Электробезопасность. Ч. І. Воздействие электрического тока и электромагнитного поля на человека

ФГБОУ ВПО СТАВРОПОЛЬСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АГРАРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ  
 
 
 
 
 
 
Е. Е. ПРИВАЛОВ 
 
 
ЭЛЕКТРОБЕЗОПАСНОСТЬ  
 
 
 
 
 
 
У Ч Е Б Н О Е   П О С О Б И Е 
 
В 3-Х ЧАСТЯХ 
 
 
ЧАСТЬ І  
 
ВОЗДЕЙСТВИЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ТОКА  
И ЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО ПОЛЯ НА ЧЕЛОВЕКА  
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Ставрополь  
2013 

УДК 631.31  
ББК 31.29н

П75 

Рецензенты:  

кандидат технических наук, доцент Л. И. Тимошенко; 

кандидат технических наук, доцент А. В. Гальвас
(электроэнергетический факультет СтГАУ) 

Привалов, Е. Е.  

П75  
Электробезопасность. В 3-х ч. Ч. І. Воздействие электрического тока

и электромагнитного поля на человека : учебное пособие. – Ставрополь, 
2013. – 132 с. 

Рассмотрены основные термины; определения; механизмы поражения чело
века электрическим током и электромагнитным полем; факторы, определяющие
степень опасности этих воздействий; влияние параметров электрического тока и
электромагнитного поля на исход поражения человека при выполнении работ в
электроустановках напряжением до и выше 1кВ. Представлены практические занятия, вопросы для самопроверки и ответы на экзаменационные вопросы.  

Для студентов высших учебных заведений, обучающихся по специально
стям 110800.62 – «Агроинженерия» и 140400.62 – «Электроэнергетика и электротехника», а также электротехнического персонала, лаборантов, мастеров производственного обучения, аспирантов и преподавателей. 

УДК 631.31  
ББК 31.29н

Подписано в печать 21.03.2013. Формат 60х84 1/8. Бумага офсетная. 
Гарнитура «Times». Печать офсетная. Усл. печ. л. 7,7. Тираж 100 экз. Заказ № 129. 

Отпечатано с готового оригинал-макета в типографии издательско-полиграфического
комплекса СтГАУ «АГРУС», г. Ставрополь, ул. Пушкина, 15. 

© ФГБОУ ВПО Ставропольский государственный

аграрный университет, 2013

ВВЕДЕНИЕ  
 
Дисциплина «Электробезопасность» является базовой частью при 
подготовке бакалавров электротехнического профиля и формирует у студентов современное электрофизическое мировоззрение и обеспечивает 
фундаментальную основу для последующего изучения профильных дисциплин электроэнергетического факультета. В первой части курса профессионального цикла рассмотрены рабочие и защитные заземлители электроустановок промышленного и сельскохозяйственного назначения.  
Целями первой части модульного учебного пособия являются: 
формирование знаний об опасности воздействия электрического тока и 
электромагнитного поля на организм человека, электромагнитных явлениях в системах электроснабжения и заземлениях электроустановок, величинах, характеризующих эти явления; методах научного познания основ 
электробезопасности; овладение умениями в области оказания первой помощи человеку при поражении электрическим током, безопасного выполнения работ на электроустановках; развитие познавательных интересов, 
интеллектуальных и творческих способностей в ходе решения технических задач и выполнения практических работ; способности к самостоятельному приобретению новых знаний по электробезопасности в соответствии с жизненными потребностями и интересами; воспитание убежденности в необходимости разумного использования достижений науки и 
технологий для дальнейшего развития безопасной эксплуатации электроэнергетики и электротехники; применение полученных знаний и умений 
для решения практических задач с электрооборудованием в быту и в личной жизни, для обеспечения безопасности при работе на производстве с 
электроустановками и системами электроснабжения. 
Задачами первой и других частей модульного пособия являются ознакомление студентов с основными организационными и техническими мероприятиями при выполнении работ в электроустановках, порядком оказания первой помощи при поражении электрическим током и полем, способами и средствами для реализации электрозащитных мероприятий, а 
также получение студентами знания об опасности электрического тока и 
поля, выборе способов и средств защиты от опасностей при работах в 
электроустановках, как в сельском хозяйстве, так и в электроэнергетике.  
В результате изучения материала модуля студент должен знать: способы защиты человека и сельскохозяйственных животных от поражения 
электрическим током и полем; требования мер техники безопасности при 
работе на электрооборудовании, организационные и технические мероприятия, обеспечивающие безопасность работы в действующих электроустановках.  
 

