Действие электрического тока на организм человека. Факторы, влияющие на степень поражения электрическим током

Проходя через тело человека, электрический ток оказывает на него сложное воздействие, являющееся совокупностью термической; (нагрев тканей и биологических сред), электролитического (разложе­ния крови и плазмы) и биологического (раздражение и возбуждение нервных, волокон и других органов тканей организма) воздействий.

Наиболее сложным является биологическое действие, свойст­венное только живым организмам. Любое из этих воздействий может привести к электрической травме, т.е. к повреждению организма, вы­званному воздействием электрического тока или электрической дуги. Различают местные электротравмы и электрические удары. Прибли­зительно в 55% случаев травмы носят смешанный характер.

К местным электротравмам относят: электрический ожог (ре­зультат теплового воздействия электрического тока в месте контакта); электрический знак (специфическое поражение кожи, вызванное, главным образом, действием тока); металлизацию кожи частицами расплавившегося под действием электрической дуги металла; элек­троофтальмию (воспаление наружных оболочек глаз из-за воздейст­вия ультрафиолетовых лучей электрической дуги); механические по­вреждения (разрывы кожи, вывихи, переломы костей), вызванные непроизвольными сокращениями мышц под действием тока.

Электрический удар является очень серьезным поражением организма человека, вызванным возбуждением живых тканей тела электрическим током и сопровождающимся судорожным сокращени­ем мышц. В зависимости от возникающих последствий электрические удары делят на четыре степени: I — судорожное сокращение мышц без потери сознания; II — судорожное сокращение мышц с потерей сознания, но с сохранившимися дыханием и работой сердца; III — по­теря сознания и нарушение сердечной деятельности или дыхания (или того и другого); IV — состояние клинической смерти.

Тяжесть поражения электрическим током зависит от целого ряда факторов: значения силы тока, электрического сопротивления тела че­ловека и длительности протекания через него тока, рода и частоты то­ка, индивидуальных свойств человека и условий окружающей среды.

Основным фактором, обусловливающим ту или иную степень поражения человека, является сила тока. Для характеристики воз­действия электрического тока на человека установлены три критерия: пороговый ощутимый ток (наименьшее значение силы электрического тока, вызывающего при прохождении через организм человека ощути­мые раздражения); пороговый не отпускающий ток (наименьшее зна­чение силы электрического тока, вызывающего судорожные сокращения мышц руки, в которой зажат проводник) и пороговый фибрилляцион-ный ток (наименьшее значение силы электрического тока, вызываю­щего при прохождении через тело человека фибрилляцию сердца).

Фибрилляцией называются хаотические и разновременные со­кращения волокон сердечной мышцы, полностью нарушающие ее работу как насоса.

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.

Длительность протекания тока через тело человека очень силь­но влияет на исход поражения в связи с тем, что с течением времени резко падает сопротивление кожи человека, более вероятным становит­ся поражение сердца и накапливаются другие отрицательные послед­ствия.

Существенное значение имеет и путь тока через тело челове­ка. Наибольшая опасность возникает при непосредственном прохож­дении тока через жизненно важные органы (сердце, легкие, головной мозг). Статистические данные, например, показывают, что число травм с потерей сознания при прохождении тока по пути «правая ру­ка — ноги» составляют 87; по пути «нога — нога» — 15%.

Степень поражения зависит также от рода и частоты тока. Наиболее опасным является переменный ток частотой от 20 до 1000 Гц. |. Переменный ток опаснее постоянного, но это характерно только для напряжений до 250...300 В; при больших напряжениях опаснее ста­новится постоянный ток.

Индивидуальные свойства человека и состояние окружающей среды оказывают заметное влияние на тяжесть поражения. 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 лица, прошедшие специальный медицинский осмотр.

14. Защита от атмосферного и статического электричества в сельскохозяйственном производстве

Статическое электричество — это совокупность явлений, свя­занных с возникновением, сохранением и релаксацией свободного электрического заряда на поверхности и в объеме диэлектрических и полупроводниковых веществ, материалов изделий или на изолиро­ванных проводниках. Широкое использование в промышленности диэлектрических и полупроводниковых материалов значительно рас ширило область проявления статического электричества.

Электризация. В технологических процессах, сопровождающихся трением, измельчением, разбрызгиванием, распылением, фильтро­ванием и просеиванием веществ, на самих материалах и на оборудо­вании образуется электрический потенциал, измеряемый тысячами и десятками тысяч вольт.Приобретение телами избыточного заряда связано в большинстве случаев с явлением контактной электризации. При соприкосновении тел, различающихся по температуре, концентрации заряженных частиц, энергетическому состоянию атомов, шероховатости поверхности и другим параметрам, происходит перераспределение между ними электрических зарядов.

Электризация твердых тел усиливается в процессе трения, так как при этом расширяются зоны соприкосновения тел и выделяется теплота, изменяющая энергетическое состояние атомов взаимодейст­вующих поверхностей. Например, при трении резиновой ленты транс­портера о ролики, а также при проскальзывании трансмиссионных ремней относительно шкивов возникают электрические потенциалы, достигающие 40 кВ и более. При механической обработке некоторых пластмасс на станках и вручную зафиксирован потенциал до 20 кВ.

