Причини електротравм Дія електрики на людину

ся под напряжением; при этом через тело человека при пробое изоляции, проходит электрический ток; - Неприпустиме наближення до частин тоководов, які знахо х ся під напругою; при цьому через тіло людини при пробої ізоляції, проходить електричний струм;

- Потрапляння людини в зону короткого замикання фази на землю. При цьому по поверхні землі відбувається утворення електричних потенціалів, що створює передумови виникнення крокової напруги.

Інші причини: неузгодженість і помилкові дії обслуговуючого персоналу, відсутність нагляду і т. д.

Статистика показує, що приблизно 50% смертельних випадків при ураженні електричним струмом відбувається в результаті дотику людини безпосередньо до струмоведучих частин, що знаходяться під напругою.

Вплив електричного струму на організм людини

Механізм ураження людини електричним струмом надзвичайно складний і пов'язаний з порушенням біологічних, фізичних, хімічних процесів в організмі людини. При цьому можливі незворотні порушення функціональної діяльності життєво важливих органів людини.

За викликуваним наслідків електротравми умовно ділять на місцеві пошкодження органів (пошкодження шкіри, тканин, зв'язок, кісток) і загальні (електричні удари), що призводять до порушення функціонування всього організму. Близько 55% травм - сукупність місцевих електротравм з електроудар.

Місцеві електротравми (явно виражені): електричні опіки, електричні знаки, металізація шкіри, електроофтальмія, механічні пошкодження, електричні опіки (60-65%), розрізняють тепловий контакт і дугового.

За ступенем тяжкості розрізняють 4 ступеня електроопіків:

1-й ступінь - почервоніння шкіри;

2-я ступінь - утворення пухирів;

3-й ступінь - обвуглювання шкіри;

4-й ступінь - обвуглювання підшкірної клітковини, м'язів, судин, нервів, кісток.

Характерним для електроопіку є вплив короткочасного високої напруги або струму великої сили з розривом ланцюга (обсмикнувши руку).

Електричні знаки (мітки) виникають в місцях контакту людини з струмоведучими частинами (затверділі плями тканини, круглої або елепсообразной форми, сірого або біло-жовтого кольору) в результаті механічної або хімічної дії струму на тканини. Відчуття болю спочатку немає, воно з'являється пізніше.

Електрометаллізація шкіри - проникнення в шкіру найдрібніших частинок металу за рахунок оплавлення металу в електричній дузі (колір тканин в результаті хімічного впливу на кров зелений або синьо-зелений). Відчуття, як і при опіку.

Електроофтальмія - запалення зовнішніх оболонок очей внаслідок випромінювання електричної дуги (почервоніння, біль, можлива сліпота)

Механічні ушкодження - виникають внаслідок різких мимовільних скорочень м'язів і нервових закінчень під впливом електроструму. У результаті можуть відбуватися розриви м'язових тканин, кровоносних судин, нервових тканин, і навіть переломи кісток.

Найбільш небезпечним пошкодженням є - електричний удар. Він призводить до виникнення шоку, паралічу м'язів рухової системи, м'язів шлунка, грудної клітини. Це веде до порушення або припинення діяльності всього організму.

Тіло людини складається з клітин, в яких протікають життєво важливі процеси. При дії електричного струму біоструми в організмі перестають нормально функціонувати або зовсім паралізуються, що призводить до летального результату. При дії струму одним з найнебезпечніших явищ є фібриляція серця - різночасові і розрізнені скорочення окремих волокон серцевих м'язів, в результаті чого настає смерть (число скорочень досягає сотень у хвилину).

Можливі наслідки поразки залежить від багатьох факторів:

- Параметрів електричного кола (напруги, опору людського тіла);

- Величини, частоти і роду струму;

- Часу дії струму на тіло людини;

-Шляху проходження струму через тіло людини;

-Навколишніх умов середовища (температура, вологість, атмосферний тиск, матеріал підлоги і ін);

- Індивідуальних особливостей людини (рис. 3.4.1)

Вплив основних параметрів електроструму на ступінь ураження людини

Розглянемо вплив основних параметрів на ступінь ураження людини. Значення напруги істотно впливає на величину струму поразки. Однак між цими величинами немає пропорційної залежності. Це пояснюється нелінійністю електричного опору тіла людини. Головним елементом, що мають найбільший опір організму людини току, є верхній роговий шар шкіри. Його опір коливається від 600 до 200 000 Ом / см ² при сухому і непошкодженому стані. Опір пітною шкіри різко знижується - в ​​окремих випадках до 1000 Ом і нижче.

