Ураження електричним струмом

Небезпечним є змінний струм при напрузі >50 В та постійний струм при напрузі >100 В. Типовий для побутової електричної мережі змінний струм при напрузі 220–240 В та частоті 50–60 Гц небезпечний для життя. Ризик ураження вищий, якщо шкіра має нижчий електричний опір, напр., мокра. Особливо небезпечним є проходження струму по шляху рука-рука та рука (руки)-спина.

Проходження струму через тіло спричиняє: опіки в місці контакту (електричний знак), опіки або обвуглення тканин на шляху проходження струму, пошкодження нервів, пошкодження м’язів (рабдоміоліз), зупинка кровообігу (постійний струм — асистолія, змінний струм — фібриляція шлуночків), спазм коронарних артерій (ішемія міокарду), вивихи суглобів та переломи кісток (скорочення м’язів), гостра дихальна недостатність (скорочення м’язів та пригнічення дихального центру), гостра ниркова недостатність (рабдоміоліз). Ризик важких опіків високий при ураженні струмом при напрузі >1000 В.

Перша допомога

1. Від’єднайте джерело струму. Якщо не можете безпечно цього зробити → викличте аварійну енергетичну службу або повідомте про таку потребу в рятувальну службу та зупиніть свої дії на місці випадку до моменту отримання достовірної інформації про вимкнення струму в електромережі.

2. Забезпечте місце випадку i (якщо необхідно) перенесіть хворого в безпечне місце.

3. Оцініть стан потерпілого: ABCD →розд. 23.1, BLS →розд. 2.1.

4. При РЗК розпочніть реанімаційні заходи →розд. 2.1.

5. Викличте допомогу (→розд. 23.1) та подбайте про транспортування у лікарню (необхідна іммобілізація — дійте так як із потерпілим після падіння з висоти →розд. 23.9).

Алгоритм дій в кареті швидкої допомоги та в лікарні

1. Забезпечте основні життєві функції, лікуйте шок →розд. 2.2 та дихальну недостатність →розд. 3.1.1.

2. Проводьте моніторинг ЕКГ, лікуйте порушення ритму серця.

3. Поставте внутрішньовенний катетер, проводьте інфузію розчинів, форсуйте діурез; при необхідності, гемодіаліз (лікування як при рабдоміолізі).

4. Контролюйте концентрацію електролітів у плазмі.

5. Скеруйте на хірургічне лікування, якщо є опіки, місцевий гіпертензивно-ішемічний синдром (компартмент-синдром), вивихи суглобів, переломи кісток.

Ураження електричним струмом

У 1862 році француз Леура де Меркюр вперше описав випадок ураження людини електричним струмом при випадковому дотику до провідника в мережі постійного струму. Смерть настала миттєво. Далі з’являються нові публікації в різних електротехнічних часописах. У 1882 році австрійський вчений С. Еллінек описав першу електротравму при дії змінного струму. З поширенням використання змінного електричного струму кількість електротравм почала зростати. З’ясувалось, що змінний струм небезпечніший, ніж постійний. Автори описували нещасні випадки, коли від дії електричного струму людина помирала. В цих публікаціях вказувалось, що електричний струм викликає миттєву смерть людини, як правило, без будь-яких суттєвих змін на її тілі.

Засновник науки про небезпеку електрики – австрійський вчений С. Еллінек в кінці 20-х років минулого сторіччя вперше висунув припущення про те, що вирішальну роль у багатьох випадках ураження має “фактор уваги”, тобто наслідки дії струму значною мірою залежать від стану нервової системи людини на момент ураження.

Причина цих уражень добре відома. Вони виникають внаслідок дії технічного або атмосферного електричного струму. Невміле користування електричними приладами в техніці і в побуті, а також несправність цих приладів призводить до електротравм.дія електричного струму наорганізм людини залежить від типу струму, напруги, тривалості його проходження, шляху проходження, ідивідуальних особливостей і оточуючого середовища.

Ураження струмом – складний фізико-хімічний процес, пов’язаний з біологічною, термічною, електрохімічною та механічною дією на організм.

Біологічна дія струму проявляється в подразненні і збудженні живої тканини, а також у порушенні внутрішніх біоелектричних процесів, які пов’язані з його життєвими функціями. Дія струму відчувається вже при силі 3-5 мА, струм силою 20-25 мА викликає мимовільні м’язові скорочення, зокрема м’язів серця та легень. При цьому кровообіг і функції органів дихання порушуються або повністю припиняються.

Термічна (теплова) дія струму призводить до опіків окремих ділянок тіла, нагрівання кровоносних судин, нервів, серця, мозку та інших органів, через які пройшов струм. Це може викликати в них значні функціональні розлади. Опіки можуть бути внутрішні і зовнішні.

