Факторы определяющие исход поражения электрическим током. Воздействие на организм. Факторы, определяющие опасность поражения электрическим током Факторы опасности поражения электрическим током

Степень поражения человека при прохождении через него электрического тока зависит от силы электрического тока, рода и значения напряжения, частоты электрического тока, пути прохождения тока через организм человека, продолжительности действия, условий внешней среды, электрического сопротивления тела человека.

2.1. Сила тока

Сила тока является основным поражающим фактором. Установлены следующие пороговые значения силы тока:

1. ток ощутимый составляет 0,5–1,5 мА для переменного (f = 50 Гц) и 5–7 мА для постоянного тока, при этом характерно легкое покалывание, слабый зуд при переменном токе и ощущение нагрева кожи на участке, касающемся токопроводящей части, при постоянном токе;

2. ток неотпускающий составляет 10 – 15 мА для переменного и 50 – 80 мА для постоянного тока, при этом характерна едва переносимая боль с непроизвольным сокращением мышц предплечья, невозможность разжать руку;

3. ток фибрилляционный (смертельный) составляет 80–100 мА и более для переменного и 300 мА для постоянного тока, при этом возникает фибрилляция сердца, т.е. хаотические, быстрые и разновременные сокращения волокон сердечной мышцы (фибрилл), при которых сердце перестает работать как насос и не в состоянии обеспечить движение крови по кровеносным сосудам, что влечет за собой недостаток кислорода, это, в свою очередь, приводит к прекращению дыхания, вследствие чего наступает смерть.

2.2.Продолжительность воздействия электрического тока

Анализ опытов над животными показывает прямую зависимость длительности прохождения электрического тока через организм на исход поражения. Такая зависимость объясняется тем, что с увеличением продолжительности воздействия тока на живую ткань возрастает значение тока, накапливаются последствия воздействия электрического тока и, наконец, повышается вероятность совпадения моментов прохождения тока через сердце с уязвимой фазой Т сердечного цикла (кардиоцикла).

Возрастание значения тока обусловлено уменьшением сопротивления организма. Последствия воздействия тока на живой организм выражаются в нарушении функций центральной нервной системы, изменении состава крови, местном разрушении тканей под влиянием выделяющегося тепла, нарушении работы сердца и легких.

Каждый цикл сердечной деятельности состоит из двух периодов: диастолы , когда желудочки сердца, находясь в расслабленном состоянии, заполняются кровью, и систолы , когда сердце, сокращаясь, выталкивает кровь в артериальные сосуды. Наиболее уязвимым сердце становится в фазе Т (0,2 с), когда заканчивается сокращение желудочков в диастоле и они переходят в расслабленное состояние. Весь период кардиоцикла составляет 0,75 – 1,0 с. Поэтому если во время фазы Т через сердце проходит электрический ток, то, как правило, возникает фибрилляция сердца.

Согласно ГОСТ 12.1.038–82 в зависимости от длительности протекания электрического тока через тело человека установлены предельно допустимые значения силы тока для переменного тока частотой 50 Гц: 500 мА в течение 0,1 с и 50 мА в течение 1 с.

Характер и последствия воздействия на человека электрическо­го тока зависят от следующих факторов: электрического сопротивления тела человека; величины напряжения и тока; продолжительности воздействия электрического тока; пути тока через тело человека; рода и частоты электрического тока; 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 сопротивление тела человека определяется главным образом сопротивлением кожи.

Кожа состоит из двух основных слоев: наружного - эпидермиса и внутреннего - дермы. Наружный слой - эпидерма в свою очередь имеет несколько слоев, из которых самый толстый верхний слой называется роговым. Роговой слой в сухом и незагрязненном состоянии можно рассматривать как диэлектрик: его удельное объемное сопротивление достигает 10 5 -10 6 Ом-м, т. е. в тысячи раз превышает сопротивление других слоев кожи и внутренних тканей организма. Сопротивление внутреннего слоя кожи - 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 - 500 Ом.

Внутреннее сопротивление тела считается активным. Его величина зависит от площади участка тела, по которому проходит ток.

Наружное сопротивление тела состоит как бы из двух параллельно включенных сопротивлений: активного и емкостного. В практике обычно пренебрегают емкостным сопротивлением, которое незначительно, и считают сопротивление тела человека чисто активным и неизменным.

В качестве расчетной величины при переменном токе промышленной частоты применяют активное 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.