Теорія пояснює проходження струму в підшкірну область тіла через піт і потові залози в обхід рогового шару, або зменшенням опору контакту між шкірою та електродом. Протікання струму через шкіру викликає її потіння, що з часом призводить до зростання струму до небезпечних меж.

Опір шкіри людини зменшується зі збільшенням прикладеної напруги. При напрузі 36В пробою рогового шару відбувається повільно, а при напрузі 380В пробою настає миттєво. Збільшення площі зіткнення істотно зменшує перехідний опір і збільшує прохідність.

При знятому верхньому шарі опір шкіри людини знижується до 1000 Ом / см ^2. Внутрішні органи мають опір в середньому 1000 Ом / см ^2. Враховуючи, що це значення найбільш стабільно, за розрахунковий опір приймається 1000 Ом / см ^2, рівне внутрішньому опору тіла людини.

Впливає і рід струму. Так, при частоті змінного струму 60Гц максимально витримує людиною струм, при якому можна подолати скорочення м'язів рук, дорівнює 10 мА (0,01 А), у той час як людина зберігає ту ж здатність при постійному струмі 50 ... 80 мА (0 , 05 ... 0,08 А). Постійний струм напругою до 250В менш небезпечний, ніж рівний йому змінний. Однак з підвищенням напруги постійний струм стає небезпечнішим. Частота струму впливає на ступінь ураження людини. Найбільш небезпечний змінний струм промислової частоти 50 ... 60 Гц.

Однаковий вплив на людину надають струми 50 ... 200 Гц-до 10 мА, 1000 Гц-до 20 мА, 7000 Гц-до 35 мА. Чим довше людина перебуває під впливом струму, тим сильніше наслідки поразки.

Міжнародні комісії пропонували обмежити час дії струмового захисту до 0,03 с для струмів до 300 мА і прийняти такі чисельні значення:

Час, з 1 0,7 0,5 0,2

Струм, мА 65 75100250

На основі досліджень і практичного досвіду можна прийняти допустимий інтервал часу проходження електричного кола через тіло людини від 0,01 до 2 с.

За наслідками дії на організм людини струми поділяються на порогові, які відпускають і утримують.

Значення порогових струмів залежать від людини, місця зіткнення з тілом людини, напруги і знаходяться в межах від 0,6 до 5 мА (0,005 А), коли людина починає відчувати протікання струму.

Відпускаючий струмами вважаються такі, при яких людина ще може сам перервати електроланцюг, що проходить через його тіло. Значення відпускається змінного струму становить менше 0,01 А, а постійного - 0,05 ... 0,07 А.

Утримують струмами вважаються такі, при яких людина не може без допомоги ззовні звільнитися, тобто перервати ланцюг. Тут ми зустрічаємося з невідповідністю швидкості впливу струму і швидкості умовних рефлексів, коли людина розуміє, що він гине, але розуміє це занадто пізно, тому що м'язи тіла вже паралізовані. Значення змінного струму утримує знаходяться в межах 0,01 А, постійного струму - більше 0,07 А.

Ураження людини не відбувається при напрузі 12 ... 16В і силі струму менше 0,01 А при сприятливих навколишніх умовах, а струм напругою 36В, який деякі дослідники вважають безпечним, може виявитися смертельним.

Приклад. Людина потрапила під напругу 36В. Опір людини може бути 400, 800, 1000 Ом.

; ;

Як видно, при напрузі 36В за певних умов може статися нещасний випадок зі смертельним результатом. Слід пам'ятати, що на тілі людини є уразливі ділянки зі зниженим опором тканин. І якщо провід стосується уразливих ділянок тіла, то смерть може настати при малих напругах і струмі 10 ... 70 мкА (0,000010-0,000070 А).

Відомі випадки зі смертельним результатом при напрузі 15-20В. В одному випадку виявлено мітки на тильній стороні кисті і великого пальця.