Електрохімічна (електролітична) дія струму спричиняє розклад органічних рідин, зокрема крові, що супроводжується значними змінами їх фізико-хімічного складу.

Механічна дія струму полягає в розшаруванні, розриві та інших механічних пошкодженнях тканин організму, зокрема, м’язевої, стінок кровоносних судин, судин легенів внаслідок електродинамічного ефекту, а також миттєвого вибухоподібного утворення пари від теплової дії струму.

Ці три види дії струму на організм мають загальнофізичний характер, тобто вони властиві як живій, так і неживій природі.

Електричні травми поділяють на два види: місцеві, коли виникає місцеве ураження організму, і загальні, так звані електричні удари, коли уражається (або створюється загроза ураження) весь організм внаслідок порушення нормальної діяльності життєво-важливих органів і систем.

При проходженні електричного струму через організм одночасно виникають всі види дії. Це зумовлено природою електричних явищ і біоелектричною природою живої тканини, але негативний вплив на людину може бути різний, в залежності від обставин.

Орієнтовний розподіл нещасних випадків при дії електричного струму в промисловості за вказаними видами травм: 20% – місцеві електротравми; 25% електричні удари; 55% – змішані травми, тобто одночасно місцеві електротравми і електричні удари.

Електротравми частіше трапляються навесні, влітку та восени, коли підвищується пітливість шкіряних покривів.

Смертельне ураження електричним струмом може настати при його напрузі 127-220 В і більше. При ураженні струмом напругою більш ніж 10 000 В смерть настає від значних опіків. При однаковій напрузі змінний струм небезпечніший ніж постійний.

Уражаючим чинником є сила струму. Збільшення сили струму залежить безпосереднє від напруги і опору ланцюгу, замкнутого людиною.

Сила струму, що проходить крізь тіло, прямо пропорційна його напрузі й зворотно пропорційна опору шкіряних покривів і предметів, які є між постраждалим і земною поверхнею. Електричний опір організму головним чином залежить від опору його шкіри. Опір однієї й тієї ж ділянки шкіри може бути різний: чим шкіра м’якша і вологіша, тим менший її опір.

Експерментально встановлено, що порогові величини відчуття проходження струму через електрод, який знаходиться у руці, наступні (таблиця 4.8.1):

Таблиця 4.8.1

Порогові величини відчуття проходження струму

Струм, проходячи через м’язи, викликає їх сильне скорочування, судоми. Це стосується, головним чином, м’язів-згиначів. У людини яка тримає у руці дріт, виникають переважно скорочення м’язів, які згинають пальці, які в результаті цього сильно стискають предмет який знаходиться у руці. Не дивлячись на зусилля, руку відірвати неможливо. На основі досліджень на добровольцях встановлена величина “величина струму відривання”, тобто, така максимальна сила, яка ще дозволяє розігнути пальці і самостійно відірватися від дроту (таблиця 4.8.2)

Таблиця 4.8.2

Величина струму відривання

Шлях струму від точки входу до місця виходу з тіла має назву “петля струму”. Розрізняють нижню, верхню й повну петлі. Нижня петля – від ноги до ноги – менш небезпечна, верхня – від руки до руки – більш небезпечна; повна петля найнебезпечніша, оскільки струм проходить не тільки через кінцівки, але й крізь серце, що може спричинити порушення серцевої діяльності. В місцях входу та виходу утворюються електричні опіки, так звані “ознаки струму”. Вони мають вигляд колових або еліпсоїдної форми плям сухої змертвілої шкіри. “Ознаки струму” більш виражені у місцях виходу струму, особливо при контакті з металом.

Залежно від наслідків ураження електричні удари можна поділити на п’ять ступенів:

I ступінь – судомне, ледве відчутне скорочення м’язів;

II ступінь – судомне скорочення м’язів без втрати свідомості;

III ступінь – судомне скорочення м’язів, яке супроводжується втратою свідомості;

IV ступінь – втрата свідомості і порушення серцево-судинної діяльності та дихання;

V ступінь – стан клінічної смерті.

Клінічна картина ураження електричним струмом має загальні і місцеві ознаки. Суб’єктивні відчуття постраждалого під час проходження крізь нього електричного струму різноманітні: легкий поштовх, пекучий біль, судомні скорочення м’язів тощо. Загальні ознаки – блідість шкіряних покривів, синюшність, збільшення виділення слини, іноді блювання, біль у серці. Після припинення дії струму постраждалий відчуває втому, розбитість, важкість в усьому тілі, загальне пригнічення або збудження.

