Небезпека і наслідки ураження зміннім та постійним струмом

Електричний струм є невід’ємною частиною сучасної цивілізації, однак при порушенні правил безпеки він представляє серйозну загрозу для життя і здоров’я людини. Порівняння небезпеки постійного (DC) і змінного (AC) струму має велике значення для електробезпеки. Наукові дослідження показують, що вплив цих видів струму на організм різниться за механізмом і наслідками.

   Небезпека змінного струму (AC).

Змінний струм (AC), особливо промислової частоти 50 Гц, становить серйозну небезпеку для людини. Навіть при напрузі від 48 вольт він здатний викликати важкі наслідки, включаючи зупинку серця. Основна небезпека пов’язана з тим, що змінний струм викликає повторювані скорочення і розслаблення м’язів, що може привести до фібриляції серця – хаотичним скороченням серцевого м’яза, несумісним з життям. Пороговий струм для виникнення фібриляції становить всього 50 мА при впливі 1-3 секунди. При цьому людина може не зуміти самостійно відірватися від джерела через судоми м’язів.

Небезпека змінного струму зростає при тривалому контакті: опір шкіри знижується, і струм легше проникає до внутрішніх органів. Особливо небезпечні шляхи проходження через серце, легені і мозок, тому що це різко збільшує ймовірність смертельного результату. Промислова частота (50-60 Гц) найбільш небезпечна, оскільки саме при ній ймовірність фібриляції максимальна.

   Основні небезпеки змінного струму.

• Вже при напрузі 48 В змінний електричний струм може викликати важкі ураження, включаючи зупинку серця.
• Промислова частота (50-60 Гц) найбільш небезпечна для людини: викликає судоми, фібриляцію і зупинку серця.
• Пороговий смертельно небезпечний струм – 50-100 мА при часі впливу 0,5-3 секунди.
• При тривалому впливі опір шкіри знижується, струм легше вражає внутрішні органи.
• Особливо небезпечні шляхи через серце, легені і мозок – різко зростає ризик летального результату.
• При впливі змінного струму людина може втратити здатність самостійно відірватися від джерела через судоми м’язів.
• Чим вище частота, тим менше небезпека для внутрішніх органів, але при промисловій частоті ризик максимальний.
• Навіть невеликі значення струму можуть викликати параліч дихання і серцевої діяльності при тривалому впливі.
• Змінний струм має виражену подразнюючу і теплову дію на тканини, що призводить до опіків і пошкодження судин.
• Струм зі звичайної розетки смертельно небезпечний і вимагає суворого дотримання заходів електробезпеки.

   Небезпека постійного струму (DC).

Постійний струм (DC) також може бути небезпечним для людини, особливо при високих напругах. При напрузі до 48 в постійний струм зазвичай не викликає серйозних наслідків, якщо відсутня волога і пошкодження шкіри. Однак при напрузі вище 100-120 В ризик зростає: струм може викликати спазми м’язів, опіки, порушення роботи серця і дихання. При напрузі понад 500 в небезпека постійного струму стає порівнянною зі змінним, а при ще більших значеннях – навіть перевищує її через вираженого електролітичного впливу на тканини і органи.

Порогові значення сили струму для небезпеки вище, ніж у змінного струму: для чоловіків неотпускающій струм становить 80 мА, для жінок – 50 мА, для дітей – 40 мА. При цьому постійний струм викликає стійке скорочення м’язів, але не призводить до фібриляції серця так часто, як змінний струм. Однак при тривалому впливі, особливо при проходженні струму через серце або мозок, можливі важкі наслідки аж до смертельного результату. Особливу небезпеку становлять розряди конденсаторів і промислові джерела високої напруги, де енергія може бути достатньою для серйозних травм.

   Основні небезпеки постійного струму.

