12.1. Причини і види ураження електричним струмом.

магниевый скраб beletage

Терміни та визначення електробезпеки

При технічній експлуатації електроустаткування промислових

підприємств електротравми можуть виникати з таких причин:

дотик безпосередній до струмопровідних частин електроустано-вок, які діють під напругою. Це може статися через несправністьогороджувальних пристроїв електроустановок, помилкові діїперсоналу, коли роботи виконуються поблизу чи безпосередньона струмопровідних елементах, що знаходяться під напругою, атакож з появою напруги (в результаті помилкової подачі) на ра-ніше вимкнених електроустановках і ділянках мережі;

важкі і смертельні нещасні випадки (понад 200), проаналізова-ні В.Е.Манойловим, показали, що на випадковий дотик, не ви-кликаний виробничою необхідністю і помилковою подачею на-пруги, в процесі ремонтів і оглядів електроустановок, припадаєблизько 53 % усіх електротравм;

дотик до металевих конструктивних частин електроустановок, якіне повинні знаходитися під напругою, але на корпусах, кожухах іогороджувальних пристроях може з'явитися напруга в результатіелектричного пробою чи природного старіння ізоляції електроуста-новок, а також при замиканні оголених проводів через обрив і падін-ня на конструктивні частини електроустановок і при відсутності за-хисного заземлення, ці причини складають близько 22 % усіх травм;

дотик інструментом і предметами, що мають малий опір, до ізо-ляції, до струмопровідних частин, а також до неметалевих час-тин електроустановок, які виявилися під напругою через завод-ські дефекти в конструкції, під час монтажу і виготовлення. Наці причини припадає 14 % електротравм;

дотик до стін, підлог, будівельних конструкцій, які виявилисяпід кроковою напругою. Крокова напруга виникає при розті-канні електричного струму від трубопроводів, будівельних кон-струкцій, рейкових шляхів, на які перейшов електричний струмв результаті падіння проводів чи погіршення ізоляції. Такі при-чини складають 2-3 %;

дія дуги при операціях із відмикальними пристроями та іншіпричини. Вони складають близько 6 %.

Перегляд електротравм, проведений В.Е.Манойловим, показав,що електротравми через помилкову подачу напруги на електроус-тановки під час їх ремонтів і оглядів зумовлюються незадовільноюорганізацією ремонтних робіт, недостатнім знанням працівникамиправил з техніки безпеки.

Дуже великий відсоток електротравм при випадковому дотику,не викликаному виробничою необхідністю (до 30 %), і невеликий -при дотику в процесі роботи (до 2 %) дозволяє зробити висновок,що працівники, не пов'язані з експлуатацією електроустановок, незнають, яку небезпеку становить електричний струм для людини.

У ДСТУ 2843-94 "Електротехніка. Основні поняття. Термінита визначення" установлені терміни і визначення основних понятьелектробезпеки.

Електробезпека - система організаційних і технічних заходів ізасобів, що забезпечують захист людей від шкідливого і небезпечно-го впливу електричного струму, електричної дуги, електромагнітно-го поля і статичної електрики.

Електротравма - травма, зумовлена впливом електричногоструму чи електричної дуги.

Електротравматизм - явище, що характеризується сукупніс-тю електротравм.

Електричне замикання на корпус - випадкове електричне спо-лучення струмопровідної частини з металевими не струмоведучимичастинами електроустановок.

Електричне замикання на землю - випадкове електричне спо-лучення струмоведучої частини безпосередньо із землею або не-струмопровідними провідними конструкціями, або предметами, неізольованими від землі.

Струм замикання на землю - струм, що проходить через місцезамикання на землю.

Зона розтікання струму замикання на землю - зона землі, замежами якої електричний потенціал, обумовлений струмами зами-кання на землю, може бути умовно прийнятий рівним нулю.

Напруга щодо землі - напруга щодо місця землі, що знаходить-ся поза зоною розтікання струму замикання на землю.

Електричний струм не виявляється органами чуття людини.Ураження людини електричним струмом небезпечне тому, що елек-тричний струм може виникнути зненацька на металевих неструмо-провідних частинах електроустановок, апаратів, механізмів, а такожна поверхні землі, коли людина не застосовує засобів захисту.

Ураження електричним струмом відносяться до небезпечнихфакторів, що відображаються на всьому організмі. Проте всі електро-травми умовно поділяють на два основних види: місцеві електро-травми, коли виникає місцеве ураження організму, електричнийопік, електричні знаки, металізація шкіри; загальні електротрав-ми, коли уражається весь організм людини через порушення нер-вової системи, нормальної діяльності життєво важливих органів ісистем - електричний удар.

