Защита от воздействия электрического тока

Размещено на http://www.allbest.ru/

Защита от воздействия электрического тока

Для обеспечения безопасности жизнедеятельности при обслуживании электроустановок и надежности работы необходимо точное соблюдение правил эксплуатации электроустановок потребителей и проведение мероприятий по защите от электротравматизма.

Мероприятия по предупреждению поражения человека электрическим током и повседневная профилактическая работа включают в себя определенные аспекты деятельности.

Безопасность обслуживающего персонала и посторонних лиц должна обеспечиваться выполнением мер защиты, предусмотренных в главе 1.7 ПУЭ, а также следующих мероприятий:

* соблюдение соответствующих расстояний до токоведущих частей или путем закрытия, ограждения токоведущих частей;

* применение блокировки аппаратов и ограждающих устройств для предотвращения ошибочных операций и доступа к токоведущим частям;

* применение предупреждающей сигнализации, надписей и плакатов;

* применение устройств для снижения напряженности электрических и магнитных полей до допустимых значений;

* использование средств защиты и приспособлений, в том числе для защиты от воздействия электрического и магнитного полей в электроустановках, в которых их напряженность превышает допустимые нормы.

Эти мероприятия являются обязательными для выполнения.

Прямое прикосновение - электрический контакт людей или животных с токоведущими частями, находящимися под напряжением.

Косвенное прикосновение - электрический контакт людей или животных с открытыми проводящими частями, оказавшимися под напряжением при повреждении изоляции.

Защита от прямого прикосновения - защита для предотвращения прикосновения к токоведущим частям, находящимся под напряжением. Защита при косвенном прикосновении - защита от поражения электрическим током при прикосновении к открытым проводящим частям, оказавшимся под напряжением при повреждении изоляции.

Термин повреждение изоляции следует понимать как единственное повреждение изоляции.

Для защиты от поражения электрическим током в нормальном режиме должны быть применены по отдельности или в сочетании следующие меры защиты от прямого прикосновения:

* основная изоляция токоведущих частей;

* ограждения и оболочки;

* установка барьеров;

* размещение вне зоны досягаемости;

* применение сверхнизкого (малого) напряжения.

Для защиты от поражения электрическим током в случае повреждения изоляции должны быть применены по отдельности или в сочетании следующие меры защиты при косвенном прикосновении:

* защитное заземление;

* автоматическое отключение питания;

* уравнивание потенциалов;

* выравнивание потенциалов;

* двойная или усиленная изоляция;

* сверхнизкое (малое) напряжение;

* защитное электрическое разделение цепей;

* изолирующие (непроводящие) помещения, зоны, площадки.

Для дополнительной защиты от прямого прикосновения в электроустановках напряжением до 1 кВ при наличии требований других глав ПУЭ следует применять устройства защитного отключения (УЗО) с номинальным отключающим дифференциальным током не более 30 мА.

Продолжительность воздействия тока

Опасность для организма человека тем меньше, чем меньше продолжительность воздействия тока. Если ток не отпускающий, 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. 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.

Нормально сердце сокращается от 60 до 80 раз в минуту, т. е. можно принять длительность полного цикла (сокращение - расширение) равной 1 с (рисунок 1). В каждом цикле в течение промежутка времени около 0,15 -0,20 с сердце наиболее чувствительно к току. Этот промежуток времени называется фазой Т.

В случае несовпадения времени прохождения тока с фазой Т токи значительной величины не вызывают фибрилляции.

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

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

Рисунок 1 - Электрокардиограмма здорового человека

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.

Опасность поражения электрическим током тесно связана с условиями выполнения работ в производственных помещениях.

В отношении опасности поражения людей электрическим током все помещения делят на три класса [2]:

помещения без повышенной опасности;

помещения с повышенной опасностью;

особоопасные помещения;

территории размещения наружных электроустановок.

Помещения без повышенной опасности характеризуются нормальными температурой и влажностью, отсутствием пыли, наличием нето-копроводящих полов. В таких помещениях можно пользоваться электрифицированным инструментом напряжением до 220 В. К помещениям без повышенной опасности относятся рабочие комнаты административно-управленческого персонала, вычислительные центры, приборные участки, диспетчерские, инструментальные и др.