• При напрузі вище 100-120 В постійний струм може викликати важкі травми і зупинку серця.
• При напрузі вище 500 В небезпека постійного струму стає порівнянною або вищою, ніж у змінного струму.
• Поріг невідпускаючого струму для DC вище: 50-80 мА для дорослих, 40 мА для дітей.
• Постійний струм викликає стійкі спазми м’язів, що ускладнює самостійне звільнення від джерела.
• При тривалому впливі можливе ураження серця, дихання, опіки та електролітичні пошкодження тканин.
• Особливу небезпеку становлять розряди конденсаторів і промислові джерела високої напруги.
• Волога шкіра і пошкодження збільшують ризик ураження навіть при відносно низькій напрузі.
• Чим довше час контакту, тим вище ймовірність важких наслідків.
• Шляхи струму через серце, легені і мозок значно підвищують ризик летального результату.
• Безпечним вважається тільки знижена напруга (до 48 В) і короткий час впливу.

   Шляхи проходження електричного струму.

Ступінь небезпеки електричного струму при електротравмі залежить не тільки від параметрів струму, але і від того, через які органи і тканини він проходить. Шлях протікання струму є одним з ключових факторів, що визначають результат ураження електричним струмом, особливо якщо на цьому шляху виявляються життєво важливі органи. Електричний струм, потрапляючи в тіло людини, поширюється по тканинах, утворюючи різні петлі. На практиці існує безліч можливих шляхів протікання струму, але статистично виділяють кілька найбільш поширених.

Класифікація.

Залежно від точок входу і виходу струму, шляхи його протікання класифікують на кілька основних типів:

• “Рука-рука” – один з найбільш поширених шляхів (близько 40% випадків), при якому струм входить в одну руку і виходить з іншої. Цей шлях особливо небезпечний, так як струм проходить через грудну клітку, зачіпаючи серце і легені.
• “Права рука-ноги” – другий за поширеністю шлях (близько 20% випадків), коли струм входить через праву руку і виходить через ноги. При цьому шляху струм також зачіпає життєво важливі органи.
• “Ліва рука-ноги” -шлях, подібний попередньому, але вважається більш небезпечним через розташування серця з лівого боку, що збільшує ймовірність його поразки.
• “Нога-нога” (Нижня петля) – шлях, що виникає часто при кроковій напрузі, вважається найменш небезпечним, так як струм проходить через нижні кінцівки, не зачіпаючи життєво важливі органи.

Типи петель струму.

Залежно від охоплення частин тіла, шляхи струму можна розділити на три основних типи петель:

• Нижня петля – струм проходить тільки через нижні кінцівки, представляє найменшу небезпеку для людини.
• Верхня петля – струм поширюється від однієї руки до іншої, охоплюючи верхню частину тіла. Становить середню небезпеку, проте залишається серйозною загрозою, оскільки на шляху струму знаходиться серце.
• Повна петля – найбільш небезпечний тип, при якому струм повністю охоплює тіло людини, включаючи обидві руки і обидві ноги. Створює максимальну загрозу для життя через велике ураження тканин і органів.

Небезпека різних шляхів проходження струму.

Ступінь небезпеки того чи іншого шляху проходження струму визначається перш за все тим, які органи виявляються на його шляху. Найбільшу небезпеку становлять шляхи струму, при яких електричний розряд проходить через життєво важливі органи:

1. Шляхи, що включають головний і спинний мозок (“голова-ноги”, шляхи через голову).
2. Шляхи, що проходять через область серця (“рука-рука”,”ліва рука-ноги”).
3. Шляхи, що зачіпають легені і дихальні центри.

Особливо небезпечним вважається шлях “ліва рука-ноги”, оскільки струм проходить безпосередньо через область серця, викликаючи його зупинку або аритмію. При цьому навіть відносно невеликий струм може привести до летального результату. До найменш небезпечним відносяться шляхи струму, що не зачіпають життєво важливі органи:

1. Шлях “нога-нога” (Нижня петля), часто виникає при кроковій напрузі.
2. Локальні шляхи через кінцівки, що не проходять через тулуб.