Електричний опік - найбільш поширена електротравма. Цеструмовий опік у мережах до 2 кВ і опік дугою. Температура дугиможе бути до 3500 °С. Дуга може виникати при випадкових корот-ких замиканнях в електроустановках до 6 кВ під час проведенняробіт під напругою, на щитах і зборках, виміру переносними прила-дами та інш. У мережах з напругою вище 10 кВ дуга може виникатипід час наближення людини до струмопровідних частин, що знахо-дяться під напругою.

Електричні знаки - це плями сірого чи блідо-жовтого кольорів.Конфігурація електричного знака відповідає формі струмопровідноїчастини, до якої доторкнулася людина. Такі ураження в більшостівипадків безболісні.

Металізація шкіри є наслідком проникнення углиб шкіри парівметалу, коли ділянка тіла знаходиться поблизу від місця утворенняелектричної дуги. Таке ураження можливе при вимкненні відкри-тих рубильників і при коротких замиканнях.

Хворобливе відчуття опіку і присутність стороннього тіла зни-кає з відмиранням ушкодженої шкіри.

Електричний удар. Сутність його полягає в тому, що струм,протікаючи по всьому тілу людини, подразнює численні перифе-ричні нервові закінчення, розташовані як на поверхні тіла, так і наповерхні його внутрішніх органів, так сильно, що в організмі настаєпісля цього гальмування координованої роботи нервової системи.Результатом цього подразнення і наступного гальмування є паралічсерцевої діяльності, дихання й електричний шок

Параліч серцевої діяльності. Діяльність серця може бути па-ралізована як при безпосередньому діянні електричного струму, щопроходить через область серця - первинна фібриляція, так і черезрефлекторний спазм артерій - вторинна фібриляція. Фібриляціясерця викликає порушення кровообігу і якщо не прийняти відпо-відних заходів, що відновлюють серцеву діяльність, то настає смертьлюдини. Фібриляція серця - некоординовані хаотичні посмикуван-ня численних волокон серцевого м'яза, при яких "насосна" функціяйого припиняється.

Параліч дихання. Параліч дихання є наслідком впливу елек-тричного струму на м'язи грудної клітки, що забезпечують процесдихання. Утруднення дихання людина починає відчувати вже при20-25 мА змінного струму, що підсилюється зі зростанням значен-ня струму. При тривалому впливі такого струму настає асфіксія -удушення через нестачу кисню і надлишок вуглекислоти в організмілюдини.

Електричний шок. Це нервово-рефлекторна реакція організму,що супроводжується розладом дихання, кровообігу, обміну речовинта інш.

Ступінь небезпеки впливу електричного струму залежить від:

сили електричного струму, що протікає через людину;

роду і частоти електричного струму;

шляху протікання електричного струму через тіло людини;

тривалості впливу струму на людину;

індивідуальних особливостей людини;

умов зовнішнього середовища, в якому працює людина.

Сила електричного струму, що протікає через людину, є осно-вним чинником, що визначає результат ураження електричнимструмом. Значення напруги, під якою опинилася людина, і опірїї тіла впливають на результат ураження людини лише в тій мірі,в якій напруга та опір людини визначають значення електричногоструму, що протікає через людину.

Якщо збільшується сила електричного струму, небезпека ура-ження людини теж збільшується. Розрізняють кілька станів люди-ни, що виникають при визначених значеннях струму.

Відчутний струм - електричний струм силою від 0,6 до 1,5 мА,що викликає під час проходження через організм відчутне подраз-нення.

Струм, що не відпускає - електричний струм, що викликаєпри проходженні через людину непереборні судорожні скороченням'язів руки, в якій затиснута струмопровідна частина. При струмі3-5 мА (50 Гц) подразнюється вся кисть руки, яка торкається стру-мопровідних частин, при 8-10 мА біль охоплює всю руку, а при 15мА судороги м'язів рук стають непереборними, а біль нестерпним.Людина при цьому не може розтиснути руку, в якій затиснута стру-мопровідна частина.

Граничний фібриляційний струм - найменше значення фібри-ляційного струму. Значення його лежить у межах від 100 мА до 5 Адля струму 50 Гц і від 300 мА до 5 А для постійного струму.