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

сырости (относительная влажность воздуха длительно превышает 75%) или токопроводящей пыли (по условиям производства выделяется токопроводящая пыль в таком количестве, что она может оседать на проводах, проникать внутрь электрических машин, аппаратов и т.д.);

токопроводящих полов (металлические, земляные, железобетонные, кирпичные и т.п.);

высокой температуры (температура превышает постоянно или периодически (более 1 суток) +35° С);

возможности 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 следующих условий, создающих особую опасность:

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

химически активной или органической среды (постоянно или в течение длительного времени содержатся агрессивные пары, газы, жидкости, образуются отложения или плесень, разрушающие изоляцию и токоведущие части электрооборудования);

одновременно двух или более условий повышенной опасности.

В отношении опасности поражения людей электрическим током территории размещения наружных электроустановок приравниваются к особо опасным помещениям.

Факторы, определяющие опасность поражения электрическим током

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 не отпускающим для другого. 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.

Отмечено, что для женщин пороговые значения тока приблизительно в 1,5 раза ниже. Это объясняется более слабым физическим развитием женщин.

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 организма складывается из сопротивлений участков тела, расположенных на пути тока.

Основным сопротивлением в цепи тока через тело человека является верхний роговой слой кожи, толщина которого составляет 0,05-0,2 мм. При снятом роговом слое кожи сопротивление тела человека не превышает 1 кОм.

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

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.

Обычно же принято считать, что сопротивление тела человека равно 1,0 кОм, хотя ни в каких нормативных документах и правилах это значение не указано. Как показывают данные таблицы 2.1, сопротивление тела человека около 1 кОм наблюдается при не отпускающих токах; при смертельном токе сопротивление снижается до 0,7 кОм. При отпускающем токе сопротивление тела человека обычно не ниже 2,0 кОм.

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.

Безопасным напряжением считают 36 В (для светильников местного стационарного освещения, переносных светильников и электроинструмента в помещениях с повышенной опасностью) и 12 В (для переносных светильников при работе внутри металлических резервуаров, котлов, в осмотровых канавах). Однако и такие напряжения при определенных ситуациях могут представлять опасность для жизни и здоровья работающих. При электросварочных работах устанавливают величину напряжения 65 В.

Безопасные уровни напряжения получают из осветительной сети, используя для этого понижающие трансформаторы. Распространить применение безопасного напряжения на все электрические устройства не представляется возможным, так как уменьшение рабочего напряжения ведет к уменьшению мощности, что экономически не оправдано.

В производственных процессах используются два рода тока: постоянный и переменный. Они оказывают различное воздействие на организм при напряжениях до 500 В. Опасность поражения постоянным током меньше, чем переменным. Переменный ток с повышением частоты представляет меньшую опасность. Наибольшую опасность представляет ток частотой 50 Гц, которая является стандартной для отечественных электрических сетей.

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.

Электрический удар

электрический ток поражение жизнедеятельность

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

Небольшие токи вызывают лишь неприятные ощущения. Если ток имеет величину, достаточную, чтобы парализовать мышцы рук, человек не способен самостоятельно освободиться от тока, таким образом, действие тока будет длительным.

Ток величиной несколько десятков миллиампер при длительном воздействии (более 15-20 с) приводит к остановке дыхания. Но наиболее опасны остановка и фибрилляция сердца.

Остановка сердца вызывается током в несколько сотен миллиампер при сравнительно малой длительности воздействия (доли секунды), причем мышцы сердца расслабляются и остаются в таком состоянии.

Фибрилляция сердца заключается в беспорядочном сокращении и расслаблении мышечных волокон сердца. Сердце затрачивает значительную энергию, но не производит полезной работы, кровообращение прекращается, сердце истощается и останавливается. Как при остановке, так и при фибрилляции сердца работа сердца самостоятельно не восстанавливается. Необходимо оказание помощи.