Західнонімецький вчений Ульріх пропонує визначити смертельну величину струму з урахуванням небезпечних точок розрахунковим шляхом:

(3.4.1)

де І - змінний струм з частотою 50 Гц, що протікає через тіло людини, мА:

Кн - коефіцієнт, що враховує зміну величини струму в залежності від можливих дотиків тіла людини до мережі струму.

Значення коефіцієнта Кн наведені на схемі (рис. 3.4.1.) Для різних комбінацій місць прикладання напруги через пошкоджену шкіру (в дужках дані значення величини Кн при дотику двома руками до місць, які знаходяться під напругою).

Ріс.3.4.1 Основні фактори, що визначають ступінь ураження людини електричним струмом

Якщо при дотику двома руками до установці, що знаходиться під напругою 220В, 50Гц Кн = 0,4 то смертельна величина струму, згідно / 3.1 /, дорівнює 200 мА (ріс.3.4.2.) ..

Умови ураження електричним струмом

Електродвигуни будівельних машин і механізмів та інших різних електроустановок харчуються трифазним струмом, напругою 380/200В, а освітлювальні прилади - однофазним струмом з напругою 220/127В.

Струм може подаватися:

- По чьотирьох мережі з ізольованою нейтраллю;

- По чьотирьох мережі з глухозаземленою нейтраллю;

- По трипровідному мережі з ізольованою нейтраллю;

- По трипровідному мережі з глухозаземленою нейтраллю.

Ізольованою нейтраллю називається нейтраль трансформатора або генератора, не приєднана до заземлювального пристрою або приєднана через великий опір, сумірне з опором ізоляції фазних проводів.

Ріс.3.4.2 Схема розташування небезпечних точок на тілі людини.

Мережі з ізольованою нейтраллю застосовують у тих випадках, коли є можливість контролювати і підтримувати високий рівень ізоляції проводів і коли ємність мережі відносно землі незначна (мало розгалужені мережі не схильні до дії агресивного середовища, що знаходяться під постійним наглядом кваліфікованого персоналу - мережі невеликих підприємств, пересувних електроустановок і т.д.)

Глухозаземленою нейтраллю називається нейтраль трансформатора або генератора, приєднана безпосередньо до заземлювального пристрою або через малий опір.

Мережі з глухозаземленою нетралью застосовуються при значній протяжності і розгалуженості, коли неможливо забезпечити високий рівень ізоляції (висока вологість, агресивність середовища тощо), неможливо контролювати і підтримувати високий рівень ізоляції, або коли ємнісні струми через високу розгалуженості досягають небезпечних значень для людини (мережі великих промислових підприємств).

Фазні дроти А, В, С називаються лінійними проводами, напруга між будь-якими двома з них 380В.

Ступінь небезпеки і можливість ураження електрострумом залежать від умов включення в мережу. (Рис. 3.4.1)

1. Самим небезпечним є дотик людини до двох різних фаз, які знаходяться під напругою. Людина виявляється включеним на повне лінійна напруга в мережі і сила струму, що проходить через людину,

(3.4.2)

де Uл-лінійна напруга мережі, В;

Rr-опір тіла людини, Ом.

У цьому випадку при всіх напругах в мережі сила струму Ir> 0,01 А, значно більше утримує струму.

При цьому в лічені частки, відбувається пробій шкірного покриву і по тілу людини замикається електричне коло. Особливо небезпечне проходження струму поруч з життєво важливими органами: серце, грудна клітка, печінка і так далі, що може викликати фібриляцію серця, втрату свідомості і привести до летального результату.

При двофазному дотику струм, що проходить через людину, практично не залежить від режиму нейтралі мережі. Отже, двофазне дотик є однаково небезпечним як в мережі з ізольованою, так і з заземленою нейтраллю (при рівності лінійних напруг цих мереж).

2. При одночасному зіткненні людини з лінійним і нульовим проводом має місце однофазне включення. Небезпека ураження струмом у цьому разі, в порівнянні з лінійним, в 1,73 менше і визначається рівнянням

(3.4.3)

Перший і другий випадки ще дуже небезпечні і тому, що струм проходить по найкоротшому шляху через руки і життєво важливі органи людини, паралізуючи їхню роботу. Слід зазначити, що дотик людини двома руками до різних проводах відбувається рідко, частіше однією рукою, тобто при однофазному включенні.

