49

В.С. РОЗАНОВ

БЕЗОПАСНОСТЬ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ

ЭЛЕКТРОБЕЗОПАСНОСТЬ

МОСКВА 1999

ВВЕДЕНИЕ

Использование электроэнергии на производстве, в сельском хозяйстве и в быту постоянно расширяется. Растет и число лиц, связанных с эксплуатацией электрооборудования и подвергающихся потенциальной опасности поражения электрическим током. Электрический ток в отличие от многих других опасных факторов не имеет характерных внешних признаков, по которым его заранее можно обнаружить, и_; поэтому, особенно опасен для человека. Воздей­ствие электрического тока на человека часто закан­чивается местными или (и) общими травмами различной тяжести, а во многих случаях и смертельным исходом. Поэтому вопросы безопасности труда при эксплуатации электрооборудования приобретают все большее значение.

Техника безопасности в электроустановках (электро­безопасность) - это система организационных и техни­ческих мероприятий и средств, обеспечивающих защиту людей от опасного воздействия электрического тока, электрической дуги и других факторов (пожар, взрыв и т.д.). Применяемые способы и средства защиты предназначены для обеспечения недоступности токопроводящих частей электроустановок, исключения возможности случайного прикосновения к ним, устранения опасности поражения при замыкании сети на корпус электрооборудования или землю, предотвращения ошибочных действий персонала в процессе работы.

Выбор способов и средств электрозащиты регламенти­рован ГОСТами ССБТ [2-4] и новыми государственными стандартами, разработанными на основе комплекса стан­дартов Международной электротехнической комиссии МЭК 364 "Электрические установки зданий" [7-10]. До приведения "Правил устройства электроустановок" (ПУЭ) [1] в соответствие с комплексом стандартов, ПУЭ приме­няют в части требований, не противоречащих ГОСТам. В данном учебном пособии приведены сведения о ви­дах действия электрического тока на человека и элек­тротравмах, изложены требования безопасности. Даны методики оценки опасности включения человека в различные цепи электрического тока, рассмотрены организационные и технические средства защиты и методы их расчета.

1-Виды и физиология электротравм

В процессе протекания по живой ткани электричес­кий ток производит термическое, электролитическое, механическое и биологическое действия.

Термическое действие проявляется в ожогах участков кожи, нагреве до высокой температуры кровеносных со­судов и внутренних органов, находящихся на пути про­текания электрического тока, что вызывает в них серьезные функциональные расстройства.

Электролитическое действие выражается в разложении органических жидкостей, в том числе и крови, что при­водит к изменениям их физико-химического состава.

Механическое действие проявляется в расслоениях и разрывах живых тканей и сосудов организма в результа­те электродинамического эффекта и мгновенного взрывоподобного образования пара от перегретых током ткане­вой жидкости и крови.

Биологическое действие выражается в раздражении и возбуждении живых тканей организма.

В результате таких действий электрического тока на человека возможно возникновение различных электро­травм. Их условно можно разделить на местные (наблюдаются у 20% пострадавших) и общие (возникают у 25%). У 55% пораженных электрическим током возникают одновременно и общие, и местные травмы.

Местные травмы:

Электрический ожог - самая распространенная мест­ная травма, возникает у большей части пострадавших (63%). В зависимости от условий может произойти кон­тактный (токовый) ожог за счет нагрева тканей при протекании тока непосредственно через тело человека и дуговой, обусловленный воздействием на человека элек­трической дуги (с t > 3000°С) . Контактный ожог в основном происходит в электроустановках относительно небольшого напряжения (до 1000В) и образуется пример­но у 38% пострадавших. В большинстве случаев это ожо­ги 1 и 2 степени; при напряжениях выше 380 В возника­ют и более тяжелые ожоги - 3 и 4 степеней.

Электрические знаки (метки) возникают на коже в местах входа и выхода тока из тела человека в виде пятен серого или бледно-желтого цвета. Эти знаки по­являются примерно у 11% пострадавших от тока.

Металлизация кожи - проникновение в верхние слои кожи мельчайших частиц металла, расплавившегося под действием электрической дуги. Поражаются обычно от­крытые участки тела, руки, лицо(у 10% пострадавших).

Механические повреждения происходят (примерно у 1% пострадавших от тока) из-за непроизвольных судорожных сокращений мышц под действием тока. В результате мо­гут возникнуть разрывы сухожилий, сосудов, тканей и кожи, вывихи суставов и даже переломы костей.

Общие электротравмы, так называемые электрические удары, воздействуют на весь организм. Под электриче­ским ударом понимают возбуждение живых тканей орга­низма током и непроизвольные судорожные сокращения различных мышц тела. При сильных сокращениях возможно нарушение работы сердца, легких, центральной нервной системы (без потери или с потерей сознания). Так, могут возникнуть или обостриться сердечно-сосудистые заболевания, а также нервные заболевания. Возможна фибрилляция сердца, когда волокна сердечной мышцы (фибриллы миокарда) сокращаются хаотично. Движение крови прекращается. Наступает кислородное голодание и гибель клеток коры головного мозга (нейронов) че­рез 4-6 мин. после поражения сердца. У человека на­блюдается отсутствие всех признаков жизни. Если в те­чение этого времени оказать пострадавшему соответствующую помощь и восстановить работу сердца, то возможно оживление. Поэтому этот период называют клинической (мнимой) смертью. В более поздние сроки наступает необратимая биологическая смерть.

