Действие электрического тока на человека. Критерии электробезопасности

Электробезопасность

Опасность электрического тока в отличие от прочих опасных и вредных производственных факторов усугубляется тем, что чело­век не обнаруживает на расстоянии с помощью органов чувств грозящую опасность. Реакция человека на электрический ток воз­никает лишь при прохождении его через организм. Электрические ток оказывает на человека термическое, электролитическое, меха^: ническое и биологическое воздействия.

Термическое воздействие тока проявляется в ожогах, нагреве кровеносных сосудов и других органов, в результате чего в них возникают функциональные расстройства.

Электролитическое действие тока характеризуется разложением крови и других органических жидкостей, вызывая нарушения их физико-химического состава.

Механическое действие тока проявляется в повреждениях (раз­рыве, расслоении и др.) различных тканей организма в результате электродинамического эффекта.

Биологическое действие тока на живую ткань выражается в опасном возбуждении клеток и тканей организма, сопровождаю­щимся непроизвольными судорожными сокращениями мышц В результате такого возбуждения может возникнуть нарушение и даже полное прекращение деятельности органов дыхания и кро­вообращения.

Раздражающее действие тока на ткани организма может быть прямым, когда ток проходит непосредственно по этим тканям, и рефлекторным, т. е. через центральную нервную систему.

Различают два основных вида поражений током: электрические травмы и электрические удары.

Электрические травмы подразделяются на электрические ожо­ги, электрические знаки, электрометаллизацию кожи, механичес­кие повреждения и электроофтальмнию.

Электрические ожоги в зависимости от условий их возникнове­ния бывают двух видов: токовые (контактные) и дуговые.

Токовый ожог является следствием преобразования электриче­ской энергии в тепловую и обусловлен прохождением тока непо­средственно через тело человека в результате прикосновения к токоведущей части. Различают электрические ожоги четырех степе­ней. Основные признаки ожогов I ступени — покраснение кожи.

II степени — образование пузырей. III степени — обугливание ко­жи, IV степени — обугливание подкожной клетчатки, мышц, кос­тей.

Дуговой ожог является результатом действия на тело человека электрической дуги в электроустановках высокого напряжения. Такой ожог носит, как правило, тяжелый характер (III или IV сте­пень).

Электрические знаки (электрические метки) представляют со­бой пятна серого или бледно-желтого цвета в виде мозоля на по­верхности кожи в месте контакта ее с токоведущнми частями. В большинстве случаев они безболезненны. Со временем повреж­денный слой кожи сходит.

Электрометаллизация кожи — это проникновение в верхние слои кожи мельчайших частиц металла при его расплавлении или испарении под действием электрической дуги. Поврежденный уча­сток кожи становится жестким и шероховатым, имеет специфиче­скую окраску, которая определяется цветом металла, проникшего в кожу. Электрометаллизация кожи не опасна. С течением време­ни поврежденная кожа сходит, и пораженный участок приобрета­ет нормальный вид.

Механические повреждения возникают вследствие резких не­произвольных судорожных сокращений мышц под действием тока. И результате возможны разрывы кожи, кровеносных сосудов, нервной ткани, а также вывихи суставов и переломы костей.

Электроофтальмия — это поражение глаз вследствие воздейст­вия ультрафиолетового излучения электрической дуги.

Электрический удар — это возбуждение живых тканей организ­ма проходящим через него электрическим током, сопровождаю­щееся непроизвольным судорожным сокращением мышц. При электрическом ударе может наступить клиническая смерть, кото­рая при отсутствии квалифицированной медицинской помощи че­рез 7—8 мин переходит в смерть биологическую. Если при клини­ческой смерти немедленно освободить пострадавшего от действия электрического тока и срочно начать оказывать необходимую по­мощь (искусственное дыхание, массаж сердца), то жизнь может быть сохранена.

Причинами смерти от воздействия электрического тока могут быть остановка сердца или его фибрилляция (хаотическое сокра­щение волокон сердечной мышцы), прекращение дыхания и элек­трический шок — своеобразная нервно-рефлекторная реакция организма в ответ на сильное раздражение электрическим током, сопровождающаяся расстройством кровообращения, дыхания, об мена веществ и т. п. Шоковое состояние может продолжаться от нескольких десятков минут до суток. При длительном шоковом состоянии может наступить смерть.