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ  
 
Развитие в сельском хозяйстве агроинженерии и ее постепенное превращение в высокотехнологичное производство возможно при интенсивном взаимодействии работников с электроустановками эксплуатируемого 
объекта, например, в электроэнергетике. 
Современная концепция электробезопасности на производстве, в сельском хозяйстве и в быту базируется на следующих основных принципах: 

• 
все опасные токоведущие части электрооборудования должны быть 
недоступны для непреднамеренного прямого прикосновения человека к ним; 
• 
доступные для персонала токоведущие части электроустановки не 
должны быть опасными при прямом прикосновении к ним в любом 
режиме работы; 
• 
напряжение шага работника на территории электроустановки, в пределах зоны растекания тока замыкания землю, не должно быть опасным во всех эксплуатационных режимах; 
• 
токоведущие части электроустановок напряжением до 1кВ не должны быть опасными при случайном прикосновении к ним при нормальном режиме работы. 
Безопасная эксплуатация сельскохозяйственной техники возможна 
только при наличии надежной системы электробезопасности. Под ЭЛЕКТРОБЕЗОПАСНОСТЬЮ понимают систему организационных и технических мероприятий, а также способов и средств, обеспечивающих защиту 
людей от вредного и опасного действия электрического тока, электрической дуги, электромагнитного поля и статического электричества. 
Любой человек на работе и в быту попадает в такие условия, которые могут привести к электрической травме. Для предотвращения электротравматизма используют систему обеспечения электробезопасности, 
объединяющую электрозащитные организационные и технические мероприятия, способы и средства для их реализации. 
Под организационными мероприятиями понимают выполнение общих правил, направленных на предотвращение электротравматизма при 
работе на действующих электроустановках и вблизи них. 
Технические мероприятия направлены на предотвращение опасных 
ситуаций и включают строго заданную последовательность действий работника при эксплуатации электроустановок. 
Способы и средства для реализации электрозащитных мероприятий 
объединяют технические приемы и устройства, исключающие возмож

ность возникновения поражения людей электрическим током и получения 
травмы, которая может привести к летальному исходу (смерти). 
Несчастным случаем считается случай с человеком, работающим в 
сельском хозяйстве или промышленности, связанный с действием на него 
опасного производственного фактора. В результате несчастного случая 
могут быть: 
• поражение электрическим током; 
• ушибы и порезы; 
• ранения и контузии; 
• ожоги и обугливание; 
• отравления и удушье газами. 
Статистика несчастных случаев с людьми от воздействия электрического тока и поля показывает, что электротравматизму необходимо уделять серьезное внимание. Основная доля электротравм персонала на производстве и людей в быту вызвана причинами, которые позволяет устранить современные защитные средства. Основные усилия по обеспечению 
безопасной работы людей необходимо направлять на устранение причин 
порождающих электротравматизм. 

Опасность поражения людей электрическим током и полем на про
изводстве, в сельском хозяйстве и в быту появляется при несоблюдении 
правил и мер безопасности, а также при отказе или неисправности электроустановок, электрического оборудования и бытовых приборов. По 
сравнению с другими видами производственного и сельскохозяйственного 
травматизма электротравматизм составляет небольшой процент, однако 
по числу травм с тяжелым и особенно летальным исходом занимает первое или второе место. В сельском хозяйстве и на производстве из-за несоблюдения работниками мер и правил электробезопасности происходит до 
75% поражений электрическим током.  

Правила устройства электроустановок (ПУЭ, п.1.1.36) требуют, что
бы для защиты электротехнического и электротехнологического персонала от поражения электрическим током, электромагнитным полем и от действия электрической дуги все электроустановки были снабжены средствами защиты, а также средствами оказания первой помощи в соответствии с 
действующими правилами применения и испытания средств защиты, используемых в электроустановках. 

ГЛАВА 1. ВОЗДЕЙСТВИЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ТОКА НА 
ЧЕЛОВЕКА  

 
1. Механизм поражения человека электрическим током  
 
При работе на электрооборудовании человек может попасть под 
действие электрического тока, дуги и получить повреждения (травмы), 
приводящие к потере трудоспособности, инвалидности или даже гибели. 
В соответствии с государственным стандартом, под электротравмой 
понимают травму, вызванную воздействием электрического тока или 
электрической дуги. Соответственно, электротравматизм это явление, характеризующееся совокупностью электротравм. 

Таким образом, нарушение нормального состояния и функций орга
низма человека в результате воздействия электрического тока принято называть электротравмами. Действие электрического тока на живую ткань 
человека и сельскохозяйственного животного носит очень своеобразный и 
разносторонний характер. Проходя через организм человека и животного, 
электрический ток может производить опасное термическое, электролитическое, механическое (динамическое), биологическое и световое воздействие. 