Повреждение 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. Поэтому, работа с электроустановками влажными руками или в условиях, вызывающих увлажнение кожи, а также при повышенной температуре, вызывающей усиленное потовыделение, усугубляет опасность поражения человека током.

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

На сопротивление тела оказывает влияние 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 и напряжения. Основным фактором, обусловливающим исход поражения электрическим током, является сила тока, проходящего через тело человека.

Напряжение, приложенное к телу человека, также влияет на исход поражения, поскольку оно определяет значение тока, проходящего через человека.

Таблица 1. Пороговые пределы токов различной величины

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

Для переменного тока играет роль также и его частота. С увеличением частоты переменного тока полное сопротивление тела уменьшается, что 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 сохраняют опасность ожогов. Снижение опасности поражения током с ростом частоты становится практически заметным при 1 - 2 кГц.

Продолжительность воздействия электрического тока. Существенное влияние на исход поражения оказывает длитель­ность прохождения тока через тело человека. Продолжительное действие тока приводит к тяжелым, а иногда смертельным поражениям.

Влияние длительности прохождения тока через тело человека на исход поражения можно оценить эмпирической формулой:

I h = 50/t,

где I h - ток, проходящий через тело человека, мА; t - продолжительность прохождения тока, с.

Эта формула действительна в пределах 0,1-1,0 с. Ее используют для определения предельно допустимых токов, проходящих через человека по пути рука - ноги, необходимых для расчета защитных устройств.

При длительном воздействии допустимый безопасный ток принят в 1 мА.

При продолжительности воздействия до 30 с -б мА.

При воздействии 1 с и менее величины токов приведены ниже, однако они не могут рассматриваться как обеспечивающие полную безопасность и принимаются в качестве практически допустимых с достаточно малой ве­роятностью поражения:

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

Безопасными значениями тока при данном пути его протекания и длительности воздействия в соответствии с ГОСТ 12.1.038 - 82 руководствуются при проектировании, расчете и эксплуатационном контроле защитных систем

Путь тока через тело человека. Путь прохождения 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 называются также петлями тока, достаточно много. Наиболее часто встречающиеся петли тока: рука - рука, рука - ноги, и нога - нога (табл. 15.1).

Наиболее опасны петли голова - руки и голова - ноги, но эти петли возникают относительно редко.

Таблица 15.1. Характеристика путей тока в теле 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, сердечно-сосудистой системы, органов внутренней секреции, легких, нервными болезнями и др.

Правила техники безопасности при эксплуатации электроустановок предусматривают отбор персонала для обслуживания действующих электроустановок по состоянию здоровья. С этой целью проводится медицинское освидетельствование лиц при поступлении на работу и периодически 1 раз в два года в соответствии со списком болезней и расстройств, препятствующих допуску 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, 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.

Воздействие тока на человека усугубляют также токопроводящие полы и близко расположенные к электрооборудованию металлические конструкции, имеющие связь с землей, так как в случае одновременного касания к этим предметам и корпусу электрооборудования, случайно оказавшемуся под напряжением, через человека пройдет ток большой силы.

В зависимости от наличия перечисленных условий, повышающих опасность воздействия тока на человека, «Правила устройства электроустановок» делят все помещения по опасности поражения людей электрическим током на следующие классы: без повышенной опасности, с повышенной опасностью, особо опасные, а также территории размещения наружных электроустановок.

1. Помещения без повышенной опасности характеризуются отсутствием условий, создающих повышенную или особую опасность (п.п. 2 и 3).

2. Помещения с повышенной опасностью характеризуются наличием в них одного из следующих условий, создающих повышенную опасность:

а) сырости (относительная влажность воздуха длительно превышает 75%) или токопроводящей пыли;

б) токопроводящих полов (металлические, земляные, железобетонные, кирпичные и др.);

в) высокой температуры (выше +35 °С);

г) возможности одновременного прикосновения человека к имеющим соединения с землей металлоконструкциям зданий, технологическим аппаратам, механизмам и т. п., с одной стороны, и к металлическим корпусам электрооборудования - с другой.

3. Особо опасные помещения характеризуются наличием одного из следующих условий, создающих особую опасность:

а) особой сырости (относительная влажность воздуха близка к 100%: потолок, стены, пол и предметы в помещении покрыты влагой);

б) химически активной или органической среды (разрушающей изоляцию и токоведущие части электрооборудования);

в) одновременно двух или более условий повышенной опасности (п. 2).