Критерии электробезопасности

Знание допустимых для человека значений тока и напряжения при определенной продолжительности его воздействия на орга­низм и пути его прохождения через тело позволяет правильно оце­нить опасность поражения и определить требования к защитным мерам от поражения электрическим током.

ГОСТ 12.1.038—82 устанавливает предельно допустимые уров­ни напряжений прикосновения и токов, протекающих через тело человека. Под напряжением прикосновения понимается напряже­ние между двумя точками цепи тока, которых одновременно каса­ется человек. Нормы предназначены для проектирования способов и средств защиты от поражения электрическим током людей при их взаимодействии с электроустановками. Они соответствуют про­хождению тока через тело человека по пути рука — рука или рука — ноги.

Стандарт предусматривает нормы для электроустановок при нормальном (неаварийном) режиме их работы, а также при ава­рийных режимах производственных и бытовых электроустановок.

Значения напряжения прикосновения и силы тока, протекаю­щего через тело человека при нормальном (неаварийном) режиме

работы электроустановки, не должны превышать предельных значений.

Для лиц, выполняющих работу в условиях высокой температу­ры (t> 25°С) и влажности (относительная влажность > 75%), эти нормы должны быть уменьшены в три раза.

Статическое электричество - это совокупность явлений, связанных с возникновением, сохранением и релаксацией свободного электрического заряда на поверхности и в объеме диэлектрических и полупроводниковых веществ, материалов, изделий или на изолированных проводниках.

На полиграфических предприятиях заряды статического электричества образуются при работе фотонаборных, печатных, лакировальных и других машин; движении красок глубокой печати и огнеопасных жидкостей (бензин, толуол) по трубопроводам; движении пылевоздушных смесей в вентиляционных воздуховодах; движении бумажных отходов в системах пневмотранспорта; сталкивании листов; припрессовке пленки; работе ременных передач и т.п.

При движении бумаги во время печатания на ее поверхности накапливаются заряды статического электричества, что приводит к слипанию листов и прилипанию бумаги к металлическим частям. Это нарушает технологический процесс, снижает производительность труда и качество продукции.

Заряды статического электричества могут накапливаться и на теле человека (при работе или контакте с наэлектризованными материалами и изделиями). Высокое поверхностное сопротивление тканей человека затрудняет стекание зарядов, и человек может длительное время находиться

под большим потенциалом.

Систематическое воздействие электростатического поля повышенной напряженности отрицательно влияет на организм человека. Оно может вызывать функциональные изменения центральной нервной, сердечно-сосудистой и других систем организма. Поэтому предельно допустимую интенсивность электростатического поля на рабочих местах нормируют. Нормативы, содержащиеся в документе " Санитарно-гигиенические нормы допустимой напряженности электростатического поля", распространяются на электрические поля, создаваемые легко электризующимися материалами и изделиями, а также электроустановками постоянного тока высокого напряжения.

Предельно допустимая напряженность электростатического поля £ _А«на рабочих местах не должна превышать 60 кВ/м при воздействии до I ч; при воздействии его свыше 1 ч и до 9 ч значение определяют по формуле Е_дол = 60 / sqrt(t) (t- время воздействия, ч). Указанные нормативные значения при напряженности электростатического поля свыше 20 кВ/м соблюдают при условии, что в остальное время рабочего дня напряженность не превышает 20 кВ/м.

Основная опасность процесса электризации в производственных условиях состоит в возможности возникновения пожаров и взрывов. Такая опасность особенно велика в цехах глубокой и флексографской печати, а также при лакировании оттисков.

Разность потенциалов между двумя разноименно заряженными телами в результате электростатической электризации может достигать 10 кВ и более. При определенных условиях (сухой чистый воздух) электрические заряды сохраняются длительное время, а при быстром разряде в результате пробоя воздушного промежутка между заряженными телами (например, при сближении их) возникает искровой разряд, который может быть причиной воспламенения горючих веществ. Бензол, бензин воспламеняются от электрического разряда, возникающего при разности потенциалов до 1000 В, а горючие пыли -До 5000 В (при условии достаточной энергии искры, зависящей также и от величины заряда).

