Воздействие электрического тока на организм. Факторы, определяющие опасность поражения электрическим током

С увеличением энерговооруженности производства и бытовой среды возрастает число людей, контактирующих с электрооборудованием, контрольно-измерительными приборами, осветительными устройствами и т.д. Опасность поражения электротоком отличается от прочих опасностей (токсичные вещества, нагретые поверхности, шум и т.д.) тем, что человек не в состоянии обнаружить эту опасность дистанционно без специальных измерительных приборов.

При прохождении через организм человека электрический ток оказывает следующие виды воздействий:

- термическое – ожоги, нагрев кровеносных сосудов, нервов;

- электролитическое – разложение крови и лимфатической жидкости, т.е. значительное изменение их физико-химических свойств (происходит при прохождении через тело человека постоянного тока);

- биологическое – раздражение и возбуждение живых тканей организма, сопровождаемое непроизвольными судорогами мышц тела, сердца, легких, что приводит к нарушению или полному прекращению деятельности отдельных органов, систем дыхания и кровообращения.

Эти воздействия приводят к двум видам поражения: электротравмам – четко выраженным местным поражениям организма (ожоги, электрические знаки, металлизация кожи, механические повреждения, электроофтальмия) и электрическому удару – электротравме, вызванной рефлекторным действием электрического тока, т.е. действием на центральную нервную систему, в результате которого может возникнуть паралич пораженных органов. Статистика травматизма показывает, что из всех зарегистрированных случаев поражения электротоком с потерей трудоспособности более, чем на 3 дня, а также со смертельным исходом 19% составляют электротравмы, 26% - электроудары и 55% - смешанное поражение.

Электрический, или контактный, ожог – результат теплового воздействия тока в месте контакта с неизолированными токоведущими частями; может быть поверхностный (характерен для токов промышленной частоты до 100 Гц) или внутренний (для токов с частотой и десятки и сотни кГц). Количество тепла Q (Дж), выделяемого в ткани человека, в этом случае определяется законом Джоуля – Ленца:

Q = I_ч R_ч t (14.1.)

где I_ч – сила тока, проходящего через тело человека, А; R_ч – сопротивление тела человека, Ом; t – время протекания тока, с.

Различают четыре степени ожогов: I – покраснение кожи, II – образование пузырей на поверхности кожи, III – обугливание кожи, IV – обугливание подкожной клетчатки, мышц. Электрические ожоги не следует отождествлять с термическими, например, с ожогами электрической дугой, температура в канале которой может достигать 4000°С (они характерны для установок напряжением выше 1000 В).

Электрические знаки – четко выраженные пятна серого или бледно-желтого цвета диаметром 1 мм; специфическое поражение, вызванное, по мнению многих исследователей, механическим и химическим воздействием тока; возникают при контакте с токоведущими частями, безболезненны и со временем исчезают.

Металлизация кожи – повреждение участка кожи в результате проникновения в нее мельчайших частиц расплавленного металла. Со временем пораженная кожа сходит, участок приобретает нормальный вид и болезненные ощущения исчезают.

Механическое повреждение – результат резких, непроизвольных, судорожных сокращений мышц под действием тока, вследствие чего возможны разрывы кожи, кровеносных сосудов, нервов, вывихи суставов.

Электрический удар наблюдается при длительном воздействии тока небольшой силы (до нескольких сотен миллиампер) и, как правило, при напряжении до 1000 В. Различают четыре степени ударов: I – судорожное сокращение мышц без потери сознания; II – то же, но с потерей сознания; III – потеря сознания, нарушение сердечной деятельности и дыхания; IV – клиническая смерть, т.е. отсутствие кровообращения и дыхания.

Тяжесть электротравм зависит от ряда факторов: силы протекающего тока, пути его прохождения, рода и частоты тока, напряжения, электрического сопротивления тела человека, длительности протекания тока, здоровья и индивидуальных особенностей человека, а также от окружающей среды и т.д.

Величина протекающего через тело человека тока является основным фактором, от которого зависит исход поражения. Наименьшее значение ощутимого тока, которое зависит от рода тока, состояния человека, вида включения его в цепь, называется пороговым ощутимым током. Для промышленной частоты 50 Гц его величина в среднем составляет 1 мА. При увеличении силы тока до 10-15 мА в мышцах рук возникают болезненные судороги, поэтому человек не способен контролировать их действие и самостоятельно освободиться от зажатого в руке проводника (электрода). Величина тока 10 мА называется пороговым неотпускающим током.

При силе тока 25-50 мА возникает сильное сокращение дыхательных мышц грудной клетки, затрудняется или прекращается дыхание. Вероятность поражения органов дыхания в значительной степени зависит от времени протекания тока через организм.

