План І. Загальна частина > 1 Розвиток електроенергетики в Україні ІІ. Спеціальна частина

Вид материала

Документы

Содержание Глава девятая Виды поражения электрическим током. Воздействие постоянного и переменного тока на человека Индивидуальные особенности людей. Продолжительность воздействия тока на организм человека — Допустимые значения тока через человека.

Подобный материал:

• План І. Загальна частина > 1 Розвиток електроенергетики в Україні ІІ. Спеціальна частина, 513.89kb.
• План вступ Частина I. Сутність фінансового аудиту Частина II. Організація проведення, 459.95kb.
• План вступ Частина I. Сутність фінансового аудиту Частина II. Організація проведення, 445.13kb.
• За підручником Т. М. Байбара, Н. М. Бібік, 1415.26kb.
• Навчально-методичний посібник для самостійної роботи та практичних занять з навчальної, 1498.37kb.
• Програма курсу загальна частина тема, 126.01kb.
• На період карантину листопад 2009, 302.36kb.
• План Вступ Розвиток виставкового бізнесу в світі та в Україні Визначення місця атзт, 522.56kb.
• Керівник ст викл. Харитонов, 10.69kb.
• У початковій школі, 12.27kb.

ГЛАВА ДЕВЯТАЯ

ОСНОВЫ ЭЛЕКТРОБЕЗОПАСНОСТИ

9.1. Опасность поражения электрическим током

Электробезопасность — система организационных и технических мероприятий и средств, обеспечивающих защиту людей от вредного и опасного воздействия электрического тока, электрической дуги, электромагнитного поля и статического электричества.

Опасность электрического тока в отличие от прочих опасностей усугубляется тем, что человек не в состоянии без специальных при­боров обнаружить напряжение дистанционно, как, например, движу­щиеся части, раскаленные объекты, открытые люки, неогражденные края площадки, находящейся на высоте, и т. п. Опасность обнаружи­вается слишком поздно — когда человек уже поражен.

Анализ смертельных несчастных случаев на производстве пока­зывает, что на долю поражений электрическим током приходится до 40 %, а в энергетике — до 60 %. Большая часть смертельных электропоражений (до 80 %) наблюдается в электроустановках на­пряжением до 1000 В.

Защитные меры должны вполне обеспечивать безопасность, но требования к ним должны быть разумными, без «перестраховки». Чтобы определить эти требования, надо ознакомиться с действием электрического тока на организм человека, определить допустимые значения тока через человека и приложенного напряжения, а также их зависимость от параметров электроустановки — рода тока, на­пряжения, частоты и т. п.

Проходя через живые ткани, электрический ток оказывает терми­ческое, электролитическое и биологическое воздействия. Это приво­дит к различным нарушениям в организме, вызывая как местное поражение тканей и органов, так и общее поражение организма.

Виды поражения электрическим током. Следует выделить два вида поражений электрическим током: электрический удар и местные электрические травмы, кото­рые резко отличаются друг от друга. Местными электрическими травмами явля­ются поражения тканей и органов электрическим током: ожоги, электрические знаки, электрометаллизация кожи, механические повреждения и электроофталь­мия.

Электрический ожог возможен при прохождении через тело человека значительных токов (более 1 А). В тканях, через которые проходит ток, как и в любом сопротивлении, выделяется некоторое количество теплоты, пропорциональное приложенному напряжению и току. Этой теплоты при больших токах достаточно для нагрева поражаемых тканей до температуры 60—70 ^СС, при которой свертывается белок и возникает ожог. Такие ожоги проникают глубоко в ткани тела и поэтому очень болезненны и требуют длительного лечения, а иногда приводят к частичной /или полной инвалидности.

В электроустановках напряжением 35 кВ и выше ожоги могут возникать и без непосредственного контакта с токоведущими частями, а лишь при случайном приближении на опасное расстояние. Когда это расстояние меньше или равно раз­рядному, возникает сначала искровой разряд, который переходит в электрическую дугу. Температура дуги достигает 4000 ^СС, кроме того, ткани тела человека нагре­ваются проходящим через них током. Это приводит к ожогу. Под действием тока происходит резкое сокращение мышц, которое приводит к разрыву дуги: Поскольку ток проходил через тело человека кратковременно, нарушений дыхания и крово­обращения может не наступить, однако полученные ожоги весьма серьезны, а иногда и смертельны.

Возможны ожоги и без прохождения тока — при прикосновении к сильно нагре­тым частям электрооборудования, от разлетающихся раскаленных частиц металла и т. п.

