ВОЗДЕЙСТВИЕ ЭЛЕКТРИЧЕСТВА НА ОРГАНИЗМ ЧЕЛОВЕКА

Электрический ток действует на организм человека своеобразно. Прямое или непосредственное действие проявляется не только в месте соприкосновения тела человека с токоведущей частью электроустановки, но и по всему пути тока. При прямом действии тока возникают такие поражения, как ожоги, электрические знаки (метки), электрометаллизация кожи. Наиболее опасны поражения внутренних органов, особенно когда ток непосредственно проходит через области сердца или дыхательного центра, вызывая соответственно нарушения ритма работы сердца или остановку дыхания, что может обусловить смертельный исход.

Одновременно с этим большое значение при электротравме имеет рефлекторное действие тока, так как протекающий через тело человека ток вызывает возбуждение обширных областей нервных тканей. Если центральная нервная система справляется с раздражением, возникает активная ответная реакция (двигательная реакция, усиленное потовыделение, испуг и т.п.). Если раздражение превышает пределы выносливости центральной нервной системы, происходит опасное нарушение деятельности жизненно важных органов.

Ответная реакция организма на действие электрического тока зависит от целого ряда факторов: величины и рода тока, протекающего через тело человека; длительности воздействия, частоты и пути тока; состояния кожного покрова при контактной электротравме, площади соприкосновения с током и токо-ведущими частями; физического и психического состояния человека и т. д.

Степень воздействия электрического тока на человека принято классифицировать следующим образом.

Ощутимый ток — значение тока, который вызывает при прохождении через организм ощутимые раздражения. Средние значения ощутимого переменного тока частотой 50 Гц, поданным МГИ, оцениваются диапазоном 0,8—1,8 мА, средние значения ощутимого постоянного тока примерно в 3,5—4 раза больше. Наиболее активным в физиологическом отношении является ток с фазовыми отсечками, присущий электроустановкам с тиристорной техникой. Следующим по степени активности является пульсирующий ток при однополупериодном выпрямлении. Пульсирующий ток при двухпериодном выпрямлении по степени активности несколько уступает переменному току частотой 50 Гц, но превосходит постоянный ток.

Отпускающий ток — значение тока, при котором человек сохраняет способность самостоятельно освободиться от контакта с частями, находящимися под напряжением. Средние значения отпускающего переменного тока частотой 50 Гц, по данным МГИ, оцениваются диапазоном 4—8 мА, т. е. примерно в 4 раза превышают средние значения ощутимого тока. Средние значения отпускающего постоянного тока примерно в 3,5—4раза больше. Степень активности пульсирующего тока при двухполупериодном выпрямлении аналогична изложенной выше.

Неотпускающий ток — значение тока, который вызывает при прохождении через тело человека непреодолимые судорожные сокращения мышц рук, в которых зажаты проводники, т. е. человек теряет способность самостоятельно освободиться от контакта с токоведущими частями и подвергается смертельной опасности при длительном воздействии тока. По данным МГИ, средние значения неотпускающего тока примерно в 2 раза больше значения отпускающего тока, т. е. для переменного тока частота 50 Гц может быть оценена диапазоном 8— 16 мА.

Смертельный ток—значение этого тока большинством специалистов оценивается уровнем 100 мА и более, однако исследования последних лет заставляют усомниться в правильности этой оценки и снижают ее порой в 3—4 раза.

Как отмечалось выше, одним из видов электропоражений являются нарушения работы сердца. Преобладающим видом таких нарушений считается фибрилляция, т. е. такое состояние сердца, когда вместо ритмичных сокращений, происходящих в определенной последовательности, наступают частые, беспорядочные, разновременные сокращения многочисленных волокон сердечной мышцы. Число таких сокращений доходит до 700 за 1 мин, т. е. в 10 раз превышает нормальный ритм работы сердца, в результате чего оно перестает перекачивать кровь, что приводит организм к гибели. Единство точек зрения по оценке значений фибрилляционного тока в литературе отсутствует. По оценке МГИ, наименьшие значения фибрилляционного тока составляют 24—28 мА.

Чем меньше продолжительность воздействия тока на организм человека, тем меньше опасность поражения. Для определения предельно допустимых токов (мА) Международной электротехнической комиссией рекомендована формула

, (3.1)

где t — длительность воздействия тока на человека, с.

Формула (3.1) рекомендована для t> с. Для длительностей воздействия t<0,1 с ИГД им. А. А. Скочинского и МИИТ предложены формулы

при c (3.2)

при c(3.2)

В соответствии с ГОСТ 12.1.038—82 при нормальном (неаварийном) режиме электроустановки напряжения прикосновения и токи, протекающие через тело человека, не должны превышать значений: для переменного тока 50ГцU=2Ви I=0,3 мА; для постоянного тока U=8В и I=1 мА.

