Для правильного проектирования способов и средств защиты лю­дей от поражения электрическим током необходимо знать допустимые уровни напряжений прикосновения и значений токов, протекающих че­рез тело человека.

Напряжением прикосновения называется напряжение между дву­мя точками цепи тока, которых одновременно касается человек. Предельно допустимые значения напряжений прикосновения U ПД и то­ков I ПД, про­текающих через тело человека по пути "рука – рука" или "рука – ноги" при нормальном (неаварийном) режиме электроустановки, согласно ГОСТ 12.1.038-82* приведены в табл. 1.

При аварийном режиме производственных и бытовых приборов и электроустановок напряжением до 1000 В с любым режимом нейтрали предельно допустимые значения U ПД и I ПД не должны превышать значе­ний, приведенных в табл. 2. Аварийный режим означает, что электроус­тановка неисправна, и могут возникнуть опасные ситуации, приводящие к электротравмам.

При продолжительности воздействия более 1 с величины U ПД и I ПД соответствуют отпускающим значениям для переменного и условно неболевым для постоянного токов.

Таблица 1

Предельно допустимые значения напряжений прикосновения и токов

в нормальном режиме работы электроустановки

Примечание. Напряжения прикосновения и токи для лиц, выпол­няющих работу в условиях высоких температур (выше 25 С) и влажно­сти (отно­сительная влажность более 75 %), должны быть уменьшены в 3 раза.

Таблица 2

Предельно допустимые значения напряжения прикосновения

и токов в аварийном режиме работы электроустановки

Продолжительность действия электриче­ского тока, с	Производственные электроустановки		Бытовые приборы, электроустановки

4. Электрическое сопротивление тела человека

Значение тока через тело человека сильно влияет на тяжесть элек­тро­травм. В свою очередь, сам ток согласно закону Ома определяется со­противлением тела человека и приложенным к нему напряжением, т.е. напряжением прикосновения.

Проводимость живых тканей обусловлена не только физическими свой­ствами, но и сложнейшими биохимическими и биофизическими процес­сами, присущими лишь живой материи. Поэтому сопротивление тела человека является комплексной переменной величиной, имеющей нели­нейную зависимость от множества факторов, в том числе от со­стояния кожи, окружающей среды, центральной нервной системы, фи­зиологиче­ских факторов. На практике под сопротивлением тела чело­века пони­мают модуль его комплексного сопротивления.

Электрическое сопротивление различных тканей и жидкостей тела человека не оди­наково: кожа, кости, жировая ткань, сухожилия имеют отно­си­тельно большое сопротивление, а мышечная ткань, кровь, лимфа, нервные волокна, спинной и головной мозг – малое сопротив­ле­ние.

Сопротивление тела человека, т.е. сопротивление между двумя электродами, наложенными на поверхность тела, в основном определя­ется сопротивлением кожи. Кожа состоит из двух основных слоев: на­ружного (эпидермис) и внутреннего (дер­ма).

Эпидермис можно условно представить состоящим из рогового и росткового слоев. Роговой слой состоит из мертвых ороговевших кле­ток, лишен кровеносных сосудов и нервов и поэтому является слоем неживой ткани. Толщина этого слоя колеблется в пределах 0,05 – 0,2 мм. В сухом и незагрязненном состоянии роговой слой можно рассмат­ривать как пористый диэлектрик, пронизанный множеством протоков сальных и потовых желез и обладающий большим удельным сопротивле­нием. Ростковый слой примыкает к роговому слою и состоит в основ­ном из живых клеток. Электрическое сопротивление этого слоя благо­даря наличию в нём отмирающих и находящихся на стадии ороговения клеток может в несколько раз превышать сопротивление внутреннего слоя кожи (дермы) и внутренних тканей организма, хотя по сравнению с сопротивлением рогового слоя оно невелико.

Дерма состоит из волокон соединитель­ной ткани, образующих густую, прочную, эластичную сетку. В этом слое находятся кровеносные и лимфатические сосуды, нервные оконча­ния, корни волос, а также потовые и сальные железы, выводные про­токи которых выходят на поверхность кожи, пронизывая эпидермис. Электрическое сопротивление дермы, являющейся живой тканью, неве­лико.

Полное сопротивление тела человека есть сумма сопротивлений тканей, расположенных на пути протекания тока. Основным физиоло­гическим фактором, определяющим величину полного сопротивления тела человека, является состояние кожного покрова в цепи тока. При сухой, чистой и неповрежденной коже сопротивление тела человека, измеренное при напряжении 15 - 20 В, колеблется от единиц до десят­ков кОм. Если на участке кожи, где прикладываются электроды, со­скоблить роговой слой, сопротивление тела упадет до 1 – 5 кОм, а при удалении всего эпидермиса – до 500 – 700 Ом. Если под электродами полностью удалить кожу, то будет измерено сопротивление внутренних тканей, которое составляет 300 – 500 Ом.

