Воздействия электрического тока на человека по характеру и по его видам чрезвычайно разнообразны. Они зависят от множества факторов.

По характеру воздействия различают: термические, биологические, электролитические, химические и механические повреждения.

Термическое действие тока проявляется ожогами отдельных участков тела, почернением и обугливанием кожи и мягких тканей; нагревом до высокой температуры органов, расположенных на пути прохождения тока, кровеносных сосудов и нервных волокон. Фактор нагрева вызывает функциональные расстройства в органах и системах человеческого тела.

Электролитическое действие тока выражается в разложении различных жидкостей организма на ионы, нарушающие их свойства.

Химическое действие тока проявляется в возникновении химических реакций в крови, лимфе, нервных волокнах с образованием новых веществ, не свойственных организму.

Биологическое действие приводит к раздражению и возбуждению живых тканей организма, возникновению судорог, остановке дыхания, изменению режима сердечной деятельности.

Механическое действие тока выражается в сильном сокращении мышц, вплоть до их разрыва, разрывам кожи, кровеносных сосудов, переломе костей, вывихе суставов, расслоении тканей.

По видам поражения различают: электротравмы и электрические

Электротравмы — это местные поражения (ожоги, электрические знаки, металлизация кожи, механические повреждения, электроофтальмия).

Токовые ожоги подразделяются на контактные и дуговые. Контактные возникают в месте контакта кожи с токоведущей частью электроустановки напряжением не выше 2 кВ, дуговые — в местах, где возникла электрическая дуга, обладающая высокой температурой и большой энергией. Дуга может вызвать обширные ожоги тела, обугливание и даже полное сгорание больших участков тела.

Электрические знаки — это уплотненные участки серого или бледно-желтого цвета на поверхности кожи человека, подвергнувшейся действию тока. Как правило, в месте электрического знака кожа теряет чувствительность.

Металлизация кожи — внедрение в верхние слои кожи мельчайших частиц металла, расплавившегося под действием электрической дуги или заряженных частиц электролита из электролизных ванн.

Электроофтальмия — воспаление наружных оболочек глаз в результате воздействия мощного потока ультрафиолетового излучения от электрической дуги. Возможно повреждение роговой оболочки, что особенно опасно.

Электрические удары — это общие поражения, связанные с возбуждением тканей проходящим через них током (сбои в функционировании центральной нервной системы, органов дыхания и кровообращения, потеря сознания, расстройства речи, судороги, нарушение дыхания вплоть до его остановки, мгновенная смерть).

По степени воздействия на человека различают три пороговых значения тока: ощутимый, неотпускающий и фибрилляционный.

Ощутимым называют электрический ток, который при прохождении через организм вызывает ощутимое раздражение. Ощущение от протекания переменного электрического тока, как правило, начинается от 0,6 мА.

Неотпускающим называют ток, который при прохождении через человека вызывает непреодолимые судорожные сокращения мышц рук, ног или других частей тела, соприкасающихся с токоведущим проводником. Переменный ток промышленной частоты, протекая по нервным тканям, воздействует на биотоки мозга, вызывая эффект «приковывания» к неизолированному проводнику тока в месте контакта с ним. Человек не может самостоятельно оторваться от токоведущей части.

Фибрилляционный называют ток, который при прохождении через организм вызывает фибрилляцию сердца (разновременные некоординированные сокращения отдельных мышечных волокон сердца). Фибрилляция может привести к остановке сердца и параличу дыхания.

Степень поражения электрическим током зависит от электрической проводимости или от обратного ему параметра — общего электрического сопротивления организма. Они, в свою очередь, определяются:

Индивидуальными особенностями тела человека;

Параметрами электрической цепи (напряжением, силой и родом тока, частотой его колебаний), под действие которой попал работник;

Путем прохождения тока через тело человека;

Условиями включения в электросеть;

Продолжительностью воздействия;

Условиями внешней среды (температурой, влажностью, наличием токопроводящей пыли и др.).

Низкое электрическое сопротивление организма способствует более тяжелым последствиям поражения. Электрическое сопротивление тела человека снижается вследствие неблагоприятных физиологических и психологических состояний (утомление, заболевание, алкогольное опьянение, голод, эмоциональное возбуждение).

Общее электрическое сопротивление человеческого организма суммируется из сопротивлений каждого участка тела, расположенного на пути прохождения тока. Каждый участок обладает своим сопротивлением. Наибольшее электросопротивление имеет верхний роговой слой кожи, в котором отсутствуют нервные окончания и кровеносные сосуды. При влажной или поврежденной коже сопротивление составляет около 1000 Ом. При сухой коже без повреждений оно многократно возрастает. При электропробое наружного слоя кожи полное сопротивление тела человека значительно снижается. Сопротивление кожи падает тем быстрее, чем длительнее процесс протекания тока.

Тяжесть поражения человека пропорциональна силе тока, прошедшего через его тело. Ток силой более 0,05 А может смертельно травмировать человека при продолжительности воздействия 0,1 с.