Электрические знаки (метки тока) возникают при хорошем кон­такте с токоведущими частями. Они представляют собой припухлость с затвердев­шей в виде мозоли кожей серого или желтовато-белого цвета круглой или овальной формы. Края электрического знака резко очерчены белой или серой каймой.

Последствия электрическою знака при больших его размерах могут быть очень серьезными. Глубокое поражение большого участка живой ткани может привести к нарушению функций пораженного органа, хотя электрические знаки безболез­ненны. Природа электрических знаков не выяснена. Есть предположение, что они вызываются химическим и механическим действием тока.

Электрометаллизация кожи — проникновение под поверхность кожи частиц металла вследствие разбрызгивания и испарения его под действием юка, например при горении дуги.

Металл может проникать в кожу также вследствие электролиза в местах сопри­косновения человека с токоведущими частями. Поврежденный участок кожи приоб­ретает жесткую шероховатую поверхность, цвет которой определяется цветом сое­динений металла, внедрившегося в кожу. Со временем металл рассасывается или поврежденная кожа сходит, пораженный участок восстанавливает нормальный вид и болезненные явления исчезают.

Электроофгальмия. К электрическим травмам следует отнести также поражение глаз вследствие воздействия ультрафиолетового излучения электриче­ской дуги или ожогов.

Механические повреждения (ушибы, переломы и пр.) при да-', дении с высоты вследствие резких непроизвольных движений или потери сознания, вызванных действием тока, также относятся к электрическим травмам.

Электрический удар наблюдается при воздействии; малых токов — обычно до нескольких сотен миллиампер и соответственно при небольших напряжениях — как правило, до 1000 В. При такой малой мощности выделение теплоты ничтожно и не вызы­вает ожога. Ток действует на нервную систему и на мышцы, причем может возникнуть паралич пораженных органов. Паралич дыхатель­ных мышц, а также мышц сердца может привести к смертельному исходу.

Небольшие токи вызывают лишь неприятные ощущения. Если ток имеет значение, достаточное, чтобы парализовать мышцы рук, чело­век неспособен самостоятельно освободиться от тока, таким обра­зом, действие тока будет длительным.

Ток в несколько десятков миллиампер при длительном воздействии (более 20 с) приводит к остановке дыхания. Но наиболее опасны оста­новка и фибрилляция сердца.

Остановка сердца вызывается током в несколько сотен миллиам­пер при сравнительно малой длительности воздействия (доли секунды), причем мышцы сердца расслабляются и остаются в таком состоянии. Фибрилляция сердца заключается в беспорядочном сокращении и рас­слаблении мышечных волокон сердца. Сердце затрачивает значитель­ную энергию, но не производит полезной работы, кровообращение прекращается, сердце истощается и останавливается.

Как при остановке, так и при фибрилляции сердца работа его самостоятельно не восстанавливается. Необходимо оказание помощи (оказание первой помощи — см. приложение II).

Следует отметить, что большие токи (порядка нескольких ампер) не вызывают ни остановки, ни фибрилляции сердца. Сердечные мышцы под действием тока обычно резко сокращаются и остаются в таком состоянии до отключения тока, после чего сердце продолжает рабо­тать. Более того, если через сердце пострадавшего, у которого на­блюдается паралич или фибрилляция сердца, пропустить ток при­близительно 4—6 А, мышцы сердца сокращаются и после отключения тока сердце продолжает работать. На этом принципе основано дей­ствие дефибриллятора — прибора для восстановления работы сердца, остановившегося или находящегося в состоянии фибрилляции.

Таким образом, наблюдается прямая зависимость между током через человека и опасностью поражения; при токах более 1 А эта зависимость меняет характер, но остается прямой.

В табл. 9.1 приведены значения постоянного и переменного тока, которые вызывают определенные воздействия на человека. Данные таблицы получены путем анализа несчастных случаев и многочислен­ных опытов на животных и на людях.

Из приведенной таблицы можно выделить следующие пороговые значения тока:

1) порог ощущения тока — наименьший ощутимый ток (0,5— 1,5 мА);

2) порог неотпускающего тока — наименьший ток, при котором человек уже не может самостоятельно освободиться от захваченных электродов действием тех мышц, через которые проходит ток (6— 10 мА). Меньшие токи называются отпускающими;

3) смертельный ток (100 мА и более).