Для приближённого анализа процессов протекания тока по пути "рука – рука" через два одинаковых электрода может быть использован упрощённый вариант эквивалентной схемы цепи протекания электриче­ского тока через тело человека (рис. 1).

Рис. 1. Эквивалентная схема сопротивления тела человека

На рис. 1 обозначено: 1 – электроды; 2 – эпидермис; 3 – внутрен­ние ткани и органы тела человека, включая дерму; İ h – ток, протекаю­щий через тело человека; Ů h – напряжение, приложенное к электродам; R Н – активное сопротивление эпидермиса; C Н – ёмкость условного кон­денсатора, обкладками которого являются электрод и хорошо проводя­щие ток ткани тела человека, расположенные под эпидермисом, а ди­электриком – сам эпидермис; R ВН – активное сопротивление внутренних тканей, включая дерму.

Из схемы рис. 1 следует, что комплексное сопротивление тела человека определяется соотношением

где Z Н = (jС Н) -1 = -jХ Н – комплексное сопротивление емкости С Н;

Х Н – модуль Z Н; f , f – частота переменного тока.

В дальнейшем под сопротивлением тела человека будем подразу­мевать модуль его комплексного сопротивления:

. (1)

На высоких частотах (больше 50 кГц) Х Н =1/(C Н) << R ВН, и сопротивления R Н оказываются практически закороченными ма­лыми сопротивлениями емкостей C Н. Поэтому на высоких частотах со­противление тела человека z h в приближенно равно сопротивлению его внутренних тканей: R ВН z h в. (2)

При постоянном токе в установившемся режиме емкостные сопро­тивления являются бесконечно большими (при 
0 Х Н

). Поэтому сопротивление тела человека постоянному току

R h = 2R Н + R ВН. (3)

Из выражений (2) и (3) можно определить

R Н = (R h -z h в)/2. (4)

На основе выражений (1) – (4) можно получить формулу для вы­числения величины емкости C н:

, (5)

где z hf - модуль комплексного сопротивления тела на частоте f ;

C Н имеет размерность мкФ; z hf , R h и R ВН – кОм; f - кГц.

Выражения (2) – (5) позволяют определить параметры эквивалент­ной схемы (рис. 1) по результатам экспериментальных измерений.

Электрическое сопротивление тела человека зависит от ряда фак­торов. Повреждения рогового слоя кожи могут снизить сопротивление тела человека до величины его внутреннего сопротивления. Увлажнение кожи может понизить ее сопротивление на 30 – 50 %. Влага, попавшая на кожу, растворяет находящиеся на ее поверхности минеральные веще­ства и жирные кислоты, выведенные из организма вместе с потом и жи­ровыми выделениями, становится более электропроводной, улучшает контакт между кожей и электродами, проникает в выводные протоки потовых и жировых желез. При длительном увлажнении кожи ее на­ружный слой разрыхляется, насыщается влагой и его сопротивление может уменьшиться в ещё большей степени.

При кратковременном воздействии на человека теплового облуче­ния или повышенной температуры окружающей среды сопротивле­ние тела человека уменьшается за счёт рефлекторного расширения кро­веносных сосудов. При более длительном воздействии наступает пото­отделение, в результате чего сопротивление кожи уменьшается.

С увеличением площади электродов сопротивление наружного слоя кожи R Н уменьшается, емкость С Н увеличивается, а сопротивление тела человека уменьшается. При частотах свыше 20 кГц указанное влияние площади электродов практически утрачивается.

Сопротивление тела человека зависит также и от места приложе­ния электродов, что объясняется различной толщиной рогового слоя кожи, неравномерным распределением потовых желез на поверхности тела, неодинаковой степенью наполнения кровью сосудов кожи.

Прохождение тока через тело человека сопровождается местным нагревом кожи и раздражающим действием, что вызывает рефлекторное расширение сосудов кожи и, соответственно, усиленное снабжение ее кровью и повышенное потоотделение, что, в свою очередь, приводит к снижению сопротивления кожи в данном месте. При небольших напря­жениях (20 -30 В) за 1 – 2 минуты сопротивление кожи под электродами может понизиться на 10 – 40 % (в среднем на 25 %).

Повышение напряжения, приложенного к телу человека, вызывает уменьшение его сопротивления. При напряжениях в десятки вольт это происходит из-за рефлекторных реакций организма в ответ на раздра­жающее действие тока (усиление снабжения сосудов кожи кровью, по­тоотделение). При повышении напряжения до 100 В и выше происхо­дят сначала локальные, а затем и сплошные электрические пробои рого­вого слоя кожи под электродами. По этой причине при напряжениях около 200 В и выше сопротивление тела человека практически равно сопротивлению внутренних тканей R ВН.

