Физика и последствия поражения электрическим током

Защитная одежда

Основные меры защиты от поражения электрическим током

Чтобы персонал был надежно защищен от термического воздействия электрической дуги, подбирается комплект специальной одежды:

• в него входит в костюм из термостойкого материала с высокими защитными свойствами;
• обязательно нательное белье из термостойкого волокна или стопроцентного хлопка;
• обувь для защиты ног, изготовленная из специальной кожи, с термостойкой подошвой; все швы должны быть выполнены из ниток, устойчивых к высоким температурам; на ботинках отсутствуют металлические детали;
• дополнительно выдаются плащи и зимние костюмы (также обладающие термостойкостью).

Костюм

Сам костюм состоит из брюк и куртки либо полукомбинезона. Огнестойкость обеспечивают специальные пропитки, не теряющие своих свойств даже после стирки.

Преимущества:

• не воспламеняется и не плавится;
• сохраняет термостойкость весь заявленный период эксплуатации;
• хорошо противостоит механическим воздействиям.

Костюмы, используемые как средства индивидуальной защиты, обезопасят тело от потока эл. энергии любой мощности.

Термостойкая защитная одежда

Для каждого конкретного предприятия подбирается одежда с термозащитой, исходя из степени риска и условий работы персонала. Все комплекты до поставки проходят обязательные испытания на специальных установках.

Нательное белье и подшлемник

Эти элементы защиты тела изготавливают из хлопка (летний вариант) или шерсти (для зимы) с обязательным добавлением негорючего волокна. Трикотажное полотно не даст пламени разгореться из-за способности вытеснять кислород. Изделия выдерживают температуру до 380 градусов и открытое пламя в течение 15 сек.

Обувь

Основное требование к обуви – отсутствие проводников эл. тока (подносков, блочков, гвоздей и т.п.). Кроме этого предъявляются и такие требования:

• антистатичность материала;
• отсутствие синтетических волокон (в зимнем варианте – утеплителей);
• устойчивость к высоким температурам.

У обуви, используемой в эл. установках, подноски выполнены из поликарбоната, обладающего большой ударной прочностью. К его свойствам можно отнести термоизоляцию, а также способность не нагреваться летом и не остывать зимой.

Что делать в случае поражения током?

Если вы стали свидетелем того, что кто-то поражен электричеством и еще находится под его воздействием, вам необходимо как можно быстрее освободить его. Так как исход электротравмы напрямую зависит от длительности контакта, скорость реагирования должна быть максимальной.

Во-первых, необходимо обесточить электроустановку или ее части, с которыми взаимодействует человек. Лучше всего для этого подойдут автоматы, рубильники или предохранители, расположенные в непосредственной близи. Для высоковольтных сетей их аналогом являются выключатели и разъединители. Если под рукой их нет, чтобы уменьшить длительность воздействия могут использоваться другие меры.

Овобождение до 1000 В Для линий до 1 кВ может подойти любая сухая одежда, намотанная на руку, в идеале это должны быт диэлектрические перчатки. Ими можно оттянуть пострадавшего за отстающие концы именно сухой одежды. Воспользоваться инструментом с изолированными ручками, чтобы перекусить провод. Также можно разорвать электрическую цепь посредством помещения между пострадавшим и землей листа диэлектрика.

Удаление провода штангой

В устройствах выше 1 кВ приближаться к пострадавшему опасно уже тем, что спасающий и сам может попасть под шаговое напряжение. Но, при этом можно сделать наброс любого неизолированного провода между источником и пострадавшим. Попытаться оттащить провод изолирующей штангой, но в диэлектрических перчатках. Кабель, также в перчатках, разрешается пофазно перерубать топором.