В процессе электризации твердых тел заметную роль играют электролитические явления в пленках влаги, содержащихся на поверхности предметов. Под действием сил трения пленка может отделиться от поверхности тела. При этом часть ионов адсорбируется поверхностью и сообщает телу заряд, величина которого тем больше, чем больше выражены гидрофобные свойства материала. Электризация возможна также за счет адсорбции ионов из воздуха на поверхности с энергетиче­ски ненасыщенными связями. Появление зарядов наблюдается при пьезоэлектрических и пироэлектрических эффектах, сопровождающих­ся перераспределением электронной плотности в массе вещества.

Изолированные от земли тела, попадая во внешнее электриче­ское поле, способны приобретать заряд за счет электрической индукции. Особенно опасна индукционная электризация проводящих объектов, так как при разряде с них выделяется большое количество энергии.

При изготовлении, обработке и транспортировке, например, пнев­мотранспортом диспергированных материалов происходит электризация частиц при их соударении друг с другом, а также со стенками техноло­гического оборудования. Чем ниже относительная влажность воздуха, выше дисперсность; удельное электрическое сопротивление материала и кинетическая энергия частиц, тем интенсивнее процесс электризации. Перекачка диэлектрических жидкостей (бензина, керосина, бензола, толуола и др.) по трубопроводам и перевозка в емкостях со­провождаются значительной электризацией. Она особенно опасна при транспортировании легковоспламеняющихся жидкостей с удель­ным 'сопротивлением более 10¹⁰ Ом • м. Диэлектрические жидкости обычно содержат примеси, являющиеся носителями электрического заряда. Электризация жидкости связана с механическим разделением двойного электрического слоя на границе жидкой и твердой фаз. Интенсивность образования зарядов возрастает с увеличением скоро­сти движения жидкости, ее удельного сопротивления и площади контакта с твердой поверхностью.

Например, значительная электризация наблюдается при фильтрации за счет большой площади контакта жидкости с элементами фильтра.

Разбрызгивание жидкостей, например, при заполнении резервуаров свободно падающей струей сопровождается электризацией капель, вследствие чего появляется опасность электрического заряда и воспламенения паров жидкости.

Статическое электричество на производстве может вызывать по жары и взрывы, вероятность их возникновения зависит от концентрации горючей смеси и зажигающей способности электрических разрядов.

Минимальная энергия искры, необходимая для воспламенения взрывоопасной смеси для горючих газов, паров и жидкостей возникает при следующих напряжениях: пары бензина воспламеняются oт искры при разности потенциалов 300 В; бензин — 1000 В; бензол — 300 В: почти все горючие газы — 3000 В; большинство горючих пылей — 5000 В.

В промышленности вредное и опасное проявление статической; электричества наблюдается при монтаже и сборке радиоэлектронной оборудования, изготовлении, испытании, транспортировке и хранении полупроводниковых приборов и интегральных микросхем, при переливании растворителей, нанесении покрытий распылением и ря­де других процессов, где применяются диэлектрические материалы.

Основными мерами уменьшения напряженности ЭСП в рабочей зоне являются: экранирование источника ноля или рабочего места, применение нейтрализаторов статического электричества; применение антистатических препаратов или увлажнение электризующихся ма­териалов; замена, по возможности, легкоэлектроизующихся материалов и изделий на мезяектризующиеся; подбор контактирующих поверхно­стей, исходя из условий наименьшей электризации; уменьшение ско­рости переработки и транспортировки материалов; поддержание оп­тимальной относительной влажности (не ниже 60%) ионного состава воздуха рабочих помещений; удаление зон пребывания обслуживаю­щего персонала от источников электростатических нолей.

В отдельную группу можно выделить способы, которые не пре­дотвращают образования и накопления зарядов статического элек­тричества, а направлены на то, чтобы возникший искровой разряд статического электричества не вызвал воспламенения горючей смеси.

Выбор наиболее эффективных мер з ащиты от ЭСП определяет­ся с учетом реальных условий конкретного производства.

Защита от статического электричества ведется преимуществен­но по двум направлениям: уменьшением интенсивности генерации электрических зарядов и устранением: уже образовавшихся зарядов.

Устранение зарядов статического электричества достигается прежде всего заземлением электропроводных частей технологического оборудования. Оно выполняется независимо от других средств защиты. Заземление оборудования устраняет возможность накопления зарядов на проводниках и в некоторых случаях способствует процессу релаксации заряда с поверхности диэлектрика в землю.

Заземление является обязательной мерой защиты от статиче­ского электричества,но на процесс накопления электростатических зарядов в диэлектриках оно практически не влияет.

Заземляющие устройства, предназначенные для отвода стати­ческого электричества, обычно объединяются с защитными заземляющими устройствами дляэлектрооборудования. Они выполняются в со­ответствии с требованиями Правил устройства электроустановок (ПУЭ). Бели заземление предназначено только для защиты от статического электричества, то его сопротивление допускается до 100 Ом,

Особое внимание должно уделяться заземлению различных пе­редвижных объектов или вращающихся элементов оборудования, ко­торые не могут иметь постоянного контакта с землей, а также рукавов и шлангов, используемых для слива и налива горючих жидкостей, различной тары и т.п. Заземлять следует не только те части оборудо­вания, которые участвуют в генерировании зарядов,но и все другие изолированные проводники, которые могут зарядиться от индукции.