При ориентировочной оценке опасности поражения электрическим током сопротивление тела человека принимают равным 1 кОм (R h = 1 кОм). Точное значение расчетных сопротивлений при разработке, рас­чёте и проверке защитных мер в электроустановках выбирается со­гласно ГОСТ 12.038-82*.

При использовании данных ниже норм предельно допустимых значений токов и напряжений прикосновения необходимо иметь в виду следующие соображения.

1. Произведение порогового значения тока вентрикулярной фибрилляции и значения сопротивления тела человека могут дать пороговое значение напряжении вентрикуляриой фибрилляции, но надо иметь в виду, что эти величины не являются независимыми. В действительности сравнительно незначительная часть людей имеет высокое сопротивление тела и низкий порог тока вентрикулярной фибрилляции, в то время как большая часть людей имеет низкое сопротивление тела и высокий порог тока вентрикулярной фибрилляции.

Поэтому произведение имеющих одинаковую вероятность значений сопротивления тела человека и пороговых значений тока вентрикулярной фибрилляции даст пороговые значения напряжений вентрикулярной фибрилляции, относящиеся к несуществующему человеку.

1. Даже если бы пороговые значения тока и значение сопротивления тела были бы взаимно независимы, то простое перемножение их значений, имеющих одинаковую вероятность, дало бы значение порогового напряжения, имеющее меньшую вероятность по сравнению с вероятностью каждого из двух перемноясаемых значений.
2. Пороговые значения тока вентрикулярной фибрилляции, приведенные в Публикации МЭК-479, были получены из опытов на собаках. Более поздние исследования показывают, что сердце человека имеет более высокое пороговое значение тока вентрикулярной фибрилляции по сравнению с сердцем собаки и, следовательно, опубликованные пороговые значения могут рассматриваться как значения, данные с запасом.

Неаварийный режим электроустановки

Предельно допустимые значения напряжений прикосновения и токов, проходящих через тело человека, используются при проектировании электроустановок постоянного и переменного тока частотой 50 и 400 Гц. Предельно допустимые значения напряжений прикосновения и токов установлены для путей тока от о,диой руки к другой и от рук к ногам.
Напряжения прикосновения и тока, проходящего через тело человека, при продолжительности воздействия не более 10 мин. в сутки не должны превышать значений, приведенных в табл. 1. Данные табл. 1. относятся к электроустановкам всех классов напряжения как с изолированной, так и с заземленной нейтралью.

Таблица 1. Предельно допустимые значения напряжений прикосновения и токов, проходящих через тело человека при неаварийном режиме
электроустановки

Род тока
Переменный. 50 Гц
Переменный, 400 Гц
Постоянный

Аварийный режим электроустановки

Напряжения прикосновения и токи, проходящие через человека при аварийном режиме работы электроустановок напряжением до 1 кВ с заземленной или изолированной нейтралью и выше 1 кВ с изолированной нейтралью, не должны превышать значений, приведенных в табл. 2.
Напряжения прикосновения и токи, проходящие через человека при аварийном режиме работы электроустановок напряжением выше 1 кВ с эффективно заземленной нейтралью, не должны превышать значений, приведенных в табл. 3.
Для контроля нормированных значений напряжений прикосновения и токов должны быть измерены напряжения и токи в местах, где могут ожидаться наибольшие значения контролируемых величин.
При измерении напряжений прикосновения и токов сопротивление растеканию тока с ног человека в землю должно моделироваться металлической плоской пластиной с площадью контактной поверхности 625 см2. Прижим пластины к земле должен создаваться массой не менее 50 кг.
Измерения должны производиться для условий, соответствующих наибольшим значениям напряжений прикосновения и токов, проходящих через тело человека.
* Напряжения прикосновения и токи для лиц, выполняющих работу в условиях высоких температур (более 25°С) и влажности (относительная влажность более 75 %), должны быть уменьшены в 3 раза.

Таблица 2 . Нормированные значения напряжения прикосновения и токов, проходящих через человека, для электроустановок напряжением до 1 кВ с заземленной и изолированной нейтралью и выше 1 кВ с изолированной нейтралью

Род тока

Нормируемая величина

Продолжительность воздействия тока /, с

Переменный

Переменный

ток, 400 Гц

Постоянный

Выпрямленный

двухполупериод- ный ток

Выпрямленный

однополупериод- ный ток

Таблица 3. Нормированные значения напряжения прикосновения и токов, проходящих через человека, для электроустановок напряжением выше 1 кВ частотой 50 Гц с эффективно заземленной нейтралью

Нормируемая величина

Продолжительность воздействия тока t, с

Наша современная жизнь полна разнообразием бытовых приборов и устройств, которые существенно облегчают нам быт, делают его все более комфортным, но одновременно появляется целый комплекс опасных, вредных факторов: электромагнитные поля различных частот, повышенный уровень радиации, шумы, вибрации, опасности механического травмирования, наличие токсичных веществ, а так же самое главное – электрический ток.

