Факторы, влияющие на исход поражения электрическим током
В соответствии с ГОСТ 12.1.019-2009 «Электробезопасность. Общие требования и номенклатура видов защиты» [скачать/просмотреть] степень опасного и вредного воздействия на человека электрического тока, зависит от:
- рода и величины напряжения и тока;
- частоты электрического тока;
- пути тока через тело человека;
- продолжительности воздействия электрического тока на организм человека;
- условий внешней среды.
Существует еще ряд важных факторов не указанных в ГОСТе: сопротивление тела человека; состояние здоровья и психическое состояние человека, фактор внимания и т.д.
Значение тока
Одним из самых важных факторов, обусловливающих степень поражения человека, является значение тока. Для характеристики воздействия электрического тока на человека установлены три критерия (ГОСТ 12.1.009-76 [скачать/просмотреть]): пороговый ощутимый ток (наименьшее значение силы электрического тока, вызывающего при прохождении через организм человека ощутимые раздражения); пороговый неотпускающий ток (наименьшее значение силы электрического тока, вызывающего при прохождении через организм судорожные сокращения мышц руки, в которой зажат проводник) и пороговый фибрилляционный ток (наименьшее значение силы электрического тока, вызывающего при прохождении через организм фибрилляцию сердца).
Значения пороговых токов не нормируются, однако в некоторых литературных источниках можно встретить их ориентировочные значения. Данные приведены в таблице.
Таблица - Примерные пороговые значения силы тока протекающего по пути «рука – рука» или «рука – ноги»
| Род тока | Пороговый ощутимый ток, мА | Пороговый неотпускающий ток, мА | Пороговый фибрилляционный ток, мА |
| Переменный ток частотой 50 Гц | 1 | 15 | 100 |
| Постоянный ток | 6 | 60 | 300 |
Очевидно, что чем выше значение тока протекающего через организм человека, тем большую опасность он представляет. Длительное время смертельным считался ток значением 100 мА. Малые значения токов (в несколько миллиампер) редко приводят к поражению человека со смертельным исходом, однако такие случаи встречаются. Значения токов от нескольких десятков (сотен) миллиампер и выше (ориентировочно от 100 мА до 5 А) при длительном протекании через организм человека (более 1 с) могут привести к фибрилляции сердца (беспорядочные сокращения мышц сердца). Замечено, что большие значения токов (ориентировочно свыше 5 А) не вызывают фибрилляцию сердца. Смерть в таких случаях наступает, как правило, от паралича дыхания или в результате обширных ожогов поверхности тела человека. Следует отметить, что известны случаи, когда при поражении электрическим током в несколько ампер (7-8 А) человек оставался жив, несмотря на сильные ожоги.
Таким образом, нельзя назвать значение тока которое является смертельным для человека! В нормативных документах нет понятия и тем более значений смертельного тока, в ГОСТ 12.1.038 [скачать/просмотреть] приводятся лишь предельно допустимые значения токов для определенных условий поражения.
Значение напряжения
Напряжение прикосновения это один из параметров применяемый для нормирования требований электробезопасности. ГОСТом 12.1.038 [скачать/просмотреть] установлены предельно допустимые значения напряжений прикосновений для различных условий поражения электрическим током. Степень опасности поражения электрическим током пропорциональна величине напряжения прикосновения человека. От напряжения прикосновения зависит такой важный фактор, влияющий на исход поражения электрическим током, как сопротивление тела человека.
Как и для тока нельзя назвать значение напряжения смертельное для человека. Известны случаи поражения со смертельным исходом при напряжении прикосновения ниже 50 В (и даже ниже 12 В), и наоборот благополучные исходы при поражении напряжениями несколько киловольт. Ранее существовал термин «напряжение безопасности», значение этого напряжения было равно 12 В, но из современных нормативных документов этот термин исключен. В настоящее время, в соответствии с ТКП 339-2011 (РБ) [скачать/просмотреть] и ПУЭ 7 (РФ) [скачать/просмотреть], существует понятие «сверхнизкое (малое) напряжение». В ПУЭ 7 говорится, что это напряжение не превышающее 50 В переменного и 120 В постоянного тока.
