Faktory ovlivňující výsledek úrazu elektrickým proudem

V souladu s GOST 12.1.019-2009 „Elektrická bezpečnost. Obecné požadavky a názvosloví typů ochrany“ [stáhnout/zobrazit] stupeň nebezpečného a škodlivého dopadu elektrického proudu na člověka závisí na:

• druh a velikost napětí a proudu;
• frekvence elektrického proudu;
• proudové cesty lidským tělem;
• doba působení elektrického proudu na lidské tělo;
• podmínky prostředí.

Existuje řada dalších důležitých faktorů, které nejsou specifikovány v GOST: odolnost lidského těla; zdravotní a duševní stav člověka, faktor pozornosti atp.

Jedním z nejdůležitějších faktorů určujících míru zranění člověka je aktuální hodnota. Pro charakterizaci dopadu elektrického proudu na člověka byla stanovena tři kritéria (GOST 12.1.009-76 [stáhnout/zobrazit]): prahový vnímatelný proud (nejnižší hodnota elektrického proudu, která způsobuje znatelné podráždění při průchodu lidským tělem); prahový neuvolňovací proud (nejnižší hodnota elektrického proudu, který při průchodu tělem vyvolává křečovité stahy svalů ruky, ve kterých je sevřen vodič) a prahový fibrilační proud (nejnižší hodnota elektrického proudu, který při průchodu tělem způsobí fibrilaci srdce).

Hodnoty prahových proudů nejsou standardizovány, nicméně v některých literárních zdrojích lze nalézt jejich přibližné hodnoty. Údaje jsou uvedeny v tabulce.

Tabulka – Přibližné prahové hodnoty proudu tekoucího podél cesty “ruka-ruka” nebo “ruka-noha”

Je zřejmé, že čím vyšší hodnota proudu protékajícího lidským tělem, tím větší nebezpečí představuje. Po dlouhou dobu byl proud 100 mA považován za smrtelný. Malé hodnoty proudu (několik miliampérů) zřídka vedou ke smrtelnému zranění osoby, ale takové případy se vyskytují. Hodnoty proudu od několika desítek (stovek) miliampér a výše (přibližně od 100 mA do 5 A) při dlouhodobém průtoku lidským tělem (více než 1 s) mohou vést k srdeční fibrilaci (náhodné stahy srdečního svalu). Bylo zjištěno, že vysoké hodnoty proudu (přibližně přes 5 A) nezpůsobují srdeční fibrilaci. Smrt v takových případech obvykle nastává v důsledku respirační paralýzy nebo v důsledku rozsáhlých popálenin na povrchu lidského těla. Je třeba poznamenat, že jsou známy případy, kdy po zásahu elektrickým proudem o síle několika ampér (7-8 A) zůstal člověk naživu i přes těžké popáleniny.

Nelze tedy pojmenovat hodnotu proudu, která je pro člověka osudná! Regulační dokumenty neobsahují pojem, natož hodnoty, smrtící proud; GOST 12.1.038 [stáhnout/zobrazit] uvádí pouze maximální přípustné hodnoty proudů pro určité podmínky zranění.

Dotykové napětí je jedním z parametrů používaných ke standardizaci požadavků na elektrickou bezpečnost. GOST 12.1.038 [stáhnout/zobrazit] stanoví maximální přípustné hodnoty dotykového napětí pro různé podmínky úrazu elektrickým proudem. Stupeň nebezpečí úrazu elektrickým proudem je úměrný velikosti dotykového napětí člověka. Dotykové napětí určuje tak důležitý faktor ovlivňující výsledek elektrického šoku, jako je odpor lidského těla.

Stejně jako u proudu je nemožné pojmenovat hodnotu napětí, která je pro člověka smrtelná. Jsou známy případy smrtelných úrazů s dotykovým napětím pod 50 V (a dokonce pod 12 V) a naopak příznivé výsledky se zraněním při napětí několika kilovoltů. Dříve existoval termín „bezpečnostní napětí“, hodnota tohoto napětí se rovnala 12 V, ale tento termín byl z moderních regulačních dokumentů vyloučen. V současné době v souladu s TKP 339-2011 (RB) [stáhnout/zobrazit] a PUE 7 (RF) [stáhnout/zobrazit] existuje koncept „ultra-nízkého (nízkého) napětí“. PUE 7 uvádí, že toto napětí nepřesahuje 50 V AC a 120 V DC.

Druh a frekvence proudu

Nejnebezpečnější je střídavý proud průmyslové frekvence. Zvýšení frekvence proudu procházejícího lidským tělem je doprovázeno snížením rizika zranění. Předpokládá se, že při frekvencích nad 500 kHz proud nemůže způsobit zástavu srdce a dýchání, ale riziko popálení zůstává. Stejnosměrný proud je bezpečnější než střídavý, ale to platí pouze pro dotyková napětí pod 500 V při vyšším napětí se stejnosměrný proud stává nebezpečnějším.