Как освободить пострадавшего от действия электрического тока

Если пострадавший находится под действием тока, необходимо, прежде всего, принять меры к его освобождению от соприкосновения с проводником. Оказывающий помощь должен обеспечить собственную безопасность, помня, что и сам пострадавший является в таких случаях проводником тока и прикосновение к нему также опасно, как и к источнику тока. Если нельзя быстро выключить ток (отключить рубильник или выключатель, выкрутить пробки), надо перерезать провод инструментом (топором) с непроводящей ток сухой деревянной ручкой или кусачками с защитной изоляцией на рукоятке, став на сухую доску, сверток сухой одежды и т.д. Если и это невыполнимо, надо оттащить пострадавшего или приподнять его от пола, пользуясь сухим неметаллическим предметом (палкой, доской, верёвкой и пр.) или руками, обернутыми в непроводящую ток ткань, не касаясь обнаженных частей тела. Если на пострадавшего упал конец оборвавшегося провода, надо его отбросить или оттащить пострадавшего от проводника, действуя таким же образом.

Требования охраны труда перед началом работы. Инструкция по электробезопасности

Перед использованием бытового электрического прибора, оргтехники необходимо произвести их осмотр на предмет целостности и отсутствия дефектов, повреждений. Сетевой шнур прибора должен находиться в хорошем состоянии и не иметь следов износа, нарушений изоляции, повреждений.

Перед началом работ с переносным электроинструментом и светильниками, ручными электрическими машинами следует:

• определить по паспорту класс машины или инструмента;
• проверить комплектность и надёжность крепления деталей;
• убедиться внешним осмотром в исправности кабеля (шнура), его защитной трубки и штепсельной вилки, целости изоляционных деталей корпуса, рукоятки и крышек щёткодержателей, защитных кожухов:
• проверить чёткость работы выключателя:
• выполнить (при необходимости) тестирование устройства защитного отключения (УЗО);
• проверить работу электроинструмента, машины на холостом ходу;
• проверить у электроинструмента, машины I класса (если такие имеются) исправность цепи заземления (корпус машины — заземляющий контакт штепсельной вилки);
• не помещать электроинструмент, светильники, ручные электрические машины в места, где они могут быть повреждены.

Не допускается использовать переносной электроинструмент, светильники, ручные электрические машины с относящимся к ним вспомогательным оборудованием, имеющие дефекты и не прошедшие периодической проверки (испытания).

Перед выполнением сменного задания Персонал обязан убедиться в исправности и работоспособности оборудования, включая электротехническое. Для этого необходимо выполнить следующее:

произвести внешний осмотр видимой части заземляющего устройства, осмотреть цепь между заземлителями и заземляемыми элементами (металлические части оборудования, нормально не находящиеся под напряжением) на отсутствие обрывов и плохих контактов;

• произвести внешний осмотр проводов, кабелей, аппаратуры и убедиться в отсутствии поврежде н и й изоля ци и:
• убедиться в наличии и исправности защитных ограждений опасных зон, блокировочных устройств;
• проверить исправность и работоспособность местного освещения;
• проверить наличие изолирующих подставок, диэлектрических ковриков у пульта управления.

Если в процессе проверки замечаний к оборудованию выявлено не было. Персонал может произвести запуск оборудования на холостом ходу и далее приступить к работе.

Как электричество действует на организм человека?

Если не рассматривать запланированные воздействия током, при медицинских или косметических процедурах приборами, действие которых направлено на пропускание электрического тока через ткани организма, то при всех случаях электрического травматизма организм получает три основных воздействия тока:

• Термическое – приводи к возникновению ожогов в точках воздействия электротока. В отличии от обычного, электрический ожог дополнительно усложняется повреждением тканей мелкими частицами раскаленного металла. Которые после удара остаются в кожных покровах, соответственно и заживание таких ран происходит дольше и требует дополнительных усилий. В зависимости от условий протекания электрического удара могут образовываться легкие, средние или тяжелые ожоги.
• Динамическое – вызывает сокращение и последующее повреждение мышц и связок. Так как все мышцы в организме управляются электрическими импульсами, то при протекании тока, происходит самопроизвольное их сокращение. Из-за чего может произойти механическое повреждение тканей – разрывы. А также судорожное сжатие конечностей, при котором человек не может самостоятельно разжать пальцы рук и освободиться от действия тока. Тот же эффект происходит и с сердцем, что может вызвать смертельный шок.
• Электролитическое – при протекании тока наиболее низким сопротивлением обладают кровеносные сосуды, которые и являются проводниками в организме. При прохождении электротока по сосудам кровь выступает в роли проводника, который при длительном воздействии разлагается на плазму и кровяные тельца.