Проте, навіть при таких шляхах проходження існує ймовірність падіння потерпілого, що може привести до зміни шляху струму і залучення життєво важливих органів. Наприклад, при кроковій напрузі людина може впасти, і тоді виникне новий шлях струму – від рук до ніг, що значно підвищує ризик смертельного результату.

   Особливі випадки електротравм.

Крокова напруга.

Крокова напруга – це різниця потенціалів між точками землі, що знаходяться на відстані кроку людини. Виникає поблизу падіння на землю дротів під напругою або при ударі блискавки.

При попаданні в зону крокової напруги струм проходить через ноги людини (шлях “нога-нога”), що саме по собі не настільки небезпечно. Однак якщо людина втрачає рівновагу і падає, виникає більш небезпечний шлях струму – від рук до ніг, що різко підвищує ймовірність смертельного результату.

При знаходженні в зоні крокової напруги рекомендується виходити “гусячим кроком” – тримаючи ноги разом і не відриваючи їх від землі, щоб мінімізувати різницю потенціалів між ними.

Вольтова дуга.

“Вольтова дуга” утворюється при переміщенні електричного струму по повітрю на відстань до 1 метра від джерела високої напруги. Особливо часто виникає при підвищеній вологості повітря.

Людина, що потрапила в таку дугу, отримує локальні, але глибокі опіки тканин. Ризик впливу вольтової дуги полягає в тому, що поразка можливо без безпосереднього контакту з джерелом електроенергії, на відстані.

   Фактори, що впливають на тяжкість електротравми.

Крім шляху проходження струму, на результат електротравми впливають:

• Сила і напруга струму – смертельною вважається сила струму понад 100 мА.
• Рід струму – при низькій напрузі (до 500 В) змінний електричний струм більш небезпечний, ніж постійний.
• Фізичний стан потерпілого – негативно позначаються перегрів організму і втома.
• Умови навколишнього середовища – підвищена вологість, низький рівень кисню збільшують ризик важкої електротравми.

   Небезпека високої напруги вище 1 кВ для людини.

Висока напруга (понад 1 кВ) представляє критичну загрозу для життя через здатність викликати пробій повітряного проміжку без прямого контакту з провідником. Ризик зростає пропорційно напрузі.

Напруга вище 1 кВ (до 10 кВ).

• Пробій повітря на відстані до декількох сантиметрів.
• Термічні опіки і електролітичне пошкодження тканин навіть при короткочасному впливі.
• Судоми м’язів, що утрудняють самостійне звільнення від джерела.

Напруга 10-110 кВ.

• Збільшення зони пробою до 0,5 – 1 метра (для 110 кВ-до 1,5 м).
• Високий ризик смертельного результату через масивного ураження внутрішніх органів і зупинки серця.
• Дугові розряди при наближенні до проводів, що викликають глибокі опіки (приклад: смерть при роботі крана поблизу ЛЕП 110 кВ).

Напруга вище 110 кВ.

• Пробій на відстані декількох метрів (для ЛЕП 750 кВ охоронна зона досягає 40 м).
• Електромагнітне поле інтенсивністю понад 20 кВ/м, що викликає порушення роботи нервової і серцево-судинної систем при тривалому впливі.

   Висновок.

Обидва види струму небезпечні для людини і можуть призводити до тяжких наслідків. Однак змінний струм частотою 50-60 Гц вважається значно більш небезпечним, тьому що викликає фібриляцію серця при відносно малій силі струму і може привести до неможливості самостійно припинити контакт з джерелом. Постійний струм небезпечний при високих значеннях напруги і здатний викликати серйозні опіки, але рідше призводить до смертельних порушень серцевого ритму при тих же силах струму.

З точки зору електробезпеки, знання особливостей впливу різних видів струму дозволяє грамотно оцінювати ризики і приймати ефективні заходи захисту.