Электрическим током называется упорядоченное движение электрических частиц. Для вашей же безопасности необходимо знать действие электрического тока на организм человека, меры защиты от поражения током, оказание помощи пострадавшему от воздействия электротока человеку.

Воздействие на организм человека электрического тока

На человека электрический ток оказывает биологическое, термическое, электролитическое действия.

Термическое: нагревание тканей при протекании по ним электрического тока.

Электролитическое: разложение крови и других жидкостей организма.

Биологическое: возбуждение живых тканей организма, сопровождается судорогами, спазмом мышц, сердечной деятельностью, остановкой дыхания.

Когда на человека действует электрический ток, возникают телесные электротравмы: ожоги, электрические знаки, металлизация кожи, механические повреждения, ослепление светом электрической дуги, или может произойти электрический удар – это общее поражение организма, которое может сопровождаться судорогами, потерей сознания, остановкой дыхания и сердца, и даже клинической смертью.

Электрические знаки – это пятна серого и бледно-желто цвета, ушибы, царапины на коже человека, которые подвергались действию тока. Сила знака соответствует силе токоведущей части, которой коснулся человек. В большинстве случаев лечение электрических знаков заканчивается благополучно, а пораженное место полностью восстанавливается.

Механические повреждения возникают под действием электрического тока, когда непроизвольно судорожно сокращаются мышцы. Механические повреждения (переломы костей, разрывы кровеносных сосудов, кожи) это повреждения, которые требуют долгого лечения.

Удар электрическим током . Время от времени бывают случаи, когда дети из любопытства засовывают пальцы в электрическую розетку или начинают ковырять в ней гвоздем, проволокой или другими металлическими предметами. Чаще всего это бывает с детьми до трех лет. Бывают случаи, когда дети получают удар электрическим током от упавших на землю и находящихся под напряжением проводов. При воздействии электрического тока на организм может возникнуть непроизвольное судорожное сокращение мышц, мешающее ребенку оторваться от источника тока. В месте соприкосновения с током возникает электроожог. В тяжелом случае появляется расстройство дыхания и сердечной деятельности. Первое, что нужно сделать, – освободить ребенка от действия электрического тока. Самое безопасное – быстро вывернуть пробки, если несчастный случай произошел в доме. Если по каким-либо причинам это сделать невозможно, то необходимо бросить себе под ноги резиновый коврик, доску или толстую ткань либо надеть на ноги резиновые сапоги или галоши; можно надеть на руки хозяйственные резиновые перчатки. Пострадавшего оттащить от провода, схватившись одной рукой за одежду. Можно также попытаться отодвинуть самого пострадавшего от источника тока либо отстранить от него источник. Сделать это нужно одной рукой, чтобы даже при получении удара ток не прошел через все тело того, кто оказывает помощь. Пострадавшего необходимо уложить, тепло укрыть, освободить от стесняющей одежды, при возможности дать теплое питье. На обожженный электротоком участок тела следует наложить стерильную повязку из бинта или чистой ткани, предварительно смочив ее в спирте или водке. Если ребенок потерял сознание, ему дают понюхать нашатырный спирт и брызгают в лицо холодной водой. Если ребенок лежит без сознания и у него отсутствует дыхание, но есть пульс, необходимо немедленно делать ему искусственное дыхание методом "рот в рот". Для этого голову ребенка запрокидывают назад и, зажимая ему ноздри, вдувают в рот воздух порциями, приложив свои губы к губам ребенка.

Электрический ожог разных степеней – результат коротких замыканий в электрических установках и нахождение тела (рук) в среде светового и теплового влияния электрической дуги; ожоги III и IV степени с тяжелым исходом – при соприкосновении человека с частями, по которым проходит ток напряжением свыше 1000 В.

Металлизация кожи это мельчайшие частицы металла проникают в верхние слои кожи, расплавившегося под действием электрической дуги или растворенного в электролитах электролизных ванн. В пораженном месте кожа становится жесткой, шероховатой и приобретает ту окраску какая у металла (например, зеленую – от соприкосновения с медью). Работа, связанная с вероятностью возникновения электрической дуги, следует делать в очках, а одежда работника должна быть застегнута на все пуговицы.

