Основные причины поражения электрическим током на производстве. Основные причины и условия поражения электрическим током
Причины несчастных случаев от электрического тока многочисленны и разнообразны. Основными из них являются:
1) случайное прикосновение к открытым токоведущим частям, находящимся под напряжением. Это может происходить, например, при производстве каких-либо работ вблизи или непосредственно на частях, находящихся под напряжением: при неисправности защитных средств, посредством которых пострадавший прикасался к токоведущим частям; при переноске на плече длинномерных металлических предметов, которыми можно случайно прикоснуться к неизолированным электропроводам, расположенным на доступной в данном случае высоте;
2) появление напряжения на металлических частях электрооборудования (корпусах, кожухах, ограждениях и т.п.), которые в нормальных условиях не находятся под напряжением. Чаше всего это может происходить вследствие повреждения изоляции кабелей, проводов или обмоток электрических машин и аппаратов, приводящего, как правило, к замыканию на корпус;
3) появление напряжения на отключенных токоведущих частяхв результате ошибочного включения отключенной установки; замыкания между отключенными и находящимися под напряжением токоведущими частями; разряда молнии в электроустановку и других причин
4) электрическая дуга, которая может образоваться в электроустановках напряжением свыше 1000 В между токоведущей частью и человеком при условии, если человек окажется в непосредственной близости от токоведущих частей;
5) возникновение шагового напряжения на поверхности земли при замыкании провода на землю или при стекании тока с заземлителя в землю (при пробое на корпус заземленного электрооборудования);
6) прочие причины, к которым можно отнести такие, как: несогласованные и ошибочные действия персонала, оставление электроустановок под напряжением без надзора, допуск к ремонтным работам на отключенном оборудовании без предварительной проверки отсутствия напряжения и неисправности заземляющего устройства и т.д.
Все случаи поражения человека током в результате электрического удара возможны лишь при замыкании электрической цепи через тело человека, то есть при прикосновении человека не менее чем к двум точкам цепи, между которыми существует некоторое напряжение.
Напряжение между двумя точками цепи тока, которых одновременно касается человек, называется напряжением прикосновения.
Напряжение прикосновения 20 В считается безопасным в сухих помещениях, т.к. ток, проходящий через тело человека будет ниже порогового неотпускающего и человек, получивший электрический удар, сразу оторвет руки от металлических частей оборудования.
В сырых помещениях безопасным считается напряжение 12 В.
Напряжением шага называется напряжение между точками земли, обусловленное растеканием тока замыкания на землю при одновременном касании ихногами человека. Наибольший электрический потенциал будет в месте соприкосновения проводника с землей. По мере удаления от этого места потенциал поверхности грунта уменьшается и на расстоянии, примерно равном 20 м, может быть принято равным нулю. Поражение при шаговом напряжении усугубляется тем, что из-за судорожных сокращений мышц ног человек может упасть, после чего цепь тока замыкается на теле через жизненно важные органы.
Электробезопасность.Основные причины поражения человека электрическим током:
Нарушение изоляции или потеря изолирующих свойств;
Непосредственное прикосновение или опасное приближение к токоведущим частям, находящимся под напряжением;
Несогласованность действий.
Термическое действие: возможны ожоги отдельных участков тела, нагрев до высоких температур кровеносных сосудов, нервов, сердца, мозга и других органов, что вызывает в них серьезные функциональные изменения. Согласно закону Джоуля-Ленца количество выделившейся теплоты прямо пропорционально квадрату силы тока, сопротивлению тела человека и времени воздействия.
Электролитическое действие выражается в распаде молекул крови и лимфы на ионы. Изменяется физико-химический состав этих жидкостей, что приводит к нарушению жизненного процесса.
Механическое действие тока приводит к расслоению, разрыву тканей организма в результате электродинамического эффекта, а также мгновенного взрывоподобного образования пара из тканевой жидкости и крови.
Биологическое действие – возбуждение живых тканей, вызывающее судорожное сокращение и нарушение внутренних биоэлектрических процессов.
Местные электротравмы, вызывающие локальные повреждения организма.