Автоцистерны, передвижные аппараты и сосуды, предназначен­ные для транспортирования огнеопасных жидкостей, заземляют на время их наполнения и опорожнения. Для перекачки нефтепродуктовиспользуют шланги из электропроводной резины. Заземление пере­движных объектов осуществляют посредством колес из электропровод­ных материалов или с помощью специальных заземляющих устройств (металлических цепочек или ленточек из электропроводной резины).

Заземлениеработающих обеспечивается применением антиста­тических заземляющих антистатическойодежды (халаты, перчатки) и обуви.

Молниезащита

При движении огромных масс воздуха и паров воды происходит накопление зарядов, которые вызывают грозовые разряды. Особую опасность представляют грозовые разряды, возникающие между обла­ко*!, и землей, т.к. разряд может происходить через здания и соору­жения, людей и животных.

Разряды молний происходят на возвышенные участки открытой местности, высокие деревья и строения, а также в те места, где меньше сопротивление грунта (болота, реки, родники, озера, сырые места, выходы рудных тел). Поэтому в лесу нельзя располагаться под высокими деревьями, а лучше под кустарником или низкорослыми деревьями. Ни в коем случае не располагаться под одиноко стоящим де­ревом. На открытой местности лучше располагаться на склонах.

В кабинах гусеничных машин можно оставаться во время грозы, а в кабинах колесных тракторов не рекомендуется. Б последних про­исходит разряд на землю с ободов колес, который сопровождается очень мощным звуковым излучением, что может вызвать повреждение органов слуха.

Кроме прямых разрядов опасность представляют вторичные про­явления молнии - электромагнитная и электростатическая индукция, а также занос высоких потенциалов от грозовых разрядов через на­земные и подземные коммуникации.

Вокруг канала разряда молний возникает мощное магнитное поле, которое вызывает наведение потенциалов в металлоконструкциях, что может вызвать разряды, пожары, взрывы, воздействие на людей и жи­вотных - это электромагнитная индукция.

Электростатическая индукция обусловлена тем, что на наземных конструкциях скапливаются заряды, противоположные заряду грозового облака. При грозовом разряде на землю заряда облака нейтрализуются противоположными зарядами земли, а не металлических предметах и контурах остаются наведенные заряды разной величины. Возникает разность потенциалов, что может вызвать искрения, разряды между этими наземными конструкциями и контурами.

Высокий потенциал грозового разряда может распространяться по воздушным линиям электропередач, по наземным к подземным трубопро­водам и коммуникациям. При вводах е здания крюки изоляторов на опорах и металлически* конструкции заземляют.

Наибольшее распространение для защиты от молний зданий и сооружений получили стержневые молниеотводы. Б верхней части стержневого молниеотвода находится молниеприемник (металлический стержень диаметром 12-16 мм, длиной 1-1,2 м), который соединяется через токоотеод (диаметром 6-8 мм проволока) с заземляющим устрой­ством. Все соединения выполняются с помощью сварки. Нельзя соеди­нения делать скруткой проводов, допускается механическое (болто­вое) надежное соединение. Опора стержневого молниеотвода может быть сделана, из дерева, бетона или металла. Опоры молниеотводов могут располагаться вдоль конька крыши (животноводческие помещения, склады и др.) или размещаться отдельно.

Заземляющие устройства молниеотводов необходимо располагать в недоступных или малодоступных местах (под асфальтом, газонами и др.), либо места их расположения огораживаются заборами, т.к. в этих местах есть опасность поражения напряжением шага людей и жи­вотных.

Применяются также тросовые молниеотводы (подвешенный на опо­рах металлический трос), который с двух сторон заземляется. Тро­совые молниеотводы применяются для защиты высоковольтных линий электропередач (грозозащитный трос вдоль верхней части ВЛЭП).

Молниезащита может выполняться наложением металлической сет­ки из стальной проволоки диаметром 6-8 мм под кровлю здания (раз­меры ячеек сетки бхб м или 12x12 м), которая заземляется по кон­туру здания через 25 м. Металлические крыши необходимо заземлять через 25 м. Но если выше крыши есть дымоходы, трубы, то на них необходимо устанавливать молниеприемники и соединять их с металли­ческой кровлей.

С учетом взрыво- и пожароопасности зданий и сооружений молниезащита может быть 1-й, 11-й и 111-й степени. Самая надежная молниезащита обеспечивается при 1-й категории.

Опасность представляет шаровая молния, природа которой не разгадана. Она появляется одновременно с грозовым разрядом и вы­глядит как огненный шар диаметром 10-20 см. При соприкосновении он может вызвать пожар, поражение людей или животных. Для защиты от шаровой молнии необходимо закрывать двери, окна, дымоходы, вентиляционные каналы и т.д.