Ріс.3.4.3 Схема двофазного включення:

а-мережі постійного та однофазного струму; б-мережі трифазного струму

3. При однополюсному дотику до двухпроводной мережі величина струму, що проходить через людину,

(3.4.4)

де, R _n - опір ізоляції підлоги, Ом;

R _об - опір ізоляції взуття, Ом.

4. При однофазному (однополюсному) дотику в мережі з глухозаземленою нейтраллю через тіло людини пройде струм.

(3.4.5)

де, R _о - опір заземлення нейтралі, Ом

Опір заземлення нейтралі мізерно мало і їм можна знехтувати

R _о = 0, тому,

(3.4.6)

тому що U _ф менше U _л у , То величина струму поразки буде значно менше, ніж при двофазному включенні і залежить від величини опору статі та взуття.

5. При однофазному включенні людини в трифазну мережу з ізольованою нейтраллю величина струму, що проходить через людину, буде менше, ніж при аналогічному включення до мережі з глухозаземленою нейтраллю (при справній мережі). Це пов'язано з тим, що додається опір ізоляції (R _A; R _B; R _C) і ємності (С _A; З _B; С _C) фаз.

Якщо знехтувати ємнісним опором, тобто З _A = З _B = С _C = 0, то

(3.4.7)

де, R _u - опір ізоляції однієї фази, Ом, R _U = R _A = R _B = R _C

а при R _n = R _про = 0

(3.4.7)

У разі заземлення нейтралі через людину пройде менший струм, тому що сила струму істотно залежить від стану ізоляції, підбору підлог у приміщеннях, де встановлена ​​електроапаратура, спецвзуття і так далі. Наприклад, сухі підлоги мають опір до 1 * 10 ⁶ Ом • м.

Чи не врахування впливу опору підлоги приміщення і взуття може призвести до нещасного випадку.

З порівняння наведених вище формул видно, що струм, що проходить через людину, за умов, відповідних формулах (3.4.3. І (3.4.4), буде менше, тому що при однофазному включенні струм не проходить через життєво важливі органи.

Вище розглянуті умови ураження людини при нормальній роботі електромережі. У разі аварійних режимів (замикання корпусу або однієї з фаз на землю) струм, якою проходить через тіло людини при зіткненні зі справною фазою визначається

(3.4.9)

де, R _к - опір короткого замикання, Ом

R _к - дуже мало і їм можна знехтувати, тоді струм поразки

(3.4.10)

тобто струм поразки дорівнює, практично току ураження при двофазному включенні в електричний ланцюг, що дуже небезпечно для людини.

У мережах з глухозаземленою нейтраллю спрацьовує захист при виникненні короткого замикання.

Тому, можна зробити наступні висновки:

в умовах малої протяжності мережі і збереження постійного високого опору ізоляції, малу ймовірність замикання на землю (при наявності автоматичного контролю ізоляції на землю) - мережі з ізольованою нейтраллю менш небезпечні, ніж з глухозаземленою;

в умовах розгалуженої мережі з глухозаземленою нейтраллю великої протяжності, коли немає можливості підтримувати постійно високий рівень ізоляції мережі, а при великій кількості споживачів не виключено виникнення замикання на корпус - мережі з глухозаземленою нейтраллю мають перевагу, що полягає у відсутності впливу опору мережі відносно землі (активного ємнісного ) на струм поразки і автоматичному відключенні ділянки з пошкодженою ізоляцією при замиканні на корпус.

Небезпека при замиканні тоководов на землю

Замиканням на землю називається зіткнення тоководов або частин електроустановок, які знаходяться під напругою із землею (обрив тоководов, пошкодження ізоляції електроустановок і т.д.)

У місці контакту токовода (заземлення) відбувається розтікання струму, по поверхні, що створює на поверхні потенціали різної щільності. Величина потенціалу і характер розтікання струму на поверхні землі залежить від форми заземлювача, однорідності і електропровідності грунту і сили струму. На рис 3.4.5 показано розтікання струму в однофазному ізотропному грунті через напівсферичний одиночний заземлювач. Внаслідок однорідності грунту, ізотропний струм розтікається рівномірно по поверхні. Щільність струму δ в точці А на поверхні грунту на відстані х від заземлювача визначається як відношення струму заземлення на землю до площі поверхні півсфери радіуса х

(3.4.11)

Дана поверхня є еквіпотенційної поверхнею.