Предельно допустимые уровни напряжений прикосновения и токов при аварийном режиме электроустановок напряжением до 1000 В с заземленной или изолированной нейтралью и выше 1000 В с изолированной нейтралью не должны превышать значений, указанных в табл. 3.1.

Основными факторами, определяющими проходящий через тело человека ток, являются напряжение прикосновения U_пр и полное сопротивление тела человека Z4en.

Действующие электротехнические и отраслевые правила не нормируют предельно допустимые величины U_пр, однако, как следует из табл. 3.1, рекомендуемое значение U_прдля длительного воздействия (1 с и более) переменного тока 50 Гц составляет 36В. Это значение несколько меньше уровня U_ap(порядка 40—45 В), признаваемого рядом специалистов в качестве оценки предельно допустимого U_пp, так как при этих значениях начинает наблюдаться специфическое для живой ткани явление типа частичного пробоя кожных покровов.

Электрическое сопротивление тела человека является нелинейной величиной, зависящей от многих факторов: приложенного напряжения, состояния кожного покрова, места и площади контакта, формы токоведущей части, с которой происходит соприкосновение, и т. д. Экспериментальные исследования последних лет позволили уточнить характеристики этого важного параметра. Установлено, что в пределах допустимых напряжений сопротивление 2чел уменьшается при увеличении воздействующего напряжения. Эта функциональная зависимость описывается законом убывающей квадратичной параболы, причем при возрастании напряжения на 1В происходит уменьшение величины примерно на 0,1 кОм, что весьма значительно. При напряжениях порядка 40—45В (с учетом индивидуальной чувствительности) наступает пробой кожных покровов, определяющих основное сопротивление в цепи тока через человека, после чего сопротивление тела человека практически равно сопротивлению внутренних тканей (менее 1 кОм).

По данным МГИ, при расчете электроустановок шахт и рудников на электробезопасность, учитывая высокую влажность подземной атмосферы, наличие токопроводящей пыли, специфику условий труда, величину сопротивления тела человека следует принимать при напряжении: до 1000В — 0,8 кОм; выше 1000 В —0,5 кОм.

Если оценивать опасность путей тока, протекающего через сердце, наиболее опасными считаются пути голова — руки, голова — ноги, правая рука — ноги. По величине тока более опасным является путь рука — рука (верхняя петля) по сравнению с путем нога — нога (нижняя петля). По величине напряжения пути рука — ноги, руки — ноги и нижняя петля равноопасны или более опасны, чем путь по верхней петле.

До последнего времени считалось, что наиболее опасен для человека электрический ток частотой 50—60 Гц. Исследования, выполненные в СССР, позволили уточнить эти данные. Ниже (по данным МГИ) приведены значения отпускающих токов для различных частот.

С ростом частоты тока от 50 Гц до 15 кГцвеличины отпускающих токов, возрастают, за исключением частоты 200 Гц, которая может рассматриваться как наиболее физиологически активная. Зависимость отпускающих токовI_отпот частоты f (в пределах 200- 15000 Гц) выражается формулой

(3.3)

где k=0,45 коэффициент, зависящий от условий воздействия и площади контакта е токоведущими частями.

По исследованиям Читинскою политехнического института (ЧПИ), наиболее физиологическиактивнымиявляются частоты 1 и 7-8 Гц, причем характер ощущений при воздействии токовэтих частот боле болезненный по сравнению с токами промышленной и повышенных частот.

При оценке условий электропоражений важное значение имеет площадь контакта с токоведущей частью электроустановки.При увеличении поверхности соприкосновения электрическое сопротивление тела человека уменьшается, что увеличивает воздействующий ток и, следовательно, опасность электропоражения.

В специфических условиях шахт и рудников при оценке условий электробезопасности необходимо учитывать микроклимат подземных выработок, особенно температуру и влажность подземной атмосферы.При повышении температуры окружающей среды электрическое сопротивление тела человекаснижается, воздействующий ток возрастает, что обусловливает рост опасности электропоражения. Аналогичная картина наблюдается при повышенной влажности окружающей среды, особенно при увлажнении кожи.

Рис. 3.J. Схема двухфазного прикосновения

Наконец, при оценке условий электробезопасности нельзя не учитывать состояние человека, Подземные горные работы характеризуются специфическими условиями трудоемкости, заставляющими считаться с фактором усталости шахтеров, Обычная рядовая работа в условиях шахты и рудника является напряженной и требует значительных усилий. Усталость приводит к ослаблению внимания к опасностям производственного характера, к неточным замедленным движениям. Как показывает статистика, в последние часы рабочих смен частота электротравм возрастает, что объясняется влиянием фактора усталости, следовательно, эксплуатация подземных электроустановок требует напряженного внимания персонала в течение всего периода работы.