4. 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.

Электрооборудование следует выбирать с учетом состояния окружающей среды и класса помещения по опасности поражения током, чтобы обеспечить необходимую степень безопасности при его обслуживании.

Так. например, электрическое оборудование, устанавливаемое в сырых, особо сырых и пыльных помещениях, а также в помещениях с химически активной средой, должно быть закрытого типа и иметь соответствующее исполнение: капле- или брызгозащищенное, пыленепроницаемое, продуваемое и т. п.

Электрооборудование и электрические сети, размещаемые в помещениях с химически активной средой, должны выбираться с учетом соответствующего исполнения или покрытия, обеспечивающего защиту их от воздействия этой среды. При выборе мест прокладки электрических сетей и способов защиты их от коррозии следует учитывать свойства окружающей среды.

Для защиты электрооборудования от воздействия химически активной среды необходимо, чтобы оно соответствовало условиям эксплуатации; материал, из которого выполнено электрооборудование, должен быть коррозионностойким; металлические части должны быть надежно защищены лакокрасочным или гальваническим покрытием.

В условиях воздействия химически активных сред следует применять электрооборудование химически стойкого исполнения.

Во взрывоопасных зонах всех классов с химически активными средами должны применяться провода и кабели с поливинилхлоридной изоляцией, а также провода с резиновой изоляцией и кабели с резиновой и бумажной изоляцией в свинцовой или поливинилхлоридной оболочке. Применение проводов и кабелей с полиэтиленовой изоляцией при любых оболочках и покровах запрещается.

Чтобы обеспечить надежную работу электрооборудования в химически активных средах, необходимо исключить возможность проникновения химически активных реагентов в оболочки электрооборудования и применять специальные конструкционные материалы и защитные покрытия. Конструкция вводных устройств электрооборудования должна обеспечивать защиту токоведущих частей, изоляции и мест соединений от воздействия химически активных сред, для которых оно предназначено.

Степень вредного воздействия электрического тока на человека при его поражении зависит от: - индивидуальных особенностей организма; - общего элек­трического сопротивления тела (проводимости); - напряжения и рода тока; - пути прохождения тока через тело человека; - продолжительности воздействия; - условий внешней среды (температура, влажность, запы­ленность) и других факторов.

Индивидуальные особенности людей в значительной степени определяют исход поражения. Ток, вызывающий лишь слабые ощущения у одного человека, может быть неотпускающим для другого.

Неотпускающий ток – это электрический ток, вызывающий при прохождении через человека непреодолимые судорожные сокращения мышц руки, в которой зажат проводник.

Характер воздействия при одном и том же значении тока зависит от состояния нервной системы и всего организма в целом, а также от массы человека и его физического развития. Проявление индивидуальных особенностей организма человека выражается в физическом и психическом состоянии организма:

Высо­кая или низкая активность; - степень концентрации внимания; - безволие, утомление, алкогольное опьянение; - ослабление организма в связи с болезнью. При снижении жизненного тонуса организма опасность по­ражения электрическим током возрастает.

Общее электрическое сопротивление человеческого организмаскладывается из сопротивлений участков тела, расположенных на пути тока. Основным сопротивлением в цепи тока через тело человека является верхний роговой слой кожи. Сопротивление тела человека меняется в широких пределах и зависит от: - состояния кожи (сухая, влажная, чистая, поврежденная и т.п.); - плотности контакта; - площади контакта; - величины тока через человека и приложенного напряжения; - частоты тока; - времени воздействия тока на человека.

В связи с большими различиями значений сопротивления тканей человека и невозможностью заранее предвидеть место контакта тела человека с токоведущей частью оборудования определить поражающую величину силы тока невозможно. Поэтому для оценки безопасных усло­вий исходят из допустимого напряжения.

Безопасное напряжение (малое напряжение) – это номинальное напряжение не более 42В, применяемое в целях уменьшения опасности поражения электрическим током. Однако, с учетом требований Международного электротехнического комитета (МЭК) уточняют понятие безопасного напряжения как сверхнизкое (малое) напряжение . Оно составляет напряжение, не превышающее 50В переменного тока и 120В постоянного тока.