Střídavý a stejnosměrný proud působí na člověka odlišně. Střídavý proud protékající člověkem při dotyku živých částí vyvolává křečovité stahy svalů ruky, ve které je sevřen vodič, a postižený se nemůže z působení proudu osvobodit. Stejnosměrný proud způsobuje odmrštění oběti od živých částí, což může vést k mechanickému poškození (vykloubení, modřiny, zlomeniny atd.).

Cesta proudu proudu

Značný význam má i cesta toku proudu lidským tělem. Nejběžnější cesty toku proudu lidským tělem jsou: pravá paže – nohy, levá paže – nohy, paže – paže, noha – noha.

Výkres. Možné cesty proudu protékají lidským tělem

Největší nebezpečí vzniká, když proud prochází přímo životně důležitými orgány (srdce, plíce, mozek). Nejnebezpečnější cesty infekce by proto měly být rozpoznány jako: levá paže – nohy, paže – paže, stejně jako hlava – paže, hlava – nohy. Nejméně nebezpečná cesta proudu, z nejběžnějších, je cesta z nohy do nohy, kdy je člověk vystaven krokovému napětí.

Nebezpečí úrazu elektrickým proudem závisí také na místě kontaktu lidského těla s částí vedoucí proud, tzn. z místa „vstupu proudu“ do těla. Například, když se člověk dotkne živé části rukou, proud může proniknout dlaní nebo hřbetem ruky, prsty nebo celým povrchem ruky atd.

Vliv umístění „aktuálního vstupu“ na výsledek zranění je vysvětlen následovně. Jednak v lidském těle existují tzv. reflexogenní zóny, tzn. oblasti s velkou koncentrací nervových zakončení, jejichž podráždění je velmi nebezpečné. Za druhé, kromě přímého dopadu proudu na různé lidské orgány (především srdce) existuje také reflexní (nepřímý) dopad. Reflexním působením proudu vytváří jedinečné nervové vzruchy, při jejichž příjmu může centrální nervový systém vyslat nepřiměřený výkonný příkaz orgánům, včetně těch, které se nenacházejí v dráze proudu (například způsobit srdeční fibrilaci).

Nejnebezpečnější místa pro současný vstup jsou: hřbet ruky, krk, holeň, spánky, hrudník. Je třeba poznamenat, že tyto oblasti na lidském těle mají zvýšenou elektrickou vodivost.

Doba toku proudu

Analýza nehod, při kterých byli lidé vystaveni elektrickému proudu, a údaje z pokusů na zvířatech ukazují, že doba trvání proudu procházejícího tělem významně ovlivňuje výsledek zranění: čím delší je trvání proudu, tím větší je pravděpodobnost vážného nebo smrtelného výsledku. Postupem času odpor lidské kůže prudce klesá, poškození srdce je pravděpodobnější a hromadí se další negativní důsledky.

Je známo, že velikost proudu procházejícího lidským tělem (mA), který u 99,5 % obětí nezpůsobí srdeční fibrilaci, souvisí s dobou jeho expozice poměrem (podle profesora S.F. Dalziela z USA):

kde α = 0,165 … 0,168 je experimentální koeficient; t – doba aktuální expozice, s.

V souladu s GOST 12.1.038-82 [stáhnout/zobrazit] jsou všechny maximální přípustné hodnoty napětí a proudu nastaveny jako funkce času. Jak se doba expozice prodlužuje, hodnoty napětí a proudu by se měly snižovat.

Stejně jako u mnoha jiných faktorů je nemožné pojmenovat bezpečnou hodnotu pro dobu trvání toku proudu lidským tělem. Docházelo k úrazům s těžkým následkem již při malých proudech a velmi krátké době trvání elektrického obvodu v lidském těle (zlomky sekundy), na druhé straně byly zaznamenány příznivé výsledky s délkou úrazu několik sekund a více.

Mezi faktory prostředí, které ovlivňují výsledek elektrického šoku, patří: atmosférický tlak, teplota, vlhkost, elektrická nebo magnetická pole atd.

Zvýšení teploty vzduchu ovlivňuje pocení člověka, což má za následek snížení elektrického odporu těla a zvýšení rizika úrazu elektrickým proudem. Stejná závislost odporu lidského těla je charakteristická pro vlhkost. Vliv specifikovaných faktorů (teplota a vlhkost) je zaznamenán v GOST 12.1.038-82 [stáhnout/zobrazit]: dotyková napětí a proudy pro osoby provádějící práci v podmínkách vysokých teplot (nad 25 °C) a vlhkosti (relativní vlhkost nad 75 %) je třeba snížit třikrát.