Род и частота тока
Наиболее опасным является переменный ток промышленной частоты. Увеличение частоты тока, протекающего через тело человека, сопровождается снижением опасности поражения. Считается, что при частотах выше 500 кГц ток не может вызвать остановку сердца и дыхания, однако сохраняется опасность ожогов. Постоянный ток безопаснее переменного, но это характерно только для значения напряжения прикосновения менее 500 В, при больших напряжениях опаснее становится постоянный ток.
Переменный и постоянный токи по разному воздействуют на человека. При прикосновении к токоведущим частям находящимся под напряжением, переменный ток протекающий через человека приводит к судорожным сокращениям мышц руки в которой зажат проводник, при этом пострадавший самостоятельно не может освободиться от действия тока. Постоянный ток приводит к отбросу пострадавшего от токоведущих частей, что может привести к механическим повреждениям (вывихи, ушибы, переломы и т.п.).
Путь протекания тока
Существенное значение имеет и путь протекания тока через тело человека. Наиболее часто встречающиеся пути протекания тока через организм человека: правая рука – ноги, левая рука – ноги, рука – рука, нога – нога.
Рисунок. Возможные пути протекания тока через тело человека
Наибольшая опасность возникает при непосредственном прохождении тока через жизненно важные органы (сердце, легкие, головной мозг). Поэтому наиболее опасными следует признать пути протекания: левая рука – ноги, рука – рука, а также голова – рука, голова – ноги. Наименее опасный путь тока, из наиболее часто встречающихся, является путь нога – нога, когда человек попадает под шаговое напряжение.
Опасность поражения электрическим током зависит также от места контакта тела человека с токоведущей частью, т.е. от места «входа тока» в организм. Например, при касании человека токоведущей части рукой, ток может входить через ладонь или тыльную часть руки, через пальцы или всю поверхность руки и т.д.
Объясняется влияние места «входа тока» на исход поражения следующим. Во-первых, в организме человека существуют так называемые рефлексогенные зоны, т.е. зоны с большим скоплением нервных окончаний, раздражение которых весьма опасно. Во-вторых, помимо прямого воздействия тока на различные органы человека (прежде всего сердце) существует еще рефлекторное (непрямое) воздействие. При рефлекторном действии тока, он формирует своеобразные нервные импульсы, получая которые центральная нервная система может подать нецелесообразную исполнительную команду органам, в том числе и не лежащим на пути тока (например, вызвать фибрилляцию сердца).
Наиболее опасными местами входа тока являются: тыльная сторона ладони, шея, голень, виски, грудь. Следует отметить, что данные места на теле человека обладают повышенной электропроводностью.
Длительность протекания тока
Анализ несчастных случаев с людьми от воздействия электрического тока и данные опытов над животными показывают, что длительность прохождения тока через организм существенно влияет на исход поражения: чем продолжительнее действие тока, тем больше вероятность тяжелого или смертельного исхода. С течением времени резко падает сопротивление кожи человека, более вероятным становится поражение сердца и накапливаются другие отрицательные последствия.
Известно, что величина тока, проходящего через тело человека (мА), не вызывающая фибрилляцию сердца у 99,5 % пострадавших, связана со временем его воздействия соотношением (по данным профессора С.Ф. Дальзиеля из США)
где α = 0,165 … 0,168 – экспериментальный коэффициент; t – время воздействия тока, с.
В соответствии с ГОСТ 12.1.038-82 [скачать/просмотреть] все предельно допустимые значения напряжения и тока установлены в функции времени. При увеличении времени воздействия значения напряжений и токов должны быть уменьшены.
Как и для многих других факторов нельзя назвать безопасное значение длительности протекания тока через организм человека. Наблюдались поражения с тяжелым исходом даже при небольших токах и очень малой длительности существования электрической цепи через тело человека (доли секунды), с другой стороны фиксировались благоприятные исходы при длительности поражения в несколько секунд и более.
Условий внешней среды
К факторам окружающей среды, влияющим на исход поражения электрическим током, относятся: атмосферное давление, температура, влажность, электрическое или магнитное поля и др.
Повышение температуры воздуха влияет на потоотделение у человека, в результате падает электрическое сопротивление его тела и возрастает опасность поражения электрическим током. Такая же зависимость сопротивления тела человека характерна и для влажности. Влияние указанных факторов (температура и влажность) зафиксировано в ГОСТ 12.1.038-82 [скачать/просмотреть]: напряжения прикосновения и токи для лиц, выполняющих работу в условиях высоких температур (выше 25°С) и влажности (относительная влажность более 75%), должны быть уменьшены в три раза.