83

Таблица 9.1. Воздействие постоянного и переменного тока на человека

Значение то­ка, проходя­щего через человека, мА

Характер воздействия

Переменный ток, 50—60 Гц

Постоянный ток

0,5—1,5 2,0—3,0 5,0-7,0 8,0-10

20—25 50—80 90—100

Начало ощущения, легкое дрожание пальцев руки

Сильное дрожание пальцев рук. Ощущение доходит до запястья

Легкие судороги в руках. Болевые ощущения в руках

Руки трудно, но еще можно отор­вать от электродов. Сильные боли в пальцах, кистях рук и предплечьях

Паралич рук, оторвать их от элек­тродов невозможно. Очень сильные бо­ли. Дыхание затруднено

Остановка дыхания. Начало фибрил-ляции сердца

Остановка дыхания. При длительно­сти 3 с и более остановка сердца

Не ощущается Не ощущается

Зуд. Ощущение нагрева

Усиление ощущения нагре­ва

Еще большее усиление на­грева. Незначительное сок­ращение мышц рук

Сильное ощущение нагре­ва. Сокращение мышц рук. Су­дороги, затруднение дыхания.

Остановка дыхания

Как видно из табл. 9.1, опасность поражения тем больше, чем больше ток через человека, но эта зависимость не однозначна, так как опасность поражения зависит не только от значения тока, но и от ряда других факторов.

Индивидуальные особенности людей. Ток, вызывающий лишь слабые ощущения у одного человека, может быть неотпускающим для другого. Характер воздействия при одном и том же токе зависит от состояния нервной системы и всего организма в целом, а также от массы человека и его физического развития.

Данные табл. 9.1 действительны только для 1,5% людей, у остальных те же воздействия вызываются большими значениями тока. Отмечено, что для женщин пороговые значения тока приблизительно в 1,5 раза ниже. Это"" объясняется более слабым физическим развитием женщин,

У одного и того же человека пороговые значения тока изменяются в зависимо­сти от состояния организма, утомления и т. п.

Определить разумные пороговые значения тока при всем многообразии их поз­воляет только статистика. Именно таким путем и получены данные табл. 9.1.

Продолжительность воздействия тока на организм человека —

один из основных факторов. Чем короче время воздействия тока, тем меньше опасность.

Если ток неотпускающий, но еще не нарушает дыхания и работы сердца, быстрое отключение спасает пострадавшего, который не смог бы освободиться сам. При длительном воздействии тока сопротивле­ние тела человека падает и ток возрастает до значения, способного вызвать остановку дыхания или даже фибрилляцию сердца.

Остановка дыхания возникает не мгновенно, а через несколько секунд, причем чем больше ток через человека, тем меньше это время.

84

Своевременное отключение пострадавшего позволяет предотвратить прекращение работы дыхательных мышц.

Вероятность наступления фибрилляции, а также остановки сердца зависит от длитель­ности действия тока. Нормально сердце со­кращается от 60 до 80 раз в минуту, т. е. можно принять длительность полного цикла



Систола Диастола

ПериоВ каддиоцикла

Рис. 9.1. Электрокардио­здорового чело-

(сокращение — расширение) равной 1 с (рис. грамма 9.1). В каждом цикле в течение промежутка века времени 0,15—0,2 с сердце наиболее чув­ствительно к току. Этот промежуток времени называется фазой Т. Если время действия тока не совпадает с фазой Т, большие токи не вызывают фибрилляции.

При длительности действия тока, равной длительности цикла, ток проходит через сердце также и в течение фазы Т. Вероятность поражения при этом наибольшая. Если длительность действия тока меньше длительности цикла работы сердца, возможно несовпадение момента прохождения тока и фазы Т.

Таким образом, чем меньше длительность действия тока на чело­века, тем меньше вероятность совпадения времени, в течение кото­рого через сердце проходит ток с фазой Т.

Путь тока в теле человека. Наиболее опасно прохождение тока через дыхательные мышцы и сердце. Так, отмечено, что по пути «рука-рука» через сердце проходит 3,3 % общего тока, «левая рука — _ноги» _ з,7 %, «правая рука — ноги» — 6,7 %, «нога — нога» — 0,4 %, «голова — ноги» — 6,8 %, «голова — руки» — 7 %. По дан­ным статистики потеря трудоспособности на три дня и более наблю­далась при пути тока «рука — рука» в 83 % случаев, «левая рука — _ноги» _ в 80 %, «правая рука — ноги» — 87 %, «нога — нога» — в 15 % случаев.

Таким образом, путь тока влияет на исход поражения; ток в теле человека проходит не обязательно по кратчайшему пути, что объ­ясняется большой разницей в удельном сопротивлении различных тканей (костная, мышечная, жировая и т. д.).