Нарушение дыхания выражается в виде удушья (асфиксии) в результате судорожного сокращения мышц груди при прохождении тока (удушье от недостатка кис­лорода и избытка углекислоты). В конечном итоге ас­фиксия приводит к клинической, а затем и к биологи­ческой смерти.

Третьей причиной смерти в результате электрическо­го удара может быть электрический шок - тяжелая нервно-рефлекторная реакция на чрезмерное раздражение то­ком, приводящая к глубоким расстройствам кровообра­щения, дыхания, обмена веществ. Шоковое состояние длится от десятков минут до суток. После этого может наступить полное угасание жизненно важных функций.

Электрический удар является основной причиной смерти при поражениях током ( примерно в 85% от всех смертельных случаев).

2.Токи поражения, критерии электробезопасности и средства защиты

2.1.Характер воздействия токов на человека. При поражении человека электрическим током основ­ным поражающим фактором является ток, проходящий че­рез его тело. Вместе с тем, исход поражения опреде­ляется длительностью прохождения тока, его частотой, а также некоторыми другими факторами.

Условно различают три ступени воздействия тока: -ощутимый ток - вызывает ощутимые раздражения; -неотпускающий ток - вызывает непреодолимые судорожные сокращения мышц руки, в которой зажат проводник с током;

-фибрилляционный ток - вызывает фибрилляцию сердца. Пороговыми называются наименьшие значения токов, вызавающих соответствующие реакции:

Пороговый ощутимый ток не может вызывать поражения человека и в этом смысле он не опасен. Однако дли­тельное ( в течении нескольких минут) прохождение та­кого тока через человека может отрицательно сказаться на его здоровье и поэтому не допустимо.

Пороговый неотпускающий ток также не вызывает не­медленного поражения человека. Но он более опасен и при длительном прохождении из-за снижения сопротивле­ния тела человека ток растет, в результате усиливают­ся болевые ощущения и могут возникнуть нарушения ра­боты сердца и легких и даже наступить смерть.

Пороговый фибрилляционный ток опасен для человека, поскольку через 1-3с после начала его воздействия мо­жет быть нарушена нормальная работа сердца.

Длительное (несколько секунд) действие большого тока вызывает не только остановку сердца и прекраще­ние дыхания, но и приводит к обширным и глубоким ожо­гам тела и другим тяжелым повреждениям.

Исход поражения человека электрическим током зависит от многих факторов: рабочего напряжения сети; сопротивления всех элементов цепи тока, в т.ч. тела человека; длительности воздействия; пути тока в теле человека; состояния человека; условий окружающей сре­ды; фазы сердечного цикла и фазы приложенного напряжения в момент включения человека в цепь.

2.2-Сопротивление тела человека

Сопротивление тела человека у разных людей различ­но. Неодинаковым оказывается оно и у одного и того же человека в разных условиях. При сухой, чистой и непо­врежденной коже сопротивление тела (при 15-20 В) ко­леблется в пределах примерно 3-100 кОм, сопротивление внутренних тканей составляет лишь 300-500 Ом.

Сопротивление тела человека можно условно считать состоящим из трех последовательно включенных сопро­тивлений: из активного и емкостного сопротивлений ко­жи на входе и выходе тока и сопротивления внутренних тканей.

Рис.1. Эквивалентная схема сопротивления тела человека

Таким образом, сопротивление тела человека величи­на комплексная, а выражение для него имеет вид:

Емкость C_h при частоте 50Гц колеблется в пределах от сотен пФ до нескольких мкФ.

Сопротивление кожи, а следовательно и всего тела человека, резко уменьшается при повреждении ее рого­вого слоя, увлажнении (пот, влага), загрязнении. Оно зависит и от состояния самого человека. Кроме того, сопротивление также снижается при увеличении прило­женного к человеку напряжения (рис.2а), частоты тока (рис.26), увеличении времени протекания тока (рис,2в) и увеличении плотности контакта кожи с электродами при замере сопротивления (рис.2г). Сопротивление также зависит от места приложения электродов к телу человека, их площади, рода и значения тока, состояния окружающих условий.

Сухая кожа

Влажная кожа

t,c

Р,Па

Рис.2 Зависимости сопротивления тела человека от различных факторов

В нашей стране приняты в качестве расчетных R_h = 1000 Ом при U_пр = 50 В и выше и R_h = 1000 Ом при U_np= 36 В [5].

Путь тока возможен по схеме рука-рука, рука-нога и др. Но во всех случаях имеется опасность поражения сердца - наиболее уязвимого для тока органа.

Приложенное напряжение опасно даже малое (12-ЗбВ), если цепь тока проходит через уязвимые точки на шее, виске, подмышечных впадинах, тыльной стороне ладони, голени и др., имеющие наименьшие сопротивления.

2.3.Критерии электробезопасности