Переменный ток более опасен, чем постоянный, однако при высоком напряжении (более 500 В) опаснее становится постоянный ток. Наиболее опасен частотный диапазон переменного тока от 20 до 100 Гц. Основная масса промышленного оборудования работает на частоте 50 Гц, входящей в этот опасный диапазон. Высокочастотные токи менее опасны. Токи высокой частоты могут вызвать лишь поверхностные ожоги, так как они распространяются только по поверхности тела.

Степень поражения организма во многом определяет путь, по которому электрический ток проходит через тело человека. Наиболее часты в практике варианты 1, 2, 5, 6, 7, показанные на рис. 2.1.

Рис. 2.1. Варианты путей прохождения электрического тока через тело человека: 1 — «рука—рука».; 2 — «рука—ноги»; 5 — «нога—нога»; 6 — «голова—ноги»; 7 — «голова—рука»

Человек дотрагивается двумя руками до токоведущих проводов или частей оборудования, находящихся под напряжением. В этом случае движение тока идет от одной руки к другой через легкие и сердце. Путь этот принято называть «рука — рука»;

Человек стоит двумя ногами на земле и прикасается одной рукой к источнику тока. Путь протекания тока в этом случае называют «рука — ноги». Ток проходит через легкие и, возможно, через сердце;

Человек стоит обеими ногами на земле в зоне стекания на землю тока от неисправного электрооборудования, выполняющего в данном случае роль заземлителя. Земля в радиусе до 20 м получает потенциал напряжения, уменьшающийся с удалением от заземлителя. Каждая из ног человека получает разный потенциал напряжения, определяемый удаленностью от неисправного электрооборудования. В результате возникает электрическая цепь «нога — нога», напряжение в которой называют шаговым;

Прикосновение головой к токоведущим частям может создать цепь, где путь тока будет «голова — руки» или «голова — ноги».

Наиболее опасными являются те варианты, при реализации которых в зону поражения попадают жизненно важные системы организма, — головной мозг, сердце, легкие. Это цепи: «голова — рука», «голова — ноги», «руки — ноги», «рука — рука».

Пример. Переменный ток частотой 50 Гц и напряжением 220 В, являющийся стандартным для отечественных электрических сетей, при прохождении по пути «рука — ноги» в зависимости от силы тока может оказывать различное воздействие. Так, если сила тока составляет 0,6—1,5 мА, он уже ощутим. Ему сопутствует слабый зуд, легкое дрожание пальцев. При силе тока 2,0—2,5 мА появляются болевые ощущения и сильное дрожание пальцев. При силе тока 5,0—7,0 мА возникают судороги кистей рук. Ток силой 20,0—25,0 мА — это уже неотпускающий ток. Человек не может самостоятельно оторвать руки от проводника, наблюдаются сильные боли и судороги, затрудненное дыхание. При силе тока 50,0—80,0 мА происходит паралич дыхания (при длительном протекании тока может возникнуть фибрилляция сердца). При 90,0—100,0 мА наступает фибрилляция. Через 2—3 с наступает паралич дыхания (табл. 2.1).

Таблица 2.1. Характер воздействия на человека при протекании через тело (участки тела) электрического тока

Протекание по телу человека постоянного тока напряжением менее 500 В вызывает болевое ощущение в месте соприкосновения с проводником, в суставах конечностей, болевой шок, ожоги. Однако он может привести и к остановке дыхания или сердечной деятельности. При напряжении 500 В и выше различий в воздействии постоянного и переменного токов практически не наблюдается.

Между током, протекающим через тело человека, и приложенным к нему напряжением существует нелинейная зависимость. При увеличении напряжения сила тока растет быстрее напряжения.

Степень опасности поражения электрическим током зависит от условий включения человека в электросеть. На производствах используют трехфазные электрические сети переменного тока (с изолированной нейтралью или с заземленной нейтралью) и однофазные электрические сети. Все они опасны, но у каждой степень опасности разная.

Для трехфазных сетей переменного тока с любым режимом нейтрали самым опасным является двухфазное прикосновение (одновременно к двум проводам исправной сети). Человек замыкает через свое тело два фазных провода и попадает под полное линейное напряжение сети. Ток при этом проходит по наиболее опасному пути «рука — рука». Сила тока максимальна, так как в сеть включается только очень невысокое (примерно 1000 Ом) сопротивление тела человека. Двухфазное прикосновение к действующим частям установки уже при напряжении 100 В может оказаться смертельным.

В случае прикосновении к проводу установки, находящейся в аварийном режиме (обрыв второго провода и замыкание фазы на землю), из-за перераспределения напряжений между фазами опасность серьезного поражения человека электрическим током несколько снижается.

Трехфазные электрические сети с заземленной нейтралью несколько менее опасны, чем сети с изолированной нейтралью. Такие сети обладают очень малым сопротивлением между нейтралью и землей, поэтому заземление нейтрали служит целям безопасности.