Дальнейшее повышение величины тока до 100 мА может вызвать фибрилляцию желудочков сердца, при которой возникает их хаотическое сокращение и нарушается или полностью прекращается кровообращение, т.е. наступает клиническая смерть. Опасность фибрилляции заключается в том, что сердце человека самостоятельно не может выйти из этого состояния и восстановить свою деятельность: необходимо срочное оказание первой помощи - искусственное дыхание и наружный (непрямой) массаж сердца. В противном случае через 5-6 мин начинают гибнуть нейроны коры головного мозга, и клиническая смерть переходит в биологическую. Вследствие этого как у нас, так и за рубежом смертельным считается ток величиной 100 мА.

Существенное влияние на исход поражения электрическим током оказывает путь его прохождения в теле человека («петля» тока). В литературе описано 15 путей, однако наиболее вероятные пути протекания тока таковы: рука – рука (до 40%), правая рука – ноги (до 20%), нога – нога. В этом случае через сердце человека протекает от 0,4 до 7% общего тока.

Индивидуальные особенности организма – например, состояние здоровья, физическое развитие, масса, подготовленность к работе с электроустановками («фактор внимания») – также влияют на исход поражения. Установлено, что люди с повышенной возбудимостью, заболеванием сердечно-сосудистой системы, органов внутренней секреции обладают повышенной чувствительностью к действию электрического тока.

Род и частота тока имеют существенное значение при поражении. Установлено, что переменный ток промышленной частоты 50-60 Гц в 4-5 раз опаснее, чем постоянный. Токи с частотой 400-500 кГц не оказывают раздражающего действия на ткани и не вызывают электрического удара. Однако эти токи оказывают термическое воздействие.

Весьма значительное влияние на величину тока, проходящего через тело человека, оказывает полное электрическое сопротивление его тела, которое при сухой неповрежденной коже может колебаться в весьма широких пределах: от 10³ до 10⁵ Ом, а иногда и более. Оно является нелинейной величиной и зависит от ряда факторов: состояния кожи (сухая, влажная, чистая, поврежденная), плотности и площади контакта с токоведущими частями, силы проходящего тока и приложенного напряжения, времени воздействия тока.

Наибольшее электрическое сопротивление в теле человека имеет верхний роговой слой кожи (эпидермис) толщиной 0,05-0,2 мм, состоящий из омертвевших клеток, заполненных воздухом. При снятом роговом слое сопротивление внутренних органов, жизненно важных для человека, не превышает 800-1000 Ом. Поэтому при расчете условий электробезопасности человека его полное электросопротивление R_ч принимают равным 1000 Ом.

Зная электросопротивление тела человека и интервал опасных для него токов, можно определить и интервал опасных напряжений. Так, для регламентированных значений порогового неотпускающего тока 10 мА и R_ч = 1000 Ом безопасным напряжением будет U_без = R_ч I_ч = 10 В.

Окружающая среда и обстановка в помещении могут усилить или ослабить воздействие электрического тока, поскольку существенно влияют на сопротивление тела человека, изоляцию токоведущих частей. В соответствии с этим существует определенная классификация помещений по опасности поражения током. Производственные и бытовые помещения разделяют на три класса: 1 – без повышенной опасности; 2 – с повышенной опасностью; 3 – особо опасные.

Помещения без повышенной опасности – это сухие (относительная влажность не превышает 60%) беспыльные помещения с нормальной температурой и изолирующими полами (паркет, линолеум и т.д.). К ним могут быть отнесены конторские помещения, помещения ОТК, небольшие лаборатории, некоторые складские помещения для хранения твердых полимерных материалов и готовой продукции.

К помещениям с повышенной опасностью относят:

- сырые, в которых относительная влажность воздуха длительное время превышает 75%, но не достигает 100%;

- жаркие, в которых температура воздуха длительное время превышает 30°С;

- пыльные, в которых выделяется токопроводящая технологическая пыль в количестве, достаточном для проникновения под кожух электрооборудования, оседания на проводах, что создает электрическую цепь для утечки опасных токов (пыль может быть также непроводящей);

- помещения с токопроводящими полами – металлическими, земляными, железобетонными, кирпичными, ксилолитовыми и т.п. (ликвидируют переходное сопротивление между человеком и землей);

- помещения, в которых возможно одновременное прикосновение, с одной стороны, к имеющим соединение с землей корпусам технологического оборудования, металлоконструкциям зданий и т.п. и, с другой стороны, к металлическим корпусам электрооборудования или токоведущим частям.

К таким помещениям относятся участки литьевых машин, склады для хранения и участки развески ингредиентов, обладающих электропроводимостью (например, развески технического углерода) и т.д.

К особо опасным помещениям относят:

- особо сырые помещения, в которых относительная влажность воздуха близка к 100%, причем в таких помещениях стены, пол, потолок и находящиеся в них предметы покрыты влагой;

- с химически активной средой, где по условиям производства содержатся газы, пары или образуются отложения, разрушающие изоляцию или токоведущие части электрооборудования;

- помещения, в которых имеется одновременно два и более факторов повышенной опасности.

К таким помещениям относят, в первую очередь, производственные помещения, например гальванические производства, а также некоторые бытовые, например, бани, душевые и т.п.

Поиск по сайту: