Электробезопасность
5.1.1. Действие электрического тока на организм человека
Во всех без исключения производственных помещениях неотъемлемой частью основного и вспомогательного оборудования являются электрические машины и прочие потребители электроэнергии. Опыт свидетельствует, что через неправильную эксплуатацию электроустановок могут случаться случаи поражения рабочих электротоком и ожоги электрической дугой, а также повреждение кожи в виде металлизации.
При рассмотрении вопросов безопасности труда необходимо начать из того, что поражение рабочего током случается при включении его в электрическую сеть и прохождении тока через организм, что, как правило, бывает при контакте человека с неизолированными частями электроцепи. Опасная для человека сила тока зависит от его рода, напряжения в цепи проводников, от сопротивления человеческого организма, от пути прохождения тока (петли тока ),состояния организма человека и состояния окружающей среды.
Проходя через организм, ток действует термическим, электролитическим и биологическим образом. Любое из этих действий может послужить причиной травмы от тока или дуги. Электротравми условно разделяют на два вида: местные электротравмы и электрические удары.
Характерные виды травм (четко выраженные местные нарушения целостности организма) – электрические ожоги, электрические знаки, металлизация кожи, электроофтальмия.
Электрический ожог – наиболее распространенная травма (60-65% потерпевших). Различают ожоги тока и дуговые. Токовые ожеги бывают, как правило, при напряжении 1000-2000 В, дуговые – при больших напряжениях в результате образования дуги между токоведещей частью и телом человека.
Различают четыре степени ожогов: І – покраснение кожи, ІІ – образование пузырей; ІІІ – омертвление участка кожи; ІУ – обугливание кожи. Как правило, тяжесть ожога определяется не так степенью, как площадью пораженной ожогом поверхности тела.
Металлизация – проникновение в верхние слои кожи наимельчайших частичек металла, который испарился или расплавился под действием электрической дуги. Металлизация наблюдается приблизительно в 10% потерпевших от тока.
Электроофтальмия – воспаление внешних оболочек глаз под влиянием ультрафиолетового луча, который возникает от электрической дуги. Электроофтальмия наблюдается в 1-2% потерпевших от тока.
Электрический удар – это возбуждения электротоком живых тканей организма, которое сопровождается судорожными сокращениями мышц.
В зависимости от следствия действия на организм удары делятся на четырех степени:
І – судорожное сокращение мышц без потери сознания;
ІІ – судорожное сокращение мышц с потерей сознания, но с сохраненными дыханием и работой сердца;
ІІІ – клиническая смерть, то есть отсутствие дыхания и кровообращения.
1V- биологическая смерть.
Продолжительность клинической смерти определяют от момента прекращения сердечной деятельности и дыхания к началу гибели клеток коры головного мозга. Это время составляет 4-8 мин, иногда – до 15 мин.
5.1.2.Факторы, которые определяют тяжесть поражения электрическим током
Тяжесть електротравмы зависит от:
-параметров тока, который проходит через тело человека;
-внутреннего сопротивления человека;
-пути тока в организме человека;
-физиологического состояния организма ;
-производственных условий (факторов среды ).
Значение тока, который проходит через тело человека, есть основным фактором, который предопределяет исход поражения.
В таблице 5.1 представлена зависимость характера действия тока от его силы. С увеличением силы тока четко обнаруживаются три качественно отличных реакции организма: ощущение, судорожное сокращение мышц (неотпускание – для переменного тока и болевой эффект – для постоянного) и, в конце концов, фибриляция сердца – хаотичные быстрые и разновременные сокращения волокон сердечной мышцы (фибриля), при которых сердце перестает работать как насос, то есть оно не в состоянии обеспечивать движение крови по сосудам. Токи, которые вызывают соответствующую реакцию, делятся на ощутимые, на те, что не отпускают, и фибриляционные, а их минимальные значения называют пороговими.
Величина тока, который проходит в цепи, будет зависеть от сопротивления цепи. Сопротивление цепи человека Rч состоит: сопротивление тела человека rл, сопротивление одежды rод, сопротивление обуви rо и сопротивление опорной поверхности rоп, то есть
Rч = rч + rод +rо + rоп,
Rч состоит из сопротивления кожи rк и сопротивления внутренних органов rво. Как rк так и rво имеют активно-емкостный характер и зависят преимущественно от напряжения.
Поскольку сопротивление человеческого тела току не линейно и не стабильно и проводить расчеты с такими сопротивлениями сложно, будем считать, что сопротивление человеческого тела стабильно и составляет 1000 Ом.
Таблица 5.1-характер действия электрического тока на организм человека
| Значение тока, мА | Характер действия | |
| Переменный ток 50 Гц | Постоянный ток | |
| 0,6-1,6 | Начало ощущения – слабое зудение, пощипывание кожи под электродами | Не ощущается |
| 2-4 | Ощущение тока распространяется и на запястье руки, немного сводит руку | Не ощущается |
| 5-7 | Болевые ощущения усиливаются по всей кисти руки, сопровождаясь судорогами. Слабая боль во всей руке вплоть до передплечья. Руки, как правило, можно оторвать от электродов. | Начало ощущения. Впечатления, что кожа под электродом нагревается |
| 8-10 | Сильные боли и судороги по всей руке, включая предплечье. Тяжело, но преимущественно еще можно оторвать руки от электродов | Усиливается ощущение нагрева |
| 10-15 | Боли по всей руке, невозможно терпеть. Часто руки невозможно оторвать. С увеличением продолжительности прохождения тока боль усиливается-величина неотпускающего тока. | Еще большее усиление ощущения нагрева как под электродами, так и в близлежащих участках кожи |
| 20-25 | Руки парализуются моментально, оторваться от электродов невозможно. Сильная боль, дышать тяжело | Еще большее усиление ощущения нагрева кожи, возникает ощущение нагрева внутри. Незначительные сокращения мышц рук |
| 25-50 | Очень сильная боль в руках и груди. Дышать очень тяжело, может настать паралич дыхания или ослабление деятельности сердца с потерей сознания. | Ощущение сильного перегрева, боль и судороги в руках. При отрыве рук от электродов невыносимая боль вследствие судорожного сокращения мышц |
| 50-80 | Дыхание парализуется через несколько секунд, ускоряется работа сердца. При продолжительном прохождении тока может наступить фибриляция сердца | Ощущение очень сильного поверхностного и внутреннего нагрева, сильная боль по всей руке и в груди. Тяжело дышать, руки невозможно оторвать от электродов через сильные боли |
| Фибриляция сердца через 2-3 с, еще через несколько секунд – паралич сердца | Паралич дыхания при продолжительном прохождении тока | |
| То же самое действие за меньшее время | Фибриляция сердца через 2-3 с, еще через несколько секунд – паралич дыхания | |
| Свыше | Дыхание парализуется немедленно – через доли секунды. Фибриляция сердца, как правило, не наступает; возможна временная остановка сердца в период прохождения тока. При продолжительном прохождении тока (несколько секунд) тяжелые ожоги, разрушение тканей |
Продолжительность прохождения тока через организм существенным образом влияет на результат поражения: чем продолжительней действие тока, тем большая вероятность тяжелого или смертельного исхода. Выяснена зависимость между допустимыми для человека величинами синусоидального тока частотой 50 Гц и продолжительностью действия этого тока, поскольку эта величина при 250 мА составляет 0,2 с, а при 1 ма – свыше 30 с.
Путь прохождение тока через человека существенным образом влияет на результат поражения. Опасность поражения особенно большая, если ток, проходя через жизненно важные органы – сердце, легкоге, головной мозг – действует непосредственно на них.
Пути тока в теле человека называют петлями тока. Среди тяжелых и смертельных случаях наиболее частое бывают такие петли тока: рука – рука (20% случаев), рука – нога (20%), нога – нога (напряжение шага – 8%).
Тяжесть поражения будет зависеть от схемы прикосновенья. Различают такие схемы прикосновенья человека к токопроводящим частям под напряжением: однофазное прикосновенье (прикосновенье к одной фазе трехфазной сети), однополюсное прикосновенье (до одного полюса однофазной сети или сети постоянного тока), двуфазное прикосновенье (одновременное прикосновенье до двух фаз сети) и двуполюсное прикосновенье (одновременное прикосновенье до двух полюсов электроустановки).
Род и частота тока, который проходит через тело человека, оказывают большое влияние на результат поражения. Постоянный ток приблизительно в 4-5 раз безопаснее от переменного с частотой 50 Гц (наиболее опасной для человека). При увеличении частоты (свыше 50 Гц) значения неотпускающеого тока возрастают. С уменьшением частоты от 50 Гц до 0 значение неотпускающего тока также возрастают и при частоте, равной нулю (постоянный ток), увеличиваются приблизительно втрое. Значение фибриляционого тока при частотах 50-100 Гц равны. С повышением частоты до 200 Гц сила фибриляционного тока возрастает приблизительно вдвое, а до 400 Гц – почти в три с половиной разы.
Индивидуальные особенности человека значительно влияют на результат поражения при електротравмах. Для женщин пороговые значения тока приблизительно в 1,5 раза ниже, чем для мужчин. В состоянии возбуждения нервной системы, депрессии, болезни (в особенности болезни кожи, сердечно-сосудистой системы) и опьянения люди чувствительнее к прохождению тока. Если человек подготовлен к электрическому удару, то степень опасности резко снижается, в то время как неожиданный удар приводит к тяжелым последствиям.
Правила техники безопасности предусматривают отбор по состоянию здоровья персонала для обслуживания действующих электроустановок.
Степень тяжести травмы в значительной мере зависит от вида электроустановки и состояния факторов среды помещения.
5.1.3.Классификация электроустановок и помещений
В соответствии с Правилами устройства электроустановок (ПУЭ) электроустановки с точки зрения безопасности делятся на :
-установки напряжением до 1000 В глухозаземленной нейтралью;
-установки напряжением до 1000 В з изолированной нейтралью;
-установки напряжением свыше 1000 с глухозаземленной нейтралью (с большими токами замыкания на землю);
-установки напряжением свыше 1000 В з изолированной нейтралью.
На безопасность также существенным образом влияют влажность, температура воздуха, наличие в нем химических элементов и токопроводящей пыли и т.п..
Учитывая эти признаки, в соответствии с ПУЭ, помещения делятся на три категории относительно степени поражения током:
-без повышенной опасности (в помещении отсутствуют условия для повышенной или особой опасности);
- с повышенной опасностью (для помещений характерно одно из таких условий: сырость, токопроводящие пилы – металлическая, земляные, каменные; высокая температура; возможность одновременного прикосновенья человека к металлическим частям, которые имеют соединение с землей, и к металлическим деталям, корпусов электрооборудования, которые могут оказаться под напряжением при повреждении изоляции);
- особо опасные (характеризуются одним из условий: особая сырость, химически активная среда, загазованность, одновременно два и более фактора повышенной опасности).