Потенціал точки А дорівнює сумарному падінню напруги від точки А до землі (нескінченно віддаленої точки з нульовим потенціалом)

(3.4.12)

Згідно закону Ома напруженість електричного поля в точці А дорівнює:

(3.4.13)

де, - Питомий опір грунту, ^Ом. М.

Після підстановки даного значення отримаємо:

(3.4.14)

Як видно із залежності (3.4.14), зміна потенціалу точок грунту підпорядковується гіперболічному законом (3.4.13).

Людина, потрапляючи в зону розтікання струму і стикаючись при цьому з струмопровідними частинами, виявляється під напругою дотику.

При проходженні людини через зону розтікання він зазнає впливу крокового напруги.

Напруга дотику. При знаходженні людини в зоні розтікання (у радіусі 20м, за вказаною відстанню електричний потенціал, практично, дорівнює нулю) і при дотику до заземлених корпусів електрообладнання, які знаходяться під напругою, виникає напруга дотику, рівне різниці потенціалів точок контакту (між руками і ногами )

(3.4.15)

При дотику рукою з заземленим корпусом потенціал руки дорівнює потенціалу даного корпусу або напрузі замикання:

(3.4.16)

Ноги людини при знаходженні в точці А мають потенціал:

(3.4.17)

Чим далі видалені ноги людини від місця замикання, тим вище напруга дотику.

Загалом, як напруга доторку одно:

(3.4.18)

де, - Коефіцієнт напруги дотику, який залежить від форми заземлювача і відстані від нього (табличні атрибути)

Напругою кроку називається різниця потенціалів точок землі, віддалених один від одного на відстані кроку людини. Отже, людина, не торкаючись якихось частин електроустановок, може виявитися під напругою, і струм при цьому йде від однієї ноги людини до іншої. Це відбувається тому, що віддалені на різні відстані від проводу точки грунту стосуються одночасно ніг людини і мають різні потенціали (мал. 3.4.5):

; (3.4.19)

Тоді напруга кроку

де - Питомий опір, Ом • см; х - відстань від дроту до однієї ноги, м; а - крок людини, м.

Рис 3.4.5 Розтікання елетріческого потенціалу на грунті при короткому замиканні токовода на землю

Крок людини зазвичай приймається 0,8 м. Аналіз формули (3.4.18) вказує на те, що з віддаленням від джерела струму напруга кроку падає і на відстані 20 м практично дорівнює нулю. При великих струмах замикання напруга кроку може досягати значень, небезпечних для життя людини. Зменшити небезпеку ураження струмом можна пристроєм контурного заземлення (вирівнюванням потенціалів). Наближатися до лежачого на землі проводу в радіусі 8 м від місця замикання забороняється. При попаданні під напруга кроку людина повинна швидко вийти з небезпечної зони дрібними кроками, майже не відриваючи ніг від землі.

Класифікація умов робіт (приміщень) за ступенем електроопасності

Існує наступна класифікація умов робіт за ступенем електробезпеки (ГОСТ 12.-1.013-78);

1. Умови з підвищеною небезпекою:

- Робота в сирих приміщеннях з вологістю більше 75%;

-Наявність провідної пилу;

-Наявність струмопровідних підстав (металевих, земляних, залізобетонних, цегляних);

-Наявність підвищеної температури (довгостроково 35 ° С, короткочасно 40 ° С).

-Не виключено включення людини в електричний ланцюг за рахунок одночасного дотику з електроустаткуванням і металевими корпусами будівель і споруд

2. Особливо небезпечні умови:

- Робота на вулиці і в дуже сирих приміщеннях з постійною відносною вологістю, близькою до 100%, зі стінами, вкритими конденсатом;

- Наявність агресивної корозійного середовища (парів і шкідливих газів);

- Наявність одночасно двох або більше умов підвищеної небезпеки.

3. Умови без підвищеної небезпеки:

- Це робота в сухих приміщеннях з відносною вологістю не більше 75%

- Температурою повітря 5-35 ° С

- З підлогами, що володіють великим опором

- Без струмопровідного пилу.