Установлено, что переменный ток частотой 50-60 Гц более опасен, чем постоянный. Это следует также из таблицы 1, так как одни и те же воздействия вызываются большими значениями постоянного тока, чем переменного. Однако даже небольшой постоянный ток, ниже порога ощущения, при быстром разрыве цепи дает очень резкие удары, иногда вызывающие судороги мышц рук. Путь , по которому электрический ток проходит через тело чело­века, во многом определяет степень поражения организма. Возможны следующие варианты направлений движения тока по телу человека: - человек обеими руками дотрагивается до токоведущих проводов (частей оборудования), в этом случае возникает направление движения тока от одной руки к другой, то есть "рука - рука"; - при касании одной рукой к источнику путь тока замыкается через обе ноги на землю "рука - ноги"; - при пробое изоляции токоведущих частей оборудования на корпус руки работающего оказываются под напряжением, вместе с тем стекание тока с корпуса оборудования на землю приводит к тому, что и ноги оказываются под напряжением, но с другим потенциалом, так возникает путь тока "руки - ноги";

При стекании тока в землю от неисправного электрооборудования земля поблизости получает изменяющийся потенциал напряжения, и человек, вступивший обеими ногами на такую землю, оказывается под разностью потенциалов, то есть каждая из его ног получает разный по­тенциал напряжения, в результате возникает шаговое напряжение и электрическая цепь "нога - нога"; - прикосновение головой к токоведущим частям может вызвать, в зависимости от характера выполняемой работы, путь тока на руки или на ноги - "голова - руки", "голова - ноги".

Перечисленные варианты прохождения тока через тело человека не являются исчерпывающими. Наблюдались случаи, когда ток проходил через тело по другим путям: "спина - руки", "плечо - кисть руки" и т.п. Все варианты различаются степенью опасности.

Наиболее опасными являются варианты "голова - руки", "голова - ноги", "руки - ноги". Это объясняется тем, что в зону поражения попадают жизненно важные системы организма - головной мозг, сердце.

Продолжительность воздействия тока . Опасность для орга­низма человека тем меньше, чем меньше продолжительность воз­действия тока. Если ток неотпускающий, но еще не вызывает нару­шений дыхания и работы сердца, то быстрое отключение спасает пострадавшего, который не смог бы освободиться сам. Вероятность наступления фибрилляции , а также остановки сердца зависит от длительности действия тока.

Фибрилляция сердца – это разновременное и разрозненное сокращение отдельных волокон мышцы сердца, не способное поддерживать его эффективную работу и самостоятельно (без энергичных лечебных мер) не проходящее.

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 больший ток проходит через человека, тем меньше это время. Своевременное отключение пострадавшего позволяет предотвратить паралич дыхательных мышц.

Условия внешней среды , окружающей человека в ходе производст­венной деятельности, могут повысить опасность поражения электриче­ским током. Например, работа в жарких и сырых помещениях с боль­шими энергозатратами приводит к повышенному потовыделению и к уменьшению сопротивления поверхностного слоя кожи. Стесненный характер помещений увеличивает вероятность случайного прикоснове­ния к токопроводящим частям оборудования. Металлический или дру­гой токопроводящий пол также создает повышенную электроопасность.

Похожая информация.

Электрический ток

Согласно современным представлениям, электричество - это совокупность явлений, обусловленных существованием, движением и взаимодействием электрически заряженных тел или частиц (электронов, ионов, молекул, их комплексов и т.п.), а электрический ток - упорядоченное и направленное движение электронов, ионов. Соответственно, электрический ток нельзя увидеть, но можно увидеть, почувствовать результаты преобразования электроэнергии в другие виды энергии: свет, тепло, механическую энергию и др., которые могут приносить не только пользу, но и нанести непоправимый урон в результате нарушения правил использования этого вида энергии и в случаях чрезвычайных ситуаций природного и (или) техногенного (антропогенного) характера.

Физические параметры электрического тока определяются силой тока, его частотой и родом - переменный или постоянный.

Факторы, определяющие исход поражения электрическим током

1. Величина тока и напряжения. Электрический ток как поражающий фактор определяет степень физиологического воздействия на человека. Напряжение следует рассматривать лишь как фактор, обусловливающий протекание того или иного тока в конкретных условиях, - чем больше напряжение прикосновения, тем больше поражающий ток.