Наименее опасным всегда является прикосновение к одному из проводов исправной сети.

При падении оборванного провода на грунт или при повреждении изоляции и пробое фазы через корпус оборудования на землю, а также в местах расположения заземлителя происходит растекание тока замыкания в грунте. Оно подчиняется гиперболическому закону (рис. 2.2).

Рис. 2.2. Схема растекания тока замыкания в грунте: 1 — место падения на землю оборванного провода; 2 — кривая (гипербола) распределения потенциалов на поверхности земли при растекании тока; U3 — напряжение в точке замыкания

Так как грунт является существенным сопротивлением для растекания тока, все точки, расположенные на одной радиальной прямой, но на разных расстояниях от точки замыкания проводника на грунт, будут иметь разный потенциал. Он максимален у заземлителя, уменьшается по мере удаления от него и равен нулю за границей зоны растекания. На расстоянии 1 м от заземлителя падение напряжения в сухом грунте составляет уже 68 %, на расстоянии 10 м — 92 %. Нахождение человека в зоне растекания тока близко к заземлителю может быть опасным.

Выходить из опасной зоны необходимо по радиусу очень мелкими шагами. Согласно «Инструкции по технике безопасности при эксплуатации тяговых подстанций, пунктов электропитания и секционирования электрифицированных железных дорог» № ЦЭ-402, утвержденной МПС России 17.10.96 г., перемещаться в зоне растекания тока замыкания на землю без средств защиты (диэлектрических галош, бот) следует, передвигая ступни ног по земле и не отрывая их одну от другой. С увеличением длины шага увеличивается разница в потенциалах, под которыми находится каждая из ног. Образующееся за счет разности потенциалов в зоне растекания тока напряжение между двумя точками поверхности земли, которые отстоят друг от друга в радиальном направлении на расстоянии шага (0,8 м), называют шаговым напряжением. Путь тока при шаговом напряжении «нога — нога» не касается жизненно важных органов. Однако при значительном напряжении возникают судороги ног, человек падает. Электрическая цепь в этом случае замыкается через все тело упавшего.

В однофазных сетях постоянного тока наиболее опасным также является прикосновение человека одновременно к двум проводам, так как в этом случае ток, протекающий через тело человека, определяется только сопротивлением его тела.

Продолжительность воздействия тока часто служит фактором, от которого зависит исход поражения. Чем продолжительнее воздействует электрический ток на организм, тем тяжелее последствия. Через 30 с сопротивление тела человека протеканию тока падает примерно на 25 %, а через 90 с — на 70 %.

Исход поражения электрическим током зависит от следующих факторов: электрического сопротивления тела человека, силы протекающего через тело тока, времени воздействия тока, пути протекания тока, частоты и рода тока, индивидуальных особенностей организма человека, условий внешней (окружающей) среды и других факторов.

Величина тока, протекающего через тело человека, зависит от напряжения прикосновения U и сопротивления тела человека R.

Сопротивление тела человека, величина нелинейная, зависящая от многих факторов: сопротивления кожи и ее состояния; от величины тока и приложенного напряжения; от длительности протекания тока.

Наибольшим сопротивлением обладает верхний роговой слой кожи. В сухом и незагрязненном состоянии его можно рассматривать как диэлектрик: удельное сопротивление рогового слоя достигает 10 5 --10 6 Ом * м, что в тысячи раз превышает сопротивление других слоев кожи.

Сопротивление тела человека при сухой, чистой и неповрежденной коже колеблется от 1000 до 100 000 Ом, а сопротивление слоев тела составляет всего 500--700 Ом.

В качестве расчетной величины при переменном токе промышленной частоты сопротивление тела человека (R 4 ) принимается равным 1000 Ом. В реальных условиях сопротивление тела человека -- величина непостоянная и зависит от ряда факторов.

С ростом тока, проходящего через тело человека, его сопротивление уменьшается, так как при этом увеличивается нагрев кожи и растет потоотделение. По этой же причине снижается R 4 с увеличением длительности протекания тока. Чем выше приложенное напряжение, тем больше ток человека / ч, тем быстрее снижается сопротивление кожи человека.

С ростом напряжения сопротивление кожи уменьшается в десятки раз, а следовательно, уменьшается и сопротивление тела в целом; оно приближается к сопротивлению внутренних тканей тела, т. е. к своему наименьшему значению (300--500 Ом). Это можно объяснить электрическим пробоем слоя кожи, который происходит при напряжении 50--200 В.

Загрязнение кожи различными веществами, в особенности хорошо проводящими электрический ток (металлическая или угольная пыль, окалина и т. п.), снижает ее сопротивление.

Основной поражающий фактор электрического тока -- сила тока, проходящего через тело человека. Небольшие токи вызывают лишь неприятные ощущения. При токах, больших 10--15 мА, человек не способен самостоятельно освободиться от токоведущих частей и действие тока становится длительным (неотпускающий ток). При токе, равном 20--25 мА (50 Гц), человек начинает испытывать затруднение дыхания, которое усиливается с ростом тока. При действии такого тока в течение нескольких минут наступает удушье. При длительном воздействии токов величиной несколько десятков миллиампер и времени действия 15--20 с могут наступить паралич дыхания и смерть. Токи величиной 50--80 мА приводят к фибрилляции сердца, которая заключается в беспорядочном сокращении и расслаблении мышечных волокон сердца, в результате чего прекращается кровообращение и сердце останавливается. Действие тока величиной 100 мА в течение 2--3 с приводит к смерти (смертельный ток).

При невысоких напряжениях (до 100 В) постоянный ток примерно в 3--4 раза менее опасен, чем переменный частотой 50 Гц; при напряжениях 400--500 В опасность их сравнивается, а при более высоких напряжениях постоянный ток даже опаснее переменного.

Наиболее опасен ток промышленной частоты (20--100 Гц). Снижение опасности действия тока на живой организм заметно сказывается при частоте 1000 Гц и выше. Токи высокой частоты, начиная от сотен килогерц, вызывают только ожоги, не поражая внутренних органов. Это объясняется тем, что такие токи не способны вызывать возбуждение нервных и мышечных тканей.

Существенную роль в исходе поражения играет путь прохождения электрического тока через тело человека. Опасность поражения электрическим током сильно увеличивается при прохождении его через жизненно важные органы: сердце, легкие, головной мозг. Однако рефлекторное воздействие тока на них происходит и при иных путях его прохождения, хотя опасность поражения при этом резко снижается. К наиболее опасным таким путям относят петли «голова -- руки» и «голова -- ноги», к наименее -- петля «нога -- нога». Однако известны смертельные поражения, когда ток проходил по пути нога -- нога или рука -- рука.

Психическое и физическое состояние человека также оказывает влияние на тяжесть поражения электрическим током. При заболеваниях сердца, щитовидной железы и т. п. человек подвергается более сильному поражению при меньших значениях тока, так как в этом случае уменьшаются электрическое сопротивление тела человека и общая сопротивляемость организма внешним раздражениям. Отмечено, например, что для женщин пороговые значения токов примерно в 1,5 раза ниже, чем для мужчин. Это объясняется более слабым физическим развитием женщин. При применении спиртных напитков сопротивление тела человека падает, уменьшаются сопротивляемость организма человека и внимание. При собранном внимании сопротивление организма повышается.

На исход поражения электрическим током влияют условия внешней среды (температура, влажность) и окружающая обстановка (наличие токопроводящей пыли, едких паров и газов). Повышенная температура, влажность повышают опасность поражения электрическим током. Чем ниже атмосферное давление, тем выше опасность поражения. Сырость, едкие пары и газы разрушающе действуют на изоляцию электроустановок.

Электроустановки классифицируют по напряжению: с номинальным напряжением до 1000 В и свыше 1000 В. Безопасность обслуживания электрооборудования также зависит от факторов окружающей среды.

В зависимости от наличия условий, повышающих опасность воздействия тока на человека, все помещения по опасности поражения людей электрическим током делят на следующие классы:

* первый -- помещения без повышенной опасности, в которых отсутствуют условия, создающие повышенную и особую опасность;
* второй -- помещения с повышенной опасностью, характеризуются наличием в них хотя бы одного из перечисленных признаков: сырости (относительная влажность воздуха длительно превышает 75 %); высокой температуры (выше + 35 °С); токопроводящей пыли; токопроводящих полов; возможности одновременного прикосновения человека к имеющим соединения с землей металлоконструкциям зданий, с одной стороны, и металлическим корпусам электрооборудования -- с другой;
* третий -- помещения особо опасные, характеризующиеся следующими признаками: относительной влажностью воздуха, близкой к 100 % (визуально определяют наличием конденсата на внутренней поверхности строительных конструкций зданий и помещений); химически агрессивной средой; наличием одновременно двух или более признаков помещений с повышенной опасностью; а также территории размещения наружных электроустановок. По способу защиты человека от поражения электрическим током электротехнические изделия делят на пять классов: 0, 01,1, II, III.

К классу 0 относят изделия с номинальным напряжением более 42 В с рабочей изоляцией и не имеющих приспособлений для заземления. Бытовые приборы изготавливают по классу 0, так как они предназначены для работы в помещениях без повышенной опасности.

Класс 01 включает в себя изделия с рабочей изоляцией, элементом заземления. У провода для присоединения к источнику питания нет заземляющей жилы.

Класс I включает в себя изделия с рабочей изоляцией, элементом для заземления и проводом питания с заземляющей (зануляющей) жилой и штепсельной вилкой с заземляющим контактом.

К классу П относят изделия, имеющие у всех доступных прикосновению частей двойную или усиленную изоляцию относительно частей, нормально находящихся под напряжением, и не имеющие элементов заземления.

Класс III представляет собой изделия без внутренних и внешних электрических цепей с напряжением не выше 42 В.

Характер и последствия воздействия на человека электрического тока определяются электрическим сопротивлением тела человека, напряжением тока и продолжительностью воздействия электрического тока, зависят от щти прохождения тока через тело человека, рода и частоты электрического тока, а также от условий внешней среды.
Электрическое сопротивление тела человека. Тело человека является проводником электрического тока, правда, неоднородным по электрическому сопротивлению. Наибольшее сопротивление электрическому току оказывает кожа, поэтому общее сопротивление тела человека определяется главным образом величиной сопротивления кожи. Кожа состоит из двух основных слоев: наружного - эпидермиса - и внутреннего - дермы.
Наружный слой - в свою очередь имеет несколько слоев, из которых самый толстый верхний слой называется роговым.
Роговой слой в сухом незагрязненном состоянии можно рассматривать как диэлектрик. Его удельное объемное сопротивление достигает 105- 106 Ом м, в тысячи раз превышая сопротивление других слоев кожи (дермы) и внутренних тканей организма.
Сопротивление тела человека при сухой чистой и неповрежденной коже (измеренное при напряжении 15 - 20 В) колеблется в пределах от 3 до 100 кОм и более, а сопротивление внутренних слоев тела составляет всего 300 - 500 Ом.
Для проведения расчетов величину сопротивления тела человека принимают равной 1000 Ом.
В действительности сопротивление тела человека не является постоянным. Оно зависит от состояния кожи, окружающей среды, параметров электрической цепи и т.д.
Повреждения рогового слоя (порезы, царапины, ссадины) снижают сопротивление тела до 500 - 700 Ом, что увеличивает опасность поражения человека током.
Такое же влияние оказывает увлажнение кожи водой или потом. Поэтому работа с электроустановками влажными руками и в условиях, вызывающих увлажнение кожи, а также при повышенной температуре усугубляет опасность поражения человека током.
Загрязнение кожи вредными веществами, хорошо проводящими электрический ток (пыль, окалина), тоже приводит к снижению ее сопротивления.
Имеют значение площа 1ь контакта и место касания, поскольку сопротивление кожи неодинаково на разных участках тела. Наименьшим сопротивлением обладает кожа лица, шеи, ладоней и рук, особенно на стороне, обращенной к туловищу (подмышечных впадинах и др.). Кожа тыльной стороны кисти и подошв имеет сопротивление, во много раз превышающее сопротивление кожи других участков тела.
Сила тока и напряжение. Основным фактором, определяющим исход поражения человека электрическим током, является сила тока, проходящего через его тело (табл. 20.1). С увеличением силы тока сопротивление тела человека падает, так как усиливается местный нагрев кожи, что приводит к расширению сосудов, усилению снабжения этого участка кровью и увеличению потовыделения.
Напряжение, приложенное к гелу человека, также влияет на исход поражения, поскольку оно определяет значение силы тока, проходящего через человека, Рист напряжения приводит к пробою рогового слоя кожи, сопротивление кожи уменьшается в десятки
Таблица 20.1. Пороговые значения различных видов тока

* Мгновенная остановка сердца наступает при силе тока, равной 5 А.

раз, приближаясь к сопротивлению внутренних тканей (300 - 500 Ом), соответственно увеличивайся сила тока.
Род и частота электрического тока. Постоянный ток примерно в 4 - 5 раз безопаснее переменного. Это вытекает из сопоставления порогоьых значений ощутимого и неотпускающего постоянного и переменного токов. Но это справедливо лишь до напряжений 250 - 300 В. При ботее высоких значениях напряжения постоянный ток становится более опасным, чем переменный (с частотой 50 Гц).
Что касается переменного тока, то важное значение имеет его частота. С увеличением частоты переменного тока полное сопротивление тела уменьшается и при 10 - 20 кГц наружный слой кожи практически утрачивает сопротивление электрическому току, что также приводит к увеличению тока, проходящего через человека, а следовательно, повышается опасность поражения.
Наибольшую опасность представляет ток с частотой от 50 до 1000 Гц. При дальнейшем повышении частоты опасность поражения уменьшается и полностью исчезает при частоте 45 - 50 кГц. Эти токи опасны лишь с точки зрения ожогов. Снижение опасности поражения током с ростом частоты становится практически заметным при 1-2 кГц.
Продолжительность воздействия электрического тока. Длительное воздействие электрического тока приводит к тяжелым, а иногда смертельным поражениям человека.
Безопасным считается длительное воздействие тока силой 1 мА, при продолжительности действия до 30 с безопасен ток 6 мА.
Практически допустимыми с достаточно малой вероятностью поражения приняты следующие значения силы тока:
Длительность воздействия, с Сила тока, мА
1,0 50 7 70
0,5 100
0,2 250
Путь прохождения тока через тело человека. Этот фактор играет также существенную роль в исходе поражения, так как ток может пройти через жизненно важные органы - сердце, легкие, головной мозг и т.д.
Возможных п^тей прохождения тока через тело человека, которые называются также петлями тока, достаточно много. Наиболее часто встречающиеся петли тока - рука - рука, рука - ноги и нога - нога - представлены в табл. 20.2.
Наиболее опасны те, которые могут затрагивать область сердца, т. е. голова - руки и голова - ноги. Но они возникают относительно редко.
Таблица 20.2. Характеристика путей прохождения тока через тело человека, %