Электрический ожог – самая распространенная электротравма:
– дуговой ожог возможен при различном напряжении. В результате электродугового поражения при прохождении через тело человека возможен летальный исход.
Электрические знаки – резко очерченные пятна серого или бледно-желтого цвета на поверхности тела человека, подвергшегося действию электрического тока.
Металлизация кожи возникает в случае проникновения в верхние слои кожи мельчайших частичек металла, расплавившегося под действием электрической дуги.
Механические повреждения – следствие резких непроизвольных сокращений мышц под действием тока (разрыв сухожилий, кожи, сосудов, иногда возможны вывихи и переломы).
Электроофтальмия – воспаление роговицы и конъюнктивы глаза под действием ультрафиолетовых лучей от электрической дуги.
Общие электротравмы приводят к поражению всего организма, они делятся на четыре степени:
II – судорожные сокращения мышц с потерей сознания;
III – потеря сознания с нарушением функций дыхания и сердечной деятельности;
IV – клиническая смерть (отрезок времени с момента остановки сердца и дыхания до начала гибели клеток головного мозга порядка 4 – 6 минут, в этот период человеку можно оказать помощь)
Факторы, влияющие на опасность поражения током:
Основным поражающим фактором является сила тока, чем больше ток, тем опаснее его воздействие.
Пороговый ощутимый ток 0,5 – 1,5 мА для переменного тока 50 Гц и 5 – 7 мА для постоянного – минимальная величина тока, вызывающего болевые ощущения (зуд, покалывание).
Пороговый не отпускающий 8 – 16 мА 50 Гц и 50 – 70 мА 0 Гц – минимальная величина тока, при которой судорожное сокращение мышц руки не позволяет человеку самостоятельно освободиться от токоведущих частей.
Пороговый фибриляционный 100 мА 50 Гц и 300 мА 0 Гц – вызывает фибрилляцию сердца – хаотические разновременные сокращения сердечной мышцы, при которых прекращается кровообращение.
Сопротивление тела человека складывается из сопротивления кожи и внутренних органов, при чем:
Внутренних органов Rвн = 500 – 700 Ом,
Rч = 2Rн + Rв
Сопротивление кожи зависит от ее состояния: сухая – влажная, нет ли повреждений, загрязнений, времени и плотности контакта.
Длительность воздействия.
Путь, род и частота тока.
Индивидуальные особенности человека (возраст, психологические, физические).
Условия окружающей среды.
Безопасность обслуживания электрооборудования зависит от факторов окружающей его среды. С учетом этих факторов все помещения делятся на три класса:
Первый – без повышенной опасности (сухие, без пыли, с нормальной температурой, с изолирующими полами, влажность до 70%).
Второй – помещения с повышенной опасностью характеризуются одним из следующих признаков: относительная влажность > 75%, наличие токопроводящей пыли, наличие токопроводящих полов, высокая температура воздуха (> 30, периодически > 35 и кратковременно > 40), возможность одновременного прикосновения человека к металлическим частям электроустановок и к металлоконструкциям, соединенным с землей.
Третий – помещения особо опасные: наличие влажности близкой к 100%, наличие химической агрессивной среды, наличие одновременно двух и более признаков помещений с повышенной опасностью.
Электроустановки с номинальным напряжением до 1000 В.
Электроустановки с напряжением свыше1000 В.
Класс 0 – изделия с номинальным напряжением более 42 В с рабочей изоляцией и не имеющие приспособлений для заземления или зануления (бытовые приборы).
Класс 01 – изделия с рабочей изоляцией и элементом заземления (зануления).
Класс I – изделия с рабочей изоляцией, элементом заземления и проводом питания с заземляющей (зануляющей) шиной.
Класс II – изделия, имеющие у всех доступных прикосновению частей двойную или усиленную изоляцию.
Класс III – изделия без внутренних и внешних электрических цепей с напряжением выше 42 В.
Поражение током является следствием одновременного прикосновения человека к двум точкам электрической цепи, между которыми существует разность потенциалов. Опасность такого прикосновения зависит от особенностей цепи и схемы включения в нее человека, определив силу тока с учетом этих факторов, можно с большой степенью точности выбрать защитные меры.