По степени физиологического воздействия можно выделить следующие поражающие токи:

• 0,8-1,2 мА - пороговый ощутимый ток (т.е. то наименьшее значение тока, которое человек начинает ощущать);
• 10-16 мА - пороговый неотпускающий (приковывающий) ток, когда из-за судорожного сокращения рук человек самостоятельно не может освободиться от токонесущих частей; может вызвать электрическую асфиксию - судорожное сокращение дыхательной мускулатуры в фазе выдоха;
• 100 мА - вызывает фибрилляцию желудочков сердца. При этом необходимо иметь в виду, что вероятность поражения таким током равна 50% при продолжительности его воздействия не менее 0,5 с.

Переменный ток от 100 мА до 5 А при частоте 50 Гц и постоянный ток от 300 мА до 5 А действуют непосредственно на мышцу сердца, что весьма опасно для жизни, поскольку спустя одну-две секунды с момента замыкания цепи этого тока через человека может наступить фибрилляция - разрозненные, аритмичные и некоординированные сокращения отдельных групп мышечных волокон желудочков сердца с частотой более 300 сокращений в минуту. При этом состоянии сердце перестает выполнять свои насосные функции, и прекращается кровоснабжение всего организма.

Ток более 5 А, как правило, фибрилляцию сердца не вызывает. При дальнейшем увеличении силы тока он приобретает дефибриллирую- щие свойства, но вызывает нарушение функций ЦПС и остановку дыхания центрального генеза.

• 2. Продолжительность воздействия тока. Установлено, что поражение электрическим током возможно лишь в состоянии полного покоя сердца человека, когда отсутствует сжатие (систола) или расслабление (диастола) желудочков сердца и предсердий. Поэтому при малом времени воздействия тока может не совпадать с фазой полного расслабления, однако все, что увеличивает темп работы сердца, способствует повышению вероятности остановки сердца при ударе током любой длительности. К таким причинам следует отнести: усталость, возбуждение, голод, жажду, испуг, принятие алкоголя, наркотиков, некоторых лекарств, курение, болезни и т.п.
• 3. Сопротивление тела. Величина непостоянная, зависит от конкретных условий, меняется в пределах от нескольких сотен ом до нескольких мегаом. При воздействии напряжения промышленной частоты 50 Гц сопротивление тела человека является активной величиной, состоящей из внутренней и наружной составляющих. Внутреннее сопротивление у всех людей примерно одинаково и составляет 600-800 Ом. Различные части тела и ткани человека обладают различным сопротивлением току: кости -
• 200 000 Ом; хрящи - 50 000 Ом; мышцы - 1500 Ом; печень - 900 Ом; слизистые оболочки - 100 Ом.

Большим сопротивлением обладает кожа - 10 000-20 000 Ом, особенно толстая и сухая кожа на ладонях и подошвах - 2 МОм.

Из этого можно сделать вывод, о том что исход травмы при прочих равных условиях зависит от места приложения тока.

Сопротивление тела не является постоянной величиной: в условиях повышенной влажности оно снижается в 12 раз, в воде - в 25 раз, резко снижает его принятие алкоголя.

4. Сила тока. Сила тока определяется соотношением напряжения и сопротивления тела, через которое он проходит (/ = U/R ).

Сухая кожа имеет сопротивление 0,1-2 МОм, а влажная 1 кОм. Таким образом, ток одинакового напряжения, например в 127 В, может в одних условиях (сухая кожа) не нанести серьезного повреждения (легкое покалывание), а в других (мокрая кожа, сырой пол) - привести к смерти от фибрилляции желудочков. Сила тока в нервом случае будет равна 1,27 мА, а во втором - 127 мА.

При повышении напряжения более 500 В величина сопротивления кожи уже не имеет значения, так как в месте контакта происходит «пробой» кожи, возникают «метки» тока.

Распространенный в промышленности и в быту переменный ток с частотой 50 Гц более опасен, чем постоянный ток того же напряжения. Это положение касается тока напряжением до 500 В. При данном напряжении опасность обоих родов тока уравнивается, а при напряжении выше 500 В постоянный ток опаснее, чем переменный.

Путь {«петля») тока через тело человека. При расследовании несчастных случаев, связанных с воздействием электрического тока, прежде всего выясняется, по какому пути протекал ток. Ток при входе в организм разветвляется, основное же количество электричества устремляется по прямой линии от анода к катоду. Человек может коснуться токоведущих частей (или металлических нетоковедущих частей, которые могут оказаться под напряжением) самыми различными частями тела. Отсюда наблюдается многообразие возможных путей тока. Наиболее вероятными путями признаны следующие:

• «рука - рука» (40% случаев поражения);
• «правая рука - ноги» (20%);
• «левая рука - ноги» (17%);
• «обе руки - ноги» (12%);
• «нога - нога» (6%);
• «голова - ноги» (5%).