Сила тока,mA	Переменный ток	Постоянный ток
	Ощущение протекания тока Пальцы рук дрожат (легко)	Не ощущается
	Пальцы рук дрожат (сильно)	Не ощущается
	Судороги в руках	Зуд. Ощущение нагрева
	Руки парализуются немедленно, оторвать их от электродов не возможно, очень сильные боли. Дыхание затруднено	Еще больше усиливается нагревание, незначительное сокращение мышц рук
	Паралич дыхания. Начинаются трепетать желудочки сердца	Сильное ощущение нагревания. Сокращение мышц рук. Судороги. Затруднение дыхания.
	Фибрилляция сердца	Паралич дыхания

Электроофтальмия – ультрафиолетовый луч (источником которых, является вольтова дуга, она поражает глаз). В результате электроофтальмии наступает воспалительный процесс, и если приняты необходимые меры лечения, то боль проходит.

В зависимости от величины тока, его напряжения, частоты, продолжительности воздействия, пути тока и общего состояния человека зависит исход действия электрического тока на организм человека. установлено, что ток силой более 0,05 А может смертельно травмировать человека в течение 0,1 с. Самое большое число поражений от электрического тока (около 85%) приходится на установки напряжением до 1000 В. Для человеческого организма опасны переменный и постоянный ток. Наиболее опасен переменный ток, имеющий частоту 20-100 Гц; а частота 400 Гц не так опасна. Практически безопасным для человека в сырых помещениях можно считать напряжение до 12 В, в сухих помещениях – до 36 В. Вероятность поражения человека электрическим током зависит от климатических условий в помещении (температуры, влажности), а также токопроводящей пыли, металлических конструкций, соединенных с землей, токопроводящего пола и т.д.

В соответствии с "Правилами устройства электроустановок потребителей" (ПУЭ) все помещения делят на три класса:

без повышенной опасности – нежаркие (до +35°С), сухие (до 60%), непыльные, с нетокопроводящим полом, не загроможденные оборудованием;

с повышенной опасностью – имеют, по крайней мере, один фактор повышенной опасности, т.е. жаркие или влажные (до 75%), пыльные, с токопроводящим полом и т.п.;

особо опасные – имеют два или более факторов повышенной опасности или, по крайней мере, один фактор особый опасности, т.е. особую сырость (до 100%) или наличие химически активной среды.

Возможные значения токов и напряжений соприкосновения в зависимости от времени срабатывания защиты указаны в ГОСТ 12.1.038-88. По этому документу для нормального (неаварийного) режима работы промышленного оборудования допустимые напряжения прикосновения не должны быть больше 2 В при частоте тока 50 Гц, 3 В при 400 Гц и 8 В для постоянного тока, но суммарная продолжительность воздействия не должна превышать 10мин в сутки. В нормальном режиме работы бытовой аппаратуры наличие напряжений прикосновения не допускается. В особо опасных (или с повышенной опасностью) помещениях подлежит заземлению все оборудование при напряжении питания свыше 42В переменного и ПО В постоянного тока. В нормальных помещениях все оборудование при напряжении 380 В и выше переменного и 440 В и выше постоянного тока. Все оборудование независимо от напряжения питания заземляется только во взрывоопасных помещениях.

С увеличением продолжительности воздействия электрического тока на человека возрастает угроза поражения. Через 30 сек. сопротивление тела человека протеканию тока падает примерно на 25%, через 90 сек. на 70%. Сопротивление организма человека электрическому току колеблется в широком диапазоне. Сухая, грубая мозолистая кожа, отсутствие усталости и нормальное состояние нервной системы повышает сопротивление человеческого организма. Нервные волокна и мускулы обладают наименьшим сопротивлением. За минимальное расчетное сопротивление человеческого организма принимается величина от 500 до 1000 Ом.

В тот момент, когда человек замыкает своим телом два фазных провода действующей установки, он попадает под полное линейное напряжение сети. При учете того, что расчетное сопротивление тела человека принимается 1000 Ом, то при двухфазном прикосновении к действующим частям установки, напряжение в которой 100 В, может оказаться смертельным, по причине того, что ток, проходящий через тело человека, достигает величины 0,1 А.

Если через тело человека проходит ток 0,06 А и более, происходит поражение электрическим током. Сопротивление человека электрическим током величина переменная. Она зависит от многих факторов, в том числе от психологического состояние и физического состояния человека. В пределах 20-100 кОм находится среднее значение сопротивления. Оно может снизиться до 1 кОм при особо неблагоприятных условиях. В этом случае окажется опасным для жизни человека напряжение 100 В и ниже.

Величина тока, проходящая через человеческое тело, зависит от его сопротивления. А сопротивление зависит в основном от состояния кожи человека. Сопротивления тела человека зависит и от частоты тока. За расчетную величину электрического сопротивления тела принято сопротивление, равное 1,0 кОм. При частотах тока 6-15 кГц оно бывает наименьшим.

Постоянный ток является менее опасным, чем переменный. Постоянный ток до 6 мА почти не ощутим. При токе 20 мА появляются судороги в мускулах предплечья. Переменный ток начинает ощущаться уже при 0,8 мА. Ток 15 мА вызывает сокращение мышц рук. Особенно опасным является прохождение тока через сердце.