В зависимости от ситуации повреждение может также привести к электрическому шоку. Состояние пострадавшего при этом характеризуется отсутствием адекватной реакции на происходящие события и расширенными зрачками. В таком состоянии сложно судить о нанесенных повреждениях организму, из-за того, что человек не может сообщить о собственном самочувствии. Поэтому его состояние определяется по косвенным факторам (пульс, дыхание и т.д.).

Факторы, влияющие на исход поражения током

Электрическая энергия передается двумя способами:

1. постоянным током;
2. переменным током.

Постоянный ток во времени не изменяется, переменный — периодически меняет направление и величину по синусоидальному закону. Важный параметр переменного тока с точки зрения воздействия на живой организм — частота, то есть число полных колебательных циклов за секунду. При малых частотах переменный ток опаснее постоянного. Этот аргумент выдвигал в свое время Эдисон в споре с Теслой касательно того, на каком виде тока строить энергосистему.

В качестве контраргумента Тесла демонстрировал опыт: пропускал через себя переменный ток напряжением в миллионы вольт. Удавалось это потому, что ток имел очень высокую частоту, исчисляемую мегагерцами. В споре Тесла победил, но не успел реализовать высокочастотную систему.

Потому под «переменным током» сегодня подразумевают ток частотой 50 Гц (общепринятый стандарт), а он воздействует на живые организмы губительнее постоянного. Данное утверждение справедливо для напряжения до 250-300 В. При напряжении 400-600 В постоянный ток не уступает в повреждающей способности переменному, а при напряжении более 600 В превосходит его.

По силе действия токи делятся на группы:

1. ощутимые. При протекании таких токов человек чувствует покалывание, тепло на коже, возможно дрожание пальцев. Минимальная сила переменного тока вызывающая ощущения (пороговый ощущаемый ток), при частоте 50 Гц – 0,5-1,5 мА, постоянного – 5-7 мА;
2. неотпускающие. Блокируют синапсы нервных клеток и приводят к спазму в мышцах руки, отчего пострадавший не может самостоятельно ее разжать. Пороговые неотпускающие токи: переменный – 10-15 мА, постоянный – 50-80 мА. Превышение указанных параметров приводит к нарушению дыхательной и сердечной деятельности;
3. фибрилляционные. При несогласованности работы отдельных групп мышечных волокон, сердце неспособно прокачивать кровь. По прошествии 5-8 минут, мозг погибает из-за гипоксии, поэтому помощь требуется оказать как можно быстрее. Ток становится фибрилляционным при силе от 80 до 5000 мА.

Более развернуто действие тока представлено в таблице.

Безопасными считаются токи:

• переменный: до 10 мА;
• постоянный: до 50 мА.

Помощь при электротравме

Пострадавший от воздействия электрического разряда нуждается в неотложной помощи, которая предполагает, прежде всего, отключение источника поражения – обесточивание прибора. Для этого необходимо нажать на выключатель или повернуть рубильник, отключить пробки.

При оказании помощи при электротравме необходимо позаботиться о мерах предосторожности: провода от пострадавшего человека убирают только заизолированными инструментами. Для этой цели также подойдут любые другие предметы, но обязательно сухие

Действия по возможности необходимо выполнять в резиновых перчатках. Если провода еще не отключены, к пораженному током человеку прикасаться незащищенными руками категорически запрещено.

Пострадавшего необходимо положить на ровную поверхность, как можно скорее вызвать медиков и осуществить следующие действия помощи при электротравме:

Проверить пульс человека, а при его отсутствии следует провести непрямой массаж сердца, поскольку травма спровоцировала остановку кровообращения;
Проверить дыхание – при отсутствии сделать искусственное;
При наличии пульса и дыхания положить пострадавшего на живот, повернув голову на бок

В таком положении человек способен безопасно дышать, в противном случае высока вероятность, что он может захлебнуться рвотными массами;
Очень важно освободить человека от тесной одежды, а также предотвратить переохлаждение. Для этого нужно обложить его грелками или укрыть теплой сухой одеждой (одеялами);
Если вследствие электротравмы образовались ожоги, на них нужно наложить сухую и чистую повязку

При поражении кистей и стоп между пальцами следует поместить свернутые ватные тампоны или бинты;
Осмотреть пострадавшего с целью выявления иных травм и оказать помощь при наличии таковых;
Если пострадавший находится в сознании, дать ему выпить как можно больше жидкости, лучше обычной чистой воды.

