи. Кроме того, возможно попадание в глаза брызг расплавленного металла. Защита от злектроофтальмии 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, проломы, 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:
1 - судорожное сокращение мышц без потери сознания,
II - 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 через 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.
Прекращения 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 при своевременном лечебном вмешательстве или гибель организма из-за полного угасания жизненно важных функций.

Характер и последствия воздействия на человека электрического тока зависят от следующих факторов:

от электрического сопротивления человека;
от величины напряжения и тока;

от продолжительности воздействия электрического тока;
от пути тока через тело человека;
от рода и частоты электрического тока;
от условий внешней среды.

Электрическое сопротивление тела человека

Тело человека является проводником электрического тока, неоднородным по электрическому сопротивлению. Наибольшее сопротивление электрическому току оказывает кожа, поэтому сопротивление тела человека определяется главным образом сопротивлением кожи.

Кожа состоит из двух основных слоев: наружного - эпидермиса и внутреннего - дермы.

Наружный слой - эпидерма в свою очередь имеет несколько слоев, из которых самый толстый верхний слой называется роговым. Роговой слой в сухом и незагрязненном состоянии можно рассматривать как диэлектрик: его удельное объемное сопротивление достигает 10⁵- 10⁶ Ом, т.е. в тысячи раз превышает сопротивление других слоев кожи.

Сопротивление тела человека при сухой, чистой и неповрежденной коже (измеренное при напряжении 15-20 В) колеблется от 3 до 100 кОм и более, а сопротивление внутренних слоев тела составляет всего 300-500 Ом..
Внутренне сопротивление тела зависит от длины и поперечного размера участка тела, по которому проходит ток.

Наружное сопротивление тела состоит как бы из двух параллельно включенных сопротивлений: активного и емкостного, которое незначительно, и сопротивление тела человека считают чисто активным и неизменным.

В качестве расчетной величины при переменном токе промышленной частоты активное сопротивление тела человека считают равным 1000 Ом.

В действительности сопротивление тела человека не является постоянной величиной. Оно зависит от ряда факторов, в том числе от состояния кожи, состояния окружающей среды, параметров электрической цепи и др.

Повреждение рогового слоя (порезы, царапины, ссадины и др.) снижают сопротивление тела до 500-700 Ом, что увеличивает опасность поражения человека током.

Такое же влияние оказывает увлажнение кожи. Таким образом, работа с электроустановками влажными руками или в условиях, вызывающих увлажнение кожи, а также при повышенной температуре, вызывающей усиленное потовыделение, усугубляет опасность поражения человека током.

Загрязнения кожи вредными веществами, хорошо проводящими электрический ток (пыль, окалина и т.п.), также приводит к снижению ее сопротивления.

На сопротивление тела оказывает влияние площадь контактов, а также место касания, так как сопротивление кожи неодинаково на разных участках тела. Наименьшим сопротивлением обладает кожа лица, шеи, рук на участке выше ладоней и в особенности на стороне, обращенной к туловищу, подмышечных впадинах, тыльной стороны кисти и др. Кожа ладоней и подошв имеет сопротивление, во много раз превышающее сопротивление кожи других участков тела.

С увеличением тока и времени его прохождения сопротивление тела человека падает (из-за усиления местного нагрева кожи, что приводит к расширению ее сосудов, увеличению снабжения этого участка кровью и увеличению потовыделения).

С ростом напряжения, приложенного к телу человека, сопротивление кожи уменьшается в десятки раз, приближаясь к сопротивлению внутренних тканей (300-500 Ом). Это объясняется электрическим пробоем рогового слоя кожи, увеличением тока, проходящего через кожу. С увеличением частоты тока сопротивление тела будет уменьшаться, и при 10 - 20 кГц наружный слой кожи практически утрачивает сопротивление электрическому току.

Основным фактором, обуславливающим исход поражения электрическим током, является сила тока, проходящего через тело человека.

Напряжение, приложенное к телу человека, также влияет на исход поражения, но лишь потому, что 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. Эти значения являются пороговыми ощутимыми токами: с них начинается область ощутимых токов.