Опасность поражения постоянным и переменным током изменяется с увеличением напряжения. При напряжении до 220 В более опасным является переменный ток, а при напряжении выше 500 В опасное постоянный ток. Чем больше протекает ток, тем меньше становится сопротивление человеческого тела. Может наступить смерть, если действие электрического тока не будет прервано. Если ток проходит от руки к ногам, то существенное значение имеет какая на человеке обувь, из какого она материала, какого она качества. На степень поражения значительное влияние оказывает также сопротивление в месте соприкосновения человека с землей. Электрический ток имеет тяжелые последствия, вплоть до остановки сердца и прекращения дыхания. Поэтому нужно уметь оказать первую помощь пострадавшему от поражения электрическим током.

Статическое электричество – это потенциальный запас электрической энергии, образующейся на оборудовании в результате трения, индукционного влияния сильных электрических разрядов. В помещениях с большим кол-вом пыли органического происхождения могут образоваться статические разряды, а также накапливаться на людях при пользовании бельем и одеждой из щелка, шерсти и искусственных волокон, при движении по токонепроводящему синтетическому покрытию пола, типа линолеума, кавролина и т.д.

Нормирование электростатического поля проводится в соответствии с ГОСТ 12.1.045-84 напряженность электрического поля на рабочих местах не должна превышать 60 кВ/м в течение часа. Время пребывания в электрическом поле при 20≤Е≤60 (кВ) рассчитывается по формуле t=(60/E)2, где Е – фактическое значение напряженности поля. Сопротивление заземляющих устройств для защиты от статического электричества не должно превышать 100 (Ом).

ГОСТ 12.1.038-82*

Группа Т58

МЕЖГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ

Система стандартов безопасности труда

ЭЛЕКТРОБЕЗОПАСНОСТЬ

Предельно допустимые значения напряжений прикосновения и токов

Occupational safety standards system. Electric safety.
Maximum permissible valuies of pickp voltages and currents

Дата введения 1983-07-01

ИНФОРМАЦИОННЫЕ ДАННЫЕ

ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ Постановлением Государственного комитета СССР по стандартам от 30.07.82 N 2987

Ограничение срока действия снято по протоколу N 2-92 Межгосударственного совета по стандартизации, метрологии и сертификации (ИУС 2-93)

* ПЕРЕИЗДАНИЕ (июнь 2001 г.) с Изменением N 1, утвержденным в декабре 1987 г. (ИУС 4-88)

Настоящий стандарт устанавливает предельно допустимые значения напряжений прикосновения и токов, протекающих через тело человека, предназначенные для проектирования способов и средств защиты людей, при взаимодействии их с электроустановками производственного и бытового назначения постоянного и переменного тока частотой 50 и 400 Гц.

Термины, используемые в стандарте, и их пояснения приведены в приложении.

1. ПРЕДЕЛЬНО ДОПУСТИМЫЕ ЗНАЧЕНИЯ НАПРЯЖЕНИЙ
ПРИКОСНОВЕНИЯ И ТОКОВ

1.1. Предельно допустимые значения напряжений прикосновения и токов установлены для путей тока от одной руки к другой и от руки к ногам.

(Измененная редакция, Изм. N 1).

1.2. Напряжения прикосновения и токи, протекающие через тело человека при нормальном (неаварийном) режиме электроустановки, не должны превышать значений, указанных в табл.1.

Таблица 1

Переменный, 50 Гц
Переменный, 400 Гц
Постоянный

Примечания:

1. Напряжения прикосновения и токи приведены при продолжительности воздействия не более 10 мин в сутки и установлены исходя из реакции ощущения.

2. Напряжения прикосновения и токи для лиц, выполняющих работу в условиях высоких температур (выше 25 °С) и влажности (относительная влажность более 75%), должны быть уменьшены в три раза.

1.3. Предельно допустимые значения напряжений прикосновения и токов при аварийном режиме производственных электроустановок напряжением до 1000 В с глухозаземленной или изолированной нейтралью и выше 1000 В с изолированной нейтралью не должны превышать значений, указанных в табл.2.

Таблица 2

Нормируемая величина

Предельно допустимые значения, не более, при продолжительности воздействия тока , с

Переменный

Переменный

Постоянный

Выпрямленный двухполупериодный

Выпрямленный однополупериодный

Примечание. Предельно допустимые значения напряжений прикосновения и токов, протекающих через тело человека при продолжительности воздействия более 1 с, приведенные в табл.2, соответствуют отпускающим (переменным) и неболевым (постоянным) токам.