Даже если состояние человека после электротравмы первое время не отличается серьезной симптоматикой, в любом случае он нуждается в срочной госпитализации, поскольку необратимые сбои в организме могут наступить в любой момент. Своевременно оказанная помощь с высокой вероятностью может вернуть человека к жизни даже при сильном общем ударе током.

Профилактика для предотвращения воздействия электрического тока на организм

Суть профилактики электротравм состоит в соблюдении установленных правил техники безопасности при использовании, ремонтных работах и монтаже электроустановок. Люди, работающие с высоковольтным напряжением должны быть хорошо проинструктированы и снабжены индивидуальным защитным снаряжением. Необходимо соблюдение правил техники электробезопасности на высоком уровне в физиотерапевтических кабинетах, где заземление и короткое замыкание в электросети представляет наибольшую опасность для работника. Пол в таких помещениях должен быть покрыт изоляционным материалом. Розетки должны иметь предохранители и крышки.

Персонал, работающий в действующих электроустановках проходит мед. осмотр разово на протяжении двух лет. В проведении осмотра принимают участие: терапевт, хирург, невропатолог, окулист, сдаётся кровь на содержание гемоглобина и лейкоцитов, а также делается рентгеновский снимок.

https://youtube.com/watch?v=eqjldKvw62E

Виды воздействия электрического тока на организм человека

По типу воздействия на человеческий организм электричества выделяют следующие виды:

• Биологическое – проявляется раздражением и возбуждением тканей организма, нарушением биологических процессов, в результате чего может произойти остановка сердца и дыхания. Также ток может подавить весьма биотоки протекающие в теле человека, и тем самым вызвать серьезные расстройства в организме вплоть до его гибели.
• Термическое – ожоги отдельных участков тела: кожи в месте соприкосновения с электродами и внутренних органов и сосудов на пути прохождения электрического тока, а также от воздействия электрической дуги или искры, образующихся при коротком замыкание или приближении человека близко к местам находящимся под высоким напряжением.
• Электролитическое — разложение биологических жидкостей, в том числе крови, в результате чего нарушается их физико-химический состав.
• Механическое – приводит к расслоению, разрыву тканей организма в результате электродинамического эффекта, а также взрывоподобного образования пара, образующегося при вскипании биологических жидкостей под действием тока. От сильных судорог могут возникать вывихи, разрыва мышц, сухожилий и даже переломы.

Первая помощь при поражении электричеством

При любом виде поражения тела электрическим током необходимо оказание неотложной помощи потерпевшему, иначе состояние здоровья может существенно ухудшиться и привести к смертельному исходу. Первым делом необходимо перекрыть подачу электротока с помощью рубильника, выключателя, выкрутить пробки или же, в крайнем случае, перебить токонесущую проводку. Если подачу тока остановить не удаётся нужно максимально быстро придумать изоляцию для себя и потерпевшего, после чего оттащить на безопасную дистанцию и вызвать медицинскую помощь. До прибытия мед. работников, при необходимости, оказать неотложную помощь потерпевшему в виде сердечно-лёгочной реанимации.

Симптомы

Признаки поражения электрическим током и степень тяжести функциональных расстройств могут варьировать в чрезвычайно широком диапазоне и зависят от напряжения, силы и характера тока, длительности его воздействия и путей прохождения, уровня сопротивления кожи и других условий.

К местным признакам относятся электроожоги, которые в зависимости от глубины поражения тканей подразделяют на 4 степени:

• 1 степень – характеризуется повреждением эпидермиса и проявляется покраснением и появлением знаков (электрометок) тока;
• 2 степень – визуально определяемая отслойка эпидермиса и образование безжидкостных пузырей;
• 3 степень – процесс коагуляции распространяется на всю толщину кожи;
• 4 степень – поражаются нервные волокна, сухожилия, кровеносные сосуды, мышечная и костная ткань.