Неотпускающий ток - электрический ток, вызывающий при прохождении через человека непреодолимые судорожные сокращения мышц руки, в которой зажат проводник. Пороговый неотпускающий 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 фибрилляиионный ток составляет 100 мА переменного и 300 мА постоянного тока 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.

Существенное влияние на исход поражения оказывает длительность прохождения тока через тело человека. Продолжительное действие тока приводит к тяжелым, а иногда и смертельным поражениям.

Опасность поражения током вследствие фибрилляции сердца зависит от того, с какой фазой сердечного цикла совпадает время прохождения тока через область сердца. Если длительность прохождения тока равна или превышает время кардиоцикла (0, 75-1 с), то ток " встречается" со всеми фазами работы сердца (в том числе наиболее уязвимой), что весьма опасно для организма. Если же время воздействия тока меньше продолжительности кардиоцикла на 0, 2 с или более, то опасность поражения резко уменьшается (из-за малой вероятности совпадения момента прохождения тока с наиболее уязвимой фазой работы сердца).

Путь прохождения тока через тело человека играет существенную роль в исходе поражения, так как ток может пройти через жизненно важные органы: сердце, легкие, головной мозг и др. Влияние пути тока (петли тока) на исход поражения определяется также сопротивлением кожи на различных участках тела. Этих путей достаточно много. Наиболее часто встречающиеся пути тока в теле человека (петли тока): рука - рука, рука - ноги, и нога - нога. Наиболее опасны петли голова - руки и голова - ноги, но эти петли возникают относительно редко.

Постоянный ток примерно в 4-5 раз безопаснее переменного. Это вытекает из сопоставления пороговых ощутимых, а также неотпускающих токов для постоянного и переменного токов. Случаев смертельного поражения людей при установках постоянного тока в несколько раз меньше, чем в аналогичных установках переменного тока.

Но это положение справедливо лишь для напряжений до 250-300 В. При более высоких напряжениях постоянный ток более опасен, чем переменный (с частотой 50 Гц).

Для переменного тока играет роль также и его частота. Наибольшую опасность представляет ток с частотой от 50 до 100 Гц; при дальнейшем повышении частоты опасность поражения уменьшается и становится заметной при 1-2 кГц, а полностью исчезает при частоте 45-50 кГц. Но эти токи сохраняют опасность ожогов.

Индивидуальные свойства человека также влияют на опасность поражения током. Установлено, что физически здоровые и крепкие люди легче переносят электрические удары.

Повышенной восприимчивостью к электрическому току отличаются лица, страдающие болезнями кожи, сердечно-сосудистой системы, органов внутренней секреции, легких, нервными болезнями и др.

Состояние окружающей воздушной среды, а также окружающая обстановка могут существенно влиять на опасность поражения током.

Сырость. токопроводящая пыль, едкие пары и газы, высокая температура окружающего воздуха понижают электрическое сопротивление тела человека и увеличивают опасность поражения его током. Поэтому в зависимости от состояния окружающей воздушной среды " Правила устройства электроустановок" делят все помещения по опасности поражения людей электрическим током на следующие классы: без повышенной опасности, с повышенной опасностью, особо опасные, а также территории размещения наружных электроустановок.

1. Помещения без повышенной опасности характеризуются отсутствием условий, создающих повышенную или особую опасность.

2. Помещения с повышенной опасностью характеризуется наличием в них одного из следующих условий, создающих повышенную опасность:

а) сырости (относительная влажность воздуха длительно превышает 75 % или токопроводящей пыли;

б) токопроводящих полов (металлические, земляные, железобетонные, кирпичные и др.);

в) высокой температуры (выше +35°С);

г) возможности одновременного прикосновения человека к имеющим соединения с землей металлоконструкциям зданий, технологическим аппаратам, механизмам и т.п., с одной стороны, и металлическим корпусам электрооборудования - с другой.

3. Особо опасные помещения характеризуются наличием одного из следующих условий, создающих особую опасность:

а) особой сырости (относительная влажность воздуха близка к 100 %. потолок, стены, пол и предметы в помещении покрыты влагой);

б) химически активной или органической среды (разрушающей изоляцию и токоведущие части электрооборудования);

в) одновременно двух или более условий повышенной опасности.

Статическое электричество

Под статическим электричеством понимают явления, связанные с возникновением свободного электрического заряда на поверхности или в объеме диэлектриков или на изолированных проводниках.

Образование и накопление зарядов на перерабатываемом материале связано с двумя условиями.

Во-первых, должен произойти контакт поверхностей, в результате которого образуется двойной электрического слой.

Во-вторых, хотя бы одна из контактирующих поверхностей должна быть из диэлектрического материала.

Двойной электрический слой - это пространственное распределение электрических зарядов на границах соприкосновения двух фаз. Такое распределение зарядов наблюдается на границе металл - металл, металл - вакуум, металл - газ, металл - полупроводник, металл - диэлектрик, диэлектрик - диэлектрик, жидкость - твердое тело, жидкость - жидкость, жидкость - газ.

Основная величина, характеризующая способность к электризации - удельное электрическое сопротивление: если контактирующие поверхности имеют низкое сопротивление, то при разделении заряды с них стекают; если же сопротивление высокое, то заряды будут сохраняться.

Основная опасность, создаваемая электризацией различных материалов, состоит в возможности искрового разряда как с диэлектрической наэлектризованной поверхности, так и с изолированного проводящего объекта.

Условия и основные причины поражения током

Наиболее типичны два случая замыкания цепи тока через тело человека - когда человек касается одновременно двух проводов и когда он касается лишь одного провода.

Применительно к сетям переменного тока первую схему обычно называют двухфазным прикосновением, а вторую - однофазным.

Двуфазное прикосновение более опасно, поскольку к телу человека прикладывается наибольшее в данной сети напряжение - линейное и поэтому через человека пойдет больший ток.

В сети с линейным напряжением U_л= 380 В (U_ф=220 В) при сопротивлении тела человека 1000 Ом ток через человека будет равен 0, 38 А. Этот ток для человека смертельно опасен.

При двухфазном прикосновении опасность не уменьшается и в том случае, если даже человек будет надежно изолирован от земли.

Однофазное прикосновение происходит во много раз чаще, чем двухфазное, но оно менее опасно, поскольку напряжение, под которым оказывается человек, меньше в 1, 73 раза, соответственно меньше и ток, проходящий через человека.

Основные причины поражения электрическим током

1. Случайное прикосновение к токоведущим частям в результате ошибочных действий при проведении работ.

2. Появление напряжения в результате повреждения изоляции токоведущих частей; замыкания фазы сети на землю; падения провода (находящегося под напряжением) и др.

3. 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.

4. Возникновение напряжения шага на участке земли, где находится человек, в результате замыкания фазы на землю, неисправностей в устройстве защитного заземления и др.

Напряжением шага (шаговым напряжением) называется напряжение между точками земли, обусловленное растеканием тока замыкания на землю при одновременном касании их ногами человека.

Наибольший электрический потенциал будет в месте соприкосновения проводника с землей. По мере удаления от этого места потенциал уменьшается, и на расстоянии, примерно равном 20 м, может быть принято равным нулю.

Поражение при шаговом напряжении усугубляется тем, что из-за судорожных сокращений мышц ног человек может упасть, и цепь тока замыкается на теле через жизненно важные органы.

Технические способы и средства защиты

Для обеспечения электробезопасности применяют следующие технические способы и средства: защитное заземление, зануление, защитное отключение, выравнивание потенциалов, малое напряжение, изоляция токоведущих частей, электрическое разделение сетей; оградительные устройства: блокировка, предупредительная сигнализация, знаки безопасности; предупредительные плакаты; электрозщитные средства.

Защитным заземлением называется преднамеренное электрическое соединение с землей (или ее эквивалентом) металлических нетоковедущих частей, которые могут оказаться под напряжением при замыкании на корпус, пробое изоляции и по другим причинам.

Задача защитного заземления - устранение опасности поражения током в случае прикосновения к корпусу и другим токоведущим металлическим частям электроустановки. Принцип действия защитного заземления - снижение напряжения между корпусом, оказавшимся под напряжением, и землей до безопасного значения.

В качестве заземляющих проводников допускается использовать различные металлические конструкции: фермы, шахты лифтов, подъемников, стальные трубы электропроводок, открыто проложенные стационарные трубопроводы различного назначения. Запрещается использовать для заземления трубопроводы горючих и взрывоопасных газов, канализации и центрального отопления.