1.4. Предельно допустимые значения напряжений прикосновения при аварийном режиме производственных электроустановок с частотой тока 50 Гц, напряжением выше 1000 В, с глухим заземлением нейтрали не должны превышать значений, указанных в табл.3.

1.5. Предельно допустимые значения напряжений прикосновения и токов при аварийном режиме бытовых электроустановок напряжением до 1000 В и частотой 50 Гц не должны превышать значений, указанных в табл.4.

Таблица 3

	Предельно допустимое значение напряжения прикосновения , В
Св. 1,0 до 5,0

Таблица 4

Продолжительность воздействия , с	Нормируемая величина
От 0,01 до 0,08

Примечание. Значения напряжений прикосновения и токов установлены для людей с массой тела от 15 кг.

1.3-1.5. (Измененная редакция, Изм. N 1).

1.6. Защиту человека от воздействия напряжений прикосновения и токов обеспечивают конструкция электроустановок, технические способы и средства защиты, организационные и технические мероприятия по ГОСТ 12.1.019-79.

2. КОНТРОЛЬ НАПРЯЖЕНИЙ ПРИКОСНОВЕНИЯ И ТОКОВ

2.1. Для контроля предельно допустимых значений напряжений прикосновения и токов измеряют напряжения и токи в местах, где может произойти замыкание электрической цепи через тело человека. Класс точности измерительных приборов не ниже 2,5.

2.2. При измерении токов и напряжений прикосновения сопротивление тела человека в электрической цепи при частоте 50 Гц должно моделироваться резистором сопротивления:

для табл.1 - 6,7 кОм;

для табл.2 при времени воздействия

до 0,5 с - 0,85 кОм;

более 0,5 с - сопротивлением, имеющим зависимость от напряжения согласно чертежу;

для табл.3 - 1 кОм;

для табл.4 при времени воздействия

до 1 с - 1 кОм;

более 1 с - 6 кОм.

Отклонение от указанных значений допускается в пределах ±10%.

2.1, 2.2. (Измененная редакция, Изм. N 1).

2.3. При измерении напряжений прикосновения и токов сопротивление растеканию тока с ног человека должно моделироваться с помощью квадратной металлической пластины размером 25х25 см, которая располагается на поверхности земли (пола) в местах возможного нахождения человека. Нагрузка на металлическую пластину должна создаваться массой не менее 50 кг.

2.4. При измерении напряжений прикосновения и токов в электроустановках должны быть установлены режимы и условия, создающие наибольшие значения напряжений прикосновения и токов, воздействующих на организм человека.

ПРИЛОЖЕНИЕ (справочное). ТЕРМИНЫ И ИХ ПОЯСНЕНИЯ

ПРИЛОЖЕНИЕ
Справочное

	Пояснение
Напряжение прикосновения	По ГОСТ 12.1.009-76
Аварийный режим электроустановки	Работа неисправной электроустановки, при которой могут возникнуть опасные ситуации, приводящие к электротравмированию людей, взаимодействующих с электроустановкой
Бытовые электроустановки	Электроустановки, используемые в жилых, коммунальных и общественных зданиях всех типов, например, в кинотеатрах, кино, клубах, школах, детских садах, магазинах, больницах и т.п., с которыми могут взаимодействовать как взрослые, так и дети
Отпускающий ток	Электрический ток, не вызывающий при прохождении через тело человека непреодолимых судорожных сокращений мышц руки, в которой зажат проводник

(Измененная редакция, Изм. N 1).

Текст документа сверен по:
официальное издание
Система стандартов безопасности труда: Сб. ГОСТов. -
М.: ИПК Издательство стандартов, 2001

В зависимости от продолжительности воздействия на человека

Таблица 2

Род тока	Нормируемая величина.	Продолжительность воздействия тока t,с
0,01-0,08	0,1	0,2	0,3	0,4	0,5	0,6	0,7	0,8	0,9	1,0
Переменный (50Гц)	I
U
Постоянный	I
U

Допустимые значения напряжения прикосновения и тока проходящего через тело человека используются для разработки комплекса защитных мер и определения параметров защитных устройств, при которых еще возможно обеспечить безопасность. Иногда применяют термин "безопасный ток", который смысла не имеет, так как ток любой величины оказывает некоторое воздействие на организм человека. Так, электрический ток 0,02 - 0,07мА , 50Гц вызывает болевые ощущения в отдельных точках на теле человека. Поэтому правомерно применять понятие "допустимый ток". Величиной допустимого тока следует задаваться исходя их тех пороговых значений тока, при которых появляется реальная опасность. Так, в опасных условиях работы (высота, вблизи движущихся или вращающихся частей и т.д.), когда человек в процессе работы вынужден иметь постоянный контакт с частями находящимися под напряжением, длительно допустимый ток следует принять ниже порога ощущения, не более 0,5мА . При работе в нормальных (безопасных) условиях, в качестве длительно допустимого тока при случайном прикосновении следует принимать порог не допускающего тока, 10мА , так как превышение этой величины тока грозит реальной опасностью.

