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电作用于人体的机理是很复杂的,研究表明,电对人体的伤害主要来自电流,触电事故是由电流的能量造成的,也就是说,电流是造成触电危害的本质。
人体能感知的触电跟电压、电流、时间、人身电阻、电流通道和频率等因素有关。人手能感知的最低直流为5~10mA(感觉阈值),对50Hz交流的感知电流为1~10mA。一般情况下,交流15~20mA以下及直流50mA以下,对绝大多数的人体是安全的,但如果持续时间过长(如1~2s),即使电流小到8~10mA,也可能使人致命,人体电阻一般在1000Ω左右,我国规定的交流安全电压上限为42V,直流电压上限为72V,我国的电压为380/220V,这是危险电压。
一般而言,电网220V交流电会对人体造成伤害,50mA是危及生命的认可值。
电流对人体的伤害可分为电击和电伤。电击是电流通过人体内部破坏人体内部器官(如心脏、肺部的正常功能等)以及神经系统而造成的伤害。人体触及带电的导体、漏电设施的外壳或其他带电体,以及电容器放电等,都可以导致电击。电伤是电流的热效应、化学效应或机械效应对人体外表造成的局部伤害,如电弧灼伤、电烙印、皮肤金属化等。电伤在不是很严重的情况下,一般无生命危险。
通常遇上的触电事故基本上是由电击引起的,是触电事故后果中最严重的。
一、电击触电方式
按照人体触及带电体的方式和电流流过人体的途径,电击可分为单相触电、相间触电和跨步电压触电。
(一)单相触电
人体在无绝缘的情况下直接触及三相火线中任何一相,电流通过人体流入大地,这种触电现象称为单相触电。对于高压带电体,人体虽未直接接触,但由于超过了安全距离,高电压对人体放电,造成单相接地而引起的触电,也属于单相触电,这种触电常常导致电气伤害事故。
(二)相间触电
当人体与大地绝缘时,若人的双手或其他部位同时触及两根不同的相线,则形成相间触电。
人体的两个部位同时接触带电设备或线路中的两相导体,或在高压系统中,人体同时接近不同相的两相带电导体,而发生电弧放电,电流从一相导体通过人体流入另一相导体,构成个闭合电路,这种触电方式称为相间触电,也称双线触电。发生相间触电时,作用于人体上的电压等于线电压,这种触电是最危险的。
(三)跨步电压触电
当带电设备发生某相接地故障时,接地电流流入大地。在距接地点不同的地表面呈现不同电位,距接地点越近电位越高。当人的两脚同时踩在带有不同电位的地面两点时,就引起两脚之间的跨步电压差,称为跨步电压。当电压差超过人体允许的安全电压时就会引起跨步电压触电。
二、电击对人体伤害程度的影响因素
一般而言,电击对人体的伤害程度与5个因素有关:通过人体的电压、通过人体的电流、电流作用时间的长短、人体的电阻和电流通过人体的途径。这5个因素中每一个因素都有危害阈值,其中,电流是对人体构成危害的本质要素,然而要达到一定量的电流,还需要其他4个因素的共同作用。
(一)通过人体的电压
如果满足了除电压外的其他4个因素的伤害阈值,较高的电压对人体的危害十分严重,轻则引起灼伤,重则致人死亡。从人触碰的电压情况来看,一般除36V以下的安全电压外,高于这个电压,人触碰后都将可能是危险的。
电压的高低对人的危害只是一种间接关系,如果达不到其他4个因素的伤害阈值,再高的电压几乎都不能对人体构成伤害。例如,周界报警防护用的电子围栏脉冲电压高达5000~8000V,但是存储能量小于2J,对人体一般不会造成伤害。又如,人体静电有时高达100000V以上,也很少对人体构成伤害,这是因为电流很小,导致危害的能量小。
(二)通过人体的电流
人体触电的原因是电流,通过人体的电流是造成人体伤害的关键,
一般情况下,通过人体的电流越大,人体的生理反应越明显、越强烈,生命的危险性也就越大。而通过人体的电流大小又主要取决于施加于人体的电压、人体电阻、电流作用时间的长短和途径部位。一般人群中,当人体经受的电流和时间超过30mA·s时,就很难自主脱离电源,导致失去知觉而发生危险,超过50mA·s就可能造成触电死亡。
(三)电流作用时间的长短
电流通过人体时间的长短与对人体的伤害程度有很密切的关系。人体在电流作用下,时间越短获救的可能性越大。电流通过人体的时间越长,对人体的机能破坏越大,人体获救的可能性也就越小。
通电时间越长,电击伤害程度越严重。通电时间短于一个心脏周期时(人的心脏周期一般为75ms),一般不至于发生有生命危险的心室纤维颤动;但是如果触电正好开始于心脏周期的易损伤期,仍会发生心室颤动。
(四)人体的电阻
人触电与人体的电阻有关。人体的电阻一般在1000~10000Ω,其中皮肤角质层的电阻最大。当皮肤失去角质层时,人体电阻就会降到800~1000Ω。皮肤出汗、潮湿和有灰尘(金属灰尘、极性物质)也会使皮肤电阻大大降低。皮肤电阻降低后,通过的电流就越多,触电时的危险程度也就越大。即使在较低的电压下,低电阻的人体也会由于强大的电流通过而危及生命。
不同的人由于人体电阻的不同,导致不同的触电危险性。若系统电压为380/220V,单相触电时人身电阻以1000Ω计,则通过人身的电流为:I=(220÷1000)A=0.22A,这个数值远大于50mA,有致命危险。如果另一个人的电阻为10000Ω,则电流只有22mA,可能有危险;如果戴了绝缘手套,电阻超过200000Ω,就不会有触电感觉,更不会有任何危险。
(五)电流通过人体的途径
电流通过人体时,可使表皮灼伤,并能破坏心脏、刺激神经及损坏呼吸器官的机能。电流通过人体的路径如果是从手到脚,中间经过重要器官(如心脏)时最为危险;电流通过的路径如果是从脚到脚,则危险性较小。
电流流经心脏会引起心室颤动而致死,较大电流还会使心脏立即停止跳动。在通电途径中,胸一左手的通路最为危险。各种不同通电途径的相对危险性可以以心脏电流系数来表示。电流纵向通过人体比横向通过人体时心脏上的电场强度要高,更易发生心室颜动,因此危险性更大一些。电流通过中枢神经系统时,会引起中枢神经系统强烈失调而造成窒息,导致死亡。电流通过头部会使人昏迷,严重时也会造成死亡。电流通过脊髓会使人截瘫。
另外,与触电者的身体健康状况也有一定关系,如果触电者有心脏病、神经病等,危险性就比健康的人大得多。
文章来源:《有机合成安全学》
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