Se zvyšujícím se atmosférickým tlakem klesá riziko úrazu a naopak v horských oblastech, kde je atmosférický tlak nižší, se zvyšuje nebezpečí elektrického proudu pro živé organismy.

Odolnost lidského těla

Na výsledek úrazu má velký vliv odolnost lidského těla, která se pohybuje ve velmi širokých mezích. Největší odolnost má svrchní vrstva kůže o tloušťce asi 0,2 mm, tvořená odumřelými keratinizovanými buňkami. Celkový elektrický odpor lidského těla se suchou, čistou a nepoškozenou pokožkou, měřený při napětí do 15 . 20 V, je přibližně do 3 . 1000 kOhm a více; odpor vnitřních tělesných tkání – 300 . 500 ohmů. Výzkum ukázal, že povrchy s nejmenším odporem jsou obličej (zejména čelo), dlaně, plosky nohou a podpaží.

Odpor lidského těla závisí na řadě faktorů: na délce toku proudu lidským tělem; velikost dotykového napětí a proudu procházejícího lidským tělem; stupeň hydratace pokožky a přítomnost poškození; stav lidského nervového systému; pohlaví; věk, atd. IEC 60479-1 specifikuje následující faktory: typ zdroje energie (AC nebo DC), hodnota dotykového napětí, proudová cesta tělem, oblast kontaktu s pokožkou (GOST R 55629-2013), stav pokožky v oblasti kontaktu (mokrá, slaná, vlhká, suchá).

Například odpor lidského těla, který je asi 0,1 kOhm při proudu 500 mA, klesá na 10 kOhm při proudu 8 mA. Při hodnotách kontaktního napětí přibližně 50 V a vyšších se začíná objevovat fenomén rozpadu horní vrstvy kůže, což vede k prudkému poklesu odporu lidského těla a při hodnotách napětí 250 V a vyšších se celkový odpor člověka blíží odporu jeho vnitřních tkání. (Odpor vnitřních tkání nezávisí na dotykovém napětí, ale je určen tělesnou teplotou.)

V různých výpočtech souvisejících se zajištěním elektrické bezpečnosti a vyšetřováním úrazů elektrickým proudem je odpor lidského těla v elektrickém obvodu o frekvenci 50 Hz (v souladu s GOST 12.1.038 [stáhnout/zobrazit]) modelován odporem s hodnotou odporu 0,85 až 6,7 kOhm, v závislosti na podmínkách úrazu elektrickým proudem. Například v nouzovém režimu průmyslových elektroinstalací s aktuální frekvencí 50 Hz, napětím nad 1000 V, s pevným uzemněním neutrálu, se odpor lidského těla rovná 1 kOhm.

Zdraví a duševní stav člověka

Analýza nehod s úrazem elektrickým proudem ukazuje, že výsledek zranění souvisí s lékařskými a biologickými charakteristikami osoby a jejím zdravotním stavem. Fyzicky zdraví a silní lidé snesou úraz elektrickým proudem snadněji než nemocní a slabí lidé.

Některá lidská onemocnění (kožní onemocnění, onemocnění kardiovaskulárního systému, plicní onemocnění, nervová onemocnění atd.) činí člověka náchylnějším k elektrickému proudu. Obsluhovat elektroinstalaci mohou tedy pouze osoby, které prošly speciální lékařskou prohlídkou.

Četné experimenty prováděné na zvířatech ukazují, že výsledek elektrického šoku závisí na tom, zda oběť elektrický šok očekává nebo ne.

Jeden ze zakladatelů elektrické bezpečnosti, rakouský badatel S. Jellinek, provedl sérii pokusů na kočkách. Ti, kteří byli v klidu, zemřeli na napětí 220 V a ti, kteří byli drážděni klackem a zároveň jim bylo přidělováno stejné napětí, vnímali elektrický výboj jako ránu klacíkem a vrhli se na experimentátora.

Kromě výše popsaných existují další faktory, které ovlivňují výsledek zranění osoby elektrickým proudem. Dopad těchto faktorů, jednotlivě nebo společně, vysvětluje závažnost lidského zranění, včetně smrtelného zranění, za zdánlivě bezpečných podmínek zranění, stejně jako případy, kdy člověk přežil, když byl vystaven „smrtícím“ proudům a napětí.

Ověřte, jak dobře jste si prostudovali otázku „Faktory ovlivňující výsledek úrazu elektrickým proudem“ zodpovězením několika kontrolních otázek. [Udělejte si test]