Отличительной особенностью электроожога является его появление в местах входа тока и наличие импрегнации металла в кожу, которая, в зависимости от вида проводника, приобретает различную окраску: от серо-желто-коричневой при контакте кожи со свинцом до зеленоватой – при ее контакте с латунью.

Характерно отсутствие боли или незначительная болезненность ожогов. Их особенностью является распространение процесса распада и отторжения за границы первоначального поражения, частые осложнения в виде кровотечений, обусловленные их «хрупкостью» и склонностью к разрыву из-за нарушения сосудистых стенок электротоком. Позже, может развиваться некроз кожи и подкожных тканей, захватывающий кость. При обширном поражении мышц развивается протеолиз и происходит всасывание продуктов распада тканей организма, что и обуславливает травматический токсикоз. При заживании могут образовываться грубые рубцовые деформации и развиваться контрактуры.

Общие признаки определяются степенью тяжести поражения током:

• I степень — тоническое сокращение мышц, возбуждение, сознание сохранено, артериальная тахикардия, невыраженная гипертензия.
• II степень — сопор, выраженная артериальная гипертензия, нарушение сердечного ритма и дыхания.
• III степень — ларингоспазм, коматозное состояние, аритмия.
• IV степень — клиническая смерть.

Общие проявления при поражении электротоком проявляются судорожным синдромом, изменениями психики, нарушениями функции дыхательной, центральной/периферической нервной и сердечно-сосудистой систем, различных внутренних органов, изменениями в крови, снижением проницаемости сосудов. Субъективные ощущения в месте прикосновения к проводнику могут быть различными: ощущение зуда, толчок, жгучая боль, дрожь. Как правило, возникает судорожное сокращение мышц.

Характерной особенностью действия электротока является тетанический спазм дыхательных мышц и ларингоспазм, вызывающий афонию, что и обуславливает невозможность пострадавшего человек позвать на помощь. В большинстве случаев при незначительной силе тока появляется моторное возбуждение. При большей мощности тока около 70% пострадавших теряют сознание, и значительная часть пострадавших приходит в себя без каких-либо специальных мероприятий сразу после отключения от сети. Потеря сознания на длительный срок характерна при прохождении электротока через структуры головного мозга.

Объективно отмечается холодный пот, синюшность губ, бледность кожных покровов, чувство усталости/разбитости, вялость, апатия, тяжесть во всем теле, адинамия, общее угнетение/возбуждение, возможна истерия и ретроградная амнезия. При поражении током отмечаются изменения со стороны ЦНС и структур спинного мозга — длительное апноэ, головная боль, повышение внутричерепного давления, светобоязнь, симптом Кернига.

Реже — субарахноидальные кровоизлияния, острая мозжечковая атаксия, очаговые поражения головного/спинного мозга, паркинсонизм, посттравматическая энцефалопатия. При поражении не высоким напряжением — снижение чувствительности, трофические расстройства.

Характерны распространенный сосудистый спазм, деструкции стенок кровеносных сосудов, тромбообразование, расстройства микроциркуляции, некроз сосудов. В периферической крови отмечается лейкоцитоз, реже, изменения лейкоцитарной формулы. При тяжелых поражениях могут появляться расстройства дыхания, вплоть до его остановки, отек легких, травматическая эмфизема, поражения печени, поджелудочной железы, кишечника, почек. При прикосновении к проводнику головой или воздействии вольтовой дуги вблизи лица отмечаются: неврит зрительного нерва, хореоретиниты, катаракты.

Основные причины поражения электрическим током

Самые частые причины по которым люди оказываются под действием электротока следующие:

• прикосновение к неизолированным токоведущим при котором возникает напряжение прикосновения;
• появление напряжения на частях установок и машин, не находящихся под напряжением в нормальных условиях эксплуатации (корпуса, пульты и др.), что чаще всего происходит вследствие повреждения изоляции;
• образование электрической дуги между токоведущей частью и человеком, что возможно в электрических установках напряжением 1 кВ;
• воздействие напряжения шага (в основном при обрыве провода линии электропередачи когда происходит его замыкание на землю);
• несогласованные и ошибочные действия персонала, отсутствие надзора за электроустановками под напряжением и ряд других организационных причин.