Индивидуальные свойства человека. Установлено, что физически здоровые и крепкие люди легче переносят электрические удары.
Повышенной восприимчивостью к электрическому току отличаются лица, страдающие болезнями кожи, имеющие заболевания сердечно-сосудистой системы, органов внутренней секреции и легких, нервные болезни и др.
Правилами безопасности при эксплуатации электроустановок предусматривается отбор персонала для обслуживания действующих электроустановок, исходя из состояния здоровья людей. С этой целью проводят медицинское освидетельствование лиц при поступлении их на работу, которое периодически повторяется один раз в два года с учетом перечня болезней и расстройств, являющихся противопоказанием к обслуживанию действующих электроустановок.
Условия внешней среды. Состояние окружающей воздушной среды, а также окружающая обстановка могут существенным образом влиять на опасность поражения током.
Сырость, токопроводящая пыль, наличие едких паров и газов, разрушающе действующих на изоляцию электроустановок, а также высокая температура окружающего воздуха, снижают электрическое сопротивление тела человека, что еще больше увеличивает опасность поражения током.
Воздействие тока на человека усугубляют также токопроводящие полы и близко расположенные к электрооборудованию металлические конструкции, имеющие связь с землей, так как при одновременном касании этого предмета и корпуса электрооборудования, случайно оказавшегося под напряжением, через человека пройдет гок большой силы.
В зависимости от перечисленных условий, повышающих опасность воздействия тока на человека, «Правилами устройства электроустановок» все помещения по опасности поражения людей электрическим током делят на четыре класса. Помещения без повышенной опасности. Характеризуются отсутствием условий, создающих повышенную или особую опасность (пп. 2 и 3). Помещения с повышенной опасностью. Характеризуются наличием одного из следующих условий:
а) сырость (когда относительная влажность воздуха длительное время превышает 75 %) или токопроводящая пыль;
б) токопроводящие полы (металлические, земляные, железобетонные, кирпичные и др.);
в) высокая температура (выше 35 °С);
г) возможность одновременного прикосновения человека к имеющим соединение с землей металлоконструкциям зданий, технологическим аппаратам, механизмам и т. п., с одной стороны, и к металлическим корпусам электрооборудования, с другой. Особо опасные помещения. Характеризуются наличием одного из нижеперечисленных условий:
а) особая сырость (при относительной влажности воздуха, близкой к 100%, когда потолок, стены, пол и предметы, находящиеся в помещении, покрыты влагой);
б) химически активная или органическая среда, разрушающая изоляцию и токоведущие части электрооборудования;
в) наличие одновременно двух или более условий повышенной опасности (п. 2). Территории размещения наружных электроустановок. По опасности поражения людей электрическим током эти территории приравниваются к особо опасным помещениям.
В химической промышленности многие производственные помещения являются особо опасными.
Кроме того, в зависимости от климатической среды, помещения подразделяют на: сухие (нормальные) с влажностью до 60 %, влажные (60 - 75 %), сырые (более 75%), особо сырые (с влажностью, близкой к 100 %), жаркие (при постоянной температуре выше 35 °С), пыльные, помещения с химически активной или органической средой.
Электрооборудование следует выбирать с учетом состояния окружающей среды и класса помещения по опасности поражения током, чтобы обеспечить необходимую степень безопасности людей при его обслуживании.
Так, электрическое оборудование, установленное в сырых, особо сырых и пыльных помещениях, а также в помещениях с химически активной средой, должно быть закрытого типа, иметь соответствующее исполнение: капле- или брызгозащищенное, пыленепроницаемое, продуваемое. Кроме того, материалы, из которого выполнено электрооборудование, должны быть коррозионностойкими, а металлические части - надежно защищены лакокрасочным или гальваническим покрытием.
Электрооборудование и электрические сети, размещаемые в помещениях с химически активной средой, а также места их прокладки следует выбирать с учетом исполнения и покрытия, обеспечивающего их защиту от воздействия агрессивной среды.
Во взрывоопасных зонах"всех классов с химически активными средами применяют провода и кабели с поливинилхлоридной изоляцией, а также провода с резиновой и кабели с резиновой и бумажной изоляцией в свинцовой или поливинилхлоридной оболочке. Использование проводов и кабелей с полиэтиленовой изоляцией в любых оболочках и покрытиях запрещено.

Воздействие на организм. Факторы, определяющие опасность поражения электрическим током

С увеличением энерговооруженности химических предприятий возрастает число людей, контактирующих с электрооборудованием, контрольно-измерительными приборами, осветительными устройствами и т. д. Поскольку на предприятиях с электроустановками, работающими при напряжении до 1000 В, могут контактировать практически все работающие, возможность поражения электрическим током повышается, особенно если электротехническое оборудование неисправно или эксплуатируется с нарушением "Правил устройства электроустановок" (ПУЭ).