Термическое действие тока проявляется в ожогах участков тела, на
греве до высокой температуры, вплоть до ожогов, кровеносных сосудов, 
нервов, сердца, мозга и других органов, находящихся на пути тока, что 
вызывает в них серьезные функциональные расстройства. 

Электролитическое действие тока выражается в разложении органи
ческой жидкости, в том числе и крови и сопровождается значительными 
нарушениями их физико-химического состава. 

Механическое действие тока выражается в расслоении, разрыве и 

других повреждениях различных тканей организма: мышечной ткани, стенок кровеносных сосудов, сосудов легочной ткани, в результате электродинамического эффекта, а также мгновенного взрывоподобного образования пара от перегретой током тканевой жидкости и крови. Механическое 
действие тока сопровождается сильным сокращением пораженных мышц, 
вплоть до их разрыва.  

Биологическое действие тока проявляется в раздражении и возбуж
дении живых тканей организма, а также в нарушении внутренних биоэлектрических процессов, протекающих в нормально действующем организме и теснейшим образом связанных с его жизненными функциями. 
Биологическое действие тока сопровождается судорожным сокращением 
пораженных мышц тела.  

Световое действие может привести к частичному, иногда полному, 

поражению незащищенных слизистых оболочек глаз.  

Характер местных электротравм зависит от параметров электриче
ской сети. Местные электротравмы могут проявляться в виде электрических ожогов (рисунок 1), ударов, знаков (ожоги различной формы в поверхностных слоях кожи), металлизации кожи (проникновение в кожу 
мелких частиц металла) и электроофтальмия (воспаление наружных оболочек глаз). 

Рисунок 1 – Виды электрических ожогов тела работника  

При неправильной эксплуатации электроустановок работниками 

электрические знаки и металлизация кожи встречаются редко, как правило, они сопутствуют электрическим ударам и ожогам.  

Электрический ожог является широко распространенной электро
травмой. Ожоги возникают у большей части (63%) пострадавших от электрического тока, причем треть из них (23%) сопровождается электриче

скими знаками и металлизацией кожи. При эксплуатации электрооборудования, в зависимости от условий возникновения различают два вида ожогов токовый (контактный) и дуговой. Электрический ожог своего рода 
аварийная система защиты организма, где обуглившиеся ткани большого 
сопротивления не позволяют току глубоко проникнуть внутрь тела и привести к еще более серьезному поражению работника.  

Токовый вид ожога является следствием преобразования электриче
ской энергии в тепловую энергию и возникает при прохождении тока через тело человека в точке контакта с токоведущей частью. При этом напряжение сети не выше 2000В. Если напряжение сети выше 2кВ, то образуется электрическая дуга и возникает дуговой ожог кожи.  

Электрические знаки (знаки тока или электрические метк), пред
ставляют собой резко очерченные пятна серого или бледно – желтого цвета на поверхности тела человека. Обычно знаки имеют круглую или 
овальную форму и размеры от 1 до 5мм с углублением в центре. Встречаются знаки в виде царапин и небольших ран. При воздействии грозового 
разряда знак может напоминать фигуру канала разряда молнии. 

Металлизация кожи – проникновение в верхние слои кожи мельчай
ших частичек металла, расплавившегося под действием электрической дуги. Такое явление встречается при коротких замыканиях электрооборудования, запрещенных отключениях разъединителей и рубильников под нагрузкой. Каждая из частичек металла проводника имеет высокую температуру, но малый запас теплоты и часто не способна прожечь одежду работника. Поэтому поражаются обычно открытые части тела человека – руки и 
лицо. Пострадавший работник (электрик) ощущает на пораженном участке боль от ожогов под действием теплоты занесенного в кожу металла и 
испытывает напряжение кожи от присутствия в ней инородного тела. 

Механические повреждения являются в большинстве случаев след
ствием резких непроизвольных судорожных сокращений мышц под действием тока, проходящего через тело человека. В результате у работника 
могут произойти разрывы сухожилий, кожи, кровеносных сосудов и нервной ткани, вывихи суставов и даже переломы костей. Механические повреждения происходят при работе в основном в установках напряжением 
до 1кВ при относительно длительном нахождении человека под приложенным напряжением. Это, как правило, серьезные травмы, требующие 
длительного лечения работника. К счастью, механические повреждения 
возникают довольно редко - примерно у 1% персонала электроустановок, 
пострадавшего от действия тока. 