Возможные схемы включения человека в электрическую цепь:
Двухфазное включение – более опасное, чем однофазное, т.к. к телу прикладывается наибольшее в данной сети напряжение – линейное: J = Uл/Rч,
Rч – сопротивление тела человека (Ом), при расчетах принимают 1000 Ом.
Однофазное включение – на ток, проходящий через человека, влияют различные факторы, что снижает опасность поражения: Jч = U/(2Rч + r),
R – сопротивление изоляции (Ом).
Или: Jч = U/R0; R0 – сопротивление обуви; сопротивление пола; сопротивление изоляции проводов; сопротивление тела человека.
Напряжение прикосновения – возникает в результате касания находящихся под напряжением электроустановок.
Uпр = * (ln – ln ) * α,
где – сила тока замыкания на землю (А);
ρ – удельное сопротивление основания пола (Ом * м);
L и d – длина и диаметр заземлителя (м);
X – расстояние от человека до точки заземления (м);
α – коэффициент напряжения прикосновения.
Шаговое напряжение – напряжение на тело человека при положении ног в точках поля растекания тока с заземлителем или от упавшего на землю провода.
При движении человека к источнику электрического поля или от него длину шага принимают в расчетах равную 0,8 м.
Максимальное значение напряжения в точке замыкания электрического тока на землю и по мере удаления от нее снижается. Считается, что на расстоянии 20 м от места замыкания потенциал равен нулю.
X – расстояние человека от точки замыкания;
A – длина шага;
ρ – удельное сопротивление грунта.
Следовательно, выходить из зоны действия напряжения необходимо как можно более короткими шагами.
Защитные меры от поражения электрическим током:
Организационные мероприятия
Подбор персонала;
Обучение правилам электробезопасности, проведение аттестаций;
Назначение ответственных лиц;
Проведение периодических осмотров, измерений и испытаний электрооборудования.
Применение индивидуальных защитных средств
Основные изолирующие защитные средства (диэлектрические перчатки, изолированный инструмент);
Дополнительные защитные средства (диэлектрические коврики и подставки);
Вспомогательные приспособления (экраны, монтерские и т.д.).
Технические мероприятия
Защитное заземление – преднамеренное электрическое соединение с землей или ее эквивалентом металлических нетоковедущих частей электроустановок, которые могут оказаться под напряжением.
В качестве искусственных заземлителей применяют заглубленные в землю стальные трубы, уголки, штыри. К естественным можно отнести уложенные в землю водопроводные и канализационные трубы, кабели с металлической оболочкой.
Принцип действия заземления – снижение до безопасных значений напряжений прикосновения или шага в случае замыкания тока на металлические корпуса электрооборудования.
Учитывая, что сопротивление тела человека намного больше сопротивления заземляющего устройства, основной ток в случае замыкания пройдет через заземлитель.
Есть недостатки:
Часть тока пройдет через тело человека.
В случае нарушения в цепи заземляющего устройства опасность поражения током резко возрастает. По нормам сопротивление заземляющего устройства проверяют не реже 1 раза в год, в особо опасных помещениях – не реже 1 раза в квартал.
Принцип действия защитного зануления заключается в превращении замыкания на корпус в однофазное замыкание (между фазным и нулевым защитным проводником) с целью создания большого тока, способного обеспечить срабатывание защитного отключающего устройства (предохранители, магнитные пускатели с тепловой защитой и пр.).
Для обеспечения автоматического отключения аварийного оборудования сопротивление сети короткого замыкания должно быть небольшим (около 2 ом).
Недостатки – лишение защиты электропотребителей при обрыве нулевого провода.
Защитное отключение – быстродействующее отключение электроустановок (до 1000 В) при возникновении в ней опасного поражения электрическим током.
Время срабатывания УЗО не превышает 0,03 … 0,04 с.
При уменьшении времени протекания тока через человека снижается опасность.