Предугадать электротравмы трудно, так как электричество невидимо, не имеет запаха. И хотя электротравматизм на производстве случается гораздо реже других видов травм – но находиться на первом месте по тяжести и по количеству смертельных исходов от них. К сожалению немалая часть несчастных случаев происходит из-за несоблюдения правил безопасности при работе с электроустановками, а также недостаточной квалификации работников.

Также часть смертельных исходов происходит потому что не все после электрического удара обращаются к врачу, а как было описано выше, существуют виды травм, при которых если не проводить лечение, смерть может наступить не сразу.

Очень важно в организациях проводить периодические инструктажи и объяснять работникам об опасности электрического тока, рассказывать о безопасных способах работы с электроустановками, обучать оказанию первой помощи пострадавшим

Физиологические эффекты

Током называется движение электронов или ионов в проводнике. Его количество, протекающее через человеческое тело, определяет реакцию на электроудар. Большинство воздействий на организм связано с нагревом тканей и стимуляцией нервов и мышц.

Потеря контроля над нервно-мышечной деятельностью может привести к травмирующим последствиям от падений до остановки дыхания или сердца. Примерный список поражающих воздействий выглядит следующим образом:

• 1 мА — порог чувствительности, ощущается как лёгкое покалывание;
• 10—20 мА — начало устойчивого мышечного сокращения (невозможно отпустить источник);
• 50—150 мА — экстремальные боли, остановка дыхания;
• 100—300 мА — фибрилляция желудочков сердца без летального исхода при кратковременном воздействии;
• около 2А — остановка сердца и необратимые повреждения внутренних органов.

Точки входа и сопротивление

Человеческое тело обладает сопротивлением току. Поскольку оно состоит почти целиком из воды, наименьшая проводимость присуща его оболочке — кожному покрову. Для мозолистой сухой руки этот показатель может иметь значения, превышающие сотню тысяч ом, благодаря толстому внешнему слою ороговевших мёртвых клеток.

Сопротивление кожи зависит от возраста, потливости, индивидуальных особенностей и резко падает в результате высоковольтного пробоя, разреза, глубокого истирания или при погружении в воду.

Электричество протекает из одной точки в другую. Человек, получающий электроудар, имеет как минимум две точки контакта с источником напряжения, одна из которых может быть заземлением. Ток в теле способен пройти через несколько путей одновременно, в этом случае его прохождение описывается законами Ома для параллельного и последовательного соединения.

Приблизительные показатели сопротивления человека:

• рука-рука: 1300 Ом;
• рука-нога: 1000 Ом;
• руки-ноги: 650 Ом;
• нога-нога: 1300 Ом.

Высокоэнергетические дуги могут сопровождаться взрывами, вызывающими ударную волну, которая способна отбросить человека, разорвать барабанные перепонки и повредить внутренние органы.

Вам это будет интересно Материал, из какого должен изготавливаться искусственный заземлитель

Напряжение и частота

Напряжение можно рассматривать как силу, которая проталкивает электрический ток через тело. При прочих равных условиях тепловой нагрев тканей от прохождения тока прямо пропорционален квадрату приложенного напряжения. Кости, сухожилия и жир обладают большим сопротивлением. Максимальная проводимость у нервов и сосудистых тканей.

Мембраны возбудимых тканей, таких как нервные и мышечные клетки, реагируют на изменение напряжения. При прохождении переменного тока достаточной силы они будут стимулироваться с максимально доступной для них частотой (предел их реакций ниже 50 Гц). Подобное воздействие приводит к полной потере контроля над судорожно сокращающимися мышцами.

Сердце в определённых периодах цикла сокращений чувствительно к такой стимуляции, поэтому уязвимо для воздействий, длительностью более одного цикла. В отличие от переменного тока, постоянный вызывает подобные эффекты только в момент размыкания и замыкания цепи. Поэтому даже если амплитуда велика, угроза попадания в уязвимый сердечный цикл незначительна.