Все петли, кроме петли «нога - нога», называются «большими», или «полными» петлями, так как ток захватывает область сердца. В этих случаях через сердце протекает 8-12% от полного значения тока. Петля «нога - нога» называется «малой», через сердце протекает всего 0,4% от полного тока. Эта петля возникает, когда человек оказывается в зоне растекания тока, попадая под шаговое напряжение.

Шаговым называется напряжение между двумя точками земли, обусловленное растеканием тока в земле, при одновременном касании их ногами человека. При этом, чем шире шаг, тем больший ток протекает через ноги. Такой путь тока не несет прямой опасности жизни, однако под его воздействием человек может упасть и путь протекания тока станет опасным для жизни. Для защиты от шагового напряжения служат дополнительные средства защиты - диэлектрические боты, диэлектрические коврики. В случае когда использование этих средств не представляется возможным, следует покидать зону растекания так, чтобы расстояние между стоящими на земле ногами было минимальным - короткими шажками. Безопасно также передвижение по сухой доске и прочим сухим, не проводящим ток предметам.

Для персонала, работающего с электроустановками, приоритетная задача – это исключить травматизм. Особенностью поражения электротоком считают неспособность людьми дистанционно, визуально, по запаху или другим признакам определить угрозу. Использование специальных приборов позволяет эффективно это сделать, но не во всех случаях. Некоторые опасности не могут предусмотреть даже опытные специалисты. Для предотвращения травматизма разработаны специальные правила охраны труда, при соблюдении которых вероятность травматизма существенно снижается.

Результаты термического и механического поражения

Причины травматизма от электротока

1. Случайное прикосновение, по невнимательности к оголенным токоведущим элементам электроустановок под напряжением. Это могут быть оголенные провода, в процессе ремонта контакты бытовой или промышленной техники, на рубильниках или патронах для ламп освещения.
2. При эксплуатации в результате механических повреждений, детали электроустановок могут повредить изоляционный слой токоведущих проводов и оказаться под опасным напряжением.
3. Часто причиной поражения током бывает приближение по влажному грунту к оборванному и упавшему на землю высоковольтному проводу ЛЭП.
4. При приближении к токоведущим элементам под напряжением выше 1000В, поражение электротоком может быть через пробой воздушного пространства.
5. Причиной поражения бывают сырые стены зданий, сооружений, внутри которых проходят провода с ненадежной изоляцией и заземленные элементы металлических конструкций.
6. Бывают случаи травматизма в результате плохой организации мероприятий по охране труда, при несанкционированном подключении к сети питания, когда работает ремонтный персонал. Работа без предварительной проверки выполнения мероприятий по безопасности, а также отсутствия напряжения, наличия блокировочных устройств, плакатов предупреждения и других элементов, предотвращающих травмы.

Поражающие факторы

Продолжительность воздействия электрического тока на организм, величина тока поражения, площадь соприкосновения и многие другие факторы определяют характер травмы и степень воздействия:

• механические действия – расслаивание, обрыв тканей;
• термические – ожоги, разрушение кровеносной структуры сосудов (рис. выше);
• электролитическое влияние – распад органики в плоти человека, включая кровь;
• биологическое влияние – нарушение работы естественных биотоков, что вызывает непроизвольное, судорожное сжимание отдельных мышц.

Виды травматизма

Различают следующие основные виды поражения электрическим током.

Электрическая травма

Характеризуется поражением отдельных органов, фрагментов тканей. Это могут быть знаки, оставленные электрическим разрядом, металлизация кожного покрова. Электрическая дуга вызывает отек поверхности глазного яблока, испарение на нем слизистой оболочки. Возможно механическое воздействие, ведущее к таким повреждениям, как ушибы, переломы.

1. Электроожог – это разрушение отдельных органов, участков кожного покрова в результате влияния на ткани тока или электрической дуги. Ожоги, полученные в результате действия электрического тока, могут быть разного вида:

• Ожог током при контакте влажного (потного) тела с токоведущими элементами, происходит нагрев и закипание жидкостей на поверхности и внутри тканей. Этот процесс зависит от сопротивления участка поражения и силы тока. Выделенная тепловая энергия вызывает ожоги. Такие травмы возникают на электроустановках с мощностью до 2 кВт, вызывая ожоги первой или второй степени.
• Ожог электрической дугой получается на участке тела человека под влиянием большой тепловой энергии, которой обладает дуга (температура до 350 ̊С). Ожоги третьей и четвертой степени происходят в электроустановках с напряжением 6-10 кВт.