Постійний і змінний струми більше 5 А зумовлюють миттєвузупинку серця, минаючи стан фібриляції. Поряд із зупинкою серцявідбувається припинення дихання, що навіть після короткочасноговпливу варто відновлювати шляхом штучного дихання. Тривала діявеликих струмів, крім того, викликає великі опіки тіла, руйнуваннявнутрішньої структури тканини організму, ураження окремих орга-нів, що призводять до смертельного результату.

Опір тіла людини складається з електричного опору різних тка-нин тіла, які мають різні значення. Питомий об'ємний опір (Ом-м),наприклад, при змінному струмі 50 Гц складає:

сухої шкіри - від 3-103 до 2-104;

кісток від 1104 до 2- 106;

жирової тканини - від 30 до 60;

м'язової тканини - від 1,5 до 3;

крові - від 1 до 2;

спинномозкової рідини - від 0,5 до 0,6.

Шкіра має найбільший питомий опір, що, головним чином,і визначає електричний опір тіла людини. Шкіра людини має дваосновних шари: зовнішній - епідерміс і внутрішній - дерма. Зовніш-ній шар шкіри складається з рогового і паросткового шарів. Роговийшар шкіри являє собою кілька десятків шарів ороговілих клітин, щомають лускату будову і щільно прилягають один до одного. У цьомушарі немає кровоносних судин і нервів. Товщина рогового шару наокремих ділянках тіла може досягати 0,2 мм і більше. На долонях іпідошвах, що піддаються механічним впливам, товщина цього шарунайбільша. Роговий шар найбільш міцний, у сухому стані його пито-мий електричний опір 105-106 Ом-м.

Обміряний між двома електродами, накладеними на поверхнютіла при напрузі до 15-20 В, опір тіла людини може складати 3103-1105 Ом. Якщо на цій ділянці видалити (зіскребти) тільки роговийшар шкіри, то опір зменшиться до 1 103-5 103 Ом, а якщо весь зо-внішній шар шкіри (епідерміс) - то до 500-700 Ом. Електричнийопір тканин під шкірою людини при цілком вилученій шкірі при-близно 300-500 Ом.

Таким чином, з цього можна зробити висновок, що електричнийопір тіла людини при ввімкненні її в ланцюг струму складається зтрьох послідовно ввімкнених опорів (рис.12.1), два з яких - опір зо-внішнього шару шкіри (епідермісу) Z^ і внутрішнього опору тканинтіла R . У свою чергу, опір епідермісу Ze складається з активної Rе іємкісної складових Сє, ввімкнених паралельно. Обкладками конден-сатора Сє є електрод, що доторкається до поверхні шкіри, з одногобоку, і добре провідні тканини, що лежать під зовнішнім шаром шкі-ри, з другого, а діелектриком між ними є шар епідермісу.

Якщо шкіра зволожена, то вона має в півтора-два рази меншийопір, ніж суха, тому що волога розчиняє на поверхні шкіри солі ікислоти, що виділяються з організму з потом і тоді опір шкіри будеменший. Тривале зволоження робить роговий шар шкіри, внаслідокйого насичення вологою, майже цілком провідним. Таким чином,потовиділення і забруднення шкіри роблять шкіру людини електро-провідною, і, отже, захисна функція рогового шару шкіри, як діелек-трика, в таких умовах втрачається. Ураження електричним струмомв таких умовах збільшується, тому що за інших рівних умов елек-тричний струм, що протікає через людину, зростає і зростає небез-пека людини.

Опір тіла людини може різко змінюватися і залежить від місцядотику електричного провода до тіла, величини струму, що протікаєпо тілу, прикладеної напруги, роду і частоти струму, площі дотикудо струмопровідної частини, тривалості протікання електричногоструму.

Електричний опір тіла людини залежить від місця дотику дострумопровідної частини, тому що, по-перше, змінюється довжи-на шляху проходження електричного струму, по-друге, через різнутовщину рогового шару шкіри, по-третє, через нерівномірність роз-поділу потових залоз по поверхні тіла.

Найменший опір має шкіра обличчя, шия, пахові западини, рукина ділянці вище долонь із внутрішньої сторони і тильної стороникисті руки. Більший електричний струм у людини викликає швид-ку рефлекторну реакцію організму, що виявляється в підвищеномупотовиділенні в місці дотику струмопровідної частини, що, в своючергу, сприяє зниженню електричного опору шкіри в місці дотику,зростанню струму і небезпеки людини.

Більш підвищена напруга, у ланцюзі якої виявляється людина,викликає зменшення опору в десятки разів, що в мережі може скла-дати 300 Ом. Пояснюється це пробоєм рогового шару, що може ви-никати навіть при напрузі близько 50 В.