Следует отметить, что кратковременное действие больших токов - порядка нескольких ампер - не вызывает ни остановки, ни фибрилляции сердца. Сердечная мышца под действием тока обычно резко сокращается и остается в таком состоянии до отключения тока, после чего сердце продолжает работать. Более того, если через тело пострадавшего, у которого наблюдается остановка или фибрилляция сердца, пропустить ток приблизительно 4-6 А, мышцы сердца сокращаются, и после отключения тока сердце продолжает работать. На этом принципе основано действие дефибриллятора - прибора для восстановления работы сердца.

Наблюдается прямая зависимость между величиной тока через человека до нескольких сотен миллиампер и опасностью поражения; при токах более 1 А эта зависимость меняет характер, но остается прямой.

В таблице 1.1 приведены величины постоянного и переменного тока, которые вызывают определенные воздействия на человека. Данные этой таблицы получены путем анализа несчастных случаев и многочисленных опытов на животных и на людях.

Из приведенной таблицы можно выделить следующие пороговые значения тока:

1. Порог ощущения - наименьшее ощутимое значение тока (0,5-1,5 мА);

2. Порог неотпускающего тока - наименьшее значение тока, при котором человек уже не может самостоятельно освободиться от захваченных электродов действием тех мышц, через которые проходит ток (10 мА). Токи меньшей величины называются отпускающими.

3. Смертельный ток (100 мА и более).

Как видно из таблицы 1.1, опасность поражения тем больше, чем больше значение тока, проходящего через человека, но эта зависимость не однозначна, так как опасность поражения зависит также от ряда других факторов.

Виды поражений электрическим током

Опасность поражения людей электрическим током на производстве обусловлена несоблюдением мер предосторожности, а также отказом или неисправностью электрического оборудования. Следствием этого могут быть местные и общие нарушения в организме. Местные нарушения могут варьироваться от незначительных болевых ощущений до тяжелых ожогов с обгоранием и обугливанием отдельных частей тела. Общие нарушения вызывают сбои в функционировании центральной нервной системы, органов дыхания и кровообращения. При этом наблюдаются обмороки, потеря сознания, расстройства речи, судороги, нарушение дыхания вплоть до остановки. При тяжелых поражениях электрическим током может наступить мгновенная смерть.

По характеру воздействия различают биологическое, тепловое, механическое и химическое действия электрического тока.

Биологическое действие проявляется в раздражении и возбуждении живых тканей организма (судороги).

Тепловое действие вызывает ожоги отдельных участков тела, нагрев кровеносных сосудов и нервных волокон. Внешнее проявление ожогов начинается с покраснения кожи и образования пузырей с жидкостью до почернения и обугливания кожи и мягких тканей.

Механическое действие связано с сильным сокращением мышц, вплоть до их разрыва, вывихом суставов и даже повреждением костей.

Химическое действие тока приводит к электролизу (разложению) крови, межтканевой и других жидкостей организма.

Рассмотрим различные виды электропоражений.

Ожоги возможны при прохождении через тело человекам значительных токов (более 1 А). В тканях, через которые проходит ток как и в любом сопротивлении, выделяется некоторое количество тепла, пропорциональное приложенному напряжению и току. Этого тепла при больших токах достаточно для нагрева поражаемых тканей до температуры 60-70°С, при которой свертывается белок и возникает ожог. Такие ожоги проникают глубоко в ткани тела и поэтому очень болезненны и требуют длительного лечения, а иногда приводят к частичной, или полной инвалидности.

В электроустановках напряжением выше 1000 В, как правило, ожоги могут возникать и без непосредственного контакта с токоведущими частями, а лишь при случайном приближении на опасное расстояние.

Когда это расстояние равно разрядному или меньше его, возникает сначала искровой разряд, который переходит в электрическую дугу.

Температура дуги достигает 4000°С, и, кроме того, ткани тела человека нагреваются проходящим через них током. Это приводит к ожогу. Под действием тока происходит резкое сокращение мышц, которое приводит к разрыву дуги. Поскольку ток проходит через тело человека кратковременно, нарушений дыхания и кровообращения может не наступить, однако полученные ожоги весьма серьезны, а иногда и смертельны.

В электроустановках до 1000 В возможны также ожоги электрической дугой. В этом случае дуга возникает между токоведущими частями, а человек попадает в зону действия дуги.

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

Размещено на Allbest.ru