1. кожного покрова получается при КЗ (коротком замыкании) или дуговом разряде, при размыкании электрической цепи с большой нагрузкой. В результате плавления металла при высоких температурах, он разбрызгивается, попадает на поверхность кожи.

Брызги расплавленного металла при коротком замыкании

Мелкие металлические фрагменты от токопроводящих контактов (медь, алюминий или сталь) прилипают к коже и проникают внутрь ткани, пробивая и прожигая кожу. Такие участки поражения принимают шероховатый металлический покров. В последующем на пораженном участке кожный покров отслаивается вместе с инородными телами, раны заживают.

Пример электрической металлизации кожного покрова

1. – результат прямого прикосновения с токоведущими элементами. Контуры их очертаний отображают поверхность элементов, с которыми был контакт, обычно это круг или эллипс, от клемм и проводов. Размеры отпечатков до 10 мм, материал токопроводящих частей определяет цвет знаков, они могут получиться, желтыми от меди, латуни, серыми от стали и белыми от алюминия. Результат определяет химическое, механическое влияние тока. Опухоль под этими знаками не имеет воспалений и быстро заживает. При больших площадях поражения бывают онемения, потеря чувствительности.

Такие знаки может оставлять электрический разряд

1. Механические повреждения – результат мгновенного сжатия мышц, рвутся элементы системы кровоснабжения, сосуды, кожный покров. Бывают переломы конечностей, повреждение суставов.
2. Электроофтальмия – влияние большой мощности ультрафиолетового излучения на глазные яблоки. Возникающая дуга обладает широким спектром световых лучей, среди которых есть инфракрасный, видимые цвета и ультрафиолетовый. Последний наносит ожоги на поверхности глаз.

Электрический шок

Нервная система человека мгновенно реагирует на сильный внешний раздражитель. Может быть повышенное давление, нарушение функционирования кровоснабжения, органов дыхания. Есть несколько фаз, следующих за электрическим шоком:

• возбуждающая фаза;
• наступает истощение и заторможенность нервной системы, пострадавший остается в сознании, но появляется полное равнодушие к происходящему вокруг него. Слабеет дыхание, увеличивается частота биения пульса, это может продолжаться до 20 часов, потом сердце останавливается, и человек умирает.

Электрический удар

Проходя по человеческим тканям, электричество вызывает судорожное, непроизвольное сжатие мышц. Степень травмы зависит от силы тока и длительности контакта с токопроводящей поверхностью. Малые токи вызывают легкий зуд и покалывание, при 10-15 мА, возникают неконтролируемые судороги.

Большой ток парализует нервную систему, пострадавший не может самостоятельно освободиться от контакта с проводниками тока, что продлевает время воздействия поражающих факторов. Токи в 20-25 мА / 50 Гц сбивают ритмичность сердцебиения, паралич органов дыхания приводит к смерти.

Ток в 50-80 мА создает фибрилляцию мышечных сердечных тканей, сердце и потоки крови останавливаются. Токи больше 100 мА однозначно убивают человека за 2-3 секунды воздействия на организм. Замечено, что напряжение до 100В не так опасно при постоянном токе, как с переменным током, особенно губительно с частотой в 50 Гц, близкой к частоте биения сердца, поэтому его воздействие моментально вызывает аритмию.

Токи при 20–100 Гц представляют наибольшую опасность. Вероятность поражения внутренних тканей меньше, когда частота увеличивается.

Токи с частотой в сотни кГц не разрушают внутренние органы, они могут вызвать только ожоги на поверхности тела. Переменные и постоянные токи с напряжением 500В имеют одинаково опасные поражающие факторы. Напряжение 600В с постоянным током становится губительнее для человека, чем с переменным током.

Удары электротоком разделяют по степени тяжести:

• I – судорожные сокращения мышц, при этом человек находится в полном сознании;
• II – пострадавший без сознания, функционирует сердце и органы дыхания;
• III – пострадавший без сознания, имеются нарушения ритмичности работы сердца и сбои функционирования органов дыхания;
• IV – дыхание и потоки кровообращения останавливаются, наступает смерть (клиническая).