При повышении атмосферного давления опасность поражения снижается и, наоборот, в горной местности, где атмосферное давление понижено, опасность электрического тока для живых организмов повышается.
Сопротивление тела человека
На исход поражения сильно влияет сопротивление тела человека, которое изменяется в очень больших пределах. Наибольшим сопротивлением обладает верхний слой кожи толщиной около 0,2 мм, состоящий из мертвых ороговевших клеток. Общее электрическое сопротивление тела человека при сухой, чистой и неповрежденной коже, измеренное при напряжении до 15 ... 20 В, находится примерно в пределах 3 ... 1000 кОм и больше; сопротивление внутренних тканей тела – 300 ... 500 Ом. Исследования показали, что наименьшим сопротивлением обладают поверхность лица (особенно лба), ладоней, подошв и подмышечных впадин.
Сопротивление тела человека зависит от ряда факторов: длительности протекания тока через организм человека; величины напряжения прикосновения и тока протекающего через организм человека; степени увлажнения кожи и наличия её повреждений; состояния нервной системы человека; пола; возраста и т.д. В МЭК 60479-1 указаны следующие факторы: тип источника энергии (переменный или постоянный ток), значение напряжения прикосновения, путь тока через тело, область контакта с кожей (ГОСТ Р 55629-2013), состояние кожи в области контакта (влажная соленая, влажная, сухая).
Например, сопротивление тела человека составляющее при токе 0,1 мА около 500 кОм, снижается при токе 10 мА до 8 кОм. При значениях напряжения прикосновения примерно 50 В и более начинает проявляться явление пробоя верхнего слоя кожи, что приводит к резкому снижению сопротивления тела человека, и при значениях напряжения 250 В и выше общее сопротивление человека приближается к сопротивлению его внутренних тканей. (Сопротивление внутренних тканей не зависит от напряжения прикосновения, а определяется температурой тела.)
При различных расчетах, связанных с обеспечением электробезопасности и расследованием электротравм, сопротивление тела человека в электрической цепи при частоте 50 Гц (в соответствии с ГОСТ 12.1.038 [скачать/просмотреть]) моделируется резистором сопротивления значением от 0,85 до 6,7 кОм, в зависимости от условий поражения электрическим током. Например, при аварийном режиме производственных электроустановок с частотой тока 50 Гц, напряжением выше 1000 В, с глухим заземлением нейтрали сопротивление тела человека принимается равным 1 кОм.
Состояние здоровья и психическое состояние человека
Анализ несчастных случаев при поражении электрическим током показывает, что исход поражения связан с медико-биологическими особенностями человека, состоянием его здоровья. Физически здоровые и крепкие люди легче переносят электротравмы, нежели больные и слабые.
Некоторые заболевания человека (болезни кожи, сердечно-сосудистой системы, легких, нервные болезни и др.) делают его более восприимчивым к электрическому току. Поэтому к обслуживанию электроустановок допускаются только лица, прошедшие специальный медицинский осмотр.
Фактор внимания
Многочисленные опыты, проведенные на животных показывают, что исход поражения электрическим током зависит от того ожидает пострадавший электрический удар или нет.
Один из основоположников электробезопасности, австрийский исследователь С. Еллинек провел ряд опытов на кошках. Те из которых находились в спокойном состоянии, погибали от напряжения 220 В, а те, которых дразнили палкой и при этом подавали такое же напряжение, воспринимали электрический удар как удар палкой и бросались на экспериментатора.
Помимо описанных выше, существуют и другие факторы, влияющие на исход поражения человека электрическим током. Воздействие указанных факторов по отдельности или совместно объясняет тяжесть поражения человека, в том числе, и поражения со смертельным исходом, при казалось бы, на первый взгляд, безопасных условиях поражения, а также случаи когда человек выживал при воздействии на него «смертельных» значений токов и напряжений.
Проверьте, насколько хорошо Вы изучили вопрос "Факторы, влияющие на исход поражения электрическим током", ответив на несколько контрольных вопросов. [Пройти тест]