Частота тока

Установлено, что в сопротивлении тела человека входит и емкостная составляющая:

Поэтому увеличение частоты приложенного напряжения сопровождается уменьшением полного сопротивления тела и ростом тока, проходящего через человека. С ростом тока проходящего через тело человека, опасность поражения возрастает, значит и повышение частоты должно вести к повышению такой опасности.

Однако такое предположение справедливо только в диапазоне частот от 0 до 50 Гц . В области частот от 0 до 50 Гц с уменьшением частоты значение неотпускающего тока возрастает и при частоте, равной нулю (постоянный ток), становится больше примерно в 3 раза (см. рис. 2).

Повышение частоты, выше этого диапазона, несмотря на рост тока, проходящего через тело человека, сопровождается снижением опасности поражения, которая полностью исчезает при частоте 450-500 кГц , т.е. такие токи не могут поразить человека. Однако сохраняется, в этом случае, опасность ожогов при прохождении тока через тело человека и при возникновении электрической дуги.

За опасность поражения принята величина, обратная не отпускающему току при данной частоте, выраженная в процентах. За 100% взята опасность при 50 Гц как наибольшая во всей шкале частот.

Тогда опасность поражения при искомой частоте определяется из выражения

где, - неотпускающие токи при 50 Гц и искомой частоте f , мА .

Упрощенно изменение опасности тока с изменением частоты можно объяснить характером раздражающего действия тока на клетки живой ткани.

Если к клетке живой ткани приложить постоянное напряжение, то во внутриклеточном веществе, которое можно рассматривать как электролит, возникает электролитическая диссоциация, в результате чего будет происходить распад молекул на положительные и отрицательные ионы. Эти ионы начнут перемещаться к оболочке клетки, положительные ионы к отрицательному электроду, а отрицательные – к положительному. Такое явление вызовет нарушение нормального состояния клетки и протекающих в ней естественных биохимических процессов.

При переменном токе ионы будут перемещаться, следуя изменению полярности электродов.

Можно предположить, что в интервале частот от 0 до 50 Гц , большее нарушение естественного состояния клетки вызывает ток, при котором ион делает от одного до нескольких "полных" пробегов за единицу времени внутри оболочки клетки. За опасное состояние, предположительно, можно считать или один "полный" пробег ионов, или максимальное число "полных" пробегов, которые происходят при частоте 50 Гц . Поскольку ионы, как материальные частицы, обладают определенной скоростью перемещения в электролите, то при определенной частоте (очевидно 50 Гц ) ион не успеет достигнуть оболочки клетки, за время изменения полярности. Такое положение будет отвечать, предположительно, меньшему нарушению нормального состояния клетки. При дальнейшем повышении частоты длина пути пробега ионов будет сокращаться и может наступить такой момент, когда движение ионов прекратиться, а следовательно, будет отсутствовать опасное нарушение состояние клетки. Такое положение возникает при частотах выше 450-500 кГц .

Пути тока

В практике эксплуатации электроустановок при включении человека в электрическую цепь ток через него протекает, как правило, по пути "рука - ноги" или "рука - рука". Однако возможных путей тока в теле человека очень много. Степень поражения в этих случаях зависит от того, какие жизненно важные органы (сердце, легкие, головной мозг) человека попадает под воздействием тока, а также от величины тока непосредственно воздействующего на эти органы и в частности на сердце.

Характерные пути тока (петли тока) в теле человека приведены на рис. 3.

Ток распределяется по всему объему тела, однако наибольшая часть его проходит по пути наименьшего сопротивления - вдоль кровеносных и лимфатических сосудов, нервных стволов и разветвлений.

При этом путь наименьшего сопротивления необязательно должен быть кратчайшим между электродами. Измерения показали, что значение сопротивления тела человека электрическому току при разных петлях тока различно:

- "рука - рука" – 1360 Ом;

- "рука - ноги " – 970 Ом;

- "руки - ноги" - 670 Ом .

Опасность различных петель тока можно оценить, пользуясь данными таблицы 3.

Наиболее опасными являются петли голова – руки, голова - ноги, когда ток может проходить через головной и спинной мозг. Однако эти петли возникают относительно редко. Следующим по опасности является путь правая рука - ноги, когда через сердце по продольной оси протекает наибольший ток.

Несмотря на малую величину тока, протекающего через сердца человека при петле " нога - нога" при шаговом напряжении, равном 80-120 В , происходят судороги ножных мышц, человек падает и, касаясь рукой земли, попадает под большие напряжение, так как петля тока теперь уже будет "руки - ноги" ("рука - нога"), что может привести к поражению электрическим током.