Кроме того, опасность поражения электротоком отличается от прочих производственных опасностей (токсичные вещества, нагретые поверхности, шум и т. д.) тем, что человек не в состоянии се обнаружить дистанционно без специальных измерительных приборов.

Что же касается установок, работающих при напряжении выше 1000 В, то, как правило, или они ограждены, или с ними работают люди, имеющие специальную подготовку.

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

термическое - ожоги, нагрев кровеносных сосудов, нервов;
электролитическое - разложение крови и лимфатической жидкости, т. с. значительное изменение их физико-химических свойств;
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. с. 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 токоведушими частями; может быть поверхностный (характерен для токов промышленной частоты до 100 Гц) или внутренний (для токов с частотой в десятки и сотни кГц). Количество тепла, выделяемого в ткани человека, в этом случае определяется законом Джоуля - Ленца (в Дж)

Q=IчRчt, (8.1)

где Iч - сила тока, проходящею через тело человека. А; Rч - 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 дутой, 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, величины и рода напряжения, электрического сопротивления тела человека, длительности протекания тока, а также от здоровья и индивидуальных особенностей человека, 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 нс оказывают раздражающего действия на ткани и нс 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 Rч 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 Rч = 1000 Ом безопасным напряжением будет Uбез = RчIч = 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-c 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 создаст 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, поп, 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 участки пропитки полимерных материалов, химической чистки прессформ, гальванические цехи для металлизации пластмасс, клеевые цехи, душевые и т. п.

Характер и последствия воздействия на человека электрического тока зависят от следующих факторов:

Значение тока, проходящего через тело человека,

Электрического сопротивления человека,

Уровня приложенного к человеку напряжения,

Продолжительности воздействия электрического тока,

Пути тока через тело человека,

Рода и частоты электрического тока,

Условий внешней среды и других факторов.

Электрическое сопротивление тела человека.

Тело человека является проводником электрического тока, правда, неоднородным по электрическому сопротивлению. Наибольшее сопротивление электрическому току оказывает кожа, поэтому сопротивление тела человека определяется главным образом сопротивлением кожи.

Кожа состоит из двух основных слоев: наружного – эпидермиса и внутреннего – дермы. Наружный слой – эпидермис, в свою очередь, имеет несколько слоев, из которых самый толстый верхний слой называется роговым. Роговой слой в сухом незагрязненном состоянии можно рассматривать как диэлектрик: его объемное удельное сопротивление достигает 10 5 – 10 6 Ом·м, что в тысячи раз превышает сопротивление других слоев кожи, сопротивление дермы незначительно: оно во много раз меньше сопротивления рогового слоя.

Сопротивление тела человека при сухой, чистой и неповрежденной коже (измеренное при напряжении 15-20 В) колеблется от 3 до 100 кОм и более, а сопротивление внутренних слоев тела составляет всего 300-500Ом.

В качестве расчетной величины при переменном токе промышленной частоты применяют сопротивление тела человека, равное 1000 Ом.

В действительных условиях сопротивление тела человека не является постоянной величиной. Оно зависит от ряда факторов, в том числе от состояния кожи, состояния окружающей среды, параметров электрической цепи и др.

Повреждения рогового слоя (порезы, царапины, ссадины и др.) снижают сопротивление тела до 500-700 Ом, что увеличивает опасность поражения человека током. Такое же влияние оказывает увлажнение кожи водой или потом.

Загрязнение кожи вредными веществами, хорошо проводящими электрический ток (пыль, окалина и т.п.) приводят к снижению ее сопротивления.

На сопротивление тела оказывает влияние и площадь контактов, а также место касания, так как у одного и того же человека сопротивление кожи неодинаково на разных участках тела. Наименьшим сопротивлением обладает кожа лица, шеи, рук на участке выше ладоней и, в особенности на стороне, обращенной к туловищу, подмышечных впадинах, тыльной стороны кисти и др. Кожа ладоней и подошв имеет сопротивление, во много раз превышающее сопротивление кожи других участков тела.

С увеличением тока и времени его прохождения сопротивление тела человека падает, так как при этом усиливается местный нагрев кожи, что приводит к расширению ее сосудов, к усилению снабжения этого участка кровью и увеличению потовыделения.

С ростом напряжения, приложенного к телу человека, сопротивление кожи уменьшается в десятки раз, приближаясь к сопротивлению внутренних тканей (300-500 Ом). Это объясняется электрическим пробоем рогового слоя кожи, увеличением тока, проходящего через кожу.

С увеличением частоты тока сопротивление тела будет уменьшаться, и при 10-20 кГц наружный слой кожи практически утрачивает сопротивление электрическому току.

Величина тока. Основным фактором, обуславливающим исход поражения электрическим током, является сила тока, проходящего через тело человека. Характер воздействия тока на человека в зависимости от силы и вида тока приведен в Таблице 7.1

Таблица 7.1.