Степень опасности поражения электрическим током зависит в значительной мере от того, каким оказалось включение человека в электрическую цепь. Прикосновение (включение) к токоведущим элементам в трехфазных сетях может быть однофазным и двухфазным.

Однофазное включение — это прикосновение к одной фазе элек­троустановки, находящейся под напряжением.

Двухфазное включение — это одновременное прикосновение к двум фазам электроустановки, находящейся под напряжением. При двухфазном включении (рис. 11.1, а) человек находится под линейным напряжением. Такое включение в электрическую цепь наиболее опасно. Силу тока /л, проходящего через тело человека, определяют по формуле

где Uл и Uф — соответственно линейное и фазное напряжение. В; Rh — сопротивление тела человека, Ом. Случаи двухфазного включения человека редки и являются, как правило, результатом нарушения правил техники безопасно­сти

Однофазное включение происходит значительно чаще, но оно менее опасно, чем двухфазное. При однофазном включении в сеть с глухозаземленной нейтралью (рис. 11.1, 6) через тело человека пройдет ток меньшей силы, потому что он окажется под действием фазного напряжения, который меньше линейного в sqrt(3) раз. При этом электрическая цепь тока, проходящего через человека, вклю­чает в себя, кроме сопротивления тела человека, сопротивление основания (пола), на котором стоит человек /? _п, сопротивление его обуви Rоб и сопротивление заземления нейтрали источника тока R0 Тогда

При однофазном включении в сеть с изолированной нейтралью (рис. 11.1, в) через тело человека пройдет ток еще меньшей силы, чем во втором случае, так как в сопротивление цепи входит не только сопротивление тела человека, основания, на котором он стоит, его обуви, но и сопротивление изоляции проводов относи­тельно земли (Rиз). Чем лучше изоляция и больше ее сопротивле­ние относительно земли, тем меньше ток, проходящий через чело­века. В этом случае при равных значениях сопротивления изоля­ции всех фаз относительно земли сила тока

В трехфазной сети с изолированной от земли нейтралью источ­ника питания (генератор, трансформатор) и одинаковым сопро­тивлением изоляции всех трех фаз относительно земли имеет ме­сто симметрия напряжений фаз относительно земли (рис. 11.2), причем эти напряжения равны фазовым напряжениям источника питания.

В процессе эксплуатации электроустановок может возникнуть замыкание на землю (вследствие повреждения изоляции) через металлические корпуса электрических машин, аппаратов и кон­тактирующие с ними корпуса производственного оборудования, которые оказываются под напряжением относительно земли. Если корпуса имеют связь с землей через специальное заземляющее устройство или через фундаменты и основания, то в этом случае в сети с изолированной нейтралью в месте замыкания проходит относительно небольшой ток, обус­ловленный большим сопротивлени­ем изоляции исправных фаз. Уста­новка продолжает работать, но кор­пуса электрооборудования оказыва­ются длительное время под напря­жением. Напряжение корпуса отно­сительно земли, потенциал которой на расстоянии 20 м и более от места замыкания принимается равным ну­лю, равно

где I₃ — ток замыкания на землю; R₃ — сопротивление заземляю­щего устройства.

Человек, находящийся на земле или на полу в зоне стекания тока замыкания на землю и касающийся при этом корпусов оборудования, окажется под напряжением прикос­новения. Человек, стоящий или про­ходящий в зоне стекания тока за­мыкания на землю, оказывается под напряжением шага. В обоих случаях возможно поражение чело­века электрическим током.

Напряжением шага называют напряжение между двумя точками це­пи тока, находящимися одна от дру­гой на расстоянии шага, на которых одновременно стоит человек.

В случае прикосновения человека, стоящего на земле, к зазем­ленному корпусу электрооборудования, оказавшемуся под напря­жением в результате пробоя изоляции на корпус, напряжение при­косновения определится как разность потенциалов между руками фр и ногами ф_н

Потенциал руки, прикасающейся к корпусу, равен потенциалу корпуса относительно земли (Uз, т. е.

где Iз — ток замыкания на землю. А;

Rз — сопротивление заземляющего устройства, Ом. Если человек прикасается к заземленному оборудованию и сто­ит ногами непосредственно над заземлителем (рис. 11.3), то от одиночного заземлителя напряжение прикосновения увеличива­ется и достигает максимального значения на расстоянии 20 м от заземлителя, где ф_н=0.