Клиническая смерть – нет дыхания не слышно ударов сердца, болевые раздражители человек не чувствует, широкие зрачки, не реагирующие на изменения интенсивности света. Переход к смерти сопровождается отсутствием поступления кислорода в структуры головного мозга.

Продолжительность отсутствия кислорода в мозге допускается на 4 минуты, максимум на 8 минут, после чего наступают необратимые разрушительные последствия.

Остановка сердца вызывается резким сокращением мышц в области поражения, на участках прохождения, в том числе и сердечных. Рефлекторные сокращение сердца, когда ток протекает, минуя сердечные мышцы, создают условия для фибрилляции и остановки сердца. В этих случаях токи называют фибрилляционными, они препятствуют дыханию при протекании по мышцам грудной клетки, которые задействованы в дыхательном процессе.

При кратковременном прикосновении к токопроводящим элементам у здорового человека остановки сердца не происходит, мышца сокращается, с пропаданием тока она расслабляется, и сердце продолжает функционировать. Когда происходит паралич сердца или дыхания, возможны одновременно оба случая, работоспособность органов самопроизвольно не восстанавливается, сердцу требуется срочный принудительный массаж в совокупности с искусственным дыханием.

Пути электротока по телу

Маршрут во многом определяет степень тяжести поражения, различные органы имеют неоднородные структуры, сопротивления которых отличаются.

Токи проходят по маршрутам с меньшим сопротивлением, с более высокой проводимостью. Основными проводниками являются крупные элементы кровеносной системы. В этих сосудах много жидкости, кровь имеет хорошие свойства проводника.

Самые вероятные маршруты:

• рука – через грудную область – вторая рука;
• левая или правая рука – через туловище – ноги;
• голова – через шею – руки;
• голова – через туловище – ноги;
• нога – через паховую область туловища – вторая нога.

Пример маршрута электротока по телу человека правая рука – через туловище – ноги

Самыми опасными маршрутами считаются:

• рука – через сердце – нога;
• по голове;
• по спинному мозгу.

Не исключены случаи гибели пострадавшего, когда токи проходят от одной ноги к другой или через руку в другую руку.

Путь электрического тока по телу человека от одной руки к другой

Основным опасным считается случай прохождения тока от левой руки в ноги, но по статистике травматизма, наибольший процент смертельных случаев оказывается при маршруте через правую руку в ноги.

Возможно, что при работе чаще используется правая рука, поэтому чаще травмируется. Значение тока между точками, где он протекает, зависит от напряжения и тканей на его пути с различным сопротивлением:

I п = U \ R т , где

• Iп – токи поражения;
• U – напряжение между контактом пострадавшего с проводником и точкой выхода тока;
• Rт – сопротивление тканей.

Rт каждого человека отличается, это определяет кожный покров, который может быть влажным, поврежденным, в этих случаях оно будет меньше. Ток соответственно увеличится, поражение будет более тяжелым. Роговая оболочка кожного покрова имеет наибольшее сопротивление. Когда поверхность сухая, на неповрежденной коже сопротивление может составлять от 10 до 100 кОм. Влажная кожа имеет сопротивление 1000 Ом, на поврежденной коже, с порезами, потертостями 500–800 Ом.

На внутренних тканях в диапазоне 300–500 Ом, практика показывает, что напряжение в 50–200В уже пробивает роговой слой. Разницу напряжения пробоя определяют определенные условия:

• толщина рогового слоя;
• плотность распределения и заполнения сосудов кровью;
• полнота заполнения и распределения по поверхности потовых желез.

Исходя из этих условий, сопротивление на различных участках отличается.

На степень тяжести травмы влияют окружающие условия, влажный воздух. Высокие температуры способствуют повышению проводимости.

Факторы, определяющие степень поражения электрическим током

Что опасно. Видео

Про последствия поражения электрическим током можно узнать из видео ниже.

Важно учитывать состояние получившего травму человека, возраст, психологические особенности. Люди с больным сердцем, при физических нагрузках быстрее и обильнее потеют, алкоголь уменьшает сопротивление тканей организма. Все это необходимо знать, чтобы своевременно принять меры по предотвращению травматизма, сделать труд более безопасным, а при необходимости грамотно определить степень поражения и оказать первую медицинскую помощь.