Постійному струму опір тіла людини більший, ніж змінномуелектричному струму будь-якої частоти. Зі зростанням частоти по-вний опір тіла людини зменшується, тому що зменшується ємкіснаскладова повного опору. У принципі, якщо частота зростає до без-кінечності, то повний опір тіла людини прагне до внутрішнього опо-ру тіла . Велика площа струмоведучої частини, до якої доторкаєтьсялюдина, зменшує повний опір тіла людини.

Якщо протікання струму через людину тривале, то воно сприяєзниженню повного опору тіла людини, внаслідок підвищеного кро-вопостачання і, отже, підвищеного потовиділення. При напругах 20-30 В за 1-2 хв. опір може знижуватися в середньому на 25 %.

Опір тіла людини (електричний ) залежить від фізіологічнихфакторів і навколишнього середовища. Опір тіла в жінок менше,ніж у чоловіків, у дітей менше, ніж у дорослих. Несподівані звуко-ві й світлові подразники, а також болючі уколи й удари здатні ви-кликати зниження опору тіла людини на 20-50 % протягом декіль-кох хвилин. У закритих приміщеннях, де парціальний тиск киснюменше, опір тіла людини зменшується, а, отже, небезпека ураженнязбільшується.

Рід і частота електричного струму впливають на результатураження людини. Досвід показує, що змінний струм 50 Гц у біль-шій мірі подразнює організм людини, ніж рівний йому постійний.Однак це має місце лише при напругах до 300 В. Вважається, щопри напругах вище 300 В небезпека постійного струму переважаєнад змінним струмом 50 Гц.

Якщо частота електричного струму збільшується від 0 до 50 Гцнебезпека ураження збільшується, оскільки зростає струм через лю-дину через ємкісну складову опору тіла людини. Однак при подаль-шому збільшенні частоти електричного струму, що діє на людину,спостерігається зниження небезпечного впливу електричного стру-му, зокрема електричного удару, небезпека якого цілком відсутняпри частоті близькій до 10 кГц.

При частотах 10 кГц і вище існує тільки небезпека опіку при до-тику до струмопровідних частин.

Шлях електричному струму, що протікає через людину, віді-грає значну роль при ураженні, тому що на його шляху можуть ви-явитися життєво важливі органи тіла людини - серце, легені, голо-вний мозок та інш.

Найбільш небезпечними шляхами, що іменуються петлямиструму, є петлі голова - руки і голова - ноги, коли струм може про-ходити через головний і спинний мозок. Ці петлі в практиці експлу-атації електроустановок зустрічаються рідко.

Більшу небезпеку становить дотик людини до струмопровіднихчастин електроустановок вразливими рефлексогенними зонами -скроні, шия, груди, який може призвести до електричного удару.

Тривалість впливу електричного струму в значній мірі ви-значає результат ураження, тому що зі збільшенням часу впливувеличина струму через тіло людини зростає, потім знижується за-хисна функція організму, а також підвищується ймовірність впливуструму на м'яз серця, коли він знаходиться в найбільш уразливомустані.

М'яз серця в різні фази його діяльності 1-1,5 c неоднаково чут-ливий до електричного струму. Вважається, що найбільш вразливоює фаза, що триває порядку 0,2 с - період, коли закінчується скоро-чення шлуночків серця, і м'яз його переходить у розслаблений стан.

Якщо під час цієї фази через серце проходить електричний струм, топри деяких його значеннях може виникати фібриляція серця.

Тому, чим менша тривалість протікання струму через організмлюдини, тим менша ймовірність його впливу на м'яз серця у вразли-вій фазі. Іншими словами, при тривалості впливу струму на людину,що дорівнює тривалості кардіоцикла 0,75-1 с, небезпека виникненняфібриляції серця велика. При тривалості впливу електричного стру-му 0,2 с і менше, небезпека виникнення фібриляції мала, а, отже, не-безпека ураження струмом людини різко зменшується.

Індивідуальні особливості організму. Людина, що страждаєзахворюваннями серцево-судинної системи або органів внутрішньоїсекреції і нервової системи, більше піддається впливу електричногоструму, ніж здорові.

Тоді коли людина в зосередженому стані, наприклад, підготов-лена до можливості впливу електричного струму, то вона меншепіддається небезпеці впливу струму, за інших рівних умов.

Умови зовнішнього середовища визначають результат уражен-ня в тій мірі, в якій вони сприяють зниженню значення електрич-ного струму, що протікає через людину, і обмежують фактори, якізнижують електричний опір організму.