Наименьший ток через сердце проходит при пути тока по нижней петле «нога — нога». Однако из этого не следует делать выводы о ма­лой опасности нижней петли (действие шагового напряжения). Обычно если ток достаточно велик, он вызывает судороги ног, и человек падает, после чего ток уже может проходить через грудную клетку, т. е. через дыхательные мышцы и сердце. Кроме того, увеличивается приложенное напряжение (см. § 9.4).

Сопротивление тела человека. Электрическая схема замещения человека показана на рис. 9.3. Из этой схемы следует, что сопро­тивление тела человека имеет емкостную составляющую. Наличие емкости обусловлено тем, что между электродом, касающимся тела человека, и хорошо проводящими тканями находится верхний рого­вой слой кожи — практически диэлектрик. Поэтому образуется как бы конденсатор. Обычно этой емкостью при расчетах пренебрегают и принимают сопротивление человека чисто активным: 2_Д = К_л. Основным сопротивлением в цепи тока через тело человека явля­ется верхний роговой слой кожи, толщина которого составляет 0,05— 0,2 мм. При снятом роговом слое кожи сопротивление внутренних тканей не превышает 800—1000 Ом.

При сухой неповрежденной коже сопротивление может достигать 10 000 и даже 100 000 Ом.

Сопротивление тела человека изменяется в широких пределах в зависимости от состояния кожи (сухая, влажная, чистая, повреж-і денная и т. п.), плотности контакта, площади контакта, тока через человека и приложенного напряжения, а также от времени воздей­ствия тока на человека.

Обычно принято считать узаконенной величиной сопротивления тела человека 1000 Ом, что неявно выражено в данных табл. 9.3. Как показывают данные табл. 9.2, сопротивление тела человека около 1000 Ом наблюдается при неотпускающих токах; при смертель­ном токе сопротивление снижается до 700 Ом. При отпускающем токе сопротивление тела человека обычно не ниже 2000—2500 Ом.

Допустимые значения тока через человека. Чтобы наметить ра­циональные защитные меры и определить необходимые параметры защитных устройств (сопротивление заземления, уставку защитного отключения и т. п.), необходимо определить допустимые значения тока через человека и напряжения прикосновения, при которых еще возможно обеспечить безопасность.

Следует отметить, что применяемый некоторыми авторами термин «безопасный ток» смысла не имеет, так как ток любого значения оказывает некоторое воздействие на организм человека. Так, были отмечены особые точки на теле человека, при на­ложении электродов на которые переменный ток 0,02—0,07 мА, 50 Гц вызывает болевые ощущения (при пути тока «рука — рука» или «рука — ноги» порог ощуще­ния 0,5—1,5 мА). Поэтому можно говорить лишь о допустимом токе.

Допустимым током следует задаваться, исходя из тех пороговых значений тока, при которых появляется реальная опасность. Так, в нормальных условиях, когда человеку не грозят никакие опасности, кроме опасности поражения электрическим током, поражение возможно только при неотпускающем токе. При этом человек не в состоянии освободиться от токоведущих частей, он совершенно беспомощен. По­этому недопустимо, чтобы через человека сколько-нибудь длительно проходил ток выше отпускающего. Если ток отпускающий, человек сам разрывает цепь и осво­бождается от тока. Можно считать, что в таких условиях при случайном прикосно­вении к частям, находящимся под напряжением, отпускающий ток не вызывает ре­альной опасности. Значит, при случайном прикосновении в нормальных условиях наибольший длительно допустимый ток через человека равен порогу неотпускаю-- щего тока (согласно данным табл. 9.1 10 мА).

Если человек работает на высоте вблизи движущихся или вра­щающихся частей или в других условиях, где резкие, непроизволь­ные движения могут привести к несчастному случаю, а иногда к ава­рии, опасность возникает уже при токе, прерышающем порог ощуще­ния. Поэтому в таких опасных условиях, а также когда человек в про­цессе работы вынужден иметь постоянный контакт с частями, нахо­дящимися под напряжением, длительно допустимый ток следует принять ниже порога ощущения (не более 0,5 мА).

В дальнейшем будем рассматривать нормальные условия работы и принимать в качестве длительно допустимого тока 10 мА.

87

При кратковременном действии тока судороги мышц рук не имеют значения, так как человек освобождается самостоятельно. Паралич дыхания наступает при сравнительно длительном действии тока (15—30 с) и не успевает развиться при кратковременном действии.

Достаточно большие токи (несколько десятков миллиампер и более) вызывают фибрилляцию сердца в течение нескольких секунд и даже долей секунды. Отсюда в качестве кратковременно допусти­мых токов следует принимать наименьшие токи, вызывающие фибрил­ляцию сердца в течение соответствующего времени.