Электроофтальмия - воспаление наружных оболочек глаз - роговицы 

и конъюнктивы (слизистой оболочки, покрывающей глазное яблоко), возникающее в результате воздействия мощного потока ультрафиолетовых 
лучей, которые энергично поглощаются клетками организма и вызывают в 

них химические изменения. Облучение возможно при наличии дуги, которая является источником интенсивного излучения не только видимого 
света, но и ультрафиолетовых и инфракрасных лучей. Электроофтальмия 
наблюдается примерно у 3% пострадавших от тока, например, электросварщиков. 

Электрический удар является очень опасным следствием протекания 

тока через тело человека. При этом под действием опасного тока происходит возбуждение живых тканей, проявляющееся в непроизвольных судорожных сокращениях различных мышц тела, и под угрозой поражения 
оказывается весь организм из-за нарушения нормальной работы различных его органов и систем: сердца, легких, центральной нервной системы 
работника.  

2. Факторы, определяющие степень опасности воздействия  

 электрического тока на организм человека  

По положениям регламентирующего документа, государственного 

стандарта ГОСТ 12.1.019-76 (1999г.) «ССБТ. Электробезопасность. Общие 
требования», исход воздействия электрического тока на организм человека зависит от ряда факторов, в том числе от значения и длительности прохождения тока через его тело, рода и частоты тока, а также от индивидуальных свойств человека и условий внешней среды. Электрическое сопротивление тела человека и приложенное к нему напряжение также влияют 
на исход поражения, но лишь постольку, поскольку они определяют значение тока, проходящего через человека. 

Электрическое сопротивление тела человека. Тело человека и сель
скохозяйственного животного являются проводником электрического тока. Электрическая проводимость живой ткани в отличие от проводимости 
типичных проводников тока обусловлена не только ее физическими свойствами, но и сложными биохимическими и биофизическими процессами, 
постоянно протекающими в организме. Таким образом, сопротивление тела человека и сельскохозяйственного животного являются переменной величиной, имеющей нелинейную зависимость от ряда факторов, таких как 
состояния кожи, параметров электрической цепи, куда случайно попал пострадавший, физиологических факторов и состояния окружающей среды, 
например, температуры и влажности. 

Электрическое сопротивление тканей тела неодинаково: кожа, кости, 

жировая ткань, сухожилия и хрящи имеют большое сопротивление по 
сравнению с мышечной тканью, кровью, лимфой, спинным и головным 
мозгом. Например, при электрическом токе частотой 50Гц удельное объемное сопротивление меняется в широких пределах (таблица 1).  

Таблица 1 Удельное объемное сопротивление частей тела человека  

 

№  
 
Ткани тела человека 

 
Удельное объемное сопротивление, Ом м 
 
1 
Кожи сухой 
3 103 - 2 104 

 
2 
Кости (без надкостницы) 
104 - 2 106 

 
3 
Жировой ткани 
30 - 60 

 
4 
Мышечной ткани 
1,5 - 3,0 

 
5 
Крови 
1,0 - 2,0 

Таким образом, по сравнению с другими тканями кожа обладает 

достаточно большим удельным сопротивлением, которое является главным фактором, определяющим сопротивление тела человека в целом. Сопротивление тела человека, т.е. сопротивление между двумя электродами, 
наложенными на поверхность тела, у разных людей различно. Неодинаковым оказывается оно и у одного и того же человека в разное время и в 
разных условиях измерения. При сухой, чистой и неповрежденной коже 
сопротивление тела, измеренное при напряжении до 15 - 20В, колеблется 
в пределах (3 - 100) 103 Ом, а иногда и в более широких пределах. Если на 
участках кожи, где прикладываются электроды, соскоблить роговой слой, 
сопротивление тела упадет до (1 - 5)103 Ом, а при удалении всего наружного слоя кожи (эпидермиса) около 500 – 700Ом. Если же под электродами полностью удалить кожу, то будет измерено сопротивление подкожных тканей тела, которое у всех людей практически одинаково и составляет только 300 - 500Ом. 

Сопротивление тела человека можно условно считать состоящим из 

трех последовательно включенных сопротивлений (рисунок 2, а и б): двух 
одинаковых сопротивлений наружного слоя кожи, т. е. эпидермиса, 2 Z Э, 
и одного сопротивления внутренних тканей тела R В.  

На схеме (рисунок 2.а) обозначены: 1 - электроды; 2 - роговой слои 

кожи; 3 - ростковый слой кожи; 4 - наружный слой кожи - эпидермис (роговой и ростковый слои); 5 - внутренний слой кожи (дерма); 6 - подкожные ткани тела; 7 - внутренние ткани тела (внутренние слои кожи и подкожные ткани).