Чинником ураження є сила електричного струму, а не напруга. Всі бачили птахів, що сидять на дротах великої напруги повітряних ліній електропередач, але це не призводить до їх ураження. Через них струм не проходить, бо коло його проходження незамкнуте. Воно може утворитися тільки при одночасному дотику до другого проводу або до землі. Щодо птахів, то між ними і провідниками є шар ізоляції – повітряний проміжок. В приміщеннях електричний зв’язок із землею може бути через струмопровідні підлоги, в побутових приміщеннях – через батареї опалення, газові плити, санітарно-технічне обладнання.

Перша допомога при електротравмі – швидке припинення дії електроструму на постраждалого. Робити це потрібно обережно з дотримуванням правил безпеки, щоб самому не стати частиною електричного кола. Краще це робити за допомогою предметів, що не проводять струму (суха палиця, дошка та ін.) В жодному разі не можна торкатись до постраждалого, поки він перебуває під дією струму.

Якщо ураження сталося від високовольтної мережі, то підходити до потерпілого треба маленькими кроками, щоб не потрапити під “крокову напругу”, тому що навколо людини утворюється електромагнітне поле, і якщо підходити до потерпілого великими кроками, то можна також постраждати від дії електромагнітного поля.

Після звільнення постраждалого від дії струму оцінюють його стан. При непритомності, відсутності дихання, пульсації на магістральних судинах слід негайно зробити серцево-легеневу реанімацію.

Потерпілого потрібно обов’язково госпіталізувати.

Ураження блискавкою. Під час грози, коли в атмосфері накопичується значна кількість електричних зарядів, виникає ураження блискавкою. При цьому шлях блискавки до землі може бути “орієнтований” на окреме чи вище дерево в лісі, або на металеву конструкцію. Тому перебувати під ними під час грози небезпечно. Щоб уникнути уражючого впливу блискавки в приміщенні, необхідно закривати вікна, кватирки, вимикати з електромережі всі електричні прилади.

Ураження бискавкою аналогічне з ураженням електричним струмом, з а виключенням тих випадків коли за рахунок надпотужної енергії блискавкі настає тяжке механічне ураження. При ураженні блискавки розвиваються шок, стан “удавної смерті”. На шкірі спостерігаються різноманітні лінії які за формою нагадують форму блискавкі (знаки блискавкі). Допомога постражда-лому не відрізняється від допомоги при ураженні електричним срумом. Ні в якому разі не можна закопувати постраждалого до землі.

Чинники, що впливають на наслідки ураження електричним струмом

Характер впливу електричного струму на організм людини, а відтак і наслідки ураження, залежать від цілої низки чинників, які умовно можна поділити на чинники електричного (сила струму, напруга, опір тіла людини, вид та частота струму) та неелектричного характеру (тривалість дії струму, шлях проходження струму через тіло людини, індивідуальні особливості людини, умови навколишнього середовища тощо).

Сила струму, що проходить через тіло людини, є основним чинником, який обумовлює наслідки ураження. Різні за величиною струми справляють відповідний вплив на організм людини. Розрізняють три основних порогових значення сили струму:

• – пороговий відчутний струм – найменше значення електричного струму, при проходженні якого через тіло людини виникають відчутні подразнення;
• – пороговий невідпускаючий струм – найменше значення електричного струму, яке зумовлює судомні скорочення м’язів руки, в котрій затиснутий провідник, що унеможливлює самостійне звільнення людини від дії струму;
• – пороговий фібриляційний (смертельно небезпечний) струм – найменше значення електричного струму, що спричинює при проходженні через тіло людини фібриляцію серця.

У табл. 3.5 наведено порогові значення сили струму при його проходженні через тіло людини по шляху “рука – рука” або “рука – ноги”.

Таблиця 3.5. Порогові значення змінного та постійного струму

Струм (змінний та постійний) понад 5 А викликає миттєву зупинку серця, минаючи стан фібриляції.

Таким чином, чим більший струм проходить через тіло людини, тим більшою є небезпека ураження. Однак необхідно зазначити, що це твердження не є безумовним, оскільки небезпека ураження залежить також і від інших чинників, наприклад, від індивідуальних особливостей людини.

Значення прикладеної напруги Uп

Впливає на наслідки ураження, оскільки згідно зі законом Ома визначає силу струму / , що проходить через тіло людини:

Крім того, зі збільшенням прикладеної напруги зменшується опір тіла людини Отже, чим вище значення напруги, тим більша небезпека ураження електричним струмом. Умовно безпечною для життя людини прийнято вважати напругу, що не перевищує 42 В змінного струму (в Україні така стандартна напруга становить 36 та 12 В), при якій не повинен статися пробій шкіри людини, що призводить до різкого зменшення загального опору її тіла.