Защитное отключение - быстродействующая защита, обеспечивающая автоматическое отключение электроустановки при возникновении в ней опасности поражения током.

Защитное отключение может служить дополнением к системам заземления.

Малое напряжение - это номинальное применяемое в цепях для уменьшения опасности поражения электрическим током.

Применение малых напряжений (не более 24 В), способствует резкому снижению опасности поражения, особенно при работах в помещениях с повышенной опасностью, особо опасных и на наружных установках. Однако при двухфазном прикосновении электроустановки и с таким напряжением представляют опасность.

Малые напряжения используют для питания электроинструмента, светильников стационарного освещения, переносных ламп в помещениях с повышенной опасностью или особо опасных и других случаях.

Оградительные устройства применяются для того, чтобы исключить даже случайные прикосновения к токоведущим частям электроустановок.

Предупредительная сигнализация, блокировка, знаки безопасности.

Блокировочные устройства надежно исключают возможность случайного прикосновения к находящимся под напряжением частям, расположенным в специальных закрытых помещениях.

Предупредительную сигнализацию (световую или звуковую) широко используют в сочетании с другими мерами защиты.

Электрозащитные средства - изделия, служащие для защиты людей, обслуживающих электроустановки, от поражения электрическим током, воздействия электрической дуги и электромагнитного поля.

По назначению защитные средства условно делят на изолирующие, ограждающие и вспомогательные.

Изолирующие защитные средства служат для изоляции человека от токоведущих частей и от земли..

Вспомогательные защитные средства - это инструмент, приспособления и устройства. предназначенные для защиты электротехнического персонала от падения с высоты (предохранительные пояса, страхующие канаты и др.): для безопасного подъема на опоры (монтерские когти и др.), для защиты от световых, тепловых или химических воздействий (защитные очки, респираторы, противогазы, брезентовые рукавицы и др.); для защиты от шумов (противошумные наушники, шлемы и др.).

Первая помощь при поражениях электрическим током

Первую доврачебную помощь пораженному током должен уметь оказывать каждый человек. Первая помощь при несчастных случаях, вызванных поражением электрическим током, состоит из двух этапов: освобождение пострадавшего от действия тока и оказание ему первой доврачебной медицинской помощи.

Первым действием должно быть быстрое отключение той части установки, к которой прикасается пострадавший. Если быстро отключить установку нельзя, надо освободить (отделить) пострадавшего от токоведущих частей.

Оказание первой помощи зависит от состояния, в котором находится пораженный электрическим током. Для определения этого состояния необходимо немедленно:

уложить пострадавшего на спину на твердую поверхность;
проверить наличие у пострадавшего дыхания, пульса;
выяснить состояние зрачка - узкий или расширенный (расширенный зрачок указывает на резкое ухудшение кровоснабжения мозга).

Во всех случаях поражения электрическим током необходимо вызвать врача независимо от состояния пострадавшего.

При этом следует немедленно начать оказание соответствующей помощи пострадавшему:

если пострадавший находится в сознании, но до этого был в состоянии обморока или продолжительное время находился в состоянии обморока или продолжительное время находился под током, его следует удобно уложить на подстилку, накрыть чем-нибудь (одеждой) и до прибытия врача обеспечить полный покой, непрерывно наблюдая за дыханием и пульсом;

если сознание отсутствует, но сохранились устойчивые пульс и дыхание, нужно ровно и удобно уложить пострадавшего на подстилку, расстегнуть пояс и одежду, обеспечить приток свежего воздуха и полный покой; давать пострадавшему нюхать нашатырный спирт и обрызгивать его водой:

если пострадавший плохо дышит (резко, судорожно), делать искусственное дыхание и наружный массаж сердца;

если отсутствуют признаки жизни (дыхание, сердцебиение, пульс), нельзя считать пострадавшего мертвым, так как смерть часто бывает лишь кажущейся. В этом случае также надо делать искусственное дыхание и массаж сердца. Заключение о смерти пострадавшего может сделать только врач.

При оказании помощи мнимо умершему дорога каждая секунда, поэтому первую помощь нужно оказывать немедленно и непрерывно, тут же на месте.