Наиболее частые случаи:
- случайное прикосновение к токоведущим частям, находящимся под напряжением (оголенным проводам, контактам электроаппаратуры, шинам и т.д.);
- неожиданное возникновение напряжения там, где в нормальных условиях его быть не должно;
- появление напряжения на отключенных частях электрооборудования (по причине ошибочного включения, наведения напряжения соседними установками и т.д.);
- возникновение напряжения на поверхности земли в результате замыкания провода с землей, неисправности заземляющих устройств и т.д.
- поражение электрическим током человека, случайно оказавшегося под напряжением. Токи через тело человека порядка 0,05-0,1 А опасны, большие значения могут быть смертельны;
- перегрев проводов или электрическая дуга между ними при коротких замыканиях, что приводит к ожогам человека или пожарам;
- перегрев поврежденных участков изоляции между проводами токами, утечки через изоляцию, что может привести к самовозгоранию изоляции;
- перегрев корпусов электрооборудования вследствие их перегрузки.
Для обеспечения безопасности необходимо:
исключить возможность прикосновения человека к токоведущим частям, что достигается заключением электрооборудования в закрытые корпусы и его отключением при ремонтах;
по возможности применять безопасные низкие напряжения до 36 В при пользовании переносным электрооборудованием;
поддерживать высокий уровень изоляции относительно земли;
снижать влияние емкости проводов;
использовать защитное заземление (заземляющий провод);
применять общесетевые аппараты защиты от утечек в сетях с глухим заземлением нейтрали.
В сети с занулением присоединение корпусов электрооборудования к отдельным заземлителям, не соединенным с нейтральным проводом, запрещено.
Действие электрического тока на организм человека
Действие электрического тока на организм человека проявляется в следующих видах: термическое, электролитическое, механическое, биологическое.
Термическое воздействие проявляется в виде токового и дугового ожогов.
Степени ожога: покраснение, появление пузырей, омертвение тканей, обугливание. При этом следует учитывать площадь поражения.
При поражении электрическим током человек может получить местные электротравмы либо электрический удар.
Местные электротравмы: ожог, металлизация кожи, электрические знаки, электроофтальмия.
Электролитическое воздействие проявляется в виде поражения внутренних органов вследствие электрохимических реакций в теле человека.
Механическое воздействие может быть прямым или косвенным. Прямое механическое воздействие проявляется в виде разрыва мышечных тканей и стенок кровеносных сосудов за счет превращения лимфы или крови в пар. Косвенное механическое воздействие проявляется в виде ушибов, вывихов, переломов при резких непроизвольных судорожных сокращениях мышц.
Биологическое воздействие проявляется в виде электрического удара - воздействия электрического тока на центральную нервную систему.
Электрический удар имеет несколько степеней:
легкая дрожь в суставах, слабая боль,
сильные боли в суставах,
потеря сознания и нарушение сердечной деятельности или дыхания,
потеря сознания и остановка сердца либо остановка дыхания,
потеря сознания, остановка сердца, остановка дыхания, т.е. состояние клинической смерти.
На степень поражения человека электрическим током существенно влияют: величина тока, длительность протекания тока через тело человека, путь протекания, состояние кожи.
По величине и действию тока на организм человека различают ток ощутимый и ток неотпускающий, при котором пострадавший не может самостоятельно разжать руку. Ощутимый ток - постоянный около 5 - 8 мА, переменный - порядка 1 мА.
Величина неотпускающего тока - порядка 15 - 30 мА. Токи более 30 мА считаются опасными.
Величина сопротивления тела человека в зависимости от внешних условий может меняться в широких пределах - от нескольких сотен Ом до десятков кОм. Особо резкое падение сопротивления наблюдается при напряжении до 40-50 В, когда сопротивление тела человека снижается в десятки раз. Однако при проведении расчетов на электробезопасность в сетях напряжением выше 50 В принято считать величину сопротивления тела человека 1000 Ом.
Длительность протекания тока и величина допустимого тока связаны эмпирической формулой
Чем меньше длительность протекания тока, тем больше величина допустимого тока. Если At =16 мс, то величина допустимого тока 30 мА.
Такая величина тока определяет требования к изоляции. Так, например, для сети с фазным напряжением 220 В сопротивление изоляции должно быть не менее