Електричний опір тіла людини

Залежить переважно від стану шкіри та центральної нервової системи. Загальний електричний опір тіла людини можна представити як суму двох опорів шкіри та опору внутрішніх тканин тіла (рис. 3.9, б). Найбільший опір проходженню струму чинить шкіра, особливо її зовнішній ороговілий шар (епідерміс), товщина якого становить близько 0,2 мм. Опір внутрішніх тканин тіла незначний і становить 300-500 Ом. У цьому можна переконатися, якщо до язика прикласти контакти батарейки; при цьому відчувається легке поштування. Якщо ці ж контакти прикласти до шкіри тіла, то відчутних подразнень не виникає, оскільки опір сухої шкіри (епідермісу) значно більший.

Рис. 3.9. Умовні схеми опору тіла людини: а – загальна схема: 1 – електроди; 2 – зовнішній шар шкіри; З – внутрішній шар шкіри; 4 – внутрішні тканини тіла; б – електрична схема: Rш – активний опір шкіри; С – ємнісний опір шкіри; Сш – опір внутрішніх тканин тіла

Загальний опір тіла людини змінюється в широких межах – від 1 до 100 кОм, а іноді й більше. Для розрахунків опір тіла людини умовно приймають рівним Я = 1 кОм. При зволоженні, забрудненні та пошкодженні шкіри (потовиділення, порізи, подряпини тощо), збільшенні прикладеної напруги (рис. 3.10), площі контакту, частоти струму (рис. 3.11) та часу його дії опір тіла людини зменшується до певного мінімального значення (0,5-0,7 кОм).

Рис. 3.10. Залежність опору тіла людини Rл від прикладеної напруги Uп: 1- змінний струм 50 Гц; 2 – постійний струм

Рис. 3.11. Залежність опору тіла людини Rл на шляху струму “рука – рука” від частоти струму f та площі контакту S

Опір тіла людини зменшується також при захворюваннях шкіри, центральної нервової та серцево-судинної систем, проявах алергічної реакції тощо. Тому нормативно-правові акти з охорони праці передбачають обов’язкові попередній та періодичні медичні огляди працівників (кандидатів у працівники) для встановлення їх придатності щодо обслуговування діючих електроустановок за станом здоров’я.

Вид та частота струму

Вид та частота струму, що проходить через тіло людини, також впливають на наслідки ураження. Постійний струм приблизно в 4-5 разів безпечніший за змінний, що підтверджують дані табл. 3.5. Це пов’язано з тим, що постійний струм у порівнянні зі змінним промислової частоти такого ж значення викликає слабші скорочення м’язів та менш неприємні відчуття. Його дія, в основному, теплова. Однак слід зауважити, що вищезазначене стосовно порівняльної небезпеки постійного та змінного струму є справедливим лише для напруги до 500 В. При більш високих напругах постійний струм стає небезпечнішим, ніж змінний.

Частота змінного струму також відіграє важливе значення стосовно питань електробезпеки. Так, найбільш небезпечним вважається змінний струм частотою 20-100 Гц (рис. 3.12). При частоті меншій 20 або більшій за 100 Гц небезпека ураження струмом помітно зменшується. Струм частотою понад 500 кГц не може смертельно уразити людину, однак дуже часто спричинює опіки.

Рис. 3.12. Залежність небезпеки ураження струмом від його частоти

Тривалість дії струму на організм людини

Істотно впливає на наслідки ураження: чим більший час проходження струму, тим швидше виснажуються захисні сили організму; при цьому опір тіла людини різко знижується і важкість наслідків зростає. Наприклад, для змінного струму частотою 50 Гц гранично допустимий струм при тривалості дії 0,1 с становить 500 мА, а при дії протягом 1с – вже 50 мА.

Шлях проходження струму через тіло людини

Є важливим чинником. Небезпека ураження надто велика тоді, коли на шляху струму знаходяться життєво важливі органи – серце, легені, головний мозок. Існує багато можливих шляхів проходження струму через тіло людини (петель струму), найбільш поширені серед них наведені на рис. 3.13, а їх характеристики – в табл. 3.6.

Рис. 3,13. Найбільш поширені шляхи проходження струму через тіло людини: 1 – “рука – рука”; 2 – “права рука – ноги”; 3 – “ліва рука – ноги”; 4 – “нога – нога”; 5 – “голова – ноги”; 6 – “голова – руки”

Таблиця 3.6. Характеристика найбільш поширених шляхів проходження струму через тіло людини

Шлях струму

Частота виникнення даного шляху струму, %

Частка потерпілих, які втрачали

свідомість протягом дії струму, %

Значення струму, що проходить через серце,

% від загального струму, що проходить через тіло