Характер воздействия тока на человека (путь тока рука – нога, напряжение 220 В)

	Переменный ток, 50 Гц	Постоянный ток
	Начало ощущения, легкое дрожание пальцев	Ощущений нет
	Начало болевых ощущений	Ощущений нет
	Начало судорог в руках	Зуд, ощущение нагрева
	Судороги в руках, трудно, но можно оторваться от электродов	Усиление ощущения нагрева
	Сильные судороги и боли, неотпускающий ток, дыхание затруднено
	Паралич дыхания	Судороги рук, затруднение дыхания
		Паралич дыхания при длительном протекании тока
	То же, за меньшее время	Фибрилляция сердца при действии тока в течение 2-3 с, паралич дыхания

Ощутимый ток – электрический ток, вызывающий при прохождении через организм ощутимые раздражения. Ощутимые раздражения вызывает переменный ток силой 0,6-1,5 А и постоянный – силой 5-7 А. Указанные значения являются пороговыми ощутимыми токами; с них начинается область ощутимых токов.

Неотпускающий ток – электрический ток, вызывающий при прохождении через человека непреодолимые судорожные сокращения мышц руки, в которой зажат проводник. Пороговый не отпускающий ток составляет 10-15 мА переменного тока и 50-60 мА постоянного тока. При таком токе человек уже не может самостоятельно разжать руку, в которой зажата токоведущая часть и оказывается как бы прикованным к ней.

Фибрилляционный ток – электрический ток, вызывающий при прохождении через организм фибрилляцию сердца. Пороговый фибрилляционный ток составляет 100 мА переменного тока и 300 мА постоянного тока при длительности воздействия 1-2 с. по пути рука-ноги или рука-рука. Фибрилляционный ток может достичь 5А. Ток больше 5А фибрилляцию сердца не вызывает. При таких токах происходит мгновенная остановка сердца.

Продолжительность воздействия электрического тока . Существенное влияние на исход поражения оказывает длительность прохождения тока через тело человека. Опасность поражения током вследствие фибрилляции сердца зависит от того, с какой фазой сердечного цикла совпадает время прохождения тока через область сердца. Если длительность прохождения тока равна или превышает время кардиоцикла (0,75-1с), то ток «встречается» со всеми фазами работы сердца (в том числе наиболее уязвимой), что весьма опасно для организма. Если же время воздействия тока меньше продолжительности кардиоцикла на 0,5 с или более, то вероятность совпадения момента прохождения тока с наиболее уязвимой фазой работы сердца, а, следовательно, и опасность поражения резко уменьшаются. Указанное обстоятельство используется в быстродействующих устройствах защитного отключения, где время срабатывания менее 0,2 с.

Путь тока через тело человека. Играет существенную роль в исходе поражения, так как ток может пройти через жизненно важные органы: сердце, легкие, головной мозг и др. Влияние пути тока на исход поражения определяется также сопротивлением кожи на различных участках тела.

Возможных путей тока в теле человека, которые также называются петлями тока, достаточно много. Наиболее часто встречающиеся петли тока: рука-рука, рука-ноги, нога-нога. Наиболее опасны петли голова-руки и голова-ноги.

Род и частота электрического тока . Постоянный ток примерно в 4-5 раз безопаснее переменного. Это положение справедливо лишь для напряжений до 250-300В. При более высоких напряжениях постоянный ток более опасен, чем переменный (с частотой 50 Гц).

С увеличением частоты переменного тока полное сопротивление тела уменьшается, что приводит к увеличению тока, проходящего через человека, следовательно, опасность поражения увеличивается.

Условия внешней среды. Сырость, токопроводящая пыль, едкие пары и газы, разрушающе действующие на изоляцию электроустановок, а также высокая температура окружающего воздуха понижают электрическое сопротивление тела человека, что еще больше увеличивает опасность поражения его током.

В зависимости от наличия перечисленных условий, повышающих опасность воздействия тока на человека, все помещения делят по опасности поражения человека электрическим током на следующие классы: (Таблица 7.2.)

Таблица 7.2.

Классификация помещений по опасности поражения электрическим током

Критерии безопасности электрического тока. При проектировании, расчете и эксплуатационном контроле защитных систем руководствуются допустимыми значениями тока при данном пути его протекания и длительности воздействия в соответствии с ГОСТ 12.1.038-82.

При длительном воздействии допустимый ток принят в 1 мА. При продолжительности воздействия до 30 с – 6 мА. При воздействии 1 с и менее величины токов приведены в таблице 7.3., однако, они не могут рассматриваться как обеспечивающие полную безопасность, и принимаются в качестве практических допустимых с достаточно малой вероятностью поражения.

Таблица 7.3.

Практически допустимые величины тока

Эти токи считаются допустимыми для наиболее вероятных путей их протекания в теле человека: рука